1.11. Cables y sistemas de conducción: tipos y características

Introducción

En las instalaciones industriales automatizadas, la correcta selección y disposición de cables y sistemas de conducción constituye un pilar fundamental para garantizar la seguridad, fiabilidad y eficiencia del sistema. Las características de los cables —tanto para señal, potencia como comunicación—, así como los elementos que permiten su conducción y protección, determinan la calidad y la vida útil de la instalación. Una elección inadecuada puede provocar desde fallos intermitentes hasta paradas no programadas o riesgos eléctricos graves.

Este tema aborda en profundidad los distintos tipos de cables empleados en automatización industrial, sus propiedades técnicas, y los sistemas de conducción normalizados según las normas IEC 60364 (instalaciones eléctricas) e ISO 1219 (simbología de fluidos y eléctrica). Aprenderá a seleccionar el cable adecuado para cada aplicación, considerando factores como la corriente, el entorno, las interferencias y la normativa vigente.

Tipos de cables según su función

Cables de potencia

Los cables de potencia se utilizan para transportar energía eléctrica desde las fuentes de alimentación (transformadores, cuadros de distribución) hasta los equipos consumidores (motores, resistencias calefactoras, variadores de frecuencia). Se fabrican comúnmente con conductores de cobre debido a su excelente conductividad (58 MS/m a 20°C) y resistencia mecánica, aunque en algunos casos se emplea aluminio por razones económicas y de peso (un 30% más ligero, aunque requiere secciones un 60% mayores para la misma capacidad de corriente).

Las secciones normalizadas de los cables de potencia varían dependiendo de la corriente que deben transportar, siendo habitual encontrar desde 1,5 mm² (para circuitos auxiliares) hasta varios cientos de mm² en grandes instalaciones (por ejemplo, 400 mm² para alimentación principal de una planta). El aislamiento de estos cables suele ser de materiales termoplásticos o termoestables como PVC (policloruro de vinilo), XLPE (polietileno reticulado) o EPR (etileno-propileno). Estos materiales soportan tensiones eléctricas elevadas (0,6/1 kV, hasta 18/30 kV en media tensión) y ambientes industriales adversos (temperaturas de hasta 90°C en servicio permanente para XLPE).

Ejemplo práctico: Para un motor trifásico de 7,5 kW a 400 V, con una corriente nominal de unos 15 A, se seleccionaría un cable de cobre de 2,5 mm² con aislamiento XLPE (para soportar sobrecargas) y cubierta de PVC resistente a aceites, instalado en bandeja perforada. Si la distancia supera los 50 m, habría que verificar caída de tensión (máximo 5% según IEC 60364-5-52).

Estructura típica de un cable de potencia multiconductor industrial.

Cables de señal

Los cables de señal se emplean para la transmisión de órdenes y datos procedentes de sensores, pulsadores, finales de carrera, encoders, etc. El objetivo principal es minimizar interferencias y pérdida de señal, por lo que el cobre sigue siendo el material preferido para el conductor, pero con especial atención al apantallamiento. Las secciones suelen ser menores, entre 0,5 mm² y 1,5 mm², ya que las corrientes son muy bajas (típicamente 4-20 mA en lazos de corriente, o señales digitales de 24 Vcc).

El aislamiento se diseña para proteger la señal de perturbaciones externas, utilizando materiales como el PVC o el polietileno. Es común el uso de cables apantallados, que incorporan una malla de cobre o aluminio alrededor de los conductores (apantallamiento individual) o del conjunto (apantallamiento global). Esto proporciona una barrera frente a interferencias electromagnéticas (EMI) y radiofrecuencia (RFI), muy frecuentes en entornos industriales automatizados donde coexisten cables de potencia y señal en proximidad. La eficacia del apantallamiento se mide mediante la impedancia de transferencia (valores bajos, por debajo de 10 mΩ/m a 10 MHz, indican buena protección).

Ejemplo práctico: En una línea de envasado, los sensores inductivos (NPN, 24 Vcc) se conectan al PLC mediante cable apantallado de 3x0,34 mm², con la malla conectada a tierra en un solo extremo para evitar bucles de tierra. Si la distancia supera los 100 m, se recomienda utilizar repetidores de señal o convertidores a fibra óptica.

Cables de comunicación

Para sistemas de comunicación industrial como PROFIBUS, CAN, Ethernet industrial (PROFINET, EtherCAT), la exigencia en cuanto a la integridad de la señal es aún mayor. Se emplean cables especialmente diseñados para este fin, con pares trenzados y apantallados, lo que reduce la diafonía y las interferencias. El trenzado se expresa en número de vueltas por metro (típicamente >30 vueltas/m para Cat5e). En muchos casos, el aislamiento es de materiales de alta calidad como el PE (polietileno) o el FEP (fluoropolímero), y las secciones suelen rondar los 0,22 mm² a 0,5 mm² por conductor. La resistencia de los cables de comunicación debe ser baja para evitar atenuaciones en largas distancias (por ejemplo, < 100 Ω/km para PROFIBUS), y la impedancia característica (típicamente 120 Ω para buses de campo, 100 Ω para Ethernet) es un parámetro clave para mantener la velocidad y fiabilidad de la transmisión de datos, evitando reflexiones de señal.

Ejemplo práctico: Para una red PROFINET con 20 estaciones distribuidas en 200 m, se debe usar cable flexible categoría 5e o 6, con pares trenzados individualmente y apantallamiento global de malla de cobre. Las conexiones deben realizarse con conectores apantallados y puesta a tierra de la malla en ambos extremos si el sistema lo permite (o según especificaciones del fabricante).

Sistemas de conducción y protección

Los sistemas de conducción cumplen la función de organizar, proteger y facilitar el mantenimiento de los cables. Su elección depende del entorno (polvo, humedad, agentes químicos), la facilidad de instalación, la posibilidad de futuras ampliaciones y la normativa vigente en materia de seguridad eléctrica e industrial (IEC 60364, REBT en España).

Bandejas portacables

Fabricadas en acero galvanizado, aluminio o materiales plásticos (como PVC o poliéster reforzado con fibra de vidrio), permiten soportar grandes cantidades de cables y facilitan su inspección y modificación. Existen varios tipos:

• Bandeja tipo rejilla: Máxima ventilación, evita sobrecalentamiento, adecuada para cables de potencia. La norma IEC 61537 regula sus características.
• Bandeja perforada: Ofrece cierta protección contra caída de objetos, usada en instalaciones mixtas.
• Bandeja ciega: Protección total contra polvo y agua (si tiene tapa), empleada en exteriores o zonas húmedas.

La separación entre bandejas de potencia y señal debe ser al menos de 30 cm para evitar acoplamientos inductivos, o bien usar bandejas metálicas con separador conectado a tierra.

Canaletas

Utilizadas especialmente en cuadros eléctricos, permiten distribuir y organizar cables de pequeño y mediano tamaño. Pueden ser abiertas (fáciles de modificar) o cerradas (mayor protección), y suelen estar fabricadas en PVC o materiales autoextinguibles (clasificación V0 según UL94). Las dimensiones normalizadas van desde 15x15 mm hasta 100x60 mm.

Tubos

Proporcionan una protección mecánica superior, especialmente en entornos donde los cables pueden estar expuestos a golpes, líquidos o agentes químicos. Pueden ser:

• Rígidos: PVC, acero (galvanizado o inoxidable). Se usan en montajes superficiales o empotrados. El acero ofrece protección contra impactos y roedores.
• Flexibles: Poliamida (PA), metal corrugado (acero inoxidable). Ideales para conexiones a motores o elementos móviles, ya que absorben vibraciones.

El diámetro del tubo debe permitir un llenado máximo del 40% según IEC 61386 para facilitar el tendido y la disipación térmica.

Racores

Son accesorios que aseguran la estanqueidad y sujeción de los cables en el paso a través de envolventes, cuadros y equipos. Existen racores de presión, de compresión y de resorte, fabricados en plástico o metal, con grados de protección IP68 según el nivel de exigencia. Deben elegirse en función del diámetro del cable y del tipo de tubo (rosca métrica o PG).

Además, es importante considerar la compatibilidad electromagnética (CEM) en el conjunto: las bandejas metálicas y tubos de acero deben estar interconectados y puestos a tierra para actuar como blindaje continuo.

Criterios de selección y normativa

La selección de cables y sistemas de conducción debe basarse en un análisis técnico que contemple:

• Corriente de carga y caída de tensión: Según IEC 60364-5-52, la sección debe elegirse para que la temperatura del conductor no supere el límite del aislamiento (70°C para PVC, 90°C para XLPE) y la caída de tensión total sea inferior al 5% (o al 3% para alumbrado).
• Condiciones ambientales: Temperatura ambiente, presencia de agua, polvo, agentes químicos, radiación UV. Por ejemplo, en exteriores se requieren cubiertas resistentes a rayos UV (negro con hollín).
• Compatibilidad electromagnética: Uso de apantallamientos y separación física entre cables de potencia y señal. La norma IEC 61000-5-2 ofrece directrices de instalación para CEM.
• Resistencia al fuego: En zonas de riesgo, cables con aislamiento libre de halógenos (LSZH) y baja emisión de humos (IEC 60332-1 para propagación de llama).
• Normativa local: En España, el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC) definen los requisitos obligatorios.