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La tecnología de conectores de Harwin demuestra su valía en los exigentes trabajos de perforación petrolífera

Después de tres años de actividad relativamente limitada debido al descenso de precios del petróleo, recientemente se ha renovado el interés por la exploración petroquímica y se están llevando a cabo una intensa actividad de perforación en todo el mundo. Como resultado de ello, los principales suministradores de este sector empiezan a realizar importantes inversiones.

La necesidad de hallar nuevas reservas en lugares de acceso cada vez más difícil presenta todo un desafío y, en consecuencia, presenta mayores exigencias a los equipos utilizados en dichos trabajos.
Watt & Well, cuya sede central se encuentra a las afueras de París, lleva más de una década prestando sus servicios al sector mundial del petróleo y el gas, así como a numerosos clientes de la industria de automoción y aeroespacial, y ha consolidado una muy sólida reputación a lo largo de los años. Esta compañía desarrolla innovadores diseños de sistemas de alimentación especialmente optimizados para su instalación en entornos operativos adversos. Un mercado clave para la compañía es la producción de módulos de control de motores de alta densidad para equipos de perforación petrolífera. Los módulos que fabrica se utilizan para accionar los servomotores rotativos en herramientas de perforación y permiten el accionamiento lateral del taladro, de manera que se puedan localizar y explotar los pozos petrolíferos. También son fundamentales en los equipos de transporte para la industria petrolífera, a la que proporcionan tracción en los sensores.
Los equipos de perforación con punta de diamante utilizados para la extracción de petróleo están sometidos en todo momento a un esfuerzo extremo, y dado que los módulos de control de motores que los acompañan deben colocarse cerca del cabezal de perforación, también se ven expuestos a dichas condiciones. Las temperaturas suelen ser superiores a 170°C y también es habitual que se produzcan repetidamente choques de hasta 500G y fuerzas de vibración de hasta 500Hz, para lo cual también deben estar preparados. Con su diámetro de tan solo 70mm, la perforación también supone claramente un entorno con muchas limitaciones de espacio. La superficie de la herramienta donde se encuentra al módulo de hecho apenas tiene 51mm de diámetro, por lo que toda la electrónica que integra debe ocupar el mínimo espacio posible; en otras palabras, su placa de circuito impreso debe ser lo más pequeña posible.
El equipo de ingeniería de diseño asignado a un reciente proyecto, ubicado en el centro de producción y pruebas de Watt & Well (cerca de Marsella), debía tener muy en cuenta todos estos criterios cuando se puso manos a la obra. Eran los responsables de desarrollar un nuevo módulo de control de motores de alta densidad de potencia. Todos los componentes requeridos para el diseño tenían que ofrecer un alto nivel de robustez. El plazo ajustado, junto con el hecho de que el precio del módulo fuera atractivo, descartaba optar por soluciones a medida. En lugar de ello, necesitaban recurrir a productos ya disponibles en el mercado y con las características requeridas, y cuyo suministro fuera rápido y sencillo.
Los nuevos módulos, que debían tener unas dimensiones de tamaño de 177mm x 38mm x 7,6mm y basarse en la más avanzada tecnología de semiconductores de amplio salto de banda, debían ser capaces de entregar una potencia de salida total de 100W sin riesgo de interrupción. Por tanto, la integridad de los conectores incorporados era esencial. El equipo de Watt & Well empezó a trabajar en el proyecto a finales de la primavera de 2017. Poco después, a principios de junio, Harwin entró a formar parte de él.


Como explica Benoit Schmitt, director general y cofundador de Watt & Well, “Un fallo en el funcionamiento de uno de estos módulos sería extremadamente costoso. Por eso hay que tomar todas las precauciones para asegurar que todos los componentes ofrezcan los máximos niveles de fiabilidad y que no haya riesgo de perder un valioso tiempo de perforación. Los gastos operativos que han de afrontar nuestros clientes en una perforación ascienden a varios de centenares de miles de dólares al día y en algunos casos pueden superar el millón. Si se produce un fallo, podrían hacer falta hasta dos días para resolverlo y reanudar los trabajos de perforación. Esto no solo tendría consecuencias de tipo financiero, sino que también dañaría la imagen de marca del cliente. Por eso sometemos a todos los dispositivos que forman parte de nuestros módulos de potencia a miles de horas de rigurosos ensayos y pruebas”.
Si bien la compañía se puso en contacto con varios fabricantes de conectores, pronto quedó claro para el equipo de ingeniería que sería difícil cubrir todos los requisitos establecidos, y finalmente llegaron a la conclusión de que Harwin contaba con la mejor propuesta de valor. Se estudiaron las líneas de productos Datamate, Gecko y M300 de Harwin, así como las soluciones de otros proveedores. Tras el análisis se recopilaron los resultados de las pruebas y se decidió que M300 era la más adecuada.


La conocida serie de conectores de alta fiabilidad M300, diseñada para las circunstancias más adversas y caracterizada por su tamaño compacto y alta potencia, se encuentra disponible con una sola fila de 3 contactos y con doble fila de 6 y 10 contactos. Ofrece un amplio rango de temperatura y puede conducir 10A de corriente por contacto. La innovadora construcción de sus contactos de cobre-berilio con 4 terminales permite mantener la conexión eléctrica, sea cual sea el nivel de vibraciones o choques.

El equipo de Watt & Well en Marsella sometió muestras de M300 a un largo período de pruebas durante varias semanas. Estos conectores con paso de 3mm fueron seleccionados porque superaron a los otros componentes durante los ensayos. De hecho, el equipo pudo observar que superaron las especificaciones de la ficha técnica. Mostraron el máximo nivel de robustez, así como el mayor aislamiento. Además, el paso de estos componentes es lo suficientemente ancho como para conservar la integridad de la conexión en todo momento sin ocupar mucho espacio en la placa.
“El tamaño y la robustez de la solución M300, junto con el hecho de que Harwin es un proveedor con mucho prestigio, nos ayudó a tomar esta decisión”, declaró Schmitt. El diseño final incorpora en total cuatro conectores M300, cada uno de ellos con contactos de resorte. La soldadura con perno roscado los une con seguridad a la placa de circuito impreso y las dos placas opuestas que constituyen el módulo se mantienen muy cerca formando un emparedado. Esto evita recurrir a un mecanismo de bloqueo con tornillo (que bajo otras circunstancias sería aconsejable).
“Nuestro equipo proporcionó todo el soporte técnico y la orientación necesaria durante la extensa fase de evaluación, a lo largo de la transición a la fase de diseño y finalmente en la producción”, comenta Jean-Marie Falguerre, Director Regional de Ventas de Harwin en Francia. La producción de los módulos se inició a principios de 2018. Hasta la fecha se han entregado unos 8.000 módulos, lo cual equivale a un total de 32.000 conectores M300). El éxito de este proyecto ha hecho que los conectores de Harwin se estén utilizando en el diseño de otros equipos de Watt & Well.

Autor: Ben Green, Director de Marketing, Harwin

 

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