El concepto de Earthing/Compatibilidad Electromagnética (EMC) en el diseño de la planta industrial

Un reto para la automatización industrial

Fallos, mensajes de error o cortes de funcionamiento en las máquinas; estos son algunos de los problemas causados por Ethernet y las comunicaciones bus en las redes de las plantas industriales. Pero cuál es el origen de los errores de comunicación de red? Los usuarios habitualmente culpan al rendimiento de los cables y accesorios. En este post queremos explicar porqué este argumento es muy simple y limitado, y porqúe una inadecuada gestión de la compatibilidad electromagnética (EMC) en las plantas de producción pueden traer consigo errores en las trasmisión de datos.

Posibles causas de fallos en plantas

Existen diferentes factores que pueden traer consigo trastornos en las plantas de producción: Fallos a la hora de seguir correctamente las instrucciones de montaje de las canalizaciones de los cables, utilización de cables excesivamente largos, la incorrecta selección de los tipos de cables y/o conectores adecuados, instalación de demasiados conectores en el sistema y la propia presencia de los campos magnéticos pueden ser algunos de ellos. Este último concepto se puede convertir en elemento de riesgo causante de problemas cuando el concepto de Earthing o toma de tierra no se implemente de manera óptima. Se trata de algo muy importante, no solo aplicar correctamente este concepto en las plantas, sino que sea algo que se aplique a medida de las necesidades de la propia instalación. Teniendo presente este concepto y aplicándolo adecuadamente, los malos funcionamientos, errores y en definitiva pérdidas se pueden convertir en asuntos del pasado.

Mayor potencia y frecuencias más altas en espacios más pequeños

A principios de los 2000, la compatibilidad electromagnética era un asunto que raramente se trataba en las plantas de producción. Habitualmente las plantas de producción estaban ubicadas en recintos gigantescos donde las máquinas y robots tenían amplios espacios para su funcionamiento y operaban a gran distancia unas de las otras. Los flujos de información eran fácilmente controlados, donde los casos de fallos o malos funcionamientos derivados de la compatibilidad electromagnética eran muy poco habituales.

Hoy en día las plantas de producción se diseñan buscando la mayor optimización posible intentando ser lo más compacto y eficiente posible en esta fase. El ahorro en tiempo y espacio son esenciales para las grandes empresas buscando el consecuente impacto en los costos y en la cuenta de resultados. Los robots modernos y de alto rendimiento se localizan muy cerca entre ellos y trabajan a niveles de velocidad, precisión y eficiencia nunca conocidas hasta ahora. Así las tareas que desempeñan son cada vez más extensas, complejas y sofisticadas. Para realizar su trabajo de manera adecuada, los robots necesitan más información y velocidades de transmisión de datos muy altas, lo cual necesita a su vez de bandas de frecuencia mayores y más anchas que antes. Los campos magnéticos que resultan de estas necesidades causan inevitablemente ruidos no deseados que se traducen en problemas para el sistema. Mientras las líneas bus solían operar en bandas de frecuencia de 500 kilo-hercios a 16 mega-hercios, el ethernet industrial utiliza frecuencias entre 1 y 600 mega-hercios, dependiendo de la categoría, llegando incluso a frecuencias tan altas como 4 giga-hercios que son utilizadas para Single Pair Ethernet (con MultiGig BASE-T1). Como norma general, cuanto mayor es el rango de frecuencia utilizable en un cable, más susceptible será una planta de tener interferencias electromagnéticas y por ello el apantallamiento del cable debe ser mucho mejor.

Sin embargo, cuanto más complejo sea el apantallamiento de un cable, más inflexible, costosa y complicada será su construcción. Los mismo se aplica a los subprocesos de montaje, como la conexión de cables a conectores, por ejemplo. Por ello, la solución se encuentra en minimizar los campos electromagnéticos desde el inicio y proteger convenientemente los cables de los efectos de estos campos. ¿Pero cómo? La respuesta está en la correcta implementación del denominado EARTHING o puesta a tierra, que incluyen tiras de tierra (para más información pulse AQUI), prensaestopas EMC, conductores multifilares (clase 2 o 5) y cables de un alto grado de apantallamiento.

Resumen de efectos en el funcionamiento de las máquinas:

Las plantas de producción actuales operan con volumenes de información, valores de aceleración y velocidades de transmisión mucho mayores que antes. Una mayor velocidad de transmisión de información requiere mayor potencia.
Estos mayores requerimientos se traducen en la necesidad de utilizar equipos que necesitan mayor corriente y ofrezcan mayor rendimiento
Corrientes más altas se traducen en una mayor emisión al entorno de radiación electromagnética
Cuanto más cerca estén entre ellos las máquinas y los robots, mayor es la radiación ya que la distancia es también un factor que influye en las interferencias electromagnéticas. Por ello, estas interferencias de los campos magnéticos se pueden reducir aumentando la distancia de separación de los equipos.

Ejemplo ilustrativo de aplicación del concepto de Earthing en una planta (pulse AQUI)

Productos HELUKABEL para Earthing Concept (pulsar AQUI)

By URKUNDE, 24-08-2022