El aislamiento del cable hace mucho más que cubrir un conductor. El aislamiento adecuado ayuda a un mazo de cables a resistir el calor, la humedad, los productos químicos, la vibración, la abrasión y el movimiento repetido.

Para un mazo de cables personalizado, la elección del material de aislamiento debe depender del entorno de trabajo real en lugar de solo del precio.

¿Qué es el aislamiento de cables?

El aislamiento de cables es el material no conductor que rodea un conductor eléctrico.

Su trabajo principal es prevenir el contacto eléctrico no deseado entre los conductores y los componentes circundantes. Al mismo tiempo, protege al conductor contra daños ambientales y mecánicos.

En un mazo de cables, el aislamiento puede afectar:

• Temperatura de funcionamiento

• Flexibilidad

• Resistencia a la abrasión

• Resistencia química

• Resistencia a la humedad

• Diámetro del cable

• Peso

• Rendimiento a la llama

• Vida útil

Las propiedades varían significativamente entre diferentes formulaciones de polímeros, por lo que no existe un único material de aislamiento adecuado para todas las aplicaciones. El PVC, el polietileno, los polímeros reticulados, los fluoropolímeros, el TPE y la silicona se utilizan en las construcciones modernas de cables y alambres.

Aislamiento de cables frente a revestimiento de cables

Estos dos términos a veces se confunden.

Aislamiento rodea directamente a un conductor individual y proporciona aislamiento eléctrico.

Un revestimiento normalmente rodea varios conductores aislados o el cable completo y proporciona protección mecánica y ambiental adicional.

Por ejemplo, un cable multiconductor puede usar aislamiento de PVC alrededor de cada conductor y luego agregar un revestimiento exterior de PVC o poliuretano alrededor de todo el cable.

Al seleccionar un conjunto de cables personalizado, es posible que deban considerarse ambas capas.

1. Aislamiento de PVC

El cloruro de polivinilo, o PVC, es uno de los materiales de aislamiento de cables más utilizados.

Ofrece un equilibrio práctico entre costo, flexibilidad, rendimiento eléctrico y resistencia ambiental general. Los diferentes compuestos de PVC también se pueden formular para resistencia a la llama, resistencia al aceite y diferentes requisitos de temperatura.

El PVC se encuentra comúnmente en:

• Electrónica de consumo

• Electrodomésticos

• Equipos de control

• Cableado interno de equipos

• Mazos de cables de propósito general

• Circuitos automotrices con requisitos ambientales moderados

Ventajas del PVC

El PVC es económico y fácil de procesar. Está disponible en muchos colores y funciona bien para aplicaciones donde la temperatura extrema o la exposición química no son una preocupación importante.

Limitaciones del PVC

Su rendimiento a temperatura y químico depende en gran medida de la formulación. El PVC estándar puede no ser la mejor opción cerca de componentes muy calientes o en entornos con productos químicos agresivos.

Para estas aplicaciones, el aislamiento XLPE, de silicona o de fluoropolímero puede proporcionar un mejor rendimiento a largo plazo.

2. Aislamiento XLPE

XLPE, o polietileno reticulado, es polietileno que ha sido modificado mediante reticulación.

La reticulación mejora la estabilidad térmica del material y le permite mantener sus propiedades físicas a temperaturas más altas que el polietileno convencional. Algunas construcciones de XLPE están diseñadas para temperaturas de funcionamiento de alrededor de 125 °C, aunque la clasificación exacta siempre debe confirmarse en la especificación del cable.

El XLPE se usa comúnmente en:

• Cableado automotriz

• Compartimentos del motor

• Equipos industriales

• Sistemas de baterías

• Distribución de energía

• Vehículos de servicio pesado

Por qué el XLPE es popular en mazos de cables automotrices

Los cables automotrices deben lidiar con calor, vibración, fluidos y espacios de instalación reducidos.

El aislamiento reticulado proporciona una combinación útil de resistencia al calor, durabilidad y paredes de aislamiento relativamente delgadas.

Los nombres de cables automotrices como GXL, TXL y SXL se asocian comúnmente con construcciones de aislamiento reticulado, aunque la especificación exacta siempre debe confirmarse según el estándar automotriz aplicable.

Los requisitos modernos de cables automotrices están cubiertos por estándares como la serie ISO 19642, que incluye métodos de prueba para cables eléctricos utilizados en vehículos de carretera. ISO 19642-2:2023 reemplazó a estándares de métodos de prueba anteriores, incluidas partes de ISO 6722.

3. Aislamiento de cable de silicona

La silicona es una buena opción cuando un mazo de cables necesita tanto resistencia a altas temperaturas como excelente flexibilidad.

A diferencia de algunos plásticos más duros, la silicona permanece suave y flexible en un amplio rango de temperatura. Los cables de conexión de silicona comerciales están disponibles con clasificaciones que alcanzan los 150 °C o 200 °C, según su construcción.

Las aplicaciones típicas incluyen:

• Equipos de calefacción

• Sistemas de baterías

• Iluminación LED

• Equipos médicos

• Sensores

• Electrodomésticos de alta temperatura

• Maquinaria industrial

Ventajas de la silicona

Su flexibilidad hace que la silicona sea especialmente útil donde los cables deben doblarse alrededor de componentes o permanecer flexibles en entornos fríos.

Limitaciones de la silicona

El aislamiento de silicona puede ser más blando que algunos materiales termoplásticos o de fluoropolímero. Si el cable roza repetidamente contra superficies metálicas afiladas, puede ser necesario un manguito adicional o protección mecánica.

4. Aislamiento de fluoropolímero: PTFE, FEP y ETFE

El aislamiento de fluoropolímero se utiliza cuando los materiales de cable normales no pueden proporcionar suficiente resistencia a la temperatura, los productos químicos o los entornos hostiles.

Las opciones más comunes incluyen:

PTFE – Politetrafluoroetileno
FEP – Etileno propileno fluorado
ETFE – Etileno tetrafluoroetileno

Estos materiales no son idénticos.

El PTFE es bien conocido por su capacidad a muy alta temperatura. El FEP combina el rendimiento a alta temperatura con un procesamiento más fácil, mientras que el ETFE se selecciona con frecuencia donde la resistencia mecánica, la resistencia química y la construcción de pared delgada son importantes.

TE Connectivity, por ejemplo, utiliza ETFE reticulado modificado en construcciones de cables de alto rendimiento y destaca sus propiedades térmicas, mecánicas y ambientales.

Aplicaciones típicas

Los cables con aislamiento de fluoropolímero se pueden encontrar en:

• Equipos aeroespaciales

• Sensores de alta temperatura

• Dispositivos médicos

• Sistemas industriales

• Electrónica automotriz

• Equipos de prueba

• Conjuntos electrónicos compactos

Ventajas

Las principales ventajas son la alta resistencia a la temperatura, la buena resistencia química y la capacidad de proporcionar un rendimiento sólido con un aislamiento relativamente delgado en construcciones adecuadas.

Limitaciones

El costo suele ser más alto que el del PVC o el aislamiento convencional a base de polietileno. Por lo tanto, usar cable de fluoropolímero en una aplicación simple a temperatura ambiente puede aumentar el costo del mazo de cables sin proporcionar un beneficio significativo.

5. Aislamiento TPE y TPR

TPE, o elastómero termoplástico, combina algunas características similares al caucho con procesamiento termoplástico.

Es útil cuando el cable debe permanecer flexible y tolerar movimientos repetidos.

Dependiendo de la formulación, los materiales TPE pueden proporcionar resistencia a aceites, combustibles, solventes y agua, manteniendo la flexibilidad a bajas temperaturas.

Las aplicaciones comunes incluyen:

• Maquinaria en movimiento

• Robótica

• Equipos portátiles

• Sistemas de control industrial

• Electrodomésticos

• Conjuntos de cables flexibles

El TPE es particularmente útil cuando la flexibilidad es un factor de diseño más importante que simplemente lograr el menor costo del material.

6. Aislamiento PE y PP

Polietileno (PE) y polipropileno (PP) también se utilizan ampliamente en construcciones de cables eléctricos.

El PE ofrece propiedades eléctricas útiles y resistencia a la humedad y a muchos productos químicos. Sus características dieléctricas lo hacen particularmente útil en aplicaciones de cables de transmisión de señales y comunicación.

El PE y el PP se pueden encontrar en:

• Cables de comunicación

• Cables de señal

• Cables coaxiales

• Aplicaciones de RF

• Equipos electrónicos

• Cables multiconductor

Para un mazo de cables que transporta señales sensibles en lugar de solo energía de CC, las propiedades eléctricas del aislamiento pueden convertirse en una parte importante del diseño del cable.

Comparación rápida de materiales de aislamiento de cables comunes

Importante: Estas son comparaciones generales en lugar de clasificaciones universales. La temperatura, el voltaje, el grosor de la pared, el rendimiento a la llama y la resistencia química varían según la construcción y especificación individual del cable.

Cómo elegir el aislamiento de cable adecuado

La elección del aislamiento del cable debe comenzar con la aplicación en lugar del nombre del material.

Antes de especificar un cable para un mazo de cables, considere los siguientes factores.

Temperatura de funcionamiento

Determine tanto la temperatura de funcionamiento normal como los posibles picos de temperatura a corto plazo.

Un cable de control instalado dentro de un equipo a temperatura ambiente tiene requisitos muy diferentes a los de un cable enrutado cerca de un motor, un calentador o un motor de automóvil.

No elija automáticamente la clasificación de temperatura más alta. Los materiales de mayor rendimiento normalmente aumentan el costo.

Requisitos de voltaje

El aislamiento debe ser adecuado para el voltaje del sistema y los requisitos de seguridad aplicables.

Sin embargo, el material de aislamiento por sí solo no determina la clasificación de voltaje de un cable. El grosor de la pared, la construcción y la certificación también son importantes.

Siempre evalúe la especificación completa del cable.

Flexibilidad y movimiento

Un cable estacionario dentro de una carcasa y un cable que se mueve continuamente dentro de un brazo robótico no deben usar necesariamente la misma construcción.

Para aplicaciones dinámicas, considere el trenzado del conductor, la flexibilidad del aislamiento, el radio de curvatura y los ciclos de movimiento esperados en conjunto.

Exposición a aceite y productos químicos

Los equipos automotrices, industriales y de fabricación pueden exponer el cableado a aceite, combustible, refrigerante, productos químicos de limpieza o solventes.

En estos entornos, la compatibilidad del material debe confirmarse antes de la producción. Los cables automotrices e industriales de alto rendimiento a menudo se diseñan específicamente en función de los requisitos de resistencia a fluidos.

Protección contra abrasión y mecánica

Un cable enrutado a través de una carcasa de plástico protegida requiere menos resistencia a la abrasión que un mazo de cables montado cerca de piezas metálicas móviles.

Si no se puede evitar la abrasión, la solución puede implicar tanto un material de cable más duradero como protección adicional, como:

• Manguito trenzado

• Tubo corrugado

• Tubo termorretráctil

• Conducto protector

Los productos termorretráctiles se utilizan comúnmente para agregar aislamiento eléctrico, protección mecánica, sellado ambiental y alivio de tensión alrededor de los componentes del mazo de cables.

Espacio de instalación

El cable de pared delgada puede reducir el diámetro del mazo de cables y facilitar el enrutamiento en productos compactos.

Esto puede ser importante en electrónica automotriz, equipos médicos, sensores y dispositivos electrónicos densamente empaquetados.

Sin embargo, el cable más pequeño no es automáticamente el mejor cable. Aún deben considerarse la resistencia mecánica y los requisitos de producción.

¿Es el aislamiento más caro siempre mejor?

No.

Un error común en el diseño de mazos de cables personalizados es seleccionar el material más avanzado técnicamente en lugar del material que realmente se adapta a la aplicación.

Por ejemplo, el PTFE o el ETFE pueden ofrecer un rendimiento excelente, pero un mazo de cables de electrónica interior estándar funcionará perfectamente con PVC a un costo mucho menor.

Por otro lado, reducir el costo utilizando PVC básico en un entorno de alta temperatura o químicamente agresivo puede provocar una falla prematura del aislamiento.

El objetivo no es seleccionar el cable más barato o el más caro.

El objetivo es seleccionar el cable adecuado para las condiciones de funcionamiento reales.

Elección del aislamiento de cable para un mazo de cables personalizado

Al solicitar un mazo de cables personalizado, a menudo no es suficiente proporcionar solo el modelo del conector y la longitud del cable.

Para una selección de material más precisa, proporcione a su proveedor:

• Voltaje de trabajo

• Corriente

• Calibre del cable

• Temperatura de funcionamiento normal

• Temperatura máxima

• Uso en interiores o exteriores

• Exposición química

• Requisitos de impermeabilidad

• Requisitos de flexión o movimiento

• Certificaciones requeridas

• Especificaciones del conector y terminal

• Dibujo o diagrama de cableado

Con esta información, el material del cable se puede seleccionar junto con el conector, el terminal, el tamaño del conductor, el manguito protector y la estructura del mazo de cables.

RY fabrica mazos de cables y ensamblajes de cables personalizados según los dibujos, muestras y requisitos de aplicación del cliente, incluidos productos que utilizan diferentes construcciones de conductores y aislamiento.

Conclusión

El aislamiento del cable afecta directamente la fiabilidad con la que un conjunto de cables funciona en su entorno operativo real.

El PVC es práctico para muchas aplicaciones generales. El XLPE funciona bien donde se requieren mayor resistencia al calor y al medio ambiente. La silicona proporciona una excelente flexibilidad a temperaturas elevadas, mientras que los fluoropolímeros como ETFE, FEP y PTFE son más adecuados para entornos químicos exigentes y de alta temperatura.

En lugar de elegir un material de aislamiento solo por su nombre, considere la temperatura, el voltaje, el movimiento, los productos químicos, la abrasión, el espacio de instalación y los estándares aplicables en conjunto.

Si está desarrollando un mazo de cables personalizado, envíenos su dibujo, información del conector, especificaciones del cable y requisitos de la aplicación. Podemos ayudarlo a evaluar una construcción de cable adecuada para su proyecto.

Preguntas frecuentes

¿El color del cable afecta el rendimiento del aislamiento?

Generalmente no. El color se utiliza principalmente para la identificación del circuito, el control de ensamblaje y el mantenimiento. Sin embargo, los pigmentos especiales o los requisitos de la aplicación pueden afectar las opciones de material disponibles, por lo que los colores personalizados aún deben confirmarse con el proveedor del cable.

¿Se pueden usar diferentes materiales de aislamiento en el mismo mazo de cables?

Sí. Un mazo de cables puede contener varios tipos de cables. Por ejemplo, se pueden usar cables de alta temperatura cerca de un calentador, mientras que se usan cables estándar en áreas más frías del mismo ensamblaje.

¿Por qué el grosor del aislamiento es importante al elegir un conector?

El diámetro exterior del cable aislado afecta el crimpado del terminal, los sellos del conector, el enrutamiento del cable y la compatibilidad de la cavidad. Dos cables con el mismo conductor AWG pueden tener diámetros totales diferentes porque sus construcciones de aislamiento son diferentes.

¿Los mazos de cables para exteriores siempre deben usar cables impermeables?

No necesariamente. El rendimiento impermeable depende del diseño completo del mazo de cables, incluidos los conectores, sellos, empalmes, sobremoldeo y puntos de entrada del cable. El material de aislamiento es solo una parte del sistema de impermeabilización.

¿Se puede cambiar un mazo de cables existente a un material de aislamiento diferente?

Sí, pero el reemplazo debe revisarse cuidadosamente. Un material diferente puede cambiar el diámetro del cable, la flexibilidad, los parámetros de pelado, la configuración de crimpado y la compatibilidad del sello del conector. Se recomienda la validación de muestras antes de la producción en masa.