El ambiente ruidoso de una planta industrial, de una estación retransmisora ??de señales, de un metro o estación de ferrocarril o de un vehículo militar, ofrece un desafío a los que proyecta sistemas de transmisión de datos usando soluciones convencionales. A diferencia de los ambientes domésticos o comerciales, el proyectista tiene que pensar en niveles de agresividad mucho más elevados, capaces de comprometer un enlace incluso de pequeña extensión. Amphenol está presentando una serie de soluciones para la conectividad en estos ambientes y es de las que trataremos en este artículo, abordando también los problemas que deben ser enfrentados.
En un entorno industrial, de telecom o militar, el nivel de agresividad a los sistemas eléctricos y electrónicos es mucho mayor. Vibraciones, impactos, humedad, variaciones bruscas de temperatura, la presencia de emanaciones corrosivas, interferencia electromagnética, ruido, no sólo puede comprometer las conexiones y también afectar la propia transmisión de los datos.
Un simple conector, que es un elemento fundamental para asegurar el interfaz de datos en un sistema, puede tener contactos corroídos, entrar en corto por la penetración de sustancias conductoras o limaduras, romperse, agrietarse, soltarse, paralizando el sistema o induciendo a un sistema comportamiento inestable.
Por este motivo, punto fundamental en la elaboración de redes dentro del ambiente de estos requiere especial cuidado con la elección de los conectores. Sus características no deben ser las mismas encontradas en los conectores para otras aplicaciones, como en redes domésticas o comerciales.
Los Enemigos de los Conectores
En un ambiente hostil, varios son los factores que pueden afectar el funcionamiento de un conector, llevándolo a fallas. Entre ellos destacamos.
a) Humedad
Los conectores de todo tipo, incluyendo incluso las tomas de fuerza, pueden ser inutilizados por la presencia de humedad. La humedad, en presencia de una atmósfera que contenga sustancias corrosivas, puede corroer los contactos, como muestra la figura 1.
Los conectores utilizados en estos ambientes deben tener sus contactos protegidos, evitando que reciban chorros de agua cuando el lavado del local o incluso salpicaduras, originarios de procesos u otras fuentes.
El problema se agrava cuando esta agua está contaminada con sustancias corrosivas que se disuelven, atacan los contactos del conector.
Así, no es la simple presencia del agua que debe ser evitada, sino lo que puede traer disuelto.
b) Vibraciones
Cuando están sometidos a vibraciones constantes los contactos pueden tener sus superficies desgastadas, presentar grietas e incluso romperse.
Las grietas llevan a malos contactos que provocan el funcionamiento intermitente del sistema, y ??las superficies desgastadas de los contactos normalmente protectoras, exponen el material a una corrosión más rápida.
c) Temperatura
En los ambientes hostiles, como una planta industrial, una estación de telecomunicación al aire libre o un tren, la temperatura puede alcanzar valores mucho más altos que los encontrados en otros ambientes. Así, los conectores especificados para operar en la banda doméstica o comercial no sirven para esas aplicaciones.
Los límites establecidos para los conectores comunes de -25º C a + 85º C ciertamente no se aplican a estos ambientes.
d) Presencia de Corrosivos
En un ambiente en que se trabaja con materiales que produzcan emanaciones corrosivas, se corre el riesgo de que estas emanaciones lleguen hasta los conectores. Si se exponen, la corrosión se producirá reduciendo su vida útil y causando fallos o interrupciones de funcionamiento en poco tiempo.
La corrosión puede avanzar de tal manera a alcanzar el propio cable y su blindaje, afectando aún más el sistema. Para estos casos, se debe asegurar que los conectores estén protegidos, además de ser fabricados con materiales que no sean atacados por esas sustancias.
Ya lo hemos tratado cuando hablamos del agua, pues los corrosivos normalmente vienen disueltos en ella o aún en forma de emanaciones que actúan de forma más intensa en un objeto mojado.
e) Interferencias electromagnéticas (EMI)
El uso de dispositivos conmutadores de potencia de alta velocidad como IGBT, SCRs, MOSFETs de potencia y otros en máquinas industriales, fuentes de alimentación, inversores de tensión además de otros, hace que estos equipos sean fuentes poderosas de interferencias electromagnéticas.
A pesar de las precauciones que normalmente se toman para que estas interferencias no se propaguen por el ambiente en que se encuentran, como los aterramientos, los blindajes, filtros, reducción de frecuencia, etc., no siempre estos procedimientos son 100% eficientes, como sugiere la figura 2.
En estas condiciones, sistemas de transmisión de datos donde los propios conectores y cables pueden funcionar como antenas captando estas señales, se debe tomar especial cuidado.
La propia geometría del conector que debe funcionar en ese ambiente debe prever el blindaje total, evitando así que pueda capturar EMI de una máquina cercana o de cualquier otro punto de una instalación.
Soluciones
Amphenol es uno de los más tradicionales fabricantes de conectores, con calidad reconocida mundialmente.
Para los ambientes hostiles, esta empresa está presentando una línea de conectores, la Field Series que cuenta con productos específicos para la instalación en un ambiente ruidoso como es el de una planta industrial.
Esta línea es especialmente indicada para redes Ethernet, aunque la empresa también proporciona soluciones para redes FIP, Profibus y DeviceNet, como se muestra en la figura 3. Más información sobre las otras soluciones ofrecidas por Amphenol se pueden obtener en sus sitios.
Un nuevo concepto en adaptación
Sin embargo, el concepto que se destaca en esta línea es la posibilidad de convertirse en un conector común usado en telecomunicación (doméstica o comercial), sin las debidas características necesarias al ambiente hostil de una fábrica, estación de telecomunicaciones o uso ferroviario y militar, en un conector a prueba de agua con las características exigidas por un ambiente agresivo.
Como se muestra en la figura 4. por un simple sistema de acoplamientos, es posible utilizar conectores RJ Ethernet Clase D / Cat / 5e en redes 10BaseT, 100Base TX y 1000 Base T en entornos agresivos.
El lector verá que en sólo 34 segundos es posible hacer la transformación de un conector RJ convencional en un conector blindado para ambientes hostiles sin la necesidad de usar herramientas especiales.
La línea de conectores RJ Field incluye 4 productos principales que se destinan al mercado industrial, telecomunicaciones, militar y aéreo-ferrocarril (transporte de masa por carril).
En la figura 5, por ejemplo, tenemos los conectores RJF EZ indicados para aplicaciones en:
• Equipos de telecomunicaciones
• Control de vídeo
• Robótica
• Control de procesos industriales
• Máquinas CNC
• Máquinas especiales
• Control de movimiento
• Mantenimiento remoto
El simple proceso de montaje de este con ector se muestra en la figura 6.
Los conectores que forman esta línea son:
RJF EZ con formato rectangular, hecho de plástico, para aplicaciones Industriales y en telecom.
RJF 544 con un sistema de acoplamiento push-pull en formato circular, fabricado en plástico para aplicaciones industriales y en telecomunicaciones.
RJF con enchufe bayoneta en formato circular, hecho de metal para aplicaciones militares, aeroespaciales e industriales.
RJF TV en formato circular hecho de metal según normas militares MIL-DTL-389999 (Series III) para aplicaciones militares, aeroespaciales y de transporte ferroviario de masa.
Conclusión
Además de la facilidad de montaje, sin la necesidad de herramientas especiales, lo que más llama la atención en esta serie de conectores es el hecho de que los encajones son tan perfectos que, una vez montados, ahí sin necesidad de usar una herramienta especial para su desmontaje .
Lo que dejamos claro para los lectores es que se trata de una excelente solución para ser analizada si es necesario instalar un sistema seguro de conectores en un ambiente industrial, donde la agresividad, conforme citada al inicio del artículo es un punto fundamental para ser tenido en cuenta en cualquier proyecto.
Nota: el artículo es de 2005. Consulte Amphenol para productos más recientes.
