Sensores Tecnologia de Conexionado
Cables de conexión para sensores
Características técnicas, material, aplicaciones.
La elección del cable adecuado para un sensor es tan crítica como la selección del propio sensor, ya que afecta directamente la precisión, fiabilidad y vida útil de la aplicación. Existen diversos tipos de cables diseñados para satisfacer las diferentes necesidades de los sensores y los entornos en los que operan.
Aquí te detallo los aspectos clave sobre los cables
para sensores:
1. Tipos de Cables según su Aplicación y
Características:
- Cables para Sensores/Actuadores (Cables INI): Son los más comunes en automatización industrial. Suelen tener 3 o
4 conductores para la alimentación del sensor y la transmisión de la
señal. A menudo, vienen con conectores premoldeados (M8, M12, etc.) para
una instalación rápida y segura, ofreciendo alta estanqueidad (hasta
IP69K) y resistencia a condiciones industriales.
- Configuraciones comunes:
- 2 hilos: Utilizados para sensores
simples (on/off) o termopares (donde los propios hilos generan la
señal).
- 3 hilos: Un hilo para
alimentación (+V), otro para tierra (GND) y un tercero para la señal de
salida. Común en muchos sensores de proximidad y de estado.
- 4 hilos o más: Para sensores más
complejos con salidas analógicas (4-20mA, 0-10V), comunicación en bus
(como IO-Link) o sensores con funciones adicionales (ej. programación).
- Cables Blindados (Shielded Cables):
Cruciales para proteger las señales de los sensores de interferencias
electromagnéticas (EMI) y ruido eléctrico en entornos industriales
ruidosos. El blindaje puede ser una trenza metálica, una lámina de
aluminio o una combinación de ambos, conectado a tierra para desviar el
ruido.
- Aplicaciones: Sensores de alta
precisión, señales de baja tensión o corriente, cables de comunicación
(ej. Ethernet industrial, Profibus).
- Cables de Par Trenzado (Twisted Pair Cables): Dos conductores aislados se trenzan entre sí. Esto ayuda a
cancelar el ruido inducido externamente al hacer que cualquier
interferencia afecte a ambos hilos de manera similar, permitiendo que la
señal diferencial permanezca intacta.
- Aplicaciones: Comunicación de
datos, señales analógicas de baja nivel, donde la integridad de la señal
es fundamental.
- Cables Coaxiales: Constan de un
conductor central rodeado por una capa aislante, un blindaje conductor y
una cubierta exterior. Son ideales para la transmisión de señales de alta
frecuencia.
- Aplicaciones: Sensores de
vibración, algunos sensores de visión, antenas.
- Cables para Termopares: Están
hechos de los mismos metales que el termopar para mantener la continuidad
de la unión y evitar errores de medición debido a uniones termoeléctricas
adicionales.
- Cables Multiconductores:
Contienen dos o más conductores aislados dentro de una misma cubierta
exterior, utilizados cuando se requieren múltiples conexiones a un sensor
o a varios sensores cercanos.
2. Características Clave al Elegir un Cable para
Sensor:
- Número de Conductores y Calibre (AWG/mm²): Determinado por los requisitos de alimentación y señal del sensor.
Sensores de baja potencia pueden usar calibres más pequeños (mayor AWG),
mientras que los que requieren más corriente o largas distancias pueden
necesitar calibres más grandes (menor AWG).
- Material de la Cubierta (Chaqueta): La
cubierta exterior protege los conductores del entorno. Los materiales
comunes incluyen:
- PVC (Cloruro de Polivinilo):
Económico, buena flexibilidad, adecuado para aplicaciones estáticas en
entornos limpios.
- PUR (Poliuretano): Alta resistencia a la
abrasión, aceites, químicos, chispas de soldadura y bajas temperaturas.
Ideal para aplicaciones flexibles y entornos industriales exigentes.
- TPE (Elastómero Termoplástico):
Excelente flexibilidad y resistencia al movimiento continuo (cadenas
portacables, robots), amplio rango de temperaturas.
- FEP/PTFE (Fluoropolímeros):
Resistente a altas temperaturas, productos químicos agresivos, radiación
UV.
- Silicona: Muy flexible, buena
resistencia a altas temperaturas, pero menor resistencia mecánica y
química que el PUR o FEP.
- Blindaje (Shielding):
Fundamental para proteger contra EMI/RFI (interferencia de
radiofrecuencia).
- Trenza: Buena flexibilidad y
cobertura, pero puede ser menos efectiva a altas frecuencias.
- Lámina (Foil): Ofrece 100% de
cobertura, efectiva a altas frecuencias, pero menos flexible.
- Combinación: Lámina y trenza para una
protección completa.
- Conectores: Muchos cables de sensor vienen
pre-ensamblados con conectores industriales estandarizados (M8, M12, M23),
que ofrecen protección IP (Ingress Protection) contra polvo y agua. La
elección del conector (recto, acodado, número de pines) dependerá de la
instalación y del sensor.
- Resistencia a Factores Ambientales:
- Temperatura: El rango de temperatura
de operación del cable debe coincidir con el del entorno.
- Humedad/Agua: La clasificación IP
del cable y del conector es crucial para ambientes húmedos o donde se
requiera lavado a presión.
- Productos Químicos/Aceites:
Algunos entornos industriales exponen los cables a sustancias corrosivas.
- Rayos UV: Para instalaciones en
exteriores.
- Abrasión y Flexión: En
aplicaciones con movimiento constante (cadenas portacables, robots), se
necesitan cables de alta flexión.
- Longitud del Cable: Una longitud adecuada
minimiza la pérdida de señal y el ruido. Las longitudes excesivas pueden
degradar la calidad de la señal, especialmente en señales analógicas o de
alta frecuencia.
- Normativas y Certificaciones:
Asegurarse de que el cable cumpla con las normas industriales y de
seguridad relevantes (ej. UL, CE, RoHS) es fundamental para garantizar su
fiabilidad y compatibilidad.
3. Consideraciones Adicionales:
- Ruta de Cableado: Es importante mantener
los cables de señal de sensores alejados de cables de potencia o fuentes
de ruido eléctrico (motores, variadores de frecuencia).
- Puesta a Tierra (Grounding): Un
blindaje correctamente conectado a tierra es esencial para la supresión de
ruido. Se debe asegurar una buena conexión a tierra en un solo punto para
evitar lazos de tierra.
- Radio de Curvatura: No exceder el radio de
curvatura mínimo del cable para evitar daños en los conductores o el
aislamiento.
- Tensión Nominal: El cable debe ser apto
para el voltaje de operación del sensor y el sistema.
Seleccionar el cable correcto es una inversión en
la longevidad y el rendimiento óptimo de los sistemas basados en sensores.
Ignorar estos factores puede llevar a mediciones erróneas, fallas del sistema y
costosos tiempos de inactividad.
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