Entenda por que fazer conexões duradouras com seus aplicativos começa com a seleção adequada dos cabos.
Ao projetar um sistema eletrônico, os cabos costumam ser o último componente especificado pelos engenheiros. No entanto, quando se espera que o sistema de cabos dure tanto quanto o equipamento, é importante desenvolver um sistema de cabos confiável em termos de durabilidade e capacidade de manter a integridade adequada do sinal.
O tempo de inatividade não planejado é inaceitável em qualquer setor ou aplicação. Portanto, os sistemas de cabos representam a “linha da vida” das máquinas modernas. Na tecnologia altamente automatizada de hoje, os aplicativos móveis apresentam muitos desafios para os engenheiros de projeto, que precisam decidir qual o formato do cabo se adapta melhor – redondo ou plano. Apresentamos aqui alguns critérios a serem considerados ao fazer essa escolha.
Aplicação
Cabos redondos ou cabos planos? Depende do mercado e da aplicação, ambos se destacam em situações específicas. Os cabos redondos têm sido o padrão da indústria, sendo usados na maioria das aplicações industriais, desde tipos gerais e automatizados de fabricação até energia renovável.
Os cabos planos, embora atualmente sejam uma solução de nicho, podem oferecer uma ótima solução para fornecer energia e dados a máquinas nos mercados hospitalares, de semicondutores, de aeronaves civis, entre outros. Os cabos planos, ou festoon, também são muito procurados no mercado de pontes rolantes para empresas que não desejam enrolar cabos em torno de bobinas.
A blindagem é um dos motivos que permite a combinação de energia e sinais em um único cabo. Por exemplo, a blindagem do HELUKABEL TOPSERV Hybrid o protege contra interferências eletromagnéticas.
Critérios de desempenho
Desempenho Elétrico
• Interferência eletromagnética (EMI): isso inclui fontes internas e externas. A proteção EMI interna varia e depende muito da estrutura do cabo. Os cabos planos padrão (não emparelhados) não têm bom desempenho como cabos de dados. Se os projetistas executarem pares blindados individuais em um cabo plano, ele proporcionará proteção de diafonia e acoplamento a cada par.
É muito difícil blindar um cabo plano, pois o material de blindagem tende a se tornar redondo, descaracterizando o formato plano do cabo. Isso torna a proteção EMI externa de cabos chatos muito difícil e não está prontamente disponível, porque essa tendência natural de blindagem fornece melhor proteção contra EMI externa para cabos redondos.
- Diafonia: Este é o acoplamento descontrolado de sinais entre dois circuitos de transmissão. Semelhante à proteção EMI, o uso de comprimentos variados de pares dentro de um cabo plano ou redondo aumenta a proteção contra diafonia.
- Atenuação: determina o comprimento máximo de um cabo de sinal e a resistência do condutor, o que afeta a queda de tensão em um componente de energia. Na maioria dos casos, a atenuação tende a ser pior ao usar um cabo plano. O isolamento de alta qualidade é usado e a colocação adequada do solo pode melhorar a atenuação, resultando em uma estrutura plana. Alguns cabos planos de alto desempenho (baixa diafonia e atenuados) são produzidos para determinadas indústrias.
Testes rigorosos garantem que os cabos não falhem em aplicações de torção.
Estresse Mecânico
Os quatro tipos principais de tensão mecânica colocados nos cabos são flexão de torção, torção, tic-toc e curvatura em S. Os cabos redondos podem suportar todos eles devido à sua capacidade natural de se mover em vários eixos ao mesmo tempo. Em certas aplicações, os cabos redondos são capazes de suportar 30 milhões de ciclos de flexão antes de serem substituídos. Os cabos planos são mais adequados para o rolamento flexível, porque esse movimento ocorre em um eixo linear.
Movimentos que requerem múltiplos eixos, como torção, podem fazer com que o cabo plano se prenda ou torça apenas em um determinado ponto. Sob cargas de torção, o cabo fica torcido e enrolado em um determinado comprimento. Assim, todos os componentes devem ser integrados posição e torção corretas, e envolvidos ou incorporados com uma fita de PTFE (Teflon), para minimizar as forças de atrito durante a torção
A Tabela 1 resume os tipos de movimento e o tipo de cabo ideal para cada um.
Tabela1: Cabo ideal para cada tipo de movimento
| Cabo redondo | Cabo plano | Aplicações | Equipamento de teste | |
| Movimento de torção | X | Robôs / Bobinas em Spool | Torsion Test, S-Bend Test | |
| Movimento Tic-Toc | X | Robôs / equipamentos de manuseio | Teste Tic-Toc | |
| Movimento Random-Flex | X | Ferramenta de mão (parafusadeiras DC) | Tic-Toc + Torção | |
| Movimento Rolling-Flex | X | X | Eixos lineares | Equipamento de teste linear |
Estresse ambiental
Os cabos são expostos a muitos tipos de estresses ambientais que podem causar a degradação do cabo ao longo do tempo se os materiais adequados não forem utilizados durante sua fabricação. Alguns desses agentes estressores: raios UV, óleo, radiação, abrasão, temperatura alta ou baixa, atrito. O conhecimento prévio desses fatores influenciará fortemente a seleção das propriedades do material (poliamida, polietileno espumado, etc.) para o isolamento de condutores e materiais de revestimento de cabos (poliuretano).
A maioria dos PVCs ou PTFEs usados em cabos redondos pode ser criada para suportar muitos desses estressores ambientais, mantendo sua flexibilidade. Os cabos planos extrudados com silicone suportam altas temperaturas. Entretanto, o silicone é um material mais macio e não oferece muita resistência à abrasão e ao atrito, o que poderia expor os condutores internos a possíveis falhas.
Projeto e produção de cabos
Os cabos redondos são projetados para maximizar o espaço dentro da menor área de seção transversal necessária. Isso permite que os cabos redondos se encaixem na maioria das aberturas de painéis ou máquinas que, de outra forma, poderiam ser um problema para um cabo plano com uma seção transversal alongada – isto é, cavilha quadrada, furo redondo.
Além disso, os cabos planos precisam ser pesados e equilibrados com precisão para garantir que o movimento seja uniforme. Isso só é necessário para cabos redondos quando instalados em uma faixa de cabos. Os cabos redondos requerem apenas cargas e fitas para garantir a concentricidade.
O peso e a suavidade do design de um cabo otimizam o desempenho ergonômico para o usuário final, especialmente quando o aplicativo é um dispositivo portátil (Tabela 2).
Por fim, são necessárias ferramentas especiais para encapsular todos os componentes de cabo plano em um único cabo. O equipamento de fabricação de cabos é padronizado para produzir cabos redondos, de modo que as ferramentas adicionais se transformem em um custo de fabricação extra para os clientes.
Tabela 2: Comparando vs. Cabos planos
| Pro + / Con – | Cabo redondo | Cabo plano |
| Fácil de adicionar / substituir componentes | Sim | Não |
| Ergonômico | + | – |
| Ferramentas Especiais Necessárias | Não | Sim |
| Comparação de custos | + | – |
Estresse específico do aplicativo
Os aplicativos avançados da sociedade industrializada de hoje exigem cabos para gerenciar não apenas um tipo de estresse por vez, mas vários tipos. Alguns exemplos incluem:
• Resistência à abrasão e ao corte: Como o sistema de cabos é enrolado em bobinas e puxado sobre concreto e bordas afiadas, o material da capa externa precisa de uma resistência ideal para atender a esses parâmetros (os poliuretanos têm um bom histórico).
• Baixo alongamento com alta carga de tração: Isso é obtido por um processo de extrusão de parede dupla, em combinação com uma trança de aramida (Kevlar / Vectran) no meio, para eliminar o estresse mecânico dos componentes internos. Esse tipo de construção minimiza a carga de tração aplicada aos condutores internos, o que reduz a fadiga e a falha precoce dos cabos.
O uso de um membro de resistência nas estruturas dos cabos reduz a dependência do cobre, reduzindo assim a quantidade total de cobre usada e, finalmente, reduzindo o tamanho, o peso e o custo do cabo. Esses tipos de estruturas podem não ser possíveis com cabos planos, que dependem de silicones e PTFEs para envolver vários componentes condutores.
O revestimento é uma consideração séria da aplicação. Esse cabo redondo de esgoto em um robô de tubulação deve resistir à abrasão, UV, óleo, hidrólise e até ataques microbianos.
Em resumo, há várias opções disponíveis para projetar um sistema de cabeamento. Os engenheiros devem usar um funil de design ou uma lista de verificação para delimitar as opções a fim de desenvolver a solução que melhor atenda aos requisitos de aplicações elétricas e mecânicas. O uso dessa abordagem garantirá a escolha ideal do cabo – redondo ou plano – assim com a confiança de que o sistema de cabeamento é durável e confiável.