Guía de selección de conectores industriales: clasificaciones IP, mecanismos de bloqueo y resistencia química

Al seleccionar conectores industriales, los diseñadores de sistemas de distribución de energía deben tener en cuenta las especificaciones básicas, como el voltaje, la corriente, la temperatura de funcionamiento y los requisitos de resistencia básica a los golpes y las vibraciones. También deben tener en cuenta factores como las clasificaciones de protección contra el ingreso (IP), los mecanismos de bloqueo, la resistencia química y a la corrosión y la capacidad de conexión en caliente.

Las clasificaciones IP de los conectores industriales están diseñadas para garantizar un funcionamiento fiable en condiciones ambientales específicas. Constan de dos dígitos. El primer dígito indica el nivel de protección contra la entrada de objetos sólidos y polvo en el conector, y el segundo dígito representa el grado de protección contra la entrada de líquidos en el interior. Un «0" en cualquier posición significa que no hay protección.

La clasificación más alta de las clasificaciones IP estándar es IP69. Los equipos con clasificación IP69 son resistentes al polvo y pueden soportar la limpieza con vapor y líquidos a alta presión. El siguiente nivel es el IP68, que es adecuado para equipos a prueba de polvo y puede soportar sumergirse en agua a una profundidad de hasta 1,5 metros durante un máximo de 30 minutos.

Algunos ejemplos de conectores con un grado de protección IP68 son los conectores Samtec ACR-16 y SBSX-75A sellados e impermeables de Anderson Power Products. El ACR-16 es un conector de 10 pines con una corriente nominal de 11,6 A, y el SBSX-75A tiene dos pines de alimentación con una corriente nominal de hasta 135 A y hasta cuatro pines de señal. Ambos conectores también incluyen mecanismos de bloqueo, aunque los estilos de los mecanismos de bloqueo son diferentes (Figura 1).

Figura 1: Los conectores ACR-16 (izquierda) y SBSX-75A (derecha) tienen una clasificación ambiental IP68 y mecanismos de bloqueo (no a escala). (Imagen: Sager)

Mecanismos de bloqueo

Los conectores bloqueados o de bloqueo están diseñados para evitar la desconexión accidental y proporcionar una conexión segura y confiable. Se utilizan ampliamente en aplicaciones automotrices, de almacenamiento de energía, industriales, médicas y de otro tipo. Por ejemplo:

La serie ACR-16 son conectores de bayoneta que se bloquean cuando se acoplan y se tuercen. Se pueden conectar y desconectar con un giro de 1/3.

La serie SBSX-75A utiliza cierres, con cierres de resorte de acero inoxidable en los laterales que se ajustan firmemente en su lugar.

Hay una variedad de otros mecanismos de bloqueo/bloqueo disponibles, que incluyen:

El bloqueo por palanca es un mecanismo muy común en los conectores industriales. Puede evitar que el conector se abra y aumentar la estanqueidad de la conexión. El cierre por presión Hirose utiliza cierres internos en el enchufe. Cuando las dos mitades se presionan juntas, estos cierres se retraen y se insertan en las ranuras correspondientes dentro del enchufe. Para desconectarlo, es necesario apretar el cuerpo del conector mientras se separan las dos mitades del conector.

El bloqueo por tornillo utiliza acoplamientos roscados para mejorar el rendimiento ante golpes y vibraciones. El bloqueo por tornillo se utiliza tanto para conectores rectangulares como circulares.

Resistencia química y a la corrosión

Incluso en el caso de los conectores bloqueados y sellados, la exposición a hidrocarburos y disolventes en aplicaciones móviles, industriales y de transporte puede reducir la degradación de los materiales de las carcasas estándar. Para estas aplicaciones, las carcasas de los conectores pueden estar hechas de materiales resistentes a la corrosión química.

El policarbonato (PC) tiene una buena resistencia química a los ácidos diluidos, las soluciones salinas neutras, las grasas, los aceites y los detergentes.

El tereftalato de polibutileno (PBT) es adecuado para aplicaciones en las que se espera la exposición a disolventes orgánicos, gasolina y aceites.

La mezcla de PC/PBT combina las mejores propiedades de los dos polímeros, con una alta resistencia química, un alto rendimiento ante los impactos y una excelente resistencia a la intemperie.

La serie de conectores SB de Anderson Power Products ofrece carcasas resistentes a productos químicos que utilizan una mezcla de PC/PBT. Estos conectores tienen una corriente nominal de hasta 280 A, un rango de temperatura de funcionamiento extendido de -40 °C a 105 °C y una clasificación ambiental de IP64 (Figura 2).

Figura 2: La carcasa de este conector de alimentación está hecha de una mezcla de PC/PBT y tiene una alta resistencia química. (Imagen: Anderson Power Products)

Capacidad de conexión en caliente

Los sistemas modulares pueden mejorar la confiabilidad mediante el uso de conectores que se pueden conectar en caliente. En otros casos, se requieren conectores de servicio (también conocidos como conectores de enchufe en frío) para desconectar los circuitos y garantizar la seguridad de los trabajadores en áreas de alta tensión.

La conexión en caliente permite insertar y quitar conectores con corriente para maximizar la disponibilidad del sistema. Hay dos configuraciones de conexión en caliente:

El proceso de hacer primero/romper secuencia los contactos de forma prematura o de hacer que duren para que se enganchen antes que los contactos de alimentación principales. La prematuridad se usa para prevenir sobrecorrientes, cortocircuitos y fallas a tierra.

Los contactos que se utilizan en las posiciones de señalización o alimentación auxiliar son secuenciales para garantizar que la comunicación no se inicie o que los circuitos de alimentación no se enciendan hasta que los contactos de alimentación estén completamente conectados.

Los conectores Powerpole de Anderson Power Products tienen una potencia nominal de 600 V, con una corriente de hasta 350 A y tienen una función de preconexión. El sistema de contacto de limpieza plana tiene una gran fuerza normal y una gran área conductora para minimizar la resistencia de contacto. La punta de sacrificio limita el daño a las superficies no conductoras cuando se obstruye o se rompe bajo carga. Cuando está enchufado, el diseño de limpieza limpia las superficies de contacto, tanto si están bajo carga como si no.

Capacidad de conexión en frío

Las aplicaciones de alto voltaje (más de 1500 V) suelen preocuparse más por la seguridad del operador que por el tiempo de actividad del sistema. En estos casos, los enchufes de servicio se pueden conectar en frío para desconectar manualmente la alimentación y proteger al operador de la alta tensión.

El enchufe de servicio EM30MSD de Hirose incluye terminales de alimentación de 1500 V y 200 A y líneas de señal de 250 V y 1 A. Estas líneas de señal se interrumpen para evitar que se puedan conectar en caliente cuando se gira el mecanismo de bloqueo con bayoneta para desconectarlo. Cuando está acoplado, el sistema de bloqueo también ofrece resistencia a los golpes para minimizar la posibilidad de una desconexión accidental (Figura 3).

Figura 3: Cuando se desconecta el conector EM30MSD conectable en frío, las líneas de alimentación y señal se abren para proteger al operador. (Imagen: Hirose)

El diseño de contacto multipunto reduce la resistencia de contacto. La carcasa PBT del enchufe de servicio EM30MSD es resistente a los productos químicos, tiene un grado de protección IP68 cuando está acoplado y es adecuada para la protección del medio ambiente.

Cuando está desenchufado, el enchufe tiene una función de protección para los dedos IPX2, lo que reduce el riesgo de descarga eléctrica para el operador. El diseño IPX2 evita la entrada de objetos sólidos (como los dedos) con un diámetro superior a 12,5 mm y una longitud superior a 80 mm.

Configurador de cables personalizado

La selección de conectores es una tarea importante. También lo es diseñar conjuntos de cables que utilicen estos conectores. El configurador de cables personalizado de Molex simplifica este proceso.

Los diseñadores pueden usar esta herramienta en línea para diseñar rápidamente conjuntos de cables personalizados. Una vez finalizado el diseño, la herramienta proporciona dibujos conceptuales, modelos 3D, muestras y citas de Sager Electronics. Las características y funciones incluyen:

Selección de conectores de alimentación y señal

Opciones de cables con clasificación UL

Soporte para diseños de dos extremos y de un solo extremo

Opciones para agrupar accesorios y etiquetas personalizadas

Las funciones avanzadas incluyen un configurador de puntos y dibujos y modelos 3D generados automáticamente.

La selección de conectores industriales y el diseño de conjuntos de cables que puedan proporcionar alimentación, protección y confiabilidad es un proceso detallado. Implica tener en cuenta la clasificación IP de los conectores, los mecanismos de cierre y bloqueo y la resistencia a los productos químicos y a la corrosión.