Cómo seleccionar los conectores y el cableado para aplicaciones industriales

Wendy Preston, Autora Técnica, Harwin

Los niveles extremos de temperatura y humedad que a menudo se encuentran en las instalaciones industriales someten a una presión considerable a los componentes electrónicos y pueden provocar un mal funcionamiento de los equipos. Los componentes también se ven sometidos a choques, vibraciones y al riesgo de entrada de líquidos debido a su entorno. A veces se hallan en el exterior del equipo y ello significa que se ven expuestos directamente a unas condiciones adversas. Por último, las fuerzas de torsión, el esfuerzo mecánico y la continua actividad de conexión/desconexión pueden afectar a su rendimiento. Por tanto hay que prestar especial atención al seleccionar los conectores y el cableado para aplicaciones industriales y hay que evitar los atajos. Este artículo evalúa los principales motivos de preocupación para las aplicaciones industriales y destaca los procedimientos de prueba que se deberían considerar.

Principales criterios de selección

Las altas temperaturas a menudo son motivo de preocupación cuando los conectores se integran en equipos industriales ya que los procesos realizados pueden generar grandes cantidades de calor. Bajo estas circunstancias se debería optar por conectores que resistan un amplio rango de temperaturas. Los ensayos conformes a EIA-364-32C Condition III pueden certificar la validez de los conectores para asumir temperaturas extremas. En este ensayo, los conectores se someten a ciclos térmicos entre -55°C y +125°C un total de 10 veces sucesivas.

Pueden surgir problemas con la resiliencia del conector frente a vibraciones en la mayoría de las instalaciones industriales debido a los accionamientos y los motores que funcionan continuamente. Se pueden utilizar pruebas EIA-364-28D Condition IV para evaluar hasta qué punto pueden resistir vibraciones los conectores. Durante este procedimiento de prueba, los dispositivos se someten a frecuencias vibracionales de 10Hz a 2000Hz con una amplitud vibracional de 1,52mm para comprobar que no se produce ninguna interrupción en la conexión eléctrica. El ensayo se realiza a lo largo de 12 horas y se asignan 4 horas a cada eje direccional.

Otros esfuerzos mecánicos son la resistencia de los cables frente a tirones y su desconexión por las fuerzas presentes. Para evitar que esto ocurra se puede incorporar algún tipo de protección frente a tirones en montaje del cable. El uso de conectores con soportes de fijación SMT incremente la superficie de contacto del montaje con la placa de circuito impreso, permitiendo así que los conectores resistan unas mayores fuerzas de tracción. Cuando el montaje del cable necesita una mayor protección frente a tirones, la mejor solución podría ser la técnica de “backpotting”, consistente en aplicar un compuesto de resina epoxy en la parte posterior del conector para fijar mejor los cables. Si se realizan movimientos repetitivos o el espacio es limitado podría ser preferible recurrir a circuitos impresos flexibles en lugar del cableado convencional. Los circuitos impresos flexibles son mucho más delgados y por tanto más adecuados para instalaciones de bajo perfil y en curvaturas más cerradas o dinámicas.

La durabilidad de la unión del conector es otro factor que se debe tener en cuenta. Si los cables se desconectan y reconectan repetidamente, sus especificaciones deberían incluir su uso en numerosos ciclos operativos. Si no es así, su sustitución podría ser muy costosa e incómoda.

Los conectores corren el riesgo de resultar dañados cuando los operarios no pueden ver la conexión y han de trabajar a ciegas. Para contrarrestarlo, los conectores deberían incorporar mecanismos de polarización y revestimiento. El diseño puede incorporar unos generosos bordes en los elementos macho y hembra de la conexión que puedan ayudarles como guía. El revestimiento de estos conectores les permitirá asegurarse de que están correctamente alineados y totalmente unidos. Antes de decidir qué conectores usar es importante cerciorarse de qué características tiene para evitar una unión incorrecta. También vale la pena valorar si los conectores admiten un cierto ángulo de desalineamiento al iniciar la unión.

El mecanismo de bloqueo seleccionado es muy importante ya debe ser lo suficientemente firme como para evitar que los conectores y los cables se suelten de forma accidental. Al mismo tiempo, su uso debe ser rápido y sencillo de modo que todas las conexiones necesarias del cableado puedan ser efectuadas en un tiempo aceptablemente corto por parte del operario.

Cómo encontrar una solución óptima

Está claro que existen muchos factores que se han de tener en cuenta al escoger los conectores y el cableado para aplicaciones industriales, de ahí que sea vital conocer bien las características eléctricas, mecánicas y ambientales antes de iniciar el proceso de selección.

Harwin desarrolló su serie Archer Kontrol para abordar los numerosos retos que imponen los entornos industriales adversos. Estos conectores con un paso de 1,27mm, disponibles en configuraciones de 12-80 contactos, logran unos impresionantes parámetros de rendimiento. Cada contacto puede conducir corrientes de 1,2A y alcanzar unas velocidades de transmisión de los datos de hasta 3Gbps. El diseño revestido (con polarización incorporada) protege cada contacto.

Los conectores Archer Kontrol se pueden suministrar como configuraciones placa-placa en paralelo, borde-borde y en ángulo recto. Existen versiones con diferentes alturas de apilamiento disponibles para que se puedan adaptar a placas de circuito impreso de alta densidad. Estos conectores pueden venir acompañados de productos de cableado comerciales o diseñados a medida, dependiendo de los requisitos de la aplicación.

Los conectores Archer Kontrol pueden resistir temperaturas de hasta 125°C y se han sometido a ensayos en conformidad con los requisitos de choque térmico de EIA-364-32C Condition III. También cumplen íntegramente las especificaciones de las normas de vibración EIA-364-28D Condition IV. Una resistencia de aislamiento de >1000MΩ evita que se produzca una combustión súbita. Por último, una fuerza de retención de como mínimo 3,9N por contacto y una durabilidad de la unión de 500 ciclos garantizan la integridad operativa a largo plazo.

La selección de conectores y productos de cableado a medida para aplicaciones industriales puede ser un proceso complejo que presente varias dificultades potenciales. Si se tienen en cuenta los diferentes elementos descritos en este artículo, hallar el conector idóneo para diversas aplicaciones de tipo industrial será un proceso mucho más sencillo.