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La pantalla con Profibus: clave para una comunicación fiable en entornos industriales
La pantalla con Profibus: clave para una comunicación fiable en entornos industriales
La importancia de la pantalla en los sistemas Profibus
Como ocurre en otros muchos aspectos de las comunicaciones industriales, la pantalla del cable Profibus juega un papel fundamental —junto con el trenzado del par y la transmisión diferencial— para reducir la susceptibilidad del bus frente a perturbaciones electromagnéticas procedentes del entorno industrial.
En plantas industriales es habitual la presencia de variadores de velocidad, motores, contactores o fuentes conmutadas que generan campos eléctricos y magnéticos agresivos. Sin un apantallamiento adecuado, estos campos pueden inducir ruido en la comunicación y provocar fallos difíciles de diagnosticar.
La señal diferencial y su comportamiento frente al ruido
En sistemas con señales no diferenciales, la señal se evalúa respecto a una referencia que, en entornos industriales, suele estar contaminada por ruido. Como consecuencia, el valor medido puede ser erróneo y variar de forma impredecible.
En Profibus, la comunicación se basa en señales diferenciales. Aunque exista ruido inducido, este afecta de forma similar a ambos conductores (A y B), siempre que estén suficientemente próximos. De este modo, el receptor interpreta correctamente la diferencia entre ambas señales, manteniendo la integridad de la comunicación.
El par trenzado interior del cable ayuda a atenuar la inducción magnética, ya que los lazos consecutivos formados al trenzar el par se oponen entre sí. No obstante, este efecto no es suficiente por sí solo si no se acompaña de un apantallamiento adecuado.
La pantalla como jaula de Faraday
La pantalla del cable Profibus actúa como una jaula de Faraday, deteniendo el campo eléctrico agresor en la superficie conductora externa cuando está correctamente puesta a tierra. De esta forma se evita que las perturbaciones electromagnéticas alcancen los conductores internos.
Para que esta protección sea efectiva, es imprescindible:
- Elegir un cable Profibus de calidad.
- Garantizar una buena toma de tierra en cada punto de conexión.
- Asegurar la continuidad de la pantalla a lo largo de todo el bus.
Tipos de cable Profibus y sus aplicaciones
Existen diferentes versiones de cable Profibus, cada una pensada para aplicaciones concretas:
- Cable estándar.
- Cable híbrido (con par adicional para alimentación).
- Cable de dos pares para derivaciones.
- Cable con vaina exterior reforzada para industria alimentaria.
- Cable para enterrado.
- Cable de alta flexibilidad para guirnaldas de grúas.
- Cable resistente a aceites y productos químicos.
- Cable blindado para resistencia mecánica.
- Cable con tubo exterior metálico corrugado.
Salvo el cable estándar, la mayoría de estas versiones se utilizan para la estructura del bus entre armarios o cajas y no pueden conectorizarse directamente a los equipos de comunicación.
Calidad del cable Profibus: un factor decisivo
No todos los cables Profibus ofrecen el mismo nivel de protección frente a interferencias. Es fundamental conocer las características técnicas del cable y no basar la elección únicamente en el precio.
El fabricante debería proporcionar, como mínimo:
- La resistencia e impedancia del cable a las frecuencias de funcionamiento del bus.
- El porcentaje de cobertura del apantallamiento (mínimo recomendable del 60 % en cables estándar y 90 % en versiones más rígidas).
- La presencia o no de lámina metálica bajo la pantalla.
- Los radios máximos de flexión.
- Los límites de esfuerzo de tracción.
Existen cables “estándar” de bajo coste con coberturas de pantalla muy reducidas que no apantallan adecuadamente las interferencias del entorno industrial, lo que suele traducirse en problemas recurrentes de comunicación.
Instalación, uso y envejecimiento del sistema
Incluso una instalación bien ejecutada puede deteriorarse con el tiempo debido a:
- Quita y pon frecuente de conectores durante paradas y averías.
- Corrosión.
- Daños mecánicos.
- Reformas o ampliaciones que sacan a la luz problemas latentes.
Estos factores pueden afectar a la continuidad de la pantalla y a la calidad de la toma de tierra, provocando fallos que no existían inicialmente.
Cómo diagnosticar problemas de comunicación Profibus
Cuando aparecen problemas en el bus Profibus, es necesario analizar su origen:
- Problemas de toma de tierra: medir la toma de tierra y revisar la distribución del conductor de protección.
- Problemas de conexionado y capa física: detectar defectos en conectores, cableado o continuidad de pantalla.
- Problemas de susceptibilidad electromagnética: analizar posibles ataques radiados o conducidos mediante equipos de medida adecuados.
- Problemas de configuración: revisar velocidades, distancias y topología del bus (normalmente fuera del alcance del mantenimiento eléctrico estándar).