Cable Blindado y Apantallado — Guía Técnica Completa: EMC, Impedancia de Transferencia y Aplicaciones VFD (Normas IEC 60502, BS 5308, EN 50288)
Cable Blindado y Apantallado — Guía Técnica Completa: EMC, Impedancia de Transferencia y Aplicaciones VFD (Normas IEC 60502, BS 5308, EN 50288)
Un cable apantallado (blindado) es aquel en el que los conductores de fase o de señal están rodeados por una capa conductora — trenza de hilos de cobre, cinta de cobre, lámina de aluminio/PET o conjunto de hilos concéntricos — que intercepta la interferencia electromagnética antes de que pueda acoplarse al circuito. El apantallamiento es una de las especificaciones más malinterpretadas en la compra de cables: los compradores solicitan con frecuencia «apantallado» sin definir la cobertura, la impedancia de transferencia, la filosofía de puesta a tierra ni la norma que debe cumplir la pantalla, y los fallos de EMC resultantes cuestan mucho más que el propio cable. Esta guía está escrita para ingenieros eléctricos, fabricantes de cuadros y profesionales de compras que necesitan especificar correctamente cables de potencia, cable de control e instrumentación apantallados para instalaciones industriales, marinas y de servicios públicos.
Explicamos la física del apantallamiento en términos de ingeniería claros, las normas internacionales que definen el rendimiento de la pantalla (IEC 60502, BS 5308, EN 50288, ICEA S-73-532 y la familia EMC IEC 61000), una comparación de construcciones de pantalla con valores típicos de impedancia de transferencia, una metodología de selección en cinco pasos, los requisitos especiales para alimentadores de variadores de frecuencia (VFD), las mejores prácticas de instalación y puesta a tierra, un caso práctico resuelto y las respuestas a las ocho preguntas que más nos hacen los clientes.
Por qué importa el apantallamiento: el problema de la EMC
Todo conductor por el que circula corriente radia un campo electromagnético, y todo conductor actúa como antena que lo capta. En una instalación industrial los culpables son bien conocidos: variadores PWM que conmutan a 2–16 kHz con tiempos de subida de 50–200 ns (generando interferencias hasta decenas de MHz), contactores, equipos de soldadura, grandes motores en arranque y transitorios de rayo en circuitos exteriores. Las víctimas son igualmente conocidas: lazos analógicos de 4–20 mA, entradas RTD y de termopar, enlaces RS-485 y bus de campo, e instrumentación electrónica sensible.
Una pantalla cumple tres funciones:
| Función | Qué hace | Aplicación típica |
|---|---|---|
| Apantallamiento electrostático (capacitivo) | Deriva el ruido acoplado capacitivamente a tierra; eficaz desde CC | Instrumentación, circuitos de señal |
| Apantallamiento electromagnético | Atenúa el acoplamiento de campo magnético mediante corrientes inducidas en la pantalla | Alimentadores de motor, cables VFD, bandejas con potencia y señal |
| Continuidad de tierra / seguridad | Proporciona una vía de tierra definida de baja impedancia; en diseños concéntricos actúa como neutro/PEN | Distribución BT, minería, marina |
La regla clave: el apantallamiento solo es tan bueno como su terminación. Una pantalla perfecta con un cablecillo de tierra de 50 mm puede ser de diez a cien veces peor que una pantalla adecuada unida 360° en la prensaestopas, porque la inductancia del cablecillo eleva la impedancia de transferencia a alta frecuencia. Volvemos a esto en la sección de instalación.
Para la mayoría de los emplazamientos industriales, la pregunta práctica no es «apantallado o no», sino qué construcción de pantalla, qué cobertura y cómo se pone a tierra — exactamente lo que definen las normas de la siguiente sección.
Tabla de referencia de normas internacionales
El rendimiento del apantallamiento se define de forma diferente según la jurisdicción, por lo que la norma especificada debe coincidir con los documentos de licitación del proyecto y con la ubicación final de la instalación.
| Norma | Título / Alcance | Parámetros clave de pantalla |
|---|---|---|
| IEC 60502-1 | Cables de potencia con aislamiento extruido, 1 kV (BT) | Dimensionado de pantalla/conductor de tierra, opciones de conductor concéntrico |
| IEC 60227 / IEC 60228 | Cables aislados en PVC / clases de conductor | Clases de conductor 1–5, reglas de cableado |
| BS 5308 | Cables de instrumentación (Parte 1 PE, Parte 2 PVC) | Tipos de pantalla: colectiva, individual + colectiva; cobertura, hilo de drenaje, tensiones de ensayo |
| EN 50288-1 / -7 | Cables metálicos multielemento — requisitos generales / cables para variadores de frecuencia | Construcción simétrica 3+3, cobertura de pantalla del 100 % para VFD |
| ICEA S-73-532 / NEMA WC 57 | Cables de control (Norteamérica) | % de cobertura de trenza, tipos de pantalla |
| UL 13 / UL 1277 | Cables de circuito de potencia limitada / cable tipo TC para bandeja | Lámina + hilo de drenaje, opciones de trenza, 600 V |
| IEC 61000-6-2 / -6-4 | Inmunidad / emisión EMC — entornos industriales | Límites EMC globales que debe soportar el sistema de cables |
| IEC 61800-3 | Sistemas de accionamiento de velocidad variable — requisitos EMC | Requisitos de apantallamiento del cable de motor para la conformidad del variador |
| IEC 62153-4-3 | Métodos de ensayo de cables metálicos de comunicación — impedancia de transferencia superficial (método triaxial) | La norma de medición de Zt |
| IEC 60332-1-2 / -3-24 | Ensayos de propagación de llama | Comportamiento al fuego de los cables apantallados |
| IEC 60754 / IEC 61034 | Gas ácido halógeno / densidad de humos | Materiales LSZH de pantalla y cubierta |
| IEEE 519 / IEEE 383 | Armónicos / cualificación de cables industriales | Límites de armónicos; ensayos de tipo de cable |
| BS 7671 | Reglamento de cableado IET | Puesta a tierra, distancias de separación, puesta a tierra de pantallas |
| IEC 62444 | Prensaestopas para instalaciones eléctricas | Clases de rendimiento de prensaestopas EMC |
💡 Consejo de proyecto: para licitaciones europeas especifique EN 50288-7 para alimentadores VFD y BS 5308 para instrumentación; para proyectos norteamericanos utilice ICEA S-73-532 / NEMA WC 57 o UL 1277; para plantas globales, la combinación IEC 60502-1 + IEC 61000 es la base más aceptada.
Tipos de construcción de pantalla y especificaciones
Las pantallas se fabrican en cinco construcciones principales. La cobertura se expresa como porcentaje de la superficie subyacente encerrada; la cobertura de trenza del 80–90 % es estándar para pantallas de control y potencia, mientras que las láminas alcanzan el 100 % por construcción.
| Tipo de pantalla | Construcción | Cobertura típica | Zt típica @ 1 MHz | Ideal para |
|---|---|---|---|---|
| Trenza de hilos de cobre | Hilos de cobre estañado/desnudo entrelazados sobre los núcleos | 80–90 % | 10–50 mΩ/m | Control general, VFD, instrumentación |
| Doble trenza | Dos trenzas contrapeadas | 85–95 % | 1–5 mΩ/m | Alta EMC industrial, marina |
| Cinta de cobre (helicoidal) | Cinta de cobre enrollada con solape | ~100 % (según solape) | 5–15 mΩ/m | Cables de potencia, MT, BT apantallado |
| Lámina Al/PET + hilo de drenaje | Lámina de poliéster metalizado con hilo de drenaje de cobre estañado | 100 % (lámina) | 50–150 mΩ/m | Circuitos de señal UL 13, comunicaciones digitales |
| Combinación (lámina + trenza) | Lámina bajo trenza; hilo de drenaje para terminación | 100 % + 85 % | 5–20 mΩ/m | Instrumentación, bus de campo, señales de alta integridad |
| Hilos concéntricos | Hilos de cobre aplicados helicoidalmente (a menudo como neutro/PEN) | ~100 % | 1–5 mΩ/m | Distribución BT — véase nuestra gama de cable concéntrico |
Los valores son órdenes de magnitud orientativos; la Zt real depende del material, el ángulo de trenzado, el diámetro del hilo y el método de terminación. Solicite siempre los valores medidos del fabricante según IEC 62153-4-3 para aplicaciones críticas.
💡 Nota de selección: no juzgue una pantalla solo por su cobertura. Una pantalla de lámina al 100 % tiene una impedancia de transferencia mayor que una trenza al 85 % en la mayoría de las frecuencias de interés, porque la fina película de aluminio conduce mal la corriente de pantalla; para circuitos de potencia y VFD, la trenza de cobre (o la cinta de cobre) es casi siempre la mejor opción, reservando la lámina para circuitos digitales y de instrumentación de baja corriente donde la sencillez de terminación importa.
Impedancia de transferencia y eficacia del apantallamiento
El número más útil para describir una pantalla es su impedancia de transferencia superficial:
Zt = V2 / (I1 × l)
donde I1 es la corriente que circula por la pantalla, V2 es la tensión inducida en el conductor interior y l es la longitud del cable. Zt se expresa en mΩ/m y se mide por el método triaxial de IEC 62153-4-3. Cuanto menor sea Zt, mejor será la pantalla — un tubo sólido ideal se aproxima a unos pocos µΩ/m; un conjunto pobre de lámina y drenaje puede superar los 100 mΩ/m a 10 MHz.
De aquí se derivan tres consecuencias prácticas:
- Zt aumenta con la frecuencia para trenzas y láminas, por lo que una pantalla «correcta a 50 Hz» puede ser inútil para un variador PWM con flancos de 100 ns. Especifique Zt a las frecuencias de interés, no solo a la de red.
- La terminación lo domina. Un cablecillo de tierra añade inductancia que eleva drásticamente la Zt efectiva por encima de ~1 MHz; una prensaestopas EMC de 360° preserva el rendimiento nominal de la pantalla (véase la sección de instalación).
- Factor de apantallamiento frente a impedancia de transferencia. El factor de apantallamiento k (corriente de pantalla dividida por la corriente total de interferencia) lo usan algunas especificaciones antiguas; Zt es el parámetro moderno y medible, y es lo que hoy solicitan IEC 62153-4-3 y la mayoría de los ingenieros de EMC.
Metodología de selección — 5 pasos
Paso 1 — Defina la señal y el entorno EMC. Clasifique cada circuito: analógico (4–20 mA, mV, termopar), digital (RS-485, Ethernet, bus de campo) o de potencia (alimentadores de motor, VFD, distribución). A continuación clasifique el entorno: limpio (sala de control), moderado (planta general), duro (junto a variadores, celdas, soldadura) o severo (subestaciones de MT, marina, minería).
Paso 2 — Elija la construcción de pantalla según la Zt requerida. Use la tabla anterior. Regla práctica: instrumentación analógica → trenza individual + colectiva según BS 5308; alimentadores VFD → trenza de cobertura 100 % según EN 50288-7; comunicaciones digitales → lámina + trenza; cable de potencia general en bandejas mixtas → cinta de cobre o trenza.
Paso 3 — Dimensione los conductores. Seleccione la sección según corriente de carga, caída de tensión y requisitos de cortocircuito conforme a IEC 60228 clases 2 (potencia) o 5 (flexible). Aplique factores de reducción por agrupamiento — la pantalla no añade ampacidad, pero el método de instalación suele reducirla.
Paso 4 — Verifique los parámetros eléctricos. Para cables VFD compruebe la capacitancia mutua (cuanto menor, mejor para la fuga de modo común; los diseños VFD apantallados típicos dan 150–300 pF/m) y la relación L/R del diseño simétrico (valores próximos a 1,0 minimizan las corrientes circulantes). Para cables de instrumentación compruebe la resistencia de bucle y, si se especifica, la diafonía entre pares.
Paso 5 — Especifique los extras. Clase de retardancia a la llama (IEC 60332-3 categoría A/B/C), libre de halógenos / LSZH (IEC 60754, IEC 61034) para túneles y edificios públicos, armadura para protección mecánica, y compatibilidad con prensaestopas (IEC 62444 EMC).
Cables para variadores de frecuencia (VFD) y alimentadores de motor
Los variadores de frecuencia son la razón más común por la que una planta descubre que necesitaba cables apantallados. Los inversores PWM producen tensiones de modo común con dv/dt de varios kV/µs y frecuencias de conmutación de 2–16 kHz; el cable de motor es a la vez radiador y receptor, y los alimentadores sin pantalla causan corrientes de rodamiento, disparos intempestivos del variador y corrupción de circuitos de señal adyacentes.
Para alimentadores VFD especifique:
- Construcción simétrica 3+3 — tres conductores de fase y tres conductores PE de igual sección dispuestos simétricamente. Esto cancela el campo magnético de secuencia cero, reduce la corriente de modo común y da una baja relación L/R. Los diseños asimétricos de 3 núcleos + tierra no lo consiguen.
- Cobertura de pantalla del 100 % — una trenza de hilos de cobre estañado sobre los núcleos reunidos, que proporciona una vía de retorno de baja impedancia para la corriente de modo común desde la carcasa del motor hasta el variador.
- Sección de pantalla acorde a los conductores de fase — la pantalla debe conducir corriente de modo común de forma continua, no solo corriente de falta; las pantallas infradimensionadas se sobrecalientan en recorridos largos.
- Baja capacitancia mutua — para minimizar la corriente de fuga capacitiva, especialmente en recorridos superiores a 100 m.
- Conformidad con EN 50288-7 e IEC 61800-3 — la declaración de conformidad EMC del sistema de accionamiento solo es válida con el tipo de cable apantallado especificado y su correcta terminación.
Mejores prácticas de instalación y puesta a tierra
Un cable técnicamente perfecto falla en EMC si se instala mal. Las cinco reglas más importantes:
- Una 360°, nunca con cablecillo, por encima de ~1 MHz. Pele la pantalla, dóblela sobre el cuerpo de la prensaestopas y sujétela con una prensaestopas EMC IEC 62444 para que la trenza contacte 360°. Incluso un cablecillo de 50 mm eleva la Zt efectiva en un orden de magnitud a frecuencias VFD.
- La filosofía de puesta a tierra depende del circuito. Para instrumentación (BS 5308): conecte la pantalla a tierra en un solo extremo (normalmente el de la sala de control) para evitar bucles de tierra; el extremo lejano puede terminarse mediante un condensador o descargador si la protección contra rayos lo exige. Para pantallas VFD y de potencia: a tierra en ambos extremos (y en el extremo del motor a través de la prensaestopas), porque la pantalla transporta corriente de modo común y debe completar el circuito.
- Separe por categorías. Mantenga los circuitos de potencia y de señal en bandejas separadas; BS 7671 y la práctica de NEC 725.136 exigen al menos 300 mm entre cables de potencia y señales sensibles, aumentando con el nivel de potencia, con cruces a 90°.
- Respete el radio de curvatura. Los cables apantallados son más rígidos que los no apantallados; el radio mínimo de curvatura es típicamente 6× el diámetro exterior para cables con trenza (12× para blindados) durante la instalación, y el doble para terminaciones fijas en prensaestopas.
- Nunca use la pantalla como única tierra de protección. Las pantallas proporcionan las funciones EMC y de corriente de falta, pero la función PE debe ser asumida por un conductor de continuidad de tierra dedicado (o el neutro concéntrico, cuando corresponda).
Caso práctico: Estación depuradora, 16 bombas de 75 kW con VFD
Una depuradora municipal notificó disparos intermitentes de los variadores y corrupción de las señales de 4–20 mA de los instrumentos de decantación. La instalación original usaba alimentadores de potencia de 4 núcleos sin pantalla tendidos a 150 mm de las bandejas de señal.
| Parámetro | Original (con fallos) | Rediseñado |
|---|---|---|
| Alimentadores de motor | 4 núcleos sin pantalla, 150 mm de la señal | Cable VFD 3+3 apantallado EN 50288-7, separación 500 mm |
| Instrumentación | PVC sin pantalla | BS 5308 apantallado, pares con pantalla individual, tierra en un extremo |
| Prensaestopas | Estándar | EMC IEC 62444, unión de trenza 360° |
| Piso de ruido de señal | 8 % del alcance | < 0,5 % del alcance |
| Disparos de variador / mes | 6–9 | 0 |
El rediseño eliminó todos los disparos y devolvió las señales analógicas a la precisión del instrumento — sin cambiar los variadores. La lección: la selección del apantallamiento y la disciplina de instalación, no variadores más caros, resolvieron el problema de EMC.
Consideraciones ambientales y de durabilidad
| Factor | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
| Costero / offshore | Trenza de cobre estañado, cubierta LSZH | El cobre estañado resiste la corrosión salina; la trenza sigue siendo la vía de tierra |
| Alta temperatura | Cinta o trenza de cobre con aislamiento de silicona/EPR | Las láminas se degradan por encima de ~105 °C |
| Vibración (maquinaria, marina) | Preferir trenza a lámina; alivio de tensión en la prensaestopas | La trenza soporta la flexión; la lámina se agrieta y pierde continuidad |
| Riesgo de incendio (túneles, rascacielos) | IEC 60332-3 categoría C/A + IEC 60754/IEC 61034 LSZH | Materiales sin halógenos y de baja emisión de humos protegen las vías de evacuación |
| Recorridos exteriores largos | Pantalla + cubierta exterior; cubierta resistente a UV | La cubierta protege la trenza de oxidación y abrasión |
Preguntas frecuentes (FAQ)
1. ¿Cuál es la diferencia entre un cable apantallado y uno sin apantallar? Un cable apantallado tiene una capa conductora (trenza, cinta, lámina o hilos concéntricos) alrededor de sus núcleos que intercepta la interferencia electromagnética y proporciona una vía de puesta a tierra definida. Un cable sin apantallar depende solo de la separación física y de la disciplina de instalación, lo que rara vez es suficiente en entornos industriales con variadores y celdas.
2. ¿Qué es la impedancia de transferencia y por qué importa? La impedancia de transferencia (Zt, en mΩ/m) cuantifica cuánto de la corriente que circula por una pantalla se acopla a los conductores interiores. Medida según IEC 62153-4-3, es la figura de mérito definitiva del apantallamiento: menor Zt significa mejor blindaje. Compare siempre Zt a las frecuencias de su interferencia, no a 50/60 Hz.
3. ¿Qué pantalla es mejor, trenza o lámina? Para circuitos de potencia, VFD y control general, la trenza de cobre (80–90 % de cobertura) es mejor porque conduce la corriente de pantalla con menor impedancia. La lámina (Al/PET) alcanza el 100 % de cobertura pero tiene mayor Zt, y es mejor para circuitos digitales y de instrumentación de baja corriente donde importan la sencillez de terminación y el hilo de drenaje.
4. ¿Por qué los cables VFD necesitan construcción simétrica 3+3 y cobertura del 100 %? La disposición simétrica de tres fases + tres PE cancela el campo magnético de las corrientes de fase y minimiza la corriente de modo común, mientras que la cobertura de trenza del 100 % proporciona una vía de baja impedancia para que esa corriente de modo común regrese al variador. Ambos requisitos son necesarios para un funcionamiento fiable y para la conformidad EMC IEC 61800-3 del variador.
5. ¿La pantalla debe ponerse a tierra en un extremo o en ambos? Las pantallas de instrumentación se conectan normalmente a tierra en un solo extremo (el de la sala de control) para evitar bucles de tierra de 50 Hz; las pantallas VFD y de potencia se conectan en ambos extremos porque deben transportar corriente de modo común. En caso de duda, siga la norma para la que se especificó el cable (BS 5308 para instrumentos, EN 50288-7/IEC 61800-3 para variadores).
6. ¿Puedo usar un cable de potencia estándar sin pantalla para una conexión VFD? Solo para recorridos muy cortos (menos de 10 m) en entornos benignos, e incluso entonces los fabricantes de variadores suelen anular la garantía EMC. Los alimentadores VFD largos sin pantalla causan corrientes de rodamiento, disparos intempestivos e interferencia radiada. Use un cable VFD apantallado específico.
7. ¿Cuál es la diferencia entre pantalla y armadura? La pantalla es una función eléctrica — transporta corrientes de interferencia y de falta y controla la EMC. La armadura es una función mecánica — alambre o cinta de acero que protege el cable de aplastamiento y roedores. Muchos cables tienen ambas; la pantalla va dentro y la armadura fuera de la cubierta. No use la armadura como pantalla EMC.
8. ¿Cómo verifico el rendimiento de una pantalla? Solicite la impedancia de transferencia medida del fabricante según IEC 62153-4-3, verifique la cobertura de trenza (80–90 % para trenza, 100 % para lámina), compruebe la resistencia CC de la pantalla y, tras la instalación, pruebe la continuidad de la pantalla y el aislamiento. Para emplazamientos críticos, las mediciones EMC de puesta en servicio según IEC 61000-6-2/-6-4 confirman toda la instalación.
Conclusión
El apantallamiento es una propiedad de sistema, no una opción de componente: el cable, sus prensaestopas, su filosofía de puesta a tierra y su separación de otros circuitos deben diseñarse conjuntamente. Especifique la norma (IEC 60502-1, BS 5308, EN 50288-7 o ICEA S-73-532) que coincida con su licitación, elija la construcción de pantalla por impedancia de transferencia y no solo por cobertura, ponga a tierra las pantallas de instrumentación en un extremo y las de VFD en ambos, y una cada pantalla 360° en la prensaestopas.
SiTong Cable fabrica cables de control, de potencia y concéntricos, apantallados y sin apantallar, según normas IEC, BS, EN e ICEA, con opciones de pantalla de trenza, cinta, lámina y concéntrica, variantes LSZH y retardantes de llama, y documentación completa de ensayos, incluidos datos de impedancia de transferencia bajo petición.
👉 Ver nuestra gama de Cables de Control 👉 Ver nuestra gama de Cables de Potencia 👉 Contacte con nuestro equipo
📬 Consultas de ventas: sales@sitongcable.com | 📞 Teléfono: +86-371-69176007
Esta guía fue preparada por el equipo de ingeniería de SiTong Cable. Todos los datos técnicos referencian las normas citadas; los valores orientativos deben verificarse contra el certificado de ensayo del fabricante para aplicaciones críticas.
