Varios cables de datos diferentes flotando frente a un gráfico digital

Cableado de datos basado en cobre Transmisión de datos fiable con tecnología probada

La automatización de procesos es el centro de atención en muchos campos de aplicación: en infraestructuras, edificios o la industria. Cada vez se integran más dispositivos en las redes. El cableado es cada vez más complejo debido a los crecientes volúmenes de datos y al aumento de las velocidades de transmisión. El cableado de datos basado en cobre ha demostrado aquí su eficacia durante décadas.

El aumento de las velocidades de datos y de las velocidades de transmisión plantea retos cada vez mayores a la tecnología de transmisión y, por tanto, también a los cables de transmisión y a los conectores conectados. Se necesitan desarrollos y productos preparados para el futuro. De lo contrario, no se podrá llevar a cabo una transmisión segura de los datos. En las aplicaciones domésticas, los problemas que se producen suelen ser tolerables. Sin embargo, los fallos de transmisión en las aplicaciones industriales pueden provocar costes elevados. Gracias a sus buenas propiedades físicas y mecánicas, los cables de cobre garantizan conexiones fiables para la transmisión de datos.

Ventajas

  • Transmisión de datos con optimización de costes gracias a la experiencia de muchos años
  • Protección fiable contra el robo de datos: no se puede acceder a los datos a través del cable
  • Interfaces estandarizadas como RJ45, USB, HDMI, conectores coaxiales y D-SUB, así como conectores circulares en M8 y M12
  • Propiedades eléctricas óptimas gracias a los conductores de cobre macizo
  • Amplios conocimientos técnicos gracias al desarrollo y a la producción propia de la empresa
Conectores para datos basados en cobre con cables extendidos uno al lado del otro

Uso de los conductores de cobre

¿Por qué utilizar conductores de cobre? - Los cables de cobre transmiten la corriente y la tensión mediante diferentes tecnologías para suministrar potencia y datos a los equipos. El cobre tiene propiedades óptimas para la transmisión de energía eléctrica. En algunos casos, también se utilizan materiales alternativos, como el aluminio, en conductores de bajo coste, aunque ofrecen un rendimiento mucho menor – en el caso del aluminio, unos dos tercios de la conductividad eléctrica.

Existe una amplia gama de conductores de cobre en el mercado, de modo que hay un cable óptimo con conectores para casi todas las aplicaciones con un protocolo específico. Un ejemplo son los conectores D-SUB para la conexión VGA de pantallas a un PC. En la industria, en cambio, el protocolo PROFINET está muy extendido. Suele transmitirse a través de conectores RJ45 en cables de par trenzado de dos o cuatro pares.

El desarrollo de la tecnología está ya muy avanzado, pero hay otras innovaciones disponibles en el mercado. Un buen ejemplo es Single Pair Ethernet, la transmisión de protocolos Ethernet a través de un solo par de hilos. Para esta nueva tecnología se están diseñando cables y conectores completamente nuevos, que a su vez se están normalizando. Esto promueve la estandarización de las interfaces.

Cables de datos basados en cobre en RJ45 y Single Pair Ethernet, así como en M8

¿Cómo se diseñan los cables de datos basados en cobre?

En general, se distingue entre dos tipos de cables de datos basados en cobre:

  • Cables coaxiales, en los que un conductor está colocado en el centro del interior del cable.

  • Cables trenzados, en los que varios conductores se guían en un solo cable y se trenzan entre sí. Pueden estar trenzados alrededor de un elemento de relleno situado en el centro, como es el caso de muchos cables de cuatro polos. O bien los hilos de un par pueden estar trenzados entre sí o de nuevo los pares de hilos pueden estar trenzados unos con otros, como ocurre con muchos cables de ocho polos. Este último tipo de trenzado recibe el nombre de par trenzado (Twisted Pair, TP).

También hay otras combinaciones de estas estructuras básicas, por  ejemplo, en cables que pueden transmitir datos y potencia de forma híbrida.

Diseño de un cable de cobre coaxial

Estructura interna de un cable en L coaxial
Estructura interna de un cable en L coaxial
Estructura interna de un cable en L coaxial
Estructura interna de un cable en L coaxial

La envoltura del cable de los cables coaxiales protege la zona interior del cable de las influencias externas. Para mejorar las propiedades mecánicas o térmicas y las resistencias, esta envoltura suele estar hecha de materiales plásticos con aditivos. Por  ejemplo, es posible reforzar los cables para su uso en el exterior y conseguir resistencia a la humedad y a la radiación solar.

El conductor interno puede ser macizo o con hilos finos. En ambos casos, se habla de un cable flexible.

Muchos cables coaxiales flexibles tienen un apantallamiento hecho de una malla cerrada de filamentos metálicos. Para conseguir mejores propiedades de pantalla, también se puede utilizar una lámina de metal o de plástico recubierto de metal. En cambio, hay cables con un conductor de fase macizo. Estos cables rígidos reciben el nombre de cables semirrígidos.

El dieléctrico es el material aislante entre los conductores internos y de fase. Puede ser de plástico sólido, de discos de plástico o, como en la mayoría de los casos, de una espuma de plástico, por  ejemplo, polietileno.

Estructura interna de un cable en L coaxial

Para la transmisión, un parámetro importante es la atenuación de la señal mediante el medio de transmisión. Como esta atenuación depende de la frecuencia de transmisión, se especifica en diferentes frecuencias; las frecuencias típicas son, por  ejemplo, para WLAN 2,4 GHz o 5,8 GHz. Los cables con una impedancia de 50 Ω o 75 Ω se utilizan muy habitualmente. Solo se deben utilizar conjuntamente cables y otros componentes con la misma impedancia. La mezcla puede dar lugar a desajustes. Estos provocan reflejos no deseados.

Estructura interna de un cable en L coaxial

Un caso de aplicación típico de los cables coaxiales es la conexión de transmisores o receptores con una antena, por  ejemplo, en redes LTE, WLAN, 5G y de campus.

Estructura de un cable de cobre de par trenzado

Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos
Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos
Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos
Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos
Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos
Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos

Los cables de datos basados en cobre suelen tener una cubierta exterior que protege las zonas interiores del cable de las influencias externas. Esta envoltura suele ser de material plástico, como  poliuretano (PUR), cloruro de polivinilo (PVC) o polietileno (PE). Para mejorar las propiedades mecánicas o térmicas y las resistencias, estos materiales suelen mezclarse con aditivos.

Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos

Debajo del revestimiento del cable, los cables de datos basados en cobre suelen tener una pantalla eléctrica que protege frente a las influencias externas. Habitualmente se utilizan dos conceptos de pantalla diferentes: la pantalla trenzada, una malla cerrada de filamentos metálicos (Screened = S) y la lámina de pantalla, una lámina hecha de metal o plástico recubierto de metal (Foiled = F). La pantalla total del cable se indica, por tanto, con S, F o SF.

Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos

No solo el cable completo, sino también los pares de hilos individuales se pueden apantallar con su propio apantallamiento con una lámina de pantalla con respecto al resto de pares de hilos (Foiled Twisted Pair = FTP).

Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos

En los cables de par trenzado, se trenzan entre sí dos hilos y los pares de hilos también se trenzan unos con otros.

Cable de par trenzado SF/FPT de ocho polos con cuatro pares de hilos

Los hilos individuales de un cable de datos basado en cobre están formados por un aislamiento de plástico y el núcleo de cobre. Esto difiere en función del uso previsto. En los cables de instalación se trata de un núcleo de cobre macizo. En el caso de los cables flexibles, este núcleo está formado por 7 cables o, en el caso de los cables altamente flexibles, por 19 hilos trenzados. La sección de cada uno de los conductores individuales se indica con la unidad de medida American Wire Gauge (AWG). Son muy habituales AWG 22 para los cables de cuatro polos y AWG 26 para los de ocho polos.

Cable de cobre con diferentes equipos de medición en la prueba de alta tensión

¿Cuál es el rendimiento de los cables de cobre?

El rendimiento de un cable de datos basado en cobre como cable en bruto viene indicado por la categoría de transmisión. Para explicar las diferencias entre las categorías y los métodos de prueba, también vale la pena abordar el protocolo Ethernet.

Los cables en bruto se definen por sus propias normas. Estas normas también especifican los métodos de prueba, así como los valores límite eléctricos de los parámetros que se van a probar. Un ejemplo de este parámetro de prueba es la pérdida de retorno. Este valor mide la señal reflejada por el cable en el extremo del transmisor. Sin embargo, los valores límite que deben respetarse difieren en gran medida según se mida un cable en bruto, un cable equipado con conectores (medición de patch cable - Permanent Link Test - ISO 11801) o un trayecto de transmisión completo (Channel Test - ISO 11801).

Ingeniero de pruebas con un cable basado en cobre y una configuración de medición

En este punto, el cable confeccionado debe cumplir unos estrictos valores, ya que solo representa una parte del trayecto de transmisión. Los valores límite de los trayectos de transmisión son proporcionalmente más débiles, de manera que pueden compensarse las partes debilitadas por el envejecimiento u otros efectos. Para minimizar las influencias del equipo de medición, la primera y la última conexión se ocultan en la medición de un canal. Si se mide un patch cable con un Channel Test para el trayecto de transmisión, esta medición no tendrá ningún valor indicador, ya que los dos conectores macho del cable se ocultan.

El método de medición que ha de utilizarse puede determinarse consultando la hoja de características y las propiedades de transmisión de un patch cable. Los cables con Channel Test deben indicarse con la clase de transmisión, mientras que los cables con Permanent Link Test se indican con la categoría de transmisión. Lamentablemente, esto no puede verificarse siempre con pruebas en los cables, por lo que se recomienda prestar atención a la hora de elegir el cable adecuado.

Por último, nos centraremos en la habilitación de un patch cable RJ45, que también se realiza en Phoenix Contact:

  1. Prueba de cable en bruto 100 m tras
  2. Estructura de patch cables de 2 metros* con dos conectores RJ45
  3. Prueba de patch cable Permanent Link (no Channel Link) tras
  4. Habilitación de la combinación de conector macho y cable solo tras completar con éxito todas las pruebas

*Según la experiencia de Phoenix Contact, dos metros es la longitud más crítica para los patch cables de acuerdo con las normas actuales.

Conector para datos basado en cobre confeccionado con ambas manos para RJ45

Soluciones basadas en cobre para el cableado de campo

Ya sea directamente en su máquina, en edificios o también en exteriores: las soluciones de conexión son la elección perfecta en cualquier entorno. Utilice estas propiedades del producto para su aplicación:

• Velocidades de transmisión de hasta 10 GBit/s
• Cableado híbrido innovador
• Soluciones de IP20 a IP69K
• Conexión por resorte, Pierce e IDC
• Conceptos de apantallamiento de 360°

Conectores para datos basado en cobre para la conexión de redes y buses de campo

Soluciones basadas en cobre para la conexión de equipos

Utilice conectores macho y cables potentes que se puedan confeccionar in situ en su equipo. Ya sea un cableado de alta velocidad con garantía de futuro de hasta 10 GBit/s o el innovador cableado híbrido: Phoenix Contact le ofrece una amplia gama de productos con diferentes caras enchufables para diferentes propiedades de transmisión – desde SPE, RJ45, HDMI, USB, conectores coaxiales para la placa de circuito impreso hasta pasamuros M12 y conectores D-SUB.

• Velocidades de transmisión de hasta 10 GBit/s
• Cableado híbrido innovador
• Soluciones de IP20 a IP69K
• Conexión por resorte, Pierce e IDC
• Conceptos de apantallamiento de 360°

Ideales para estas industrias

Los conductores de cobre también se utilizan en la tecnología de medición, comunicación y automatización, en el procesamiento de datos y en los sistemas de control de la fabricación de maquinaria e instalaciones. También entran en juego para las conexiones de servidor a switch y de escritorio a switch.

Ideales para estos campos de aplicación

Robot colaborativo en la fabricación de productos con una mujer al fondo
Convertidor de frecuencia con conectores placa a placa en la vista interior
Conectores para datos en el uso en el armario de control
Empleado de Phoenix Contact con iPad y robot en una línea de producción industrial
Ingeniero con una tablet en un edificio moderno
Instalación de una cámara de vigilancia en un poste
Robot colaborativo en la fabricación de productos con una mujer al fondo

Para el servicio fiable de robots y sistemas de transporte son imprescindibles conceptos de apantallamiento especiales y componentes resistentes a la torsión adaptados a la perfección entre sí. Los procesos de automatización complejos requieren la comunicación en muchos ámbitos. Confíe en la gama de productos basados en cobre para una transmisión de datos sin errores, cualificada según diversos estándares de transmisión. Entre  ellos se encuentran Ethernet-APL, PROFINET, Ethernet CAT5 y EtherCAT P.

Más información acerca de la conexión de equipos
Convertidor de frecuencia con conectores placa a placa en la vista interior

Los cables de cobre también se utilizan en combinación con los conectores placa a placa. Estos conectores ofrecen soluciones apantalladas y sin apantallar para la transmisión de datos y señales en el equipo en un espacio estrecho. Pueden llevarse a cabo alineaciones de placas de circuito impreso de forma personalizada con diferentes diseños orientados a la aplicación, alturas de apilamiento y números de polos.

Más información acerca de los conectores placa a placa
Conectores para datos en el uso en el armario de control

En el armario de control, los componentes de cobre ofrecen soluciones de cableado para aplicaciones Ethernet y PROFINET – adaptadas a su sistema de transmisión de datos.

Más información sobre los conectores para datos
Empleado de Phoenix Contact con iPad y robot en una línea de producción industrial

Soluciones de conexión fiables y una transmisión de datos universal hasta 10 GBit/s (CAT6A): los patch cables RJ45, USB y HDMI, así como los conectores RJ45 confeccionables sin herramientas especiales son óptimos para los requisitos especiales del cableado industrial. Los conceptos especiales de pantalla y los componentes de cobre resistentes a la torsión son esenciales para el funcionamiento fiable de los robots y los sistemas de transporte.

Más información sobre el cableado industrial IP20 e IP6X
Ingeniero con una tablet en un edificio moderno

En los edificios inteligentes tienen que interconectarse distintas aplicaciones de forma descentralizada. Un edificio inteligente solo se puede hacer realidad con conexiones de equipos estandarizadas, de forma que los sistemas individuales del edificio y sus aplicaciones se comuniquen con fluidez entre sí. Los conectores y los patch cables son la base para ello.

Más información sobre la conexión de equipos en la automatización de edificios
Instalación de una cámara de vigilancia en un poste

Durante la transmisión de datos en zonas exteriores, por ejemplo, la telecomunicación o las energías renovables, se exigen requisitos elevados a los componentes utilizados. Conectores especiales para el uso en exteriores frente a condiciones ambientales exigentes como amplias variaciones de temperatura, humedad, rayos UV y vibraciones.

E-Paper Conectores para datos
Visión general de los conectores para datos basados en cobre
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