La cubierta exterior de un cable de comunicaciones —también denominada chaqueta o vaina— no participa en la transmisión de la señal cuando el cable incorpora pantalla, pero determina en gran medida su vida útil. En instalaciones industriales, la mayor parte de las fallas de un enlace de comunicaciones no tiene origen en un defecto dieléctrico del aislamiento primario, sino en la degradación mecánica, química o térmica de la capa que separa el núcleo del entorno de planta.
Especificar correctamente el material de cubierta permite, por tanto, trasladar el desempeño eléctrico declarado en la hoja de datos a las condiciones reales de servicio. Este artículo describe las funciones de la cubierta exterior, las propiedades que la caracterizan, los métodos normalizados de verificación y la correspondencia entre materiales y entornos de aplicación.
Funciones de la cubierta exterior
La cubierta cumple simultáneamente varias funciones que conviene identificar por separado, ya que cada una impone requisitos distintos sobre el compuesto:
- Protección mecánica. Absorbe abrasión, corte, impacto, aplastamiento y los esfuerzos de tracción y flexión aplicados durante el tendido y la operación.
- Barrera química y frente a la humedad. Limita el contacto del núcleo con aceites, refrigerantes, agentes de limpieza, solventes y agua.
- Comportamiento frente al fuego. Define la clasificación de reacción al fuego del cable, la emisión de humos y la eventual liberación de gases ácidos.
- Estabilidad ambiental. Resistencia a radiación ultravioleta, ozono, ciclos térmicos y envejecimiento.
- Soporte de identificación. Color y marcado permanente. Las organizaciones de usuarios de los principales buses industriales han establecido convenciones cromáticas, y la instalación en atmósferas explosivas asocia el color azul a los circuitos de seguridad intrínseca [1].
- Aptitud para la instalación. Coeficiente de fricción en canalizaciones, radio de curvatura admisible, dureza superficial compatible con prensaestopas y estabilidad dimensional en el corte de conectores.
En cables sin pantalla existe además una función eléctrica indirecta: la cubierta forma parte del dieléctrico efectivo del conjunto y contribuye a la atenuación. En cables apantallados esta contribución resulta despreciable, pero la integridad de la cubierta sigue siendo relevante, ya que un daño que ponga la pantalla en contacto con estructuras metálicas puede generar trayectorias de corriente no previstas en el concepto de puesta a tierra.
Propiedades características y su verificación
Los métodos de ensayo aplicables a materiales no metálicos de cables eléctricos y ópticos se recogen en la serie IEC 60811 [2].
Propiedades mecánicas
- Resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura, evaluados sobre probetas antes y después del envejecimiento térmico. La retención de estos valores tras el envejecimiento es el indicador más directo de la estabilidad del compuesto.
- Resistencia a la abrasión, al desgarro y al impacto, determinantes en bandejas portacables, pasos por bordes y zonas de tránsito.
- Resistencia al aplastamiento, relevante en montajes donde el cable queda sometido a compresión permanente por bridas o pasamuros.
- Flexión alternada y torsión, con número de ciclos verificado. Es el criterio decisivo en cadenas portacables y en el sexto eje de robots.
- Retracción longitudinal (shrinkback), medida tras acondicionamiento térmico. Una retracción excesiva desplaza la cubierta en el punto de conexión y deja expuesto el blindaje o el aislamiento primario dentro del conector.
- Radio de curvatura mínimo, diferenciado entre instalación fija e instalación móvil, y tracción máxima admisible durante el tendido.
Propiedades térmicas
- Rango de temperatura de servicio, declarado de forma separada para instalación fija y móvil. El límite inferior en aplicaciones móviles suele ser considerablemente más alto que en tendido fijo.
- Envejecimiento en estufa y resistencia a la deformación bajo presión a temperatura elevada, que caracterizan el flujo en frío del compuesto.
- Ensayos de enrollamiento y choque térmico a baja temperatura, que verifican la ausencia de microfisuras al manipular el cable en condiciones frías.
Propiedades químicas y ambientales
- Inmersión en aceites minerales y exposición a los agentes específicos presentes en la instalación.
- Resistencia a la hidrólisis, crítica en ambientes cálidos y húmedos y en tendidos enterrados.
- Resistencia al ozono y a la radiación ultravioleta. En cubiertas destinadas a intemperie, la estabilización se obtiene habitualmente mediante negro de humo finamente disperso en proporciones del orden del 2 % en masa.
- Absorción de agua, que en cables sin pantalla incide sobre la permitividad efectiva y, por consiguiente, sobre la atenuación.
Comportamiento frente al fuego
- Propagación de la llama: IEC 60332-1-2 para cable individual e IEC 60332-3-24, categoría C, para haces verticales [3][4].
- Gases desprendidos en la combustión: IEC 60754-1 e IEC 60754-2, que determinan el contenido de gas ácido halogenado y la acidez y conductividad de los gases [5].
- Densidad de humos: IEC 61034-2, por transmitancia luminosa en cámara normalizada [6].
- Clasificación europea de reacción al fuego: EN 50575, en el marco del Reglamento (UE) 305/2011, con euroclases y clasificaciones adicionales de humo, gotas inflamadas y acidez [7].
- Designaciones norteamericanas: CMP, CMR, CM y CMX, asociadas a los ensayos NFPA 262, UL 1666 y UL 1685 según el tipo de vía de instalación [8].
- Material rodante ferroviario: EN 45545-2, con requisitos propios de emisión de humos y toxicidad [9].
Materiales empleados en cubiertas
Cloruro de polivinilo (PVC)
Es el compuesto de mayor difusión en instalación fija interior. Ofrece buena resistencia a aceites minerales, comportamiento autoextinguible, superficie apta para impresión permanente y un costo moderado. Los grados estándar operan aproximadamente entre −5 °C y +70 °C, existiendo formulaciones para servicio a baja temperatura o hasta 105 °C.
Sus limitaciones derivan del sistema de plastificantes: rigidización en frío, migración a temperaturas elevadas y flujo en frío bajo compresión sostenida. Al ser un polímero halogenado, su combustión libera cloruro de hidrógeno y humos densos, lo que lo excluye de recintos con requisitos de baja emisión.
Poliuretano (PUR)
Presenta la mejor combinación de resistencia a la abrasión, al desgarro y a la propagación de entallas entre los materiales de uso corriente, con flexibilidad conservada hasta aproximadamente −40 °C. Es el material de referencia para cadenas portacables, aplicaciones robóticas con torsión y tendidos expuestos a rozamiento continuo.
Deben distinguirse dos familias químicas:
- Base éster: mayor resistencia mecánica y a hidrocarburos, con menor resistencia a la hidrólisis.
- Base éter: desempeño superior frente a la humedad prolongada, el agua caliente y el ataque microbiano, adecuada para ambientes húmedos y tendidos enterrados.
El poliuretano no es intrínsecamente retardante de llama; cuando se requiere clasificación de reacción al fuego debe recurrirse a formulaciones específicas, verificando que conserven las propiedades mecánicas declaradas.
Poliamida (PA 6, PA 11, PA 12)
Se aplica como capa exterior delgada sobre una cubierta de PVC o de polietileno. Aporta resistencia a hidrocarburos, solventes y esfuerzos abrasivos, bajo coeficiente de fricción para el tendido en canalizaciones y una barrera mecánica frente a roedores y termitas. Es higroscópica, por lo que su rigidez varía con la humedad absorbida; no se emplea como cubierta única en la mayoría de las construcciones.
Polietileno (PE)
Como material de cubierta destaca por su muy baja absorción de agua, su inercia química y su estabilidad a la intemperie cuando se estabiliza con negro de humo. Es la solución habitual en tendidos exteriores y enterrados directos, combinada con elementos de bloqueo longitudinal de agua. No es retardante de llama, lo que restringe su uso en interiores sin protección complementaria.
Compuestos libres de halógenos (LSZH / HFFR)
Se formulan sobre base poliolefínica con elevada carga mineral —habitualmente hidróxido de aluminio o de magnesio—, que al descomponerse térmicamente libera agua y diluye los gases de combustión. El resultado es una baja emisión de humos y la ausencia de gases ácidos.
La alta carga mineral tiene contrapartidas que deben preverse en el diseño: mayor densidad, menor resistencia a la abrasión y al desgarro, flexibilidad reducida y mayor absorción de humedad respecto de una poliolefina sin carga. Son la elección obligada en túneles, recintos con evacuación restringida, edificaciones públicas, aplicaciones navales y material rodante ferroviario.
Elastómeros termoplásticos (TPE)
Mantienen flexibilidad en un rango térmico amplio y ofrecen buena resistencia a agentes de limpieza alcalinos y ácidos, además de disponibilidad en grados libres de halógenos. Se emplean en industria alimentaria y de bebidas, en zonas de lavado y en aplicaciones donde se combinan exigencias de flexibilidad y limpieza frecuente. Existen formulaciones específicas resistentes a proyecciones de soldadura para celdas de soldadura por resistencia y por arco.
Silicona
Cubre el rango de aproximadamente −60 °C a +180 °C conservando flexibilidad en frío. Su baja resistencia a la abrasión obliga a incorporar una trenza de protección —habitualmente de fibra de vidrio— cuando existe riesgo de rozamiento. Se destina a las proximidades de hornos, secadores y líneas de tratamiento térmico.
Fluoropolímeros (FEP, PFA, ETFE)
Aportan inercia química prácticamente total, estabilidad térmica hasta 200 °C o más según el polímero, comportamiento intrínsecamente retardante de llama y baja emisión de humos. Constituyen la referencia para cables clasificados para plenum y para áreas de proceso con exposición química severa. Su rigidez superior y su costo restringen el uso a los tramos donde las condiciones lo requieren.
Cauchos reticulados (EPDM, CR, CSM)
Se emplean en cables de arrastre y en aplicaciones a la intemperie que demandan tenacidad mecánica y elasticidad tras deformación. Dan lugar a construcciones de mayor diámetro y peso que las equivalentes termoplásticas.
Cuadro orientativo de propiedades
| Material | Rango térmico orientativo (fijo) | Abrasión | Aceites e hidrocarburos | Hidrólisis | Intemperie / UV | Libre de halógenos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PVC | −5 a +70 °C | Media | Buena | Buena | Media | No |
| PUR éster | −40 a +90 °C | Muy alta | Muy buena | Limitada | Buena | Sí |
| PUR éter | −40 a +90 °C | Alta | Buena | Muy buena | Buena | Sí |
| PA | Hasta +105 °C | Muy alta | Muy buena | Media | Buena | Sí |
| PE | −40 a +80 °C | Media | Muy buena | Muy buena | Muy buena (estabilizado) | Sí |
| LSZH | −25 a +80 °C | Media-baja | Media | Media | Media | Sí |
| TPE | −40 a +105 °C | Alta | Buena | Buena | Buena | Según grado |
| Silicona | −60 a +180 °C | Baja | Media | Muy buena | Muy buena | Sí |
| Fluoropolímeros | Hasta +200 °C o superior | Alta | Excelente | Excelente | Excelente | No (halogenados, sin emisión ácida relevante) |
Los rangos indicados son orientativos y deben verificarse contra la hoja de datos del cable específico, ya que dependen de la formulación concreta del compuesto.
Correspondencia entre entorno y material de cubierta
| Condición de servicio | Cubierta habitual |
|---|---|
| Instalación fija en tablero y sala de control | PVC o LSZH según requisitos de reacción al fuego |
| Cadena portacables y movimiento alternado | PUR o TPE, con ciclos de flexión verificados |
| Robótica con torsión sobre el eje | PUR en construcciones específicas para torsión |
| Tendido enterrado directo | PE, eventualmente con capa exterior de PA |
| Exterior a la intemperie | PE estabilizado con negro de humo, PUR o TPE resistentes a UV |
| Zonas de lavado en alimentación y bebidas | TPE o PUR base éter |
| Celdas de soldadura | Compuestos resistentes a proyecciones incandescentes |
| Áreas de proceso con exposición química | Fluoropolímero o PUR según agentes presentes |
| Proximidad de fuentes de calor | Silicona con trenza de protección, o fluoropolímero |
| Recintos con exigencias de reacción al fuego | LSZH conforme a la euroclase requerida, o FEP en plenum |
| Circuitos de seguridad intrínseca | Cubierta identificada en azul, conforme a IEC 60079-14 [1] |
| Material rodante ferroviario | Compuestos conformes a EN 45545-2 [9] |
Consideraciones de instalación asociadas a la cubierta
- Esfuerzo de tracción. Debe aplicarse sobre el elemento de tracción previsto por el fabricante del cable, no sobre la cubierta, salvo indicación expresa en la documentación técnica.
- Radio de curvatura. Los valores para instalación móvil son sustancialmente mayores que los de instalación fija; su incumplimiento deforma el núcleo y altera la impedancia de forma permanente.
- Compatibilidad con prensaestopas y conectores. La dureza superficial, la tolerancia dimensional y la ovalidad de la cubierta condicionan la estanqueidad del pasamuros y el grado de protección IP resultante. El espesor y la adherencia a la pantalla influyen sobre la repetibilidad del pelado en conectores de montaje en campo.
- Temperatura de tendido. Es inferior al límite inferior de servicio en varios compuestos; el tendido de un cable con cubierta rígida por frío puede producir microfisuras que solo se manifiestan meses después.
- Continuidad de la clasificación de reacción al fuego. Un tramo con cubierta no clasificada que atraviese un recinto sujeto a requisitos específicos anula el criterio de diseño del conjunto.
- Marcado. La legibilidad duradera de la impresión sobre la cubierta respalda la trazabilidad durante el mantenimiento y las labores de diagnóstico.
Verificación documental
La hoja de datos del cable debe permitir acreditar, respecto de la cubierta:
- Material y, cuando corresponda, familia química específica.
- Rango de temperatura declarado, diferenciado entre instalación fija y móvil.
- Número de ciclos de flexión o de torsión verificados, con el radio de curvatura y la velocidad de ensayo asociados.
- Clasificación de reacción al fuego con referencia explícita a la norma de ensayo aplicada.
- Resistencia química documentada frente a los agentes presentes en la instalación.
- Radio de curvatura mínimo, tracción máxima admisible y diámetro exterior con su tolerancia, este último necesario para la selección del prensaestopas.
- Conformidad con los requisitos de instalación de redes de comunicación en instalaciones industriales según IEC 61918 [10], y con los parámetros de transmisión aplicables al tipo de cable [11][12].
Conclusiones
La cubierta exterior es el componente que traslada el desempeño declarado del cable a las condiciones reales de la instalación. Su selección responde a un compromiso entre resistencia mecánica, comportamiento químico, rango térmico y exigencias de reacción al fuego, en el que ningún compuesto resulta óptimo en todas las dimensiones simultáneamente.
Definir el entorno de servicio con precisión —movimiento, temperatura, agentes químicos, exposición a la intemperie y requisitos de evacuación del recinto— y contrastarlo con las propiedades verificadas mediante los métodos de ensayo normalizados permite acreditar que el cable conservará sus características de transmisión durante el ciclo de vida previsto para la instalación.
Referencias
- IEC 60079-14, Explosive atmospheres — Electrical installations design, selection and erection.
- IEC 60811 (serie), Electric and optical fibre cables — Test methods for non-metallic materials.
- IEC 60332-1-2, Tests on electric and optical fibre cables under fire conditions — Test for vertical flame propagation for a single insulated wire or cable.
- IEC 60332-3-24, Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables — Category C.
- IEC 60754-1 / IEC 60754-2, Test on gases evolved during combustion of materials from cables.
- IEC 61034-2, Measurement of smoke density of cables burning under defined conditions.
- EN 50575, Power, control and communication cables — Cables for general applications in construction works subject to reaction to fire requirements; Reglamento (UE) 305/2011.
- NFPA 262, UL 1666, UL 1685; NFPA 70 (NEC), requisitos para sistemas de comunicaciones.
- EN 45545-2, Railway applications — Fire protection on railway vehicles — Requirements for fire behaviour of materials and components.
- IEC 61918, Industrial communication networks — Installation of communication networks in industrial premises.
- IEC 61156, Multicore and symmetrical pair/quad cables for digital communications.
- IEC 60794, Optical fibre cables.
