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Cómo cumplir las expectativas de conectividad establecidas por las modernas aplicaciones industriales

El protagonismo de la automatización y el control industrial es cada vez mayor en todo el mundo ya que, con el objetivo de reducir los gastos operativos y aumentar la productividad, las compañías intentan deshacerse de algunas tareas realizadas tradicionalmente por su personal y asignarlas a máquinas. Esto ha acentuado la complejidad de las configuraciones ya que las grandes cantidades de datos de baja latencia adquiridos por los dispositivos de detección/supervisión se distribuyen por el sistema. Las plantas de producción representan un entorno extremadamente complicado para cualquier tipo de componente electrónico incorporado a los equipos utilizados. A lo largo del presente artículo se analizará en concreto cómo afecta esto a los conectores. La conectividad en aplicaciones industriales es un elemento fundamental, de ahí que los componentes que proporcionan esta función deben ser suficientemente robustos. En este entorno existe una exposición potencial y continua a altas temperaturas, fuertes choques o intensas vibraciones.

Si alguno de estos factores afectara a la conectividad de manera que se desconectara la alimentación o se dejaran de transportar datos por el sistema según lo previsto, las consecuencias podrían ser graves en forma de penalizaciones financieras. Las líneas de producción podrían detenerse durante un período prolongado hasta que se identifique el fallo y el componente responsable sea localizado y sustituido. Es posible que el componente defectuoso se encuentre en un lugar de difícil acceso, lo cual complicaría aún más las cosas. El tiempo de inactividad exigido por los correspondientes trabajos de reparación puede influir de manera significativa sobre la capacidad de producción. En las plantas de procesamiento industrial, las implicaciones podrían ser aún más serias ya que el fallo de un componente podría arriesgar las vidas de las personas.

Por tanto, hay que prestar atención a los numerosos factores que podrían afectar a la integridad funcional de un conector. Otro aspecto a considerar es que en la infraestructura industrial existen a menudo importantes limitaciones de espacio que es preciso afrontar, lo cual deja poco espacio disponible para instalar placas electrónicas y circuitería. La adopción de Industria 4.0 / Internet de las Cosas Industrial (IIoT) implica la ne cesidad de introducir mayores niveles de funcionalidad en los sistemas de automatización, de forma que se pueda acceder a información valiosa que ayude a impulsar los niveles de eficiencia. Esto aumenta la presión sobre los ingenieros, no solo por lo que respecta a la superficie ocupada por las placas con las que trabajan sino también a la proximidad entre estas placas. Los sistemas que se instalan son cada vez más sofisticados pero el espacio disponible para su instalación es cada vez más reducido, por lo que es imprescindible aumentar su densidad. Los componentes no solo deben encajar en el espacio disponible, sino que no deberían crear un obstáculo que afecte a la gestión térmica del sistema al obstruir al flujo de aire que atraviesa las placas. Aunque los conectores con un paso de 2mm era bastante aceptable hace pocos años, actualmente se exigen conectores con un perfil más bajo y pasos mucho más estrechos. Normalmente se recomienda que se fabriquen con un material plástico duradero para maximizar su robustez mecánica y casi no hace falta decir que también es necesario un amplio rango de temperaturas de trabajo.

Con tales limitaciones de espacio a menudo es inevitable la conexión a ciegas, por lo que la tecnología de interconexión también debe incorporar esta función ya que es vital evitar que la conexión sea incorrecta y los daños que pueda provocar. El conector también debería ofrecer las capacidades de aislamiento para afrontar la demanda de tensión en la industria y la carga excepcional que en ocasiones viene provocada por picos de tensión. Si bien algunos conectores se pueden hallar en lugares de difícil acceso, otros pueden ser fácilmente accesibles. Si a esto se une la necesidad de comprobar o reconfigurar los sistemas de forma periódica, gana importancia la posibilidad de realizar múltiples ciclos de conexión. Hallar una solución óptima que cumpla los requisitos de robustez y tamaño compacto de estas aplicaciones puede resultar difícil y en la mayoría de los casos exigirá asumir compromisos. Los ingenieros están afrontando la necesidad de basarse en conectores de tamaño miniatura que puedan albergar más contactos y afrontar las condiciones ambientales que podrían acortar la vida útil de estos componentes. Las cuestiones prácticas fundamentales de la producción significan que también deben ser compatibles con los procedimientos de montaje automático. Los ingenieros tienen pocas opciones ante sí. En primer lugar podrían inclinarse por el rendimiento estándar de un producto convencional, lo cual ciertamente contribuiría a reducir la inversión necesaria al mínimo.

Además, será relativamente rápido y sencillo aplicar un enfoque como este. No obstante, ello puede implicar que se asuma un elevado riesgo de fallo ya que no existe la certidumbre de que el conector escogido pueda cumplir en la práctica las exigencias operativas a largo plazo. Una segunda alternativa consiste en recurrir un conector de alta fiabilidad (como los utilizados en aplicaciones militares o aeroespaciales), aunque lógicamente esto aumentará mucho los costes por unidad. Otra opción pasa por emprender la vía de la personalización. El resultado sería una solución de conector muy adecuada para el sistema en cuestión, pero que una vez más exigiría un fuerte desembolso económico y un esfuerzo considerable en tiempo e ingeniería. También es preciso destacar que, si en un futuro cambian los requisitos del sistema y el conector a medida ya no es apropiado, se desperdiciará todo el trabajo realizado y habrá que volver a hacerlo. En resumen, cada opción lleva aparejada una serie de inconvenientes. Con el objetivo puesto en cumplir todos los criterios descritos antes, el experimentado equipo técnico de Harwin ha llegado a la conclusión de que hace falta una nueva serie de conectores placa-placa.

Esta gama cubriría la necesidad de instalaciones de alta densidad que ofrezca mejores características que el catálogo de conectores existentes para placa de circuito impreso. El resultado de este proyecto ha sido la presentación de la línea de productos Archer Kontrol. Estas soluciones de interconexión de menor tamaño con un paso de 1,27mm, indicadas para una amplia variedad de tareas industriales de uso intensivo, presentan un algo grado de robustez mecánica y al mismo tiempo ofrecen una flexibilidad destacable. Su corriente nominal es de 1,2A por contacto y la posibilidad de escoger entre versiones de 12, 16, 20, 26, 40, 50, 68 o 80 patillas para orientaciones de la tarjeta principal a la tarjeta auxiliar entre borde y borde, placa y placa en paralelo o en ángulo recto. Existe una amplia variedad de alturas de apilamiento disponible para flexibilizar el diseño, por lo que las placas se pueden apilar con un espaciado apropiado para el diseño de los equipos restantes.

Gracias a su diseño totalmente envuelto, estos conectores muestran una fuerte resistencia frente a vibraciones y otras fuerzas mecánicas, mientras que la polarización del revestimiento y el amplio biselado de guía facilitan los procedimientos de conexión a ciegas. Pueden alcanzar 500 ciclos de conexión/ interconexión, ofrecen una resistencia de aislamiento de 1000MΩ (mínima) y pueden trabajar a 500V CA con un rango de temperaturas de trabajo de -55°C a +125°C. Estos componentes para montaje superficial se suministran en formato de cinta y carrete y resultan apropiados para maquinaria de tipo pick-andplace.

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