Ejemplo 3: probado, probado, probado! “Millones de carreras dobles” en la cadena portacables

Aplicación deslizante como base para las pruebas de ensayo

Cables Profibus en aplicaciones industriales con movimiento continuo

Al usuario le resulta cada día más difícil estar al corriente de los productos ofrecidos en el mercado de los cables. La competencia entre los proveedores de cables es cada vez mayor, y los diferentes fabricantes se superan mútuamente con sus promesas de “durabilidad garantizada” de los cables que se emplean en aplicaciones en cadenas portacables. Con respecto a la durabilidad de los cables en aplicaciones con movimiento, en los catálogos se habla de diez millones e incluso de 50 millones de carreras dobles (CD).
Mirando de cerca las cifras indicadas en los catálogos, hay que preguntarse a veces si las pruebas realmente se han realizado bajo condiciones reales y en qué grado son realistas (ejemplo: longitud del recorrido, radios examinados, etc.) para poder garantizar tal cantidad de carreras. A la hora de determinar la vida útil de los cables en cadenas portacables tampoco son de gran ayuda las indicaciones de que los cables han sido testados según VDE 0472, Parte 603, tipo de prueba H, dado que el banco de ensayos con rodillos no puede suministrar ninguna información y en VDE no se trata de una prueba para cables especiales en sistemas de cadena portacables.

Diferencias de durabilidad

Por esta razón, a comienzos de 2002 se encargó al laboratorio experimental de la empresa igus que realizara una prueba elemental sobre el tema de la “durabilidad de cables Profibus en aplicaciones reales”. El objetivo era analizar las posibles diferencias de durabilidad entre el cable CHAINFLEX CFBUS.001 de igus y un cable Profibus de uno de los principales proveedores del mercado. Los parámetros experimentales necesarios para ello se tomaron de los datos del catálogo del fabricante de la competencia:

Detalles en catálogo	Ensayo Diseño “A”; cable Profibus 2 conductores	Ensayo Diseño “B”; igus® chainflex® CFBUS.001

Sección transversal	(2 x AWG24)C	(2 x 0.25 mm2)C
Vida útil garantizada	Min. 4.0 Millones de ciclos	A analizar en el ensayo
Radio de curvatura	> = 60 mm	85 mm
Diámetro	8,0 mm	8,5 mm
Detalles en catálogo	Estado 2002	Estado 2002

Parámetros del ensayo según los datos de catálogo de la competencia

Un modelo experimental razonable para este cable es sin duda una aplicación deslizante, ya que es precisamente en las aplicaciones con recorridos de desplazamiento y trayectos de transmisión largos donde se emplean los sistemas Profibus debido a la seguridad de transmisión de datos que ofrecen.

Para poder testar los cables de forma no destructiva y así alcanzar en poco tiempo un gran número de ciclos de flexión, se construyó expresamente un recorrido de transmisión de Profibus real. En el punto fijo de la cadena experimental se instaló un PC con una tarjeta Profibus maestro. A través de los cables que iban a ser testados se estableció una conexión con un esclavo Profibus, que se hallaba en el tope de arrastre. De esta forma se logra determinar la tasa de transmisión con ayuda de un programa de diagnóstico. También existe la posibilidad de que se indiquen los paquetes de datos que posiblemente se hayan transmitido erróneamente. Además, se ajustó la tasa de transferencia a la más alta posible, concretamente de 12 Mbit/s.

Este ensayo elemental iniciado a comienzos de 2002 y que sigue en marcha hasta hoy, condujo ya después de un número de carreras relativamente bajo de 420.000 dobles ciclos al fallo total de la pieza de ensayo “A”, que según las indicaciones contenidas en el catálogo debería de haber funcionado perfectamente durante 4,0 millones de ciclos, como mínimo. La durabilidad alcanzada en la realidad diverge, pues, en un factor de 10 de los valores indicados en el catálogo.

En cambio, la pieza examinada “B”, el cable CFBUS.001, sigue testándose hasta hoy sin que se haya producido ninguna transmisión de datos errónea. Entretanto, se han alcanzado más de 14,0 millones de carreras.

Estructura y materiales

Las causas básicas de la notable diferencia de durabilidad de ambas piezas examinadas son los diferentes parámetros constructivos de las piezas examinadas “A” y “B” (CFBUS.00.1), así como los diferentes materiales empleados en la construcción de los cables. En todas las piezas examinadas, el aislamiento del conductor del cable bus está compuesto de un material espumado. Sus ventajosas propiedades eléctricas garantizan que se cumplan las características de transmisión exigidas por la norma. Un inconveniente de este material es, sin embargo, su desventajosa resistencia mecánica a la flexión alternante. Las fuerzas que actúan sobre el par de cables bus durante el proceso de flexión deben ser absorbidas por el revestimiento del elemento para reducir la carga mecánica que se ejerce sobre el aislamiento del conductor.

Revestimiento muy elástico

La pieza examinada “B” se equipó, por ello, con un revestimiento interior y de material TPE extrusionado de alta calidad, para proteger al par de cables bus contra las cargas mecánicas que se ejercen durante el proceso de flexión. El revestimiento del elemento tiene que ser muy elástico. Un revestimiento de calidad mecánica inferior compuesto de materiales de relleno baratos sólo sirve – al igual que los rellenos frecuentemente utilizados en muchos otros principios de construcción – para darle una forma redonda al par de cables bus. Sin embargo, no es capaz de protegerlo contra la alta carga mecánica a la que es sometido en la cadena portacables. Pues las fuerzas de tracción y compresión a las que se ve sometido el cable actúan especialmente en aquellos puntos de los conductores, donde se ha quebrado el revestimiento del elemento:

Parámetros del ensayo

Carrera:	S = 5,0 m
Velocidad aproximada:	V = 3,5 m/s
Aceleración aproximada:	a = 7,5 m/s2
Radio aproximado:	55 mm

La estructura de la pieza examinada “B” (CFBUS.001) se caracteriza por una parte por su revestimiento de material TPE extrusionado rellenando cavidades de alta calidad mecánica. Este revestimiento reduce la carga mecánica sobre el par de conductores bus, fija los conductores en una posición determinada y da una forma redonda al cable. Por otra parte, los pasos de cableado extremadamente cortos de los conductores y los cables especiales evitan que se ejerza una alta carga de tracción o compresión en un largo trayecto del conductor. Así se pueden realizar radios de flexión relativamente pequeños con un gran número de ciclos.

Un revestimiento en material de calidad mecánica inferior no puede proteger el par de cables bus contra las altas cargas a las que está sometido en el sistema de cadena portacables.

Certificación UL y CSA

Los cables chainflex® CFBUS ahora también están disponibles para todos los sistemas de bus estándar, con las certificaciones UL y CSA y la conformidad con DESINA. El revestimiento exterior de TPE, altamente resistente al desgaste y retardante de llama, se extruye a alta presión sobre un apantallamiento general trenzado en un determinado ángulo ajustado para proporcionar una estabilidad adicional al cable.

Los elementos de bus, trenzados con un paso extremadamente corto, están protegidos por un revestimiento interior de TPE extruido que rellena los intersticios.

Al igual que el resto de los cables chainflex®, los nuevos cables de bus estándar de la serie CFBUS ya están disponibles en stock, sin costes por corte ni cantidad mínima de pedido.