Fabricación, pruebas y calidad
Conectar la pantalla en uno o en ambos extremos: comprobar primero la frecuencia, la equipotencialidad y el recorrido de conexión
Resumen: Un plano de armario marcado con «pantalla conectada a tierra» puede omitir todavía dos detalles que afectan al resultado: cuánto recorre la corriente de la pantalla antes de llegar a la envolvente metálica y si el potencial de referencia del otro extremo es el mismo. Comparar únicamente «un extremo» con «ambos extremos» no distingue el recorrido de las interferencias de alta frecuencia del de las corrientes de compensación de baja frecuencia.
Esta nota se dirige a ingenieros de control y de aplicaciones que revisan modificaciones de armarios, conexiones de instrumentos o interferencias de comunicación. Ayuda a situar los requisitos de conexión de los manuales de los equipos en un único esquema de recorridos y a decidir si conviene comprobar primero la geometría de la conexión, la conexión equipotencial o los requisitos específicos del circuito del sensor. Es una guía para examinar documentos de diseño y planos. No presenta ensayos de hardware realizados por MTTJ ni instrucciones para modificar el cableado de equipos con tensión.
Separar primero tres recorridos en el plano
La referencia de señal, la conexión de la pantalla y la tierra de protección pueden estar unidas dentro del equipo, pero cumplen funciones diferentes. Marque por separado el circuito de señal, la conexión entre pantalla y envolvente y los recorridos de tierra de protección y conexión equipotencial del equipo. Un único símbolo de «tierra» sin identificar sus puntos de conexión oculta las conexiones reales dentro de la interfaz.
La pantalla no debe sustituir a un conductor de protección. Las instrucciones de instalación SH3 de Schneider Electric mantienen expresamente esta distinción. El manual UC20-M de Weidmüller también exige una conexión equipotencial independiente y prohíbe utilizar la pantalla del cable para ese fin. Conectar la pantalla a una envolvente o barra asociada al PE no permite omitir el conductor PE exigido por el equipo. Instrucciones de instalación SH3, Manual UC20-M, página 47
Comience la revisión reuniendo los modelos exactos de los equipos de ambos extremos, las revisiones de los manuales, los esquemas de puesta a tierra de las interfaces y el plano de conexión equipotencial de la instalación. Si estos documentos se contradicen, o si la pantalla se ha convertido en la única conexión metálica entre dos dispositivos, remita primero la cuestión a la persona responsable del diseño eléctrico. No desconecte el PE para investigar el ruido.
Por qué la continuidad medida con un multímetro puede seguir siendo insuficiente para el apantallamiento a alta frecuencia
Phoenix Contact trata por separado las componentes resistiva e inductiva de una conexión de pantalla. Una baja resistencia de contacto en corriente continua describe solo una parte de la conexión; la inductancia del recorrido de conexión adquiere mayor importancia a medida que aumenta la frecuencia. Retorcer la pantalla formando un rabillo largo y fino y llevarlo a un borne alejado alarga ese recorrido. Una conexión corta y con una superficie de contacto amplia en la entrada del armario ayuda a proporcionar un recorrido de retorno antes de que las interferencias alcancen el cableado interior. Guía de conexión de pantallas: Low-impedance shield connection / Pigtail
Un ejemplo con un componente ideal aclara la diferencia. Supongamos una inductancia del recorrido de 100 nH. La fórmula de la reactancia inductiva Xₗ = 2πfL da aproximadamente 0,63 Ω a 1 MHz y 6,28 Ω a 10 MHz. El valor de 100 nH es una hipótesis didáctica arbitraria, sin relación con la longitud ni con el valor medido de ningún rabillo concreto. Estas cifras no permiten predecir la atenuación del conjunto del apantallamiento y no son límites de aceptación. Solo explican por qué una misma lectura en corriente continua no basta para representar el comportamiento a alta frecuencia.
Por tanto, durante la revisión del plano, siga la conexión de la pantalla hasta la envolvente. Compruebe dónde está instalada la abrazadera, cómo se conecta la barra a la placa de montaje y cómo se conecta esta a la envolvente. Busque hilos largos, soportes aislantes o piezas metálicas conectadas únicamente por su extremo más alejado. Que una pieza se denomine «abrazadera de pantalla» no demuestra que todo el recorrido sea suficientemente corto. La estabilidad del contacto también depende del rango de sujeción adecuado, del estado de las superficies y del método de instalación; compruebe estos puntos en la documentación del componente elegido.
Comparar tres conexiones en las mismas condiciones
La comparación siguiente ayuda a seleccionar el recorrido de diseño que se debe comprobar. No sustituye las instrucciones de instalación específicas del equipo. En particular, los cables de salida de motor, los buses de campo y los sensores analógicos de precisión no pueden tratarse como un mismo tipo de circuito solo porque todos utilicen cables apantallados.
Desplace las tablas horizontalmente para leer todas las columnas.
| Recorrido de conexión | Condiciones en las que considerarlo | Finalidad principal | Qué falta comprobar |
|---|---|---|---|
| Conexión directa en un extremo, sin conexión directa de la pantalla en el otro | Permitida por el equipo; por ejemplo, ciertos circuitos con acoplamiento por campo eléctrico de baja frecuencia, señales de bajo nivel o sensores pasivos | Evita un recorrido cerrado de corriente continua o de baja frecuencia por la pantalla entre los dos puntos de referencia, al tiempo que proporciona el apantallamiento correspondiente frente al campo eléctrico | Si las interferencias también contienen componentes de alta frecuencia, la longitud eléctrica del cable a esa frecuencia y si existe otra conexión de pantalla dentro de la interfaz |
| Conexiones directas, cortas y anchas en ambos extremos | Exigidas por las instrucciones de instalación del equipo o del bus; se han abordado los potenciales de referencia y la conexión equipotencial de ambos extremos | Proporciona conexiones de pantalla para alta frecuencia en ambos extremos y mantiene el recorrido cable–conector–envolvente | Si una diferencia de potencial provoca una corriente de compensación por la pantalla y si los conectores o las envolventes intermedias interrumpen la pantalla |
| Conexión directa en un extremo y conexión capacitiva diseñada en el otro | Disposición híbrida permitida por el equipo, cuando es necesario abordar tanto el recorrido de alta frecuencia como las corrientes circulantes de baja frecuencia | El condensador presenta distintas impedancias a bajas y altas frecuencias, dirigiendo estos dos tipos de corriente por recorridos diferentes | Selección del condensador y de la red de protección, elementos parásitos del montaje y requisitos del sistema; esta conexión no cumple la función de un conductor PE ni de un conductor de conexión equipotencial |
La conexión en un solo extremo tiene un contexto de circuito específico. La sección 9 de Hardware Design Techniques de ADI utiliza ejemplos de captación de campo eléctrico de baja frecuencia y de sensores pasivos para explicar las conexiones en un único punto; después trata los cables eléctricamente largos, las altas frecuencias y la conexión híbrida. Su apartado «Sensors and Cable Shielding» destaca la configuración del sensor y la naturaleza de las interferencias. Un ejemplo particular no debe convertirse en una regla según la cual todos los cables analógicos deban conectarse en un solo extremo. ADI, páginas 76–77 y 80–88
La documentación de control industrial puede partir de otras premisas. El apartado de apantallamiento de cables del Siemens ET 200eco PN V20 utiliza conexiones en ambos extremos y exige una conexión equipotencial independiente cuando existe una diferencia de potencial. Cuando no es posible realizar la conexión equipotencial, trata la puesta a tierra capacitiva en un extremo e indica expresamente que esta disposición solo aborda las interferencias de alta frecuencia y que los valores del esquema deben variar según el sistema. Estas indicaciones conservan su contexto de control industrial; no constituyen una regla universal para todos los circuitos de instrumentación. Siemens V20: Cable shielding
Una disposición capacitiva no consiste en elegir un valor de cualquiera de los manuales y añadirlo sin más. A alta frecuencia, un condensador real también presenta elementos parásitos en sus terminales y en el montaje. El diseño del equipo y del sistema debe determinar las condiciones de conexión permitidas, los valores nominales y los requisitos de protección. Esta tabla sirve para examinar las alternativas; el siguiente paso sigue siendo aplicarlas a la interfaz concreta.
Dos ejemplos de revisión de planos con distintos pasos siguientes
Ejemplo 1: equipos en el mismo armario cuyos manuales ya exigen conexiones de pantalla en ambos extremos. Supongamos que el diseño de la conexión equipotencial está completo, pero que, tras entrar en el armario, la pantalla se prolonga en un rabillo largo antes de conectarse a un borne alejado. Comprobar primero la abrazadera de entrada, la carcasa del conector y el recorrido entre barra y armario aborda directamente la diferencia estructural ya identificada. Cortar un extremo solo porque han aparecido interferencias también modifica la disposición de pantalla exigida, sin responder a por qué el recorrido es demasiado largo. Complete primero un plano de conexión que siga las instrucciones del equipo y después organice la verificación; así será más fácil explicar los resultados.
Ejemplo 2: un sensor analógico remoto y su receptor están en distintas zonas de alimentación. Supongamos que la documentación del circuito permite el apantallamiento conectado en un solo extremo y que se producen fluctuaciones de baja frecuencia en la instalación. Compruebe primero la referencia de señal, si el sensor es flotante, el tipo de entrada del receptor y los potenciales de referencia de ambos extremos. No copie las conexiones directas en ambos extremos del ejemplo anterior. Si también se detecta un problema de alta frecuencia, evalúe una conexión híbrida, aislamiento o cambios de recorrido dentro de las disposiciones permitidas por el equipo. Sin pruebas de la banda de frecuencias de las interferencias y de los recorridos del circuito, unas fluctuaciones que coincidan con el arranque de un variador de frecuencia no establecen que la pantalla sea la única causa.
Ambos ejemplos son situaciones hipotéticas de revisión de planos, sin relación con fallos reales en una instalación de un cliente. Muestran distintos pasos siguientes: el primero corrige un recorrido de conexión conocido; el segundo establece primero las condiciones del circuito y de los potenciales.
Entregar un plano de conexión que otro ingeniero pueda comprobar
Añada un esquema sencillo junto al plano de cableado existente; no es necesario crear otro sistema de registro. Como mínimo, otro ingeniero debe poder seguir en él:
- la carcasa de la interfaz y el punto de conexión de la pantalla en el extremo A;
- la entrada al armario;
- cada conector o caja de conexiones intermedios;
- el punto de conexión de la pantalla en el extremo B;
- los recorridos de conexión equipotencial y de PE identificados por separado.
Represente las conexiones directas o capacitivas que ya existan dentro del equipo. De lo contrario, lo que parece una conexión «en un solo extremo» en el plano puede estar ya conectado en ambos extremos en el sistema real.
Para el punto que pretende modificar, adjunte el apartado pertinente del manual del equipo, los síntomas de las interferencias y las condiciones de observación, fotografías o dimensiones de la conexión actual y el cambio estructural propuesto. La revisión está completa cuando los requisitos de ambos extremos pueden cumplirse simultáneamente; las funciones de la pantalla, la referencia de señal y la tierra de protección están claras; la pantalla no sustituye a la conexión equipotencial; y la siguiente verificación permite distinguir los efectos antes y después del cambio.
El plan de verificación debe mantener constantes el estado del equipo, la carga, el recorrido del cable y la ventana de observación. Indique de antemano si observará errores de comunicación, cambios en las lecturas del instrumento o los resultados de un ensayo EMC especificado. Cambie una sola condición interpretable cada vez y conserve los resultados reales. La reducción de los síntomas puede respaldar la investigación posterior de esta configuración, pero un único funcionamiento normal no basta para declarar que el equipo completo ha superado la verificación de conformidad EMC. El personal debidamente cualificado debe realizar los trabajos en la instalación, el aislamiento de las fuentes de energía y las mediciones de acuerdo con las instrucciones del equipo.
Revise de nuevo este plano si cambian el equipo, la longitud del cable, los conectores, la ubicación del armario o la zona de alimentación. Si el problema apunta finalmente a reflexiones en el bus o a estados del receptor, continúe con Diagnóstico RS-485 en banco: terminación, derivaciones y polarización en reposo para evitar seguir utilizando las conexiones de pantalla para resolver un problema de circuito de otra naturaleza.
Resumen en inglés
This note helps controls and application engineers review cable-shield termination before a cabinet change. It compares single-end, direct both-end and hybrid capacitive connections under their actual circuit conditions, explains why DC continuity does not establish high-frequency impedance, and separates shielding from protective earth and equipotential bonding. Two hypothetical cases show how those conditions change the next design check. The numerical inductance example is illustrative; no MTTJ hardware testing or EMC compliance result is claimed.
Fuentes comprobadas: 19 de octubre de 2026. Este artículo se ha investigado y elaborado con asistencia de IA. El nombre de archivo del enlace citado de Weidmüller conserva «2024»; el manual que realmente se obtuvo durante esta comprobación era la versión 2922760000/03/02.2026. El documento de ADI es un manual histórico de diseño utilizado para explicar los principios.