Tipos de materiales de blindaje EMI para la automatización industrial

¿Qué es el material de blindaje EMI?

Durante el funcionamiento del equipo, se encontrará con diversos tipos de interferencias electromagnéticas; materiales de blindaje electromagnético Están diseñados para bloquear dichas interferencias. Impiden que las ondas electromagnéticas externas penetren en el equipo y también evitan que las señales generadas por el propio equipo se filtren, garantizando así el funcionamiento estable del circuito. Se encuentran comúnmente en carcasas, uniones, placas de circuito impreso y conectores de cables.

¿Por qué la automatización industrial necesita blindaje EMI?

El blindaje contra interferencias electromagnéticas (EMI) ayuda a proteger los sistemas de fabricación inteligentes y a minimizar el impacto de las interferencias electromagnéticas en el funcionamiento de los equipos. Los materiales de blindaje adecuados pueden reflejar o absorber parte de la energía electromagnética, reduciendo así el riesgo para los componentes electrónicos sensibles a las interferencias. Para las fábricas, esto no solo es crucial para garantizar que los equipos se comuniquen correctamente, sino que también afecta al funcionamiento estable de las líneas de producción, reduciendo los tiempos de inactividad y las fallas innecesarias.

En la fabricación inteligente, el blindaje EMI no se trata simplemente de reducir las interferencias electromagnéticas ocasionales; también es esencial priorizar la protección de aquellos dispositivos y componentes que tienen un impacto significativo en las operaciones de producción.

Sensores: Los sensores se encargan de recopilar datos en tiempo real y proporcionar información al sistema. Si las señales se interrumpen, los datos recopilados pueden ser inexactos, lo que a su vez afecta a las operaciones de control posteriores.

Controladores: Los controladores ajustan el estado operativo de los equipos en función de los datos recibidos. Si se produce interferencia electromagnética, pueden surgir problemas en la transmisión o el procesamiento de comandos, lo que afectaría al proceso de producción.

Sistemas de comunicación: Las redes inalámbricas, los equipos de comunicación industrial y otros enlaces de transmisión de datos deben permanecer estables para permitir el intercambio normal de información entre diferentes dispositivos.

La selección de materiales de blindaje EMI adecuados para estos componentes críticos ayuda a reducir el riesgo de anomalías en la señal y fallos en los equipos, lo que permite que todas las partes del sistema automatizado funcionen juntas de forma más fiable y minimiza las interrupciones de la producción causadas por interferencias.

Materiales comunes de blindaje EMI para la automatización industrial

Caucho conductor y elastómeros conductores

Caucho conductor Los elastómeros conductores conservan la elasticidad inherente del caucho, lo que les permite adaptarse a los huecos de los equipos incluso bajo presión, a la vez que proporcionan conductividad eléctrica para bloquear las ondas electromagnéticas. Si la carcasa de su equipo requiere tanto apantallamiento EMI como cierto grado de estanqueidad ambiental, el caucho conductor es una opción a considerar. Estos materiales pueden utilizarse en armarios de control, envolventes electrónicos y otras aplicaciones donde se requiera contacto conductor en las juntas.

Juntas de espuma conductora y de tela sobre espuma

Ambos materiales están basados en espuma. La espuma recubierta con tejido conductor incorpora una capa adicional de tejido conductor sobre la espuma conductora, combinando la suavidad de la espuma con la conductividad superficial. Estos dos tipos de material se utilizan habitualmente en la fabricación de dispositivos electrónicos donde es necesario rellenar huecos. Al ser materiales de blindaje no rígidos, no ejercen una presión significativa sobre la estructura de la carcasa. Estos productos son blandos y compresibles, lo que los hace idóneos para rellenar huecos irregulares.

Puede instalarlos en las juntas de las carcasas de los controladores, los gabinetes electrónicos y los paneles extraíbles para ayudar a mantener el contacto eléctrico a través de las juntas.

Juntas EMI SMT y blindajes a nivel de placa

Escudos a nivel de placa Por lo general, son estructuras metálicas compactas montadas directamente sobre PCB para aislar la interferencia entre diferentes módulos en la placa. Por otro lado, las juntas EMI SMT son componentes de contacto de blindaje adecuados para la tecnología de montaje superficial (SMT) y se pueden utilizar en componentes electrónicos y puntos de conexión que cumplan con sus requisitos de diseño. El espacio suele ser limitado en las placas base de los controladores de automatización y los módulos de E/S; las carcasas de blindaje a nivel de placa y Juntas EMI SMT Son muy eficientes en cuanto al espacio y, por lo tanto, ideales para este tipo de aplicaciones.

Cinta conductora y cinta de lámina de cobre

La cinta conductora suele constar de un sustrato conductor y una capa adhesiva; es sencilla y fácil de usar: basta con retirar la lámina protectora para aplicarla. Cinta de papel de cobre, Por otro lado, utiliza lámina de cobre como sustrato principal. Estas pueden emplearse para blindaje localizado, sellado de juntas y conexiones conductoras.

Son ideales para el blindaje en superficies planas y fijas. No deben usarse en áreas sometidas a flexiones o fricción frecuentes, ya que la capa adhesiva tiende a despegarse con el tiempo. Si necesita tratar juntas localizadas en carcasas de equipos o añadir una capa de blindaje a componentes electrónicos, la cinta conductora puede ser una opción práctica.

Tubos de goma conductores

Tubos de goma conductores Es un material flexible y conductor con estructura tubular que se coloca directamente sobre los cables de señal. A diferencia de los tubos de goma convencionales, forma una capa de blindaje continua en la superficie del cable, suprimiendo el ruido que este emite y evitando que las interferencias externas se propaguen a lo largo del cable hasta el equipo. Puede utilizarse para blindar cables de señal individuales o pequeños mazos de cables.

Tejido conductor

Tejido conductor Generalmente se fabrica con un material base como poliéster o nailon; es ligero y delgado, y se puede cortar y doblar según sea necesario. Es relativamente suave, no tiene una forma fija y ofrece un alto grado de flexibilidad; también se usa comúnmente como capa exterior para cubrir espuma. Sin embargo, no recomendamos usarlo en aplicaciones que requieran un sellado bajo alta presión sostenida. El tejido conductor se usa más comúnmente en situaciones donde no se requiere compresión rígida.

Dedo

juntas de dedo Son componentes de blindaje metálico, fabricados con tiras metálicas flexibles que mantienen el contacto eléctrico con la superficie de acoplamiento mediante deformación elástica. Ofrecen una fuerte retención elástica, lo que garantiza que el rendimiento del blindaje no se deteriore rápidamente incluso cuando la carcasa se abre repetidamente para mantenimiento.

Si las carcasas de sus armarios de control o instrumentos de prueba necesitan abrirse y cerrarse con frecuencia, este producto es ideal. Si su equipo industrial requiere mantenimiento regular, las tiras metálicas elásticas también pueden ser una opción adecuada para el blindaje de juntas.

Juntas formadas in situ

Juntas formadas in situ Se fabrican a partir de un material líquido que se dispensa sobre una trayectoria predefinida en la carcasa mediante un equipo de dispensación; tras el curado a temperatura ambiente o con calor, forman un material de apantallamiento EMI. Para formas y huecos complejos e irregulares, donde el coste de producir juntas preformadas mediante moldeo es demasiado elevado, las juntas de apantallamiento moldeadas por dispensación son una solución ideal. Sin embargo, es necesario disponer de un canal de dispensación y controlar el ancho y la altura del adhesivo; cualquier desviación en la altura tras el curado afectará al rendimiento de compresión.

Absorbedores de microondas

Los materiales absorbentes de microondas funcionan según un principio diferente al de la mayoría de los materiales de blindaje mencionados anteriormente. Mientras que los materiales de blindaje convencionales reflejan las ondas electromagnéticas, los materiales absorbentes de microondas absorben la energía electromagnética dentro de bandas de frecuencia específicas. Si su controlador industrial experimenta problemas de interferencia persistentes dentro de una banda de frecuencia específica, y las pruebas han revelado que las reflexiones o resonancias localizadas pueden ser una de las causas, entonces quizás desee considerar absorbentes de microondas. Sin embargo, en escenarios estándar de interferencia de baja frecuencia, no es necesario seleccionarlos, ya que ofrecen una mala relación calidad-precio.

Cómo elegir el mejor material de blindaje EMI

Identifique la fuente de EMI y la frecuencia de funcionamiento.

Antes de seleccionar materiales de apantallamiento EMI, es necesario identificar la parte exacta del equipo de donde emana la interferencia, así como su frecuencia de funcionamiento correspondiente, en lugar de simplemente elegir un material con alta conductividad eléctrica. Los materiales adecuados para interferencias de baja frecuencia son completamente diferentes de los adecuados para interferencias de alta frecuencia.

Por ejemplo, si un variador de frecuencia falla durante su funcionamiento, esto podría deberse a interferencias generadas por el propio variador del motor. Si las lecturas de los sensores son inestables, también deberá revisar los cables de señal, la conexión a tierra y los equipos circundantes. Puede priorizar las opciones que coincidan con la banda de frecuencia de su equipo, reduciendo así los costos derivados de las pruebas y errores.

Considere el diseño del cerramiento y el espacio disponible.

Analice la forma de su carcasa y el espacio disponible en su interior para los componentes de blindaje. Algunos diseños de sellado solo admiten juntas delgadas; los materiales más gruesos simplemente no caben. Si las esquinas son estrechas, los materiales flexibles que se pueden cortar fácilmente a medida y que se ajustan perfectamente, como la cinta conductora, la cinta de lámina de cobre o la tela conductora, serán más adecuados. Para los armarios de control que necesitan abrirse con frecuencia para mantenimiento, los resortes en forma de dedo (resortes de cobre-berilio) suelen ser la opción más adecuada, por lo que conviene priorizarlos.

Evaluar el entorno operativo

Es necesario confirmar las condiciones de funcionamiento específicas en las que se utilizará el equipo. La exposición prolongada a altas temperaturas, humedad o entornos con aceite o polvo acelera el envejecimiento del material. Si se utilizan materiales de blindaje estándar en dichas condiciones, su rendimiento se deteriorará gradualmente. Se recomienda seleccionar materiales resistentes a las condiciones ambientales pertinentes para garantizar que el producto siga cumpliendo las especificaciones a largo plazo. Recomendamos solicitar las fichas técnicas correspondientes a su proveedor para verificar la resistencia a la temperatura, la resistencia química y otras especificaciones relevantes.

Verifique los requisitos de instalación y fabricación.

Aunque el material en sí cumpla con los requisitos, también es necesario considerar cómo se instalará y si los procesos de producción existentes pueden llevar a cabo este paso de forma fiable.

Algunos materiales son aptos para montaje superficial (SMT) y pueden procesarse directamente en líneas de producción automatizadas; otros solo pueden alinearse e instalarse manualmente. La cinta adhesiva requiere una superficie de unión adecuada, mientras que las juntas moldeables requieren equipos de dispensación y condiciones de curado apropiadas. Si su línea de producción actual carece de los procesos de soporte necesarios, incluso los materiales de la más alta calidad aumentarán la complejidad de la producción y podrían generar defectos, afectando así la automatización de la fábrica.

Rendimiento de protección de equilibrio y costo total

Al seleccionar materiales de blindaje EMI/EMC, el precio es sin duda importante, pero no basta con comparar el coste de compra de cada material. Si un material demasiado barato no es adecuado para la estructura del equipo, podría requerir un procesamiento adicional o incluso un rediseño si no supera las pruebas.

Preguntas frecuentes