Los conectores tienen la particularidad de realizar dos funciones. Mientras que los otros componentes electrónicos se ocupan solo de una función eléctrica, los conectores también desempeñan una tarea mecánica: conectan físicamente dos partes de un sistema. En un entorno favorable, esto no entraña una gran dificultad. Por ejemplo, el conector instalado en un televisor u ordenador de sobremesa puede tener tornillos de sujeción, pero nadie se toma la molestia de destornillarlos.

Bueno, es posible que algunas personas lo hagan. ¿Pero acaso cogen una llave inglesa, consultan la ficha técnica del conector y ajustan el par según la fuerza especificada? Lo cierto es que no hace falta.

Sin embargo, ¿qué ocurre cuando el entorno no es favorable ni mucho menos? Cuando no se trata de un salón de estar o una oficina, sino por ejemplo un cohete que sufrirá altos niveles de fuerzas g al despegar o dentro de una prensa industrial para monitorizar el degaste por medio de una instalación de Industria 4.0 en la cual las vibraciones constantes constituyen una parte fundamental del funcionamiento. En estos casos cambia todo y el conector, que es el elemento más vulnerable, debe ser lo más fiable posible, especialmente en aplicaciones críticas que no admiten fallos.

Además de garantizar la integridad de la señal y de mantener la conexión física, las aplicaciones en entornos adversos exigen conectores robustos por otra razón. En una aplicación IT, por ejemplo en un centro de datos, es probable que los equipos sean instalados por un técnico electrónico cualificado. En una aplicación industrial o de defensa puede tratarse del operario de una máquina o del personal que desconecta y reconecta los equipos como parte de su trabajo de mantenimiento. En algún punto del manual de operaciones (a saber dónde estará, pero no importa) habrá instrucciones como: “reduzca el par hasta X Newtons”; “utilice las herramientas correctas”; o sencillamente “maneje con cuidado”. ¿Pero cuántos operarios que se vean en esta situación consultan el manual?

Finalmente deberíamos tener en cuenta el diseño para la fabricación o DFM (Design For Manufacture). ¿El conector tendrá que resistir un gran número de acoplamientos y hay una manera de simplificar o acelerar el proceso de montaje mediante la selección cuidadosa del conector? Un problema muy habitual es que los ingenieros de diseño solo piensen en el uso que se va a dar al conector y no en cómo encajan entre sí. Una enseñanza importante siempre pensar siempre en el proceso de producción.

Por estas razones los fabricantes han desarrollo productos especialmente diseñados para superar estos retos. Dos ejemplos de Harwin son los conectores M300 y la familia Kona recientemente presentada.

Los conectores M300 ofrecen un rendimiento fiable en entornos adversos como aplicaciones aeroespaciales, de defensa e industriales. Estos conectores compactos suministran hasta 10A por contacto, por lo que se trata de soluciones ligeras y robustas que han demostrado sus prestaciones bajo condiciones extremas. Estos conectores para placa de circuito impreso con un paso de 3mm incorporan cierres atornillados de acero inoxidable para asegurar que las terminaciones no se vean afectadas por vibraciones y choques.

¿Desea saber cuál es la robustez de estos conectores? Pulse aquí para ver un vídeo de este autor maltratando un conector M300 (Figura 1) con un mazo de un modo en absoluto recomendado en la ficha técnica pero que demuestra la resistencia de estos dispositivos. Hay una parte de diversión, pero el objetivo queda claro.

Con su paso de 8,5mm y sus conexiones cubiertas una a una, los conectores de la familia Kona ofrecen la posibilidad de que los diseñadores establezcan altos niveles de corriente para la potencia máxima bajo condiciones extremas, permitiendo así que los sistemas manejen hasta 60A y 3000V por contacto. Estos conectores de alta calidad de suministran con 2, 3 o 4 patillas en una configuración compacta de una sola fila.

La resistencia frente a vibraciones y choques está incorporada en el diseño ya que los contactos de una aleación de cobre-berilio con seis terminales garantiza unas buenas propiedades de continuidad eléctrica y fuerza de resorte. Sus resistentes y robustas carcasas protegen las conexiones frente a golpes y otros daños de tipo físico. Los conectores macho se basan en un diseño para insertar en una placa de circuito impreso, con sujeciones a la placa que añaden protección frente a tirones. Las carcasas para cable hembra disponen de cierres atornillados. También se suministran contactos para cable hembra permiten soldar cables 8AWG antes de montarlos con la carcasa. Como indica este vídeo de montaje, su robusta carcasa facilita la conexión a ciegas y los tornillos de cabeza cilíndrica admiten destornilladores de cabeza hueca que se pueden usar en ángulo, por lo que también simplifican la conexión a ciegas.

Veamos ahora un par de ejemplos prácticos de aplicación.

Se puede usar un conector M300 de tres patillas para conectar un potenciómetro montado sobre el panel. Los paneles se montan a menudo por medio de una construcción modular y, durante el montaje final en la línea de producción, se conectan a mano. La caja, las placas de circuito impreso y componentes como fuentes de alimentación y sensores se interconectan también a mano, por lo que disponer de un conector robusto como el M300, especialmente si se suministra como parte del sistema de cableado, ayudará a evitar daños durante la producción.

Otro ejemplo sería el de los convertidores CC/CC, que a menudo se basan en bloques de terminales de tipo básico. En aplicaciones de alta fiabilidad podrían no ser suficientes y sería más apropiado utilizar un conector Kona de cuatro vías o incluso dos conectores Kona de dos víaS.

En ambos ejemplos, si se recurriera a un conector básico, cualquier accidente en las instalaciones, o peor aún, algo que ocurra en el entorno durante el funcionamiento, podría provocar que un ensamblaje o un equipo con un coste de miles de euros quede totalmente fuera de servicio.

Llegados a este punto, el humilde conector que los ingenieros de diseño muchas veces dejan para el final (si es que piensan en él) en realidad es muy vulnerable debido a su función mecánica y eléctrica, y a que es el único componente que personas con diversos niveles de formación y aptitud manejan de forma habitual. Si se muestra proactivo y reacio al riesgo, el diseñador puede incrementar la fiabilidad del producto y convertirse en un amigo para toda la vida del personal de producción y mantenimiento.

Autor:  Robert Webber, Director de Aplicaciones en Europa, Powell Electronics