Buenas prácticas para la selección de conectores resistentes

Garantizar que los datos, las señales o la energía fluyan entre los distintos componentes de un sistema requiere conectores que enlacen los equipos esenciales entre sí. Por ejemplo, los conectores dirigen la salida de un micrófono a un amplificador. Del mismo modo, la conexión de fuentes de alimentación a radares y otros sistemas de comunicación, y de sensores a procesadores de datos para transmitir señales analógicas o digitales, son solo dos de las muchas aplicaciones de los conectores actuales.

La tecnología de conectores sigue evolucionando junto con los casos de uso de estas piezas esenciales. Aunque se prevé que el sector militar siga siendo uno de los mayores mercados de conectores en el futuro, la demanda no se limita solo a este sector. Según un estudio de mercado de Lucintel, se prevé que el mercado mundial de conectores resistentes crezca a un ritmo constante del 3.5% anual compuesto hasta 2030.

Avances en la tecnología de conectores

La tecnología de conectores tiene una larga historia, que comienza con un conector circular encargado para el avión Douglas DC-1 en la década de 1930. James Cannon, de ITT Cannon, desarrolló el producto. Desde entonces, la tecnología de los conectores y las amplias gamas en las que están disponibles estos productos han evolucionado para satisfacer la demanda de la industria. El seguimiento de estos nuevos avances en la tecnología de conectores permite echar un vistazo a los numerosos casos de uso industrial de los conectores.

Fabricado para altas temperaturas

Las operaciones militares en condiciones climáticas extremas o las misiones espaciales requieren conectores que no solo soporten el frío y el calor intensos, sino también ciclos rápidos entre dos estados de temperatura radicalmente distintos. Los avances en la tecnología de conectores han permitido que la composición de los materiales tolere estas condiciones sin comprometer el rendimiento.

Materiales ligeros

El peso siempre ha sido importante en las aplicaciones aeroespaciales, donde cada gramo afecta a la aerodinámica y a las necesidades de combustible. En la actualidad, el tema es objeto de renovadas investigaciones, ya que los conectores se utilizan en sistemas de conducción autónoma, vehículos electrónicos, robótica y automatización industrial. Las grandes cargas y la duración de la batería son incompatibles, lo que significa que los conectores se fabrican con compuestos ligeros para cumplir las limitaciones de ingeniería y diseño.

Diseño modular

Las necesidades de infraestructura cambian con frecuencia y las soluciones de hoy pueden quedar obsoletas mañana. En estos casos, el método de arrancar y sustituir los componentes es costoso y supone un despilfarro. Los conectores modulares resuelven este problema ofreciendo la posibilidad de intercambiar piezas de forma selectiva. Los usuarios también pueden mezclar y combinar configuraciones para una mayor flexibilidad y satisfacer necesidades personalizadas.

Miniaturización de componentes

La adopción de sensores en diversos casos de uso, incluidos los sistemas de automoción, está impulsando la necesidad de conectores en una gama más amplia de tamaños. La miniaturización ayudará a los ingenieros de diseño a desarrollar circuitos compactos que quepan en espacios más reducidos, algo cada vez más necesario en diversas aplicaciones, desde las militares hasta las aeroespaciales, entre otras.

El auge de los conectores resistentes

El crecimiento de la demanda de tecnología de conectores resistentes coincide probablemente con el aumento de máquinas conectadas en la industria. El IoT industrial requiere la recopilación de datos de sensores que pueden tener que soportar diversas condiciones severas.

Aunque es fácil imaginar que los centros de datos son los centros de la informática y la información en tiempo real, las decisiones basadas en datos sustentan la mayoría de las operaciones modernas. Los sectores militar, ferroviario, aeroespacial, del petróleo y el gas, agrícola, de automatización de fábricas y robótico dependen de datos en tiempo real, ya que las condiciones operativas y ambientales del campo distan mucho de ser ideales. Es posible que los equipos tengan que soportar temperaturas extremas, suciedad y vendavales sin perder la integridad de la señal ni la velocidad. Todos los equipos de hardware hasta los conectores utilizados para las comunicaciones, las redes, los datos y la transmisión de energía en el lugar deben ser resistentes.

Especificaciones exigentes para conectores resistentes

No todos los conectores resistentes son iguales; las características de los conectores dependen de las distintas condiciones de funcionamiento. Algunas de las mejores prácticas antes de elegir un conector son:

• La aplicación final: Es importante tener en cuenta si el conector se utilizará en entornos médicos, en cuyo caso podría tener que soportar la esterilización, en una zona de guerra militar o bajo el agua. Por ejemplo, los conectores CA/5015 de ITT Cannon son interconexiones sólidas y diseñadas para las aplicaciones más exigentes. Al estar originalmente desarrollados para la aviación comercial, estos conectores ahora se usan ampliamente en los sectores militar, de transporte, industrial y de equipos pesados.
• Peso del sistema final: El peso puede afectar al rendimiento de un conector simplemente aumentando la presión en los extremos y provocando desgaste. El peso también es importante para los sistemas alimentados por batería, como los robots o las máquinas semiautónomas, ya que la energía necesaria para arrastrar peso extra puede acortar la vida útil de la batería. El peso también determina el material de la carcasa de los conectores. Las carcasas de aluminio ligero reducen el peso final.
• Ciberseguridad y necesidad de sigilo: Las operaciones militares exigen sistemas que eviten ser detectados por el enemigo. Esto requiere técnicas especiales de blindaje en conectores resistentes. Las carcasas traseras totalmente metálicas preservan las señales electrónicas y evitan las interferencias electromagnéticas. La serie CA/5015 de ITT Cannon ofrece una amplia gama de carcasas traseras con conexiones que utilizan cables individuales o cables de cubierta en versiones blindadas o no blindadas.
• Forma del conector: Los conectores tienen formas muy variadas: circulares, rectangulares, de cuchilla o modulares, por citar solo algunas. Los conectores circulares son la variante más común para transmitir potencia, señal o datos. Es más fácil alinear los pasadores durante el acoplamiento, y el diseño circular proporciona un sellado compacto. Los conectores circulares tienen muchas patillas o contactos dispuestos en un patrón de rejilla específico para acomodar los distintos tipos de conexiones necesarias, como alimentación o datos.

Tipos de sistemas de cierre

Una vez que el conector une dos sistemas, tiene que quedar bloqueado en su sitio para que la conexión no se suelte y afecte a la transmisión de energía, datos o calidad de la señal. Los sistemas de bloqueo más comunes incluyen un mecanismo de acoplamiento roscado similar a un tornillo para mantener las conexiones firmemente en su lugar, y push-pull (a presión), donde las conexiones se bloquean cuando se empujan y se liberan cuando se tira de ellas. Los conectores como el TBF10SL-4PS-B de ITT Cannon (figura 1) tienen un mecanismo de bayoneta, con clavijas y ranuras que se encajan con un giro.

De ellos, el mecanismo de acoplamiento roscado ofrece una mayor resistencia a las vibraciones, lo que resulta especialmente útil en aplicaciones aeroespaciales y militares.

Figura 1: El resistente conector circular TBF10SL-4PS-B de ITT Cannon utiliza un mecanismo de cierre de bayoneta. (Fuente de la imagen: ITT Cannon, LLC)

Ciclos de acoplamiento

Un ciclo de acoplamiento es el proceso por el que la clavija y el receptáculo se conectan y desconectan. Enchufar y desenchufar repetidamente el equipo puede desgastar los cables del conector. Como resultado, los conectores se clasifican por el número de ciclos de acoplamiento que pueden soportar. Una unidad fiable puede manejar cientos de estos acoplamientos sin sufrir daños significativos.

Protección de ingreso

La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) instituyó una serie de clasificaciones para medir la eficacia con la que los equipos eléctricos pueden protegerse de peligros como la suciedad y el agua. Estas clasificaciones son especialmente importantes en operaciones militares en las que los equipos deben funcionar en condiciones severas, como tormentas de polvo y granizo, y en las que el rendimiento se somete a pruebas rutinarias. La exposición repetida a la arena abrasiva o al agua puede corroer los cables electrónicos, provocar una transmisión deficiente de la señal y crear barreras que impidan conexiones sólidas. Los entornos extremos suelen exigir que los conectores tengan una clasificación IP68 o superior.

Estos requisitos y muchos otros son los que cumplen los conectores de especificación militar (MIL-SPEC). Los conectores circulares suelen cumplir las normas MIL-SPEC, como la MIL-DT-5015, que cumplen los conectores CA/5015 de ITT Cannon (figura 2). Estos conectores circulares funcionan bien en una amplia gama de condiciones de temperatura, desde -55 °C hasta +200 °C.

Figura 2: Los conectores CA/5015 de ITT Cannon son soluciones sólidas y versátiles para entornos exigentes (Fuente de la imagen: ITT Cannon, LLC)

Los conectores CA/5015 de ITT Cannon son ideales para aplicaciones de defensa, ferroviarias, aeroespaciales e industriales, así como para automatización de fábricas y robótica. La serie ofrece cinco polarizaciones diferentes con las que los usuarios pueden asegurarse de que los componentes se acoplen en la orientación correcta para evitar dañar los circuitos. Los conectores se suministran con diversas opciones de chapado: cadmio, TinZinc (chapado J), ZincNickelBlueGen, ZincCobaltBlack y composiciones de níquel. Los conectores también cumplen la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), una normativa de la Unión Europea que supervisa el uso de determinados materiales peligrosos en equipos eléctricos y electrónicos.

Conclusión:

El funcionamiento vital de los equipos electrónicos y eléctricos en entornos severos es cada vez más necesario en diversos sectores, como la fabricación discreta, las plantas de petróleo y gas, las tecnologías solar y eólica, y operaciones industriales como la minería. Dado que muchas de las operaciones industriales y militares actuales funcionan con datos en tiempo real, el hardware informático y los sensores necesitan equipos probados en primera línea para respaldar una sólida infraestructura de campo. Los conectores resistentes, como la serie de conectores CA/5015 de ITT Cannon, desempeñan un papel fundamental en el cumplimiento de esta misión de operaciones basadas en datos en todos los sectores.