Exemplo 3: testado, testado, testado! "Milhões de ciclos" numa calha articulada

Aplicação deslizante como princípio da estrutura de teste

Cabos Profibus com movimento permanente em ambiente industrial

Para os utilizadores é difícil obter uma visão geral do mercado de cabos. A competitividade entre fornecedores de cabos intensifica-se e os fabricantes atropelam-se uns aos outros no que concerne às indicações de "duração de vida para cabos em calhas articuladas". Fala-se de 10 milhões ou mesmo de 50 milhões de ciclos de duração de vida de cabos em aplicações com movimento.
Indo ao fundo da questão, permanece frequentemente em aberto a questão sobre o âmbito dos testes (por exemplo curso, raios de teste, etc.) para se poder fornecer garantia com esse número de ciclos. Mesmo dando indicação de que os cabos são testados em conformidade com a VDE (Associação alemã de engenheiros elétricos) 0472, parte 603, método de teste H, isso não é suficiente para determinar a duração de vida de um cabo dentro da calha articulada, já que o ensaio de movimento não pode fornecer resultados conclusivos e não existe teste VDE para cabos especiais em calhas articuladas.

Diferenças na duração de vida

No início de 2002, foi solicitado um teste para determinar a vida útil dos cabos Profibus numa aplicação real no laboratório de testes da igus. O objetivo era observar as eventuais diferenças na duração de vida do cabo chainflex® CFBUS.001 e de outro cabo Profibus, líder de mercado. Os parâmetros necessários para o teste foram selecionados com base nos dados contidos no catálogo da concorrência:

Detalhes do catálogo	Item de teste "A" cabo Profibus de 2 condutores	Item de teste "B": cabo CFBUS.001 igus® chainflex®

Secção do condutor	(2 x AWG24)C	(2 x 0.25 mm2)C
Vida útil garantida	Mín. 4 milhões de ciclos	A ser determinado no teste
Raio de curvatura	> = 60 mm	85 mm
Diâmetro	8,0 mm	8,5 mm
Detalhes do catálogo	Versão de 2002	Versão de 2002

Parâmetros de teste de acordo com os dados do catálogo da concorrência

Uma aplicação deslizante foi escolhida como uma estrutura de teste adequada, já que os sistemas de cabo Profibus são geralmente usados assim, devido à proteção de dados, particularmente em longos cursos e distâncias de transmissão.

Para testar a capacidade de não destruição e assim conseguir um vasto número de ciclos de curvatura num curto período de tempo, foi concebido um percurso de transmissão Profibus autêntico. No ponto de fixação da calha de teste encontra-se num PC uma placa mestre profibus. Uma ligação a um escravo Profibus foi colocada na extremidade que se movimenta. Isto permite determinar a velocidade de transmissão com a ajuda de um programa de diagnóstico. Pode ser identificado qualquer pacote de dados que tenha sido transmitido incorretamente. Foi definida a velocidade de transmissão mais elevada possível de 12 megabits/s.

O teste base que começou no início de 2002 e ainda hoje se realiza, mostrou que a falha total do cabo teste "item A" aconteceu já após um número relativamente baixo de ciclos (420 000). De acordo com o catálogo do concorrente, deveria ter funcionado com segurança no mínimo durante4 milhões de ciclos. A vida útil real conseguida diverge da indicada no catálogo num fator de dez.

Por outro lado, o item "B" de teste, o cabo CFBUS.001, ainda se encontra em teste sem qualquer falha na transmissão de dados. Até ao momento completou mais de 14 milhões de ciclos.

Conceção e materiais

A principal razão para as maiores diferenças na vida útil consiste nos parâmetros estruturais divergentes do item "A" e "B" (CFBUS.001), bem como os diferentes materiais usados para o fabrico dos cabos. Em todos os itens de teste, o isolamento do condutor do cabo é feito com material de base de espuma. As suas vantajosas propriedades elétricas asseguram uma melhor transmissão de dados. Uma desvantagem deste material, porém, consiste na sua fragilidade quando submetido a esforços mecânicos. As forças que afetam o par de bus devem ser absorvidas pelo revestimento de forma a aliviar o esforço mecânico do isolamento do condutor.

Revestimento do elemento com elevada elasticidade

Por esta razão, o item "B" (igus®) foi fabricado com um interior em TPE extrudido, de qualidade superior em termos mecânicos, ou um elemento de revestimento para proteger o par de bus contra efeitos mecânicos durante a flexão. O revestimento do elemento deve ter uma elevada elasticidade. O revestimento do elemento de qualidade inferior em termos mecânicos fabricado com um material de enchimento económico apenas serve para arredondar o par de bus, como acontece com os elementos de enchimento ou tela comuns. Não é possível proteger os cabos do elevado esforço mecânico existente na calha. As forças de tração e de compressão que possam ocorrer atuam no cabo, particularmente naqueles pontos dos condutores em que o elemento de revestimento apresenta rutura.

Parâmetros de teste

Distância do curso:	S = 5,0 m
Velocidade aprox.:	V = 3,5 m/s
Aceleração aprox.:	a = 7,5 m/s2
Raio aprox.:	55 mm

O revestimento do item "B" (CFBUS.001) é caracterizado, por um lado, pela qualidade superior em termos mecânicos do revestimento do elemento em TPE extrudido à pressão que alivia mecanicamente o par de bus, fixa os condutores numa posição definida e envolve-os. O passo extremamente curto do entrançado e o cabo especial também asseguram que não existem forças de tração nem de compressão a afetar o comprimento do condutor.

Um revestimento de baixa qualidade em termos mecânicos não consegue proteger o par de bus contra as cargas mecânicas elevadas dentro da calha articulada.

Certificação UL e CSA

Os cabos chainflex® CFBUS estão agora disponíveis para todos os sistemas de bus de campo padrão, com aprovação UL e CSA e conformidade com a norma DESINA. O revestimento exterior em TPE, retardante de chamas e altamente resistente à abrasão, é extrudido na malha totalmente entrançada com um ângulo torcido ajustado, a fim de proporcionar ao cabo estabilidade adicional.

Os elementos bus entrançados com um passo dos fios particularmente curto são protegidos por um revestimento interior em TPE extrudido, que preenche os espaços.

Tal como todos os outros cabos chainflex®, os novos cabos de bus de campo padrão da série CFBUS estão agora disponíveis em stock, sem quaisquer custos de corte nem taxas adicionais para quantidades pequenas.