El blindaje de cables es esencial para proteger la electrónica sensible de interferencias externas, pero las técnicas tradicionales tienen algunos inconvenientes, tales como mayores proporciones de tamaño y peso y laboriosos procedimientos de terminación. Un material de blindaje termorretráctil y conductor ofrece una alternativa duradera, ligera y económica. Las operaciones militares de hoy en día se caracterizan por intensas comunicaciones y dependen de equipos con alta velocidad de cómputo, desde radios portátiles y cascos de tecnología punta hasta sistemas de mando de armamento, guiado de misiles y aviónica. Una protección eficaz contra interferencias electromagnéticas (EMI), de radiofrecuencia (RFI) y electroestáticas (ESI) es vital.

Los cables son un punto de entrada muy vulnerable de interferencias; por lo tanto, los fabricantes disponen de una serie de técnicas establecidas para asegurar un blindaje apropiado de los cables y una terminación apropiada del blindaje de estos. Dada la creciente importancia que se atribuye al ahorro de peso, tamaño y coste en equipos militares, así como en aplicaciones aviónicas comerciales y otros equipos de alto valor, como por ejemplo escáneres médicos, se observa una demanda cada vez más fuerte de alternativas ligeras adecuadas, con un ensamblaje más fácil y más rápido y mejor adaptadas a trabajos de reparación o mantenimiento.

Eficacia del blindaje
De hecho, los cables blindados contienen cualquier interferencia radiada y protegen las señales contra EMI, RFI y ESI externas. Un cable bien diseñado se compone de muchos elementos cruciales independientes y se ha convertido en un aspecto tan vital como cualquier otro al diseñar un sistema. Su eficacia se expresa en dB, como la ratio entre la intensidad de campo de la onda incidente y la intensidad de campo admisible. El blindaje puede reflejar o absorber (con derivación a tierra) campos eléctricos o magnéticos radiados.

Se distinguen cuatro fuentes de interferencias de señal:
-    Ruido estático cuando un campo eléctrico distorsiona la señal
-    Ruido magnético procedente de motores o transformadores de CA de alta potencia, que pueden generar flujos de corriente inversa
-    Ruido de modo común resultante de flujos de corriente entre diferentes masas de potencial distribuidas entre varios puntos dentro del sistema
-    Diafonía, en referencia a las señales de CA estándares entre dos o varios hilos o cables cercanos

Puesto que los problemas EMI/RFI pueden surgir a lo largo de todo el cable y en el contacto entre un cable y su conector, la calidad tanto del blindaje como de su terminación es extremadamente importante. En la práctica, se observan más problemas en las terminaciones de la conexión que en cualquier otra parte de un cable.

Materiales y terminaciones
Entre los métodos habituales de blindaje y terminación figuran el uso de un conector de metal o de plástico metalizado y la unión soldada entre el blindaje del cable y el conector. Alternativamente, la unión puede estar envuelta con una cinta de cobre que a continuación se suelda al blindaje del cable. Sin duda, las soluciones de este tipo son eficaces, pero también costosas y laboriosas y pueden dar por resultado un blindaje inconsistente.

Otros tipos de cable blindado presentan una lámina de aluminio/poliéster o de aluminio/kaptón que recubre por completo los conductores. La lámina está en contacto continuo con un hilo de drenaje de cobre estañado enrollado en espiral, que sirve para crear una conexión eléctrica entre el blindaje y la masa del circuito. La metalización de la lámina suele ser muy fina, alrededor de 0,75 mm, por lo que ofrece una resistencia relativamente alta en comparación con otros blindajes, tales como hilos trenzados. Por lo tanto, se utiliza un blindaje trenzado a menudo cuando se requiere una protección superior.

Los blindajes trenzados se componen de una malla de hilos de cobre que se entrelazan entre sí para formar un cilindro fuerte y a la vez flexible. Los hilos pueden estar descubiertos, estañados o revestidos de plata o níquel. En función del tipo de conector utilizado, puede ser necesario destrenzar o aflojar el tejido para terminar el blindaje. Por otra parte, la terminación de conectores coaxiales es especialmente sencilla y preserva el blindaje hasta la carcasa del conector. Los (multi)cables de blindaje trenzado son cables de alta calidad que proporcionan una cobertura mínima de blindaje del 85 %.

En algunos cables, el blindaje trenzado puede recubrirse de una capa para obtener un blindaje más eficaz. El recubrimiento previene aberturas intersticiales entre elementos trenzados, porque incluso un agujero diminuto puede ser una ventana para ruidos a altas frecuencias. Los blindajes trenzados presentan como inconvenientes más peso y menos flexibilidad.

Los cables con un blindaje de tela revestido de cobre o de níquel pueden utilizarse como una barrera fina, ligera y muy flexible que proporciona una protección medioambiental adecuada en entornos adversos, típicos de las aplicaciones militares y aeroespaciales.

Limitaciones de los cables blindados convencionales
Los cables blindados convencionales son vulnerables al desgarro o desprendimiento del blindaje durante los trabajos de reparación o de mantenimiento. Debido a esta característica, todo el cable puede resultar inutilizable.
Además, el uso de grandes cantidades de cables blindados en aviones o vehículos terrestres puede aumentar considerablemente su peso total, lo que a su vez puede repercutir negativamente en la agilidad y el consumo de combustible. Esto supone un efecto indeseable en las aplicaciones tanto civiles como militares y va en contra de otras iniciativas de ahorrar peso, tales como el creciente uso de fibra de carbono estructural. Grandes cantidades de cables blindados de metal también pueden originar aumentos no deseados de tamaño, peso y coste en muchos otros equipos de alto rendimiento, como por ejemplo escáneres médicos.

Las radiofrecuencias predominantes en sistemas aviónicos también son un factor que actualmente incrementa la demanda de blindajes capaces de funcionar a frecuencias extremadamente altas.

Blindaje termorretráctil
Los tubos termorretráctiles conductores blindados (figura 1) pueden ayudar a los ingenieros a afrontar los retos que suponen el mantenimiento, el peso y el blindaje a altas frecuencias, porque ofrecen un blindaje EMI ligero y totalmente envolvente, combinado con protección mecánica/medioambiental para haces de hilos y cables. Esta solución puede aportar un ahorro de peso de entre el 40 % y el 65 %, en comparación con los sistemas de blindaje convencionales basados en mallas trenzadas, además de contribuir a reducir los costes de trabajo.

La capa exterior de poliolefina termorretráctil del tubo es resistente a la abrasión y a sustancias químicas. Se aplica una capa interior de tinta conductora de plata, la cual ofrece aislamiento EMI y establece la conexión a tierra. Se distinguen varios grados de poliolefina con múltiples propiedades medioambientales y eléctricas para adecuarse a distintas aplicaciones, incluyendo sistemas militares y aeroespaciales. El blindaje termorretráctil normalmente se aplica durante la fase inicial del montaje de los productos, pero también se puede utilizar como método idóneo para incorporar un aislamiento secundario y una protección EMI adicional a sistemas eléctricos que ya están en servicio. Se utiliza junto con técnicas y herramientas familiares para aplicar tubos termorretráctiles estándares.

A fin de crear un blindaje ligero y de alto rendimiento para un arnés de cableado completo, se necesita un sistema integral de blindaje EMI termorretráctil, como CHO-SHRINK® 1061. Aparte de sus tubos provistos de una capa conductora conforme a la especificación MIL-R-46846, tipo 5, este sistema también incluye elementos de continuidad y de transición, pasahilos, sujetacables y un aislante/adhesivo conductor fundido en caliente. Este sistema ofrece un alto grado de protección y sellado, un blindaje EMI/RFI/ESI de 360 grados, atenuación de 70 dB a 80dB a frecuencias superiores a 500 MHz y características de inflamabilidad conformes a UL VW-1 y CSA OFT. Los materiales también cumplen con las especificaciones de desgasificación de la NASA, por lo que son aptos para el uso en aplicaciones espaciales como satélites.

Sistema de blindaje completo
Los ingenieros pueden utilizar los diversos componentes de este sistema para fabricar un arnés de cableado sellado completo con blindaje correctamente terminado en todos los conectores, sin necesidad de soldadura.
El método recomendado es tender el cableado con todas las ramas in situ y planificar dónde se deben ajustar los sujetacables o transiciones de conector al cable. Los elementos de continuidad se colocan en estos puntos y se fijan firmemente en el haz de hilos, tal como se muestra en la figura 2. Estos elementos están metalizados en su superficie exterior.

El siguiente paso consiste en colocar longitudes cortadas previamente del tubo conductor, que está metalizado en el interior, sobre los elementos de continuidad, dejando una parte pequeña de la superficie conductora expuesta en cada extremo. A continuación se aplica calor, para que los tubos se contraigan, y acto seguido se instalan los elementos de transición en las intersecciones ramales del cableado. En esta etapa, el cableado está alineado correctamente y queda envuelto por el blindaje protector, tal como se muestra en la figura 3.

Ahora se instalan y se terminan los conectores con ayuda de los pasahilos conductores y sujetacables CHO-SHRINK. Los sujetacables se aplican en último lugar y se colocan sobre los hilos de la carcasa (o del adaptador) en el extremo del conector y sobre la superficie metalizada de continuidad que ha quedado expuesta en el extremo del cable.
Los sujetacables CHO-SHRINK se suministran con un adhesivo/aislante de alta conductividad fundido en caliente, colocado previamente en cada abertura, que fluye durante la contracción para proporcionar un eficaz sellado medioambiental sin que se deterioren las características de blindaje EMI. Los adaptadores y sujetacables de ajuste por contracción, que presentan una superficie moleteada o estriada, también sirven para mejorar la resistencia a esfuerzos de par, arranque y ruptura.

Conclusión
El blindaje termorretráctil de cables ofrece más opciones y flexibilidad a los diseñadores que buscan una solución de alto rendimiento que sea ligera y fácil de mantener y reparar para el uso en múltiples entornos y aplicaciones tanto militares como civiles. Un sistema de blindaje completo que incluye todos los componentes necesarios para construir un arnés de cableado sellado y blindado minimiza eficazmente el tiempo de montaje y garantiza niveles óptimos de rendimiento y fiabilidad.

Autor:

Christophe Loret, gerente de productos basados en compuestos conductores,  Chomerics Division Europe

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