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Jul 23, 2023

Conectores versus cableado duro

Los conectores ofrecen una excelente estabilidad mecánica y están disponibles con múltiples opciones de terminación. Pueden diseñarse para evitar el ingreso, resistir vibraciones y temperaturas extremas, y soportar condiciones climáticas adversas. Foto cortesía de Harting Inc.

El tiempo de montaje en campo de dispositivos y gabinetes de control se reduce drásticamente al utilizar conectores en lugar de cableado. Foto cortesía de Harting Inc.

Los conectores simplifican el diseño, montaje y mantenimiento de maquinaria modular. Foto cortesía de Harting Inc.

Los conectores modulares se pueden configurar para transportar energía, señales y datos en una sola unidad. Foto cortesía de Harting Inc.

El conector Han GND garantiza la conexión a tierra segura de los circuitos eléctricos en maquinaria portátil o para conciertos y otros eventos donde el equipo se instala de forma temporal. Permite implementar una ecualización de potencial total en un diseño enchufable. Foto cortesía de Harting Inc.

El conector Han-Yellock solo requiere contactos de engarce macho. La conducción entre contactos se realiza mediante multiplicadores. Esto permite que el conector realice la función multiplicadora que anteriormente realizaban los bloques de terminales dentro de la máquina. Foto cortesía de Harting Inc.

Los fabricantes de equipos están cambiando cada vez más del cableado punto a punto a conjuntos de cables basados ​​en conectores para sistemas de control y automatización de fábricas. La adopción de esta estrategia ha mejorado sus costos unitarios y su productividad. Les permite entregar pedidos y completar instalaciones mucho más rápido. La estrategia también beneficia a sus clientes, ya que reduce el coste total de propiedad durante la vida útil de la máquina.

La línea de conectores actual incluye opciones más fáciles de usar y específicas para aplicaciones que pueden mejorar aún más la confiabilidad y la conveniencia. Los conectores ofrecen una excelente estabilidad mecánica y están disponibles con múltiples opciones de terminación. Pueden diseñarse para evitar el ingreso, resistir vibraciones y temperaturas extremas, y soportar condiciones climáticas adversas.

La mayoría de los conectores rectangulares son modulares y configurables por el usuario. Con varios insertos, se pueden configurar para adaptarse a diferentes voltajes (por ejemplo, señal y potencia) o combinaciones de diferentes medios de transmisión, como líneas de potencia, señal, fibra óptica, coaxial, D-sub y neumática. Las innovaciones recientes, como la terminación de bloqueo rápido, el ensamblaje de clic y acoplamiento y el bloqueo con tapa giratoria, hacen que la instalación y el mantenimiento sean rápidos y sencillos.

La mayoría de los equipos industriales contienen un extenso cableado eléctrico entre sus componentes y subsistemas. Cuando se fabrica el equipo, el fabricante de la máquina normalmente lo ensambla y lo prueba en la planta, lo desmonta para su envío y lo vuelve a ensamblar en la ubicación del cliente. Con el cableado, esto significa que cada conexión debe deshacerse individualmente para el envío y luego volverse a hacer cuando se instala en el cliente. Eso requiere mucha mano de obra. Si se producen errores de cableado durante la configuración final, el equipo podría dañarse durante el arranque. Como mínimo, dichos errores provocarán más retrasos y gastos adicionales para diagnosticarlos y corregirlos.

El uso de conectores hace que el cableado de una máquina sea un trabajo prediseñado. El cableado se puede diseñar, ensamblar y probar como un arnés y luego integrarlo rápidamente en una máquina o sistema a medida que toma forma. Se invierte algo de tiempo en ensamblar el arnés, pero luego la instalación solo toma una fracción del tiempo que requiere el cableado. El riesgo de errores de cableado prácticamente se elimina.

La creciente popularidad de los conectores complementa el cambio hacia el diseño de máquinas modulares. La modularización ofrece importantes eficiencias y economías con respecto al enfoque de diseño unitario tradicional. Los componentes estándar, como paneles de control, conjuntos de motores y cajas de distribución de energía, se pueden construir previamente, probar previamente y luego conectar en el conjunto final con conectores.

He aquí un ejemplo de cómo el diseño modular y los conectores pueden mejorar un producto tanto para el OEM como para el usuario: un fabricante francés de máquinas industriales de impresión por inyección de tinta aumentó su participación en el mercado y, al mismo tiempo, redujo los costos de producción al adoptar un diseño modular y emplear conectores en el lugar. de cableado. Cada máquina tiene un cabezal de impresión y una unidad de control. Anteriormente, los cables de fibra óptica, las mangueras neumáticas y el cableado eléctrico pasaban a través de un revestimiento y estaban cableados al cabezal de impresión y a otros componentes, como el dispensador de tinta. Sin embargo, desconectar el cabezal de impresión fue una tarea importante. Al integrar todas estas alimentaciones en un conector modular, el cabezal de impresión ahora se puede desconectar y volver a conectar rápidamente para un montaje y mantenimiento más rápidos.

Las mismas ventajas se aplican a todo el diseño de una planta. Los ingenieros de planta están familiarizados con el uso de un bus de comunicación con derivaciones que salen de un cable troncal principal. Las señales de potencia y control de motores se pueden distribuir de la misma manera, mediante conectores. Por lo tanto, instalar o reemplazar un motor se convierte en una operación plug-and-play, con poco tiempo de inactividad o riesgo de errores de cableado.

La preparación previa de conjuntos de cableado con conectores permite una medición precisa y repetible de las longitudes de los cables. Los mazos de cables basados ​​en conectores pueden ser ensamblados por personal con salarios más bajos o por un contratista en lugar de un electricista, lo que también ahorra costos. Durante la instalación, los arneses requieren poco o nada de los conductos rígidos o semirrígidos que protegen el cableado punto a punto contra daños. Dado que las necesidades de energía y señal a menudo varían dentro de una máquina, se puede configurar un solo conector para acomodar diferentes voltajes de CC o energía de CA y CC. Las alternativas, como montar múltiples bloques de terminales dentro de un gabinete de control, requieren mano de obra y materiales adicionales y ocupan más espacio.

Otro ejemplo de cómo los conectores pueden ahorrar dinero es nuestro nuevo conector Han-Yellock, que solo requiere contactos de engarzado macho. La conducción entre contactos se realiza mediante multiplicadores. Una alimentación eléctrica puede alimentar hasta cinco contactos. Esto permite que el conector realice la función multiplicadora que anteriormente realizaban los bloques de terminales dentro de la máquina. La carcasa del conector se puede llenar desde cualquier lado, de modo que toda la interfaz del conector (capó y carcasa) se puede montar desde el exterior una vez que la máquina esté completamente construida. Eso significa que el conector puede ser montado por un instalador en lugar de un electricista, lo que ahorra dinero.

Con un diseño modular y cableado basado en conectores, la máquina se puede enviar al cliente en piezas más pequeñas, lo que reduce los costos de transporte y el riesgo de daños. Un montaje en campo más rápido con mucho menos riesgo de errores de cableado se traduce en importantes ahorros de costos para el OEM. La resolución de problemas y el mantenimiento también se aceleran. Durante el período de garantía, esto representa un beneficio en términos de costos para el OEM y un beneficio para el usuario final en forma de reducción del tiempo de inactividad durante el mantenimiento programado y no programado.

Dadas estas ventajas, ¿por qué algunos fabricantes de equipos originales todavía utilizan conexiones cableadas? Para algunos, la idea de cambiar su proceso de fabricación resulta desalentadora. Es posible que otros no aprecien completamente el costo de ensamblar un sistema cableado en el campo. Dicen que los conectores son un elemento adicional en la lista de materiales y sus clientes compran únicamente basándose en el precio de etiqueta más bajo.

Sin embargo, la mayoría de los fabricantes de equipos originales que comparan su uso de cableado y conectores descubren que los conectores les ahorran tiempo y dinero, especialmente cuando se reconoce el costo total de realizar conexiones cableadas. A diferencia del cableado basado en conectores, en el que la mayoría de los costos se incurren por adelantado, los costos asociados con el cableado son recurrentes y a menudo impredecibles, debido a la posibilidad de errores de cableado.

Cada fabricante tiene diferentes costos laborales y generales, pero un estudio de tiempos realizado por una empresa determinó que su costo total asignado para cablear cada par de puntos de conexión en un equipo complejo era de aproximadamente $80, si se hacía internamente. La experiencia demuestra que cualesquiera que sean los costos de cableado interno de una empresa, existe una prima de alrededor del 30 por ciento para realizar dichas conexiones en el campo, para instalaciones o para servicios y reparaciones de garantía.

Muchos fabricantes de equipos originales se hacen eco de lo que encontraron estas empresas norteamericanas después de cambiar a los conectores:

Un fabricante de transportadores de papel para imprentas comerciales había estado cableando más de 200 cables a la caja de control de cada unidad antes de la prueba final. Este proceso podría tardar hasta cuatro días hábiles por unidad. El cambio a seis conjuntos de conectores modulares en una solución plug-and-play redujo esa cifra hasta en 2,5 días. Los conectores cuestan $1,400 por unidad, pero el ahorro de $3,500 en costos de mano de obra y tiempo permitió a la empresa aumentar su tasa de producción.

Un fabricante de grúas grandes para manipulación de materiales desmonta cada una de ellas para enviarlas al cliente, donde las vuelve a montar. La transición del cableado físico a conectores híbridos redujo el tiempo de instalación en campo de semanas a tan solo 3 a 4 horas. A través de la configuración inicial en el campo, el fabricante calculó que su costo total usando conectores era, en promedio, $622 menos ($12,540 para cableado basado en conectores, $13,162 para cableado fijo). Sin embargo, cuando ocurrieron errores de cableado durante la instalación, el costo se duplicó a $26,325, para un ahorro total usando conectores de aproximadamente $13,000.

Un constructor de grandes máquinas de soldar automatizadas estaba cableando más de 300 contactos por unidad. Tomó una semana construir y probar uno, luego varios días desmantelarlo y otra semana volver a ensamblarlo en las instalaciones del cliente. El cambio a conectores enchufables redujo drásticamente el tiempo de cableado, lo que ahorró mucho en costos de mano de obra. Ahora, cada paso que antes tomaba una semana completa se realiza en menos de un día.

Un productor de transportadores para el sector de alimentos y bebidas necesitaba diseñar un producto compatible con IP67 que pudiera soportar condiciones duras, como lavados. La adopción de un conjunto basado en conectores permitió a la empresa reducir el tiempo de instalación y el tiempo de inactividad por mantenimiento y aumentar el rendimiento del transportador en un 15 por ciento. El ahorro de costes se reflejó directamente en el resultado final.

Un fabricante de microscopios acústicos para analizar la integridad de los semiconductores estaba planeando un nuevo modelo que requería 120 cables de distintos voltajes. El objetivo era una máquina que ocupara poco espacio, pero los ingenieros se quedaron sin espacio interior para una distribución de energía tan elaborada. Al cambiar a dos conectores de alta resistencia con 60 pines cada uno, pudieron agilizar el cableado interior, lograr el tamaño deseado y ahorrar dinero. Se eliminaron los haces de cableado interno y se requirieron menos paneles metálicos.

La cartera de conectores actual ofrece a los ingenieros una flexibilidad inigualable. Los conectores están disponibles en diferentes tamaños, fabricados a partir de una variedad de metales y plásticos recubiertos y no recubiertos, con diferentes ángulos de entrada de cable y tecnologías de terminación. Hay modelos creados para objetivos de diseño específicos, como modelos delgados para caber en espacios reducidos. Muchos conectores rectangulares ofrecen opciones de terminación sencillas que los instaladores, en lugar de los electricistas, pueden realizar de forma rápida, sencilla y segura, utilizando herramientas comunes como un destornillador.

Por lo general, existen múltiples opciones para cada trabajo, lo que permite al OEM determinar la combinación adecuada de capacidad, conveniencia, precio e incluso estética.

Harting inventó y popularizó el conector rectangular en la década de 1950 y es un proveedor líder mundial de conectores industriales de alta resistencia. Los conectores rectangulares y cuadrados son más escalables, configurables y personalizables que los redondos.

Por ejemplo, nuestro sistema Han-Modular permite a los clientes crear un conector personalizado con componentes estándar del catálogo. Con más de 40 insertos para elegir, el conector facilita la creación de diseños de máquinas modulares. Estos insertos están diseñados para transportar cargas específicas de energía, señal o datos, así como otros medios de transmisión, incluidas fibra óptica, D-sub, coaxial y líneas aéreas. El conector también soporta condiciones ambientales desafiantes, como suciedad, polvo, humedad, grandes cambios de temperatura, luz solar, tensión y vibración. Los módulos pueden admitir corrientes desde unos pocos miliamperios hasta 200 amperios, voltajes de hasta 5000 voltios y señales de bus blindadas.

Cada vez se diseñan más conectores para situaciones especiales. Estos se basan en productos de conectores estándar, pero están optimizados para condiciones o requisitos operativos particulares, como condiciones climáticas adversas, calor extremo, entornos corrosivos, altos voltajes o protección electromagnética. Hay modelos mejorados para ciclos de acoplamiento elevados en escenarios de creación de prototipos y pruebas, así como modelos de acero inoxidable para aplicaciones higiénicas, como la producción de alimentos o farmacéutica. Estas y otras versiones especiales vienen en tamaños estándar y generalmente pueden reemplazar los conectores estándar sin modificaciones en el diseño de la máquina.

Cory Jenkins, gerente sénior de productos, Harting Inc., Elgin, Illinois

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