Hoy en día, muchos clientes del sector del ferrocarril buscan soluciones de conexión más pequeñas, más ligeras y más dinámicas que cumplan con las exigentes especificaciones de rendimiento y durabilidad de la industria ferroviaria. Los conectores diseñados para su uso en condiciones severas, en las aplicaciones ferroviarias esenciales para la seguridad, están obligados a trabajar de forma consistente y fiable independientemente de choques, vibraciones, altas presiones, temperaturas extremas y otras condiciones ambientales extremas. El diseño de un conector y los materiales utilizados en su fabricación, inciden directamente en su rendimiento y fiabilidad. Los diseños y desarrollos recientes en materiales han permitido avances en la tecnología de los conectores que cumplen con las necesidades en los parámetros de rendimiento y  de condiciones ambientales para aplicaciones ferroviarias en el siglo XXI.

Requisitos en ferrocarril: conectores resistentes
El sector ferroviario tiene parámetros de diseño estrictos de seguridad crítica que se deben cumplir al comprar conectores, incluyendo el tamaño, las especificaciones de voltaje y la resistencia a los elementos del medio ambiente. La capacidad de soportar las fluctuaciones de temperatura es también una preocupación importante, sobre todo en aplicaciones de sistemas bajo los vagones, tales como la tracción, el motor y los controles de frenos, donde los cables y las interconexiones pueden experimentar temperaturas extremas. Además, las soluciones de conexión ferroviarias deben ser resistentes al fuego. Los conectores de alta temperatura se construyen a menudo con contactos de aleación de cobre y plata, mecanizados y una cubierta protectora mecanizada de acero inoxidable con insertos de cerámica. Los insertos de los conectores convencionales se construyen con plástico o caucho, pero este material se funde en temperaturas extremas presentes durante un incendio. La cerámica es resistente al fuego y a la fragilidad causada por la evaporación de la humedad; así la rigidez del material cerámico lo hace menos susceptible a las vibraciones y frenadas. Un inserto de cerámica se mantiene en su lugar en la cubierta de protección usando un anillo de metal de retención. Como resultado, el conector es fácil de desmontar, lo que permite un mantenimiento rápido, sencillo y de campo.

Mientras que los materiales como el neopreno son adecuados para temperaturas que van de -55 ºC a +25 ºC, los conectores que utilizan silicio son capaces de funcionar en un rango de -55 ºC a +200 ºC. Por otra parte, algunos conectores están diseñados para satisfacer las normas Europeas CEN / TS 45545 que rigen la seguridad contra el fuego en el ferrocarril, y por lo tanto deben ser capaces de soportar la exposición a altas temperaturas durante al menos 15 minutos en la curva de calor ISO 834-1, donde la temperatura máxima es de 800 ºC. Los conectores que disponen de acoplamiento de bayoneta inverso han sido comprobados para cumplir las normas europeas CEN / TS 45545 y soportan temperaturas de hasta 800 ºC durante el tiempo asignado, lo que es ideal para su uso en aplicaciones ferroviarias esenciales para la seguridad, tales como frenado neumático controlado electrónicamente (Electronically Controlled Pneumatic )  y controles de diagnóstico del motor.

Los conectores para ferrocarril requieren resistencia a altas presiones, líquidos corrosivos y gases, además de a las altas temperaturas. El desarrollo de materiales elastómeros termoestables y plásticos de ingeniería PEEK (poliéter éter acetona), alcanzan los límites de tolerancia del medio ambiente requeridos al mismo tiempo que aportan soluciones de conectores circulares más pequeñas y ligeras. Por ejemplo, los conectores de la serie VBN de ITT (figura 1) están formados por material termoplástico conforme con los estándares NFF16-101 - NFF16-102, y están disponibles en tamaños tan pequeños como tres pulgadas de diámetro, con las correspondientes reducciones en el peso, asociadas a dimensión. La junta de  acoplamiento del conector y otras partes están hechas de goma de silicona y de goma resistente al fuego, mientras que las partes metálicas del conector están compuestas con una aleación de aluminio RoHS con barniz epoxi uretánico negro. Los conectores que cuentan con grado de protección de sellado IP67 para resistir entornos difíciles se pueden especificar para aplicaciones que van desde el tablero de instrumentos y las interfaces de potencia, aire hasta el aire acondicionado y las cajas de conexiones.

Requisitos en ferrocarril: conectores de alta velocidad
Coste, funcionalidad y rendimiento también son parámetros críticos a considerar para los clientes del sector del ferrocarril, además de la robustez y fiabilidad. Diseñado para reducir costos y aumentar la funcionalidad en aplicaciones de transporte público, los fabricantes han desarrollado soluciones de conexión que empaquetan múltiples líneas Ethernet y MVB en un solo conector. Estas soluciones de conector circular databus a bayoneta de alta velocidad  disminuyen el número de componentes y línea, reducen el costo y el peso, y aumentan la funcionalidad y el rendimiento. Los conectores de alta velocidad cumplen con las especificaciones de alta durabilidad y fiabilidad, y por lo tanto, son capaces de cumplir con el requisito de ciclos de conexión elevados.
Una de estas soluciones, el conector de CIR-M12 de ITT (figura 2), ofrece transmisión de datos fiable entre los vagones y permite una variedad de diferentes tipos de datos (incluyendo Ethernet, MVB, WTB, y señales de vídeo) para transmitirse entre los vagones en los sistemas de tránsito masivo. El sistema de conector se compone de innovadores contactos QXM12 montados en su probado hardware de serie de conectores circulares de bayoneta FRCIR. Cuatro cables conductores y la trenza asociada de cables blindados se integran en el contacto QXM12, y un inserto de plástico especial canaliza múltiples contactos QXM12 y sus cables en un solo conector.

Esta tecnología permite a los diseñadores, incorporar la transferencia de datos desde Ethernet, MVB, WTB, y las líneas de vídeo, de acuerdo con VG95234 (cuando proceda), dentro del mismo conector, gestionando la alimentación de datos de diversas fuentes, tales como diagnósticos del motor, controles de freno, acondicionamiento ambiental, sistemas de displays de los pasajeros sistemas, control de redes e iluminación. Los contactos del conector databus son de 3 A ( la máxima corriente para 1 ms es de 10 A), mientras el voltaje de funcionamiento es 100 Vcc y la resistencia de aislamiento es 10 GW. Mecánicamente, la inserción se ajusta a las especificaciones UNI-CEI 11170 (I2F2) y UL94-V0.

Estándares del ferrocarril
Los estándares mundiales para aplicaciones ferroviarias difieren de país a país. Esto es particularmente cierto para las especificaciones de carril DIN. La certificación IRIS (International Railway Industry Standard), está reconocida a nivel mundial para calificar a los fabricantes de componentes para trabajar con fabricantes de equipos para el ferrocarril, integradores de sistemas, ensambladores de vagones de ferrocarril, y sus proveedores. IRIS se creó para desarrollar y poner en práctica un sistema global con un lenguaje uniforme, unas directrices de evaluación uniformes, y la aceptación mutua de las auditorías para la evaluación de empresas proveedoras de la industria ferroviaria con el fin de crear un alto nivel de transparencia en toda la cadena de suministro.

Comprometerse con un fabricante de conectores que está experimentado en cada una de estas áreas elimina las conjeturas del diseño para altas temperaturas, interfaces de alta presión y una gran cantidad de desafíos de diseño. Debido a que estas partes se utilizan en aplicaciones críticas, los clientes no quieren ser parte de la “curva de aprendizaje” de los proveedores, para mantener altos niveles de calidad y rendimiento, evitando los resultados peligrosos, quieren los componentes de un fabricante con un historial probado.

Trabajar con un fabricante familiarizado con el cumplimiento de los parámetros de prueba de los órganos y cuerpos de las normas reglamentarias, simplifica aún más el diseño y los procesos de desarrollo, garantizando al mismo tiempo que los conectores cumplen con todos los reglamentos necesarios. Los servicios de prueba “in-house”, así como los programas de mejora continua de la calidad, refuerzan aún más la posición de un fabricante de conectores como un proveedor probado de conectores para ferrocarril.

Constantemente expuestos a choques y vibraciones bruscas, alta presión y temperatura, así como la fluctuación de los factores ambientales, los conectores para ferrocarril deben ser lo suficientemente robustos como para soportar estas condiciones ambientales duras y funcionar correctamente en todo momento. Los clientes deben seleccionar los conectores diseñados específicamente para aplicaciones en ambientes severos. Asegurar un conector resistente y fiable con características de alto rendimiento, que cumple los requisitos de costo y funcionalidad, es esencial para desarrollar una relación con una empresa de conectores que tiene experiencia en el diseño de aplicaciones en ambientes duros y que está familiarizada con las pruebas de parámetros reglamentarios de la industria del ferrocarril.

El autor
Mike Gardiner es director de producto de ITT Interconnect Solutions, y cuenta con más de 30 años de experiencia en la industria del conector.

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