Consideraciones para soluciones de conectores reforzados a medida

Una amplia gama de industrias: transporte, fabricación de productos químicos y piezas discretas, y transporte requieren componentes resistentes. A medida que los circuitos electrónicos se abren paso en motores, cajas de cambios y otras piezas de vehículos pesados y todoterreno, camiones y autobuses, vehículos de construcción y equipos militares, surge la demanda de conectores resistentes que puedan soportar condiciones duras. Valorado en 14.750 millones de dólares en 2023, se prevé que el mercado mundial de la electrónica resistente del que forman parte los conectores crezca hasta los 33.720 millones de dólares en 10 años.

He aquí un resumen de los factores que influyen en la elección de conectores resistentes y cómo pueden personalizarse para aplicaciones específicas.

Elección de conectores especiales resistentes

Los conectores desempeñan funciones clave en los equipos industriales; garantizan que la energía, las señales electrónicas y los datos se transmitan de forma segura entre los distintos componentes de un producto o entre dos o más piezas.

Los factores clave que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un conector robusto son:

• Su resistencia a condiciones duras, que pueden incluir vibraciones, cargas elevadas o repentinas que ponen a prueba la resistencia al impacto, golpes, temperaturas extremas y polvo.
• Cumplimiento de normas como las de estanqueidad (IP67, IP69K), que garantizan la integridad de las prestaciones. En función de su aplicación, es probable que las piezas entren en contacto con gasolina, gasóleo, fluidos hidráulicos, de transmisión, de frenos y lubricantes. Por ejemplo, algunos conectores deben soportar el lavado a presión, lo que requiere una clasificación IP69K. Las juntas estancas evitan las fugas y preservan el funcionamiento a pesar de la exposición constante a entornos corrosivos o con fluidos agresivos.
• Especificaciones eléctricas, como los valores nominales de tensión y corriente, que garantizan que el conector puede soportar las cargas y fluctuaciones eléctricas previstas durante el funcionamiento normal.
• Materiales de la carcasa que no comprometan la integridad del conector.
• Facilidad de uso, que permite montar, acoplar y desacoplar rápidamente los conectores sin interrupción prolongada de las señales electrónicas.

ITT Cannon fabrica una gama de conectores compactos y ligeros para los entornos más duros. En concreto, la serie APD de ITT Cannon (figura 1) es un conjunto de soluciones de conectores totalmente plásticos para entornos difíciles diseñados para aplicaciones con valores nominales de hasta 48 V/500 V y hasta 240 A. Las opciones incluyen conectores de alta potencia de 1 y 2 vías, soluciones de alta tensión de 4 vías con certificación VDE y conectores de alta densidad de 51 vías.

Figura 1: La serie de conectores APD de ITT Cannon es una opción totalmente de plástico con mecanismos de acoplamiento de bayoneta para conseguir cierres herméticos. Los conectores toleran una amplia gama de duras condiciones de funcionamiento. (Fuente de la imagen: ITT Cannon)

La serie de conectores APD incorpora un mecanismo de acoplamiento de bayoneta con un giro rápido de 120 grados, que garantiza un sellado fiable conforme a las normas IP67/IP69K. Diseñados para soportar temperaturas extremas que oscilan entre -40 °C y +125
°C (-40 °F y +257 °F), admiten tamaños de cable de AWG 22 a AWG 0 y están disponibles en variantes de alta potencia y alta tensión. Compacta, ligera y fácil de montar, la serie ofrece múltiples variantes de 1, 2, 4, 6/7, 19, 37 y 51 vías junto con una completa selección de accesorios y soluciones de utillaje para satisfacer las diversas necesidades de aplicación.

La serie también incluye la placa APD modular (figura 2), que permite utilizar los conectores en una amplia gama de configuraciones.

Figura 2: La interfaz modular APD puede configurarse de diversas formas para ayudar a reducir el tiempo invertido en el montaje y el mantenimiento. (Fuente de la imagen: ITT Cannon)

La interfaz está pensada para la gestión eficaz de conectores en aplicaciones de interconexión de cabina a chasis y centralizadas. La placa APD garantiza una instalación, reconfiguración y acoplamiento y desacoplamiento sencillos y rápidos de las interconexiones APD, que es una de las formas de evitar que fallen prematuramente. Además, la placa APD modular facilita el mantenimiento y aprovecha mejor los espacios reducidos. La solución estandarizada puede transportarse fácilmente entre distintos componentes y sistemas.

Mecanismos de fallo de los conectores

Uno de los factores más críticos que hay que garantizar cuando se utilizan equipos en condiciones difíciles es que los componentes no fallen durante el funcionamiento normal. Para ello es necesario evaluar detenidamente las distintas formas en que pueden fallar los conectores, entre las que se incluyen las siguientes:

Corrosión y contaminación: La exposición continua o frecuente a fluidos agresivos, barro y humedad puede corroer las piezas del conector y, a la larga, atenuar las señales. La carcasa de plástico de la serie APD de ITT resiste la corrosión y la humedad y es fácil de mantener incluso en las condiciones ambientales más duras.

Vibraciones y choques: Los constantes empujones sobre carreteras sin asfaltar y terrenos irregulares similares pueden aumentar las vibraciones y los golpes en los vehículos todoterreno. Las condiciones de la carretera no son el único factor que puede contribuir al desgaste de los conectores y a su eventual avería. Los conectores circulares de la serie APD utilizan un diseño de acoplamiento de bayoneta, especialmente adecuado para soportar vibraciones extremas.

Montaje y mantenimiento inadecuados: Los conectores deben ensamblarse de forma precisa, e ignorar los protocolos puede provocar torsiones y dobleces en los componentes que pueden comprometer el rendimiento. La facilidad de montaje y desmontaje contribuye a garantizar la longevidad del conector.

Sobrecalentamiento debido a sobrecargas eléctricas: Los conectores están dimensionados para soportar una determinada corriente o tensión y soportar sobretensiones hasta cierto punto. Cuando se superan estos límites, pueden producirse fusiones que dañen los componentes del sistema y provoquen la pérdida de señal.

Dada la variedad de formas en que pueden fallar los conectores, su uso en sistemas complejos requiere una comprensión de las aplicaciones y condiciones de funcionamiento específicas.

Conectores resistentes a medida para aplicaciones especiales

En ocasiones, un amplio conjunto de conectores sirve como punto de partida para la personalización.

Los tres ejemplos de soluciones a medida de ITT Cannon ilustran la adaptabilidad de los conectores APD a una gran variedad de casos de uso específicos.

Por ejemplo, una empresa de fabricación de motores necesitaba una solución a medida para grandes motores diésel utilizados en barcos y trenes. En estos equipos, los conectores garantizan una transmisión de potencia eficaz y la integración de los distintos sistemas, como cajas de cambios y hélices. Las principales condiciones que debía tener en cuenta la solución eran la exposición a los aceites del motor, las vibraciones intensas y el espacio reducido dentro del compartimento del motor. Para hacer frente a estos retos, tuvimos que empezar con los conectores de 7 vías de la serie APD. La solución final incluía una junta tórica adicional para garantizar la estanqueidad de la junta y mejorar la resistencia a las vibraciones y la presión. Una pinza con resorte de acero inoxidable sujetaba el conector en su sitio. Para aprovechar al máximo el espacio disponible, la solución a medida ocupaba la mitad que el equivalente estándar.

En otro caso, un fabricante de maquinaria agrícola y de construcción necesitaba una solución de conectores a medida para una caja de cambios de doble embrague para transmisiones de tractores. Una caja de cambios de este tipo permite transiciones fáciles y suaves al cambiar de marcha, una característica especialmente ventajosa en coches de carreras y tractores de alta velocidad. Uno de los retos particulares que tuvo que superar el sistema de conectores fue la forma única de la caja de cambios, que exigió una reconfiguración de la forma del conector. La exposición extrema al aceite de engranajes también era un problema, al igual que la alta resistencia. La solución final requería seis conexiones diferentes: dos conectores de alimentación más grandes de 6 vías basados en la interfaz APD de 19 vías (Figura 3) y cuatro conectores más pequeños APD de 4 vías para la transmisión de señales. Dos juntas tóricas a medida satisfacían los requisitos de resistencia a las vibraciones.

Figura 3: El APD de 19 vías de ITT Cannon constituyó la base de una solución para una caja de cambios de doble embrague para transmisiones de tractores. (Fuente de la imagen: ITT Cannon)

Por último, la exposición al líquido de escape diésel en una bomba de reducción catalítica selectiva (SCR) fue el principal desafío para un fabricante de vehículos comerciales. Los conectores debían resistir el entorno corrosivo y trabajar en un espacio reducido. La solución incluía modificaciones sustanciales del factor de forma del APD de 37 vías, que fue el punto de partida de los conectores personalizados. Un soporte de acero inoxidable sujetaba el conjunto del conector para garantizar que no se perdiera la estanqueidad a causa de las vibraciones.

Conclusión:

Las condiciones de uso pueden variar considerablemente y abarcar una amplia gama, desde la exposición al aceite y las temperaturas extremas hasta los golpes y vibraciones repentinos. Para agravar estos factores, muchos casos de uso requieren soluciones de conectores personalizadas. La serie de conectores APD es un buen punto de partida para diversas aplicaciones. La amplia gama de opciones se adapta a muchos usos finales, pero también es fácilmente personalizable si se requieren modificaciones específicas. Tanto en operaciones militares como en la aeronáutica, el transporte por carretera o el sector agrícola, la serie de conectores APD está pensada para soportar duras condiciones de funcionamiento sin perder la integridad de la señal, los datos y la conexión.