"Confiabilidad" es un término comúnmente utilizado en nuestras vidas diarias. Algunos vehículos se buscan por su alta confiabilidad; otros se evitan por el motivo inverso. La confiabilidad es una cualidad deseada en un amigo, un jefe; sin embargo, el significado preciso puede variar según el contexto.
En lo que respecta a conectores eléctricos, la confiabilidad tiene un significado preciso. Dicho de manera simple, la confiabilidad es la "probabilidad de que un conector funcione según lo requerido por un período deseado durante el cual esté sometido a un conjunto de factores mecánicos o ambientales".
Esta definición indica que hay un conjunto definido de niveles de rendimiento que se deben mantener por un tiempo definido mientras el conector funciona bajo el conjunto definido de condiciones. Dado que alguno o todos pueden cambiar con la aplicación, la especificación de confiabilidad del conector es una función de las tres.
Puntos básicos de la construcción de conectores
¿Qué es exactamente un conector? Nuestra definición general es que un conector "proporciona una conexión separable entre dos elementos de un sistema electrónico sin una distorsión de señal no aceptable o pérdida de potencia".
Las dos partes clave de esta definición son "separable" y pérdida de rendimiento "no aceptable", que dependen de la aplicación del conector y sus requisitos ambientales y eléctricos.
A continuación, hay un dibujo simplificado de un conector, que muestra los componentes principales junto con un acercamiento de la interfaz y el acabado del contacto.
Figura 1: componentes eléctricos del conector. (Fuente: TE Connectivity)
La parte eléctrica de cada conexión consta de un pin de conector y un resorte de contacto de acoplamiento, que ejerce una fuerza mecánica en el pin asociado para mantener una continuidad eléctrica. Los pines y los resortes están dentro de una carcaza rígida; las dos carcazas se acoplan juntas, generalmente con un mecanismo de tecla para garantizar la orientación correcta.
Modos y mecanismos de falla
Si nunca falló nada, la confiabilidad del conector no será una preocupación. Sin embargo, cuando se analiza qué podría fallar en un conector, podemos distinguir entre modos de falla y mecanismos de falla. Un modo de falla es la manera particular en que el conector puede fallar funcionalmente en comparación con los requisitos de la aplicación; por ejemplo, una resistencia de contacto que excede la especificación o una fuerza de inserción alta no aceptable son modos de falla. Un mecanismo de falla es una causa de un modo de falla; por ejemplo, la vibración mecánica y el exceso de tensión eléctrica son mecanismos que pueden generar la falla.
Aquí hay algunos mecanismos de falla comunes y sus modos de falla típicos:
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Mecanismo de falla |
Modo de falla típico |
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Tensión mecánica: vibración, descarga, tensiones de curvatura sostenidas, acoplamiento y desacoplamiento repetidos |
Daño a la tecla y la carcaza del conector; error de acoplamiento y daño al circuito; desgaste excesivo que genera conexiones intermitentes o abiertas |
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Temperaturas altas excesivas |
Ruptura de aislamiento; mayor resistencia de contacto |
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Temperaturas bajas excesivas |
Daños a componentes no metálicos |
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Alta humedad |
Mayor resistencia de contacto, corrosión |
Determinación de la confiabilidad del conector
¿Cómo desarrollamos mediciones de confiabilidad para los conectores? En la mayoría de los campos, se determina utilizando uno de los tres métodos disponibles:
1) Uso real: controla el rendimiento del producto en servicio.
2) Predictivo: predice la confiabilidad basada en un modelo desarrollado a través de estudios empíricos o pruebas.
3) Física de falla: identifica posibles mecanismos de fallas y desarrolla un programa de prueba de fallas acelerado para inducir fallas y predecir el rendimiento en el mundo real.
Sin embargo, por varios motivos, estas técnicas no son aptas para los conectores. Las mediciones estadísticas estándar, como MTTF y MTBF (Tiempo promedio para falla y Tiempo promedio entre fallas, respectivamente), son difíciles de lograr. En su lugar, los fabricantes de conectores ofrecen un conjunto de especificaciones de operación mecánica y eléctrica garantizadas, y un conjunto de pruebas de calificación que aprobaron productos de muestra.