Interferencias electromagnéticas pese al apantallamiento: ¿a qué pueden deberse?

Los problemas de compatibilidad electromagnética (EMC) en máquinas y sistemas suelen ser difíciles de diagnosticar. Se manifiestan en forma de fallos esporádicos de sensores, errores inexplicables en los buses de campo o irregularidades en los servodrives. A menudo, el origen del problema es el elevado nivel de interferencias electromagnéticas presente en los sistemas modernos. Los variadores de frecuencia y los motores funcionan con flancos de conmutación muy rápidos, mientras que, al mismo tiempo, entran en juego sistemas de visión artificial, componentes IO-Link y comunicaciones Ethernet industriales. Esto exige que el apantallamiento, la puesta a tierra y el tendido de cables se implementen de manera coherente y correcta.

La compatibilidad electromagnética es una cuestión de superficies de contacto, transiciones y, sobre todo, de impedancia. Este término se refiere a la resistencia total que un conductor o componente eléctrico opone a la corriente alterna de forma dependiente de la frecuencia, y está compuesta por la combinación de la resistencia óhmica, la inductancia y la capacitancia.

Una pregunta habitual entre los usuarios es: «¿Debe conectarse el apantallamiento por ambos extremos o solo por uno?». La respuesta depende del tipo de interferencia que se quiera controlar. En las aplicaciones industriales predominan las corrientes de interferencia de alta frecuencia. Por lo general, estas se reducen de forma más eficaz cuando el apantallamiento está conectado por ambos extremos. Un apantallamiento conectado únicamente por un lado no puede disipar estas corrientes de manera fiable, lo que aumenta el riesgo de que los cables emitan interferencias o se acoplen a cables adyacentes.

En el caso de señales analógicas muy sensibles y de baja frecuencia, una conexión por un solo extremo puede ser adecuada en determinadas situaciones para evitar bucles de tierra. Sin embargo, en los sistemas modernos se prefiere otro enfoque: un sistema de equipotencialidad correctamente diseñado y una conexión del apantallamiento definida y controlada. Este es un componente fundamental para garantizar una compatibilidad electromagnética (EMC) estable, especialmente en máquinas modulares.

Sin embargo, un apantallamiento es tan eficaz como lo sea su conexión. Un error de instalación frecuente es la denominada conexión tipo pigtail. Esta consiste en separar la pantalla del cable, trenzarla para formar un conductor independiente y conectarla posteriormente a tierra. Esto supone un problema en altas frecuencias, ya que dicho conductor introduce inductancia en el circuito, contrarrestando así la propia función del apantallamiento. La alternativa adecuada es una conexión de 360°, con cobertura completa y totalmente envolvente, mediante prensaestopas EMC, abrazaderas de pantalla o soportes de pantalla montados sobre una barra de conexión de pantallas, preferiblemente directamente sobre una superficie de montaje conductora. La regla práctica es: «ancho, no largo». Además, las superficies de contacto deben garantizar una conductividad eléctrica fiable. La pintura, las capas de oxidación o la suciedad reducen significativamente la eficacia del apantallamiento.

En la ingeniería de cuadros eléctricos, los cables de motor constituyen una de las fuentes de interferencias más importantes. Por ello, la buena práctica consiste en utilizar un apantallamiento riguroso con una conexión definida en ambos extremos, situada lo más cerca posible de la salida del variador y del motor o, cuando corresponda, del conector. Esto también requiere una correcta conexión a tierra de protección (PE) y una adecuada equipotencialidad. Si la puerta del cuadro eléctrico, la superficie de montaje, la barra de PE y la estructura de la máquina no están correctamente interconectadas, la eficacia de un apantallamiento, incluso bien conectado, será limitada.

La instalación también desempeña un papel fundamental. Los cables de potencia, señal y datos deben tenderse siempre por separado. Su instalación en paralelo dentro del mismo canal aumenta significativamente el riesgo de acoplamiento de interferencias. Cuando los cruces son inevitables, la experiencia demuestra que los cruces a 90° suelen ofrecer una mayor inmunidad frente a las interferencias. Seguir estas directrices durante la instalación permite evitar numerosos problemas de compatibilidad electromagnética (EMC) y aumentar de forma apreciable la disponibilidad y fiabilidad del sistema.