Una de las numerosas lecciones que han aprendido los fabricantes a raíz de la última recesión es que todos y cada uno de los gastos en bienes de equipo se deben someter a análisis. En ninguna faceta estos gastos son más evidentes que en la de los accesorios tales como cables y conectores, que a menudo se subestiman dejando a otros su selección a la hora de decidir la compra de los bienes de equipo. ¿Cuáles son los factores de decisión críticos que influyen en la compra e implementación de cables y conectores, con un especial enfoque en los entornos de trabajo muy adversos?

Cuando se experimenta una indisponibilidad de equipos como consecuencia directa de duras condiciones de funcionamiento, en aproximadamente un 20% de los casos se debe a problemas de cableado o de conexión. No son muchos los ingenieros que opinan que el entorno adverso en el que funcionan sus equipos tiene un papel importante en la selección de cables y conectores para la red; si prestamos más atención a los detalles, se puede mejorar significativamente la eficiencia mediante la reducción de los tiempos de indisponibilidad.

 

Las conexiones se pueden consolidar a través de todos los tipos, sea cual fuere el fabricante, lo cual aporta considerables ahorros en costes de material y aumenta la eficiencia en general. El método tradicional de cableado punto a punto implica ciertos costes inherentes, entre los que figuran los costes de material relacionados con conductos, tubos, así como cables, alambres y accesorios individuales, los respectivos conductos necesarios, como por ejemplo conductos más grandes, en los que se concentran múltiples cables o cables más gordos, y también los separadores de conductos requeridos según la norma para separar los cables de diferentes tensiones. Finalmente, se incurre en costes de mano de obra relacionados con las terminaciones individuales y el doblado de tubería, si procede, por parte de electricistas autorizados.

Criterios para una solución eficiente y económica
Considerando el tamaño del equipo, la complejidad del sistema y el número de entradas y salidas necesarias, así como los costes originados por la instalación, las pruebas de aceptación in situ y la escalabilidad del equipo –en caso de ampliación de la planta–, el coste total puede ser notable. Hay una serie de criterios que conviene tener en cuenta para crear una solución más eficiente y más económica.

El primero consiste en definir el entorno de aplicación en el que debe rendir el equipo. Este puede caracterizarse por umbrales de temperatura ambiente y de funcionamiento; vibraciones y choques mecánicos; exposición a interferencias electromagnéticas (EMI) y radiofrecuencias (RF); humedad; exposición a luz solar, lubricantes, disolventes y taladrinas; así como combustibles y restos de soldadura. También hay que tener en cuenta condiciones variables, como por ejemplo mangueras de alta presión y sumersión periódica, que suelen existir en aplicaciones de alimentos y bebidas. Una vez definidos los aspectos medioambientales de la aplicación, será más fácil seleccionar la solución de cableado adecuada para el equipo.

Después, hay que determinar las posiciones de entrada y salida en el equipo, puesto que el uso de una caja de empalmes facilita la consolidación de las posibles conexiones. Hay miles de fabricantes en todo el mundo que ofrecen esquemas de entradas y salidas conectorizadas para dispositivos. A continuación, es necesario calcular las longitudes aproximadas desde el dispositivo final al punto de entrada/salida y la distancia de vuelta al punto de consolidación de la caja de empalmes.

La clave del éxito reside en su relación con su proveedor de conectores y cables. Un proveedor de conectores y cables como Molex puede ayudarle en su trabajo de definir la lista de materiales para su equipo. Asimismo, puede proporcionarle una estrategia de conexiones plug & play para sus dispositivos de control. Esta es vital para el éxito global de su implementación. Igualmente lo es la definición de los conectores y cables moldeados apropiados, además de la caja de empalmes sellada para la adaptación a su entorno de funcionamiento específico.

Unir la energía y la señal de un dispositivo final en una topología fieldbus permitirá reducir aún más los costes y sacar el máximo provecho del rendimiento de su máquina en funcionamiento. Innumerables redes ofrecen a los fabricantes de equipos originales (OEM) la posibilidad de combinar la alimentación eléctrica y la comunicación de señales en el mismo cable. Hay redes de fieldbus para muchos gustos y cada una tiene sus ventajas e inconvenientes en función de los requisitos de la aplicación. Elegir la red de fieldbus adecuada debe ser parte de su estrategia de desarrollo global de equipos y de la planta para conseguir un rendimiento óptimo y facilitar información en tiempo real a la dirección.
Se pueden ahorrar costes combinando circuitos de alimentación individuales al establecer una red y un sistema de comunicaciones. La reducción del espacio necesario, el mayor número de puntos de conexión, menor necesidad de cables y conexiones, la eliminación de tubos doblados y de mano de obra cara necesaria para el conexionado aportan ahorros directos en costes. Los ahorros indirectos se obtienen gracias a una implementación más rápida, a la menor necesidad de mantenimiento, a la mayor disponibilidad de la planta y a la mejor información sobre el funcionamiento del equipo, lo que facilita el control y la toma de decisiones estratégicas por parte de la dirección.

Los conectores pueden ser esenciales para la optimización general del sistema de control de los equipos. Materiales de contacto y de revestimiento, así como el diseño del contacto, determinan la integridad del flujo de datos en la comunicación entre el panel y el dispositivo. También los métodos de terminación de los contactos, tales como conexiones soldadas, engastadas o incluso con cable, en combinación con tipos de conectores individuales –sean de núcleo sólido o trenzado–, determinan la sostenibilidad de la transmisión de energía y de señales en el entorno industrial. Además, el diseño del acoplamiento mecánico del conector, sea impreso, mediante abrazadera, cierre a presión o incluso roscado, puede ser un factor decisivo para mantener una conectividad macho-hembra firme durante el funcionamiento de los equipos. Y, por último, dependiendo del entorno, las técnicas de sellado y las terminaciones del conector con cables, aplicadas de fábrica o moldeadas en la planta de producción, no solamente pueden afectar a la instalación y al arranque, sino también al funcionamiento del sistema durante el ciclo de vida útil de los equipos.

La optimización del tiempo de funcionamiento de los equipos es otro aspecto que se debe tener en cuenta. ¿Cuál es el coste real de cinco minutos de inactividad? Un cálculo rápido de la producción perdida durante este tiempo puede darle una idea de la pérdida de ingresos y beneficios en caso de que falle una línea o requiera mantenimiento. Los sistemas de control y de distribución de energía conectorizados tipo plug & play capacitan a los operarios y al personal de mantenimiento para reemplazar los motores defectuosos o sensores dañados en una cuestión de segundos o minutos, en vez del recableado tradicional.

Es absolutamente necesario seleccionar los materiales correctos para equipos robustos e instalaciones eléctricas. El PVC es básicamente apto para aplicaciones de manguera de alta presión y entornos con alta humedad, mientras PUR y TPE se adecuan más a entornos donde predominan aceites, taladrinas, disolventes, restos de soldadura y sustancias químicas. Para cumplir con las exigencias del usuario, se debe procurar que los cables y conectores que seleccione incluyan las certificaciones y homologaciones correspondientes. UL, CSA, Factory Mutual y ATEX son entidades de prestigio mundial que certifican la aptitud de los productos para las aplicaciones y los entornos específicos.

Los conectores y cables sobremoldeados de fábrica solucionan una serie de problemas que existen desde hace mucho tiempo en la planta de producción. El primero son errores de conexión; hasta el mejor electricista puede tener un mal día. El segundo problema consiste en proteger la interfaz de conectores del entorno exterior. La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) ha emitido directrices detalladas de fabricación respecto a configuraciones y diseños de conectores globales específicos, que constituyen una hoja de ruta dirigida a los diferentes fabricantes para que produzcan conectores que sean interconectables entre sí.
Aunque los comités de estandarización establecen normas de tolerancia para la configuración de conectores, no todos los conectores son iguales. Será importante que el fabricante de conectores conozca las peculiaridades de su entorno de aplicación para especificar el producto que rinda con altos niveles de seguridad y predecibilidad en dicho entorno. Los proveedores de conectores y redes de fieldbus más prestigiosos, entre ellos Molex, tendrán datos, obtenidos de ensayos, sobre las aplicaciones y su rendimiento para demostrar la aptitud del producto para el entorno de trabajo concreto.

Con respecto al usuario final, a la hora de negociar el contrato final, también se debería tener en cuenta las características y ventajas ofrecidas por soluciones de conectorización plug & play para sistemas de control e instalaciones eléctricas, que se resumen esencialmente en el coste total de propiedad durante el proceso de toma de decisiones. El coste del equipo es un activo que se amortiza; la actividad empresarial cotidiana determina la productividad y rentabilidad de la empresa.

En la evaluación de posibles soluciones para redes, se debe prestar especial atención a cuatro cuestiones. La más importante con mucha diferencia es la de las funciones de diagnóstico, es decir, su capacidad de determinar el rendimiento de su red. En segundo lugar, encontramos el rendimiento y la velocidad, por lo que se plantean las siguientes preguntas: ¿Cuál es su umbral de rendimiento óptimo? ¿Es su opción de red apta para el número de entradas y salidas, el enlace de red, requisitos de energía y determinadas necesidades? En tercer lugar: el mantenimiento predictivo también es importante. ¿Es posible prever cuellos de botella en la red en posibles condiciones de línea averiada y se dispone de tiempo para programar trabajos de mantenimiento rutinarios para evaluar estos riesgos? Y, finalmente, la interfaz de conexión: ¿La interfaz de conexión macho-hembra y el cableado se han diseñado para soportar los rigores del entorno industrial en el que funciona el equipo y siguen cumpliendo los requisitos de rendimiento de su sistema de procesos?
Molex está desarrollando constantemente productos que brindan al usuario niveles cada vez más altos de velocidad y densidad, formatos más compactos y costes generales reducidos. Observamos una tendencia hacia redes de Ethernet industrial, en forma de Ethernet IP, Ethernet TCP y Profinet, que se implementan incluso a nivel de dispositivo. Dadas estas tendencias, afrontamos la demanda de conectores industriales híbridos y robustecidos que combinan Ethernet y energía en un formato compacto con grado de protección IP.

Asimismo, cubrimos la necesidad de opciones de conectividad con amplias gamas de temperaturas, a la vez que satisfacemos la demanda de materiales ecológicos. Además, registramos una tendencia cada vez más fuerte de minimizar o eliminar envolventes costosos y de automatizar el control sobre el funcionamiento del equipo. Por último, observamos una integración de seguridad, energía y comunicaciones en un solo conjunto de conectores y cables.

Autor: Artículo cedido por Molex

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