| | | | | | | | | | PCB para entornos duros y extremos – ¿Qué define un entorno extremo? | | | |
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| | | BY RYAN D MILLER, FIELD APPLICATION ENGINEER/TECHNICAL SALES Los PCBs utilizados en entornos duros y extremos estarán expuestas a temperaturas extremas, humedad, vibraciones, golpes y otras condiciones que pueden afectar a su rendimiento y fiabilidad. Para diseñar este tipo de PCBs, es necesario contar con los conocimientos y herramientas adecuados. En dos entradas del blog hablaremos de lo que definen los entornos extremos y de cómo diseñar PCBs para estos entornos. | | | | | | | | | | | NCAB Group fabrica placas de circuito impreso para algunas aplicaciones de la industria aeroespacial. Suelen utilizarse en entornos extremos. | | | | | | | | | A finales de 2022 completé la certificación de formación IPC de seis semanas, Diseño de PCB para entornos militares, aeroespaciales y otros entornos extremos. Este curso en profundidad me proporcionó los conocimientos y las herramientas para ofrecer asistencia a los clientes que diseñan en estos entornos duros y/o extremos. Ya sea para aplicaciones aeroespaciales, militares o industriales, los entornos difíciles pueden exponer la placa de circuito impreso a temperaturas extremas, humedad, vibraciones, golpes y otras condiciones que pueden afectar a su rendimiento y fiabilidad. Salí de este curso con muchos conocimientos que compartir. En la primera parte de esta serie de dos, hablaré primero de los tipos de aplicaciones y ejemplos de productos y de los factores que hacen que se considere un entorno extremo. Más adelante, en la segunda parte, profundizaré en los consejos y en cómo diseñar para estos entornos teniendo muy en cuenta las condiciones de funcionamiento y la selección de los materiales adecuados. | | | | | | | | | Ejemplos de aplicaciones y productos Aeroespacial La unidad de medición inercial (IMU) es un dispositivo electrónico que se utiliza para medir la orientación, velocidad y aceleración de una aeronave, nave espacial o misil. Proporcionan datos críticos para el control de vuelo y la navegación, y son esenciales para mantener operaciones de vuelo seguras y precisas en entornos aeroespaciales difíciles. Profundidades marinas Los vehículos submarinos autónomos (AUV, por sus siglas en inglés) son vehículos robóticos que funcionan sin sujeción ni control remoto y utilizan sensores y sistemas de navegación a bordo para navegar y realizar tareas en entornos marinos profundos. Los AUV pueden utilizarse para diversas aplicaciones, como cartografía submarina, oceanografía y prospección de petróleo y gas. Perforación en fondo de pozo Las herramientas de medición durante la perforación (MWD) son dispositivos electrónicos que se instalan durante las operaciones de perforación para medir diversos parámetros, como la temperatura, la presión y la trayectoria del pozo. Las herramientas MWD transmiten estos datos en tiempo real a la superficie, lo que permite al perforador tomar decisiones y ajustar los parámetros de perforación según sea necesario. | | | | | | | | | | | Una de las aplicaciones para las que fabricamos placas de circuito impreso son las comunicaciones móviles por satélite para la industria de defensa. | | | | | | | | | Defensa Sistemas de comunicación reforzados que son dispositivos electrónicos especializados diseñados para soportar las condiciones extremas de los entornos de defensa, como temperaturas extremas, humedad, golpes y vibraciones. Están construidos para funcionar de forma fiable en condiciones adversas y proporcionar datos críticos y capacidades de comunicación para el personal de defensa. A qué puede estar sometido el PCB en estos entornos Existen varios ejemplos adicionales de aplicaciones e innumerables productos que están sometidos a condiciones ambientales extremas. Pero veamos ahora los factores a los que pueden estar sometidos los PCBs en estos entornos. Humedad y corrosión El agua y/o la humedad pueden filtrarse en la placa de circuito impreso y provocar corrosión u oxidación, lo que conduce al deterioro de la placa y sus componentes con el paso del tiempo. Específicamente en aplicaciones submarinas, la presencia de agua salada puede agravar este problema debido a sus propiedades corrosivas. Presión La alta presión está muy extendida en estas aplicaciones (por ejemplo, en aguas profundas o en el espacio). Dependiendo de la profundidad y del tipo de aplicación, los PCB pueden estar sometidos a altas presiones, lo que puede afectar a su integridad mecánica. En el vacío del espacio, los PCB experimentan muchos problemas diferentes debido a la falta de presión atmosférica. Temperatura Aquí no sólo nos preocupan las altas temperaturas o las temperaturas bajo cero. La variación de temperatura en el océano, o más impactante, un satélite en el espacio puede variar enormemente dependiendo de su ubicación y orientación en relación con el sol. Si un satélite está bajo la luz directa del sol, puede estar sometido a temperaturas extremas debido al intenso calor del sol. La temperatura puede alcanzar los 200 °C o más en el lado orientado hacia el sol, mientras que en el lado sombreado puede llegar a -200 °C o menos. | | | | | | | | | | | Fabricamos placas de circuito impreso para actuadores de movimiento como paquetes de control hidráulico, camiones de la basura, elevadores de camiones, excavadoras o máquinas forestales. Tienen que soportar vibraciones y temperaturas en entornos expuestos. | | | | | | | | | Vibraciones y choques Estas aplicaciones también pueden someter a la placa de circuito impreso a vibraciones o choques importantes, que pueden dañar la placa y sus componentes. Puede tratarse de vientos fuertes o, por ejemplo, cuando estaba en las Fuerzas Aéreas de EE.UU. me sentaba a ver despegar los F-16 en la pista. La velocidad y la fuerza con la que aceleran son increíblemente potentes. Una placa de circuito impreso tiene que soportar esa aceleración drástica y rápida. Interferencias EMI/RFI Muchos de estos entornos también pueden someter a la PCB a interferencias electromagnéticas (EMI) o interferencias de radiofrecuencia (RFI), que pueden afectar al rendimiento de la PCB y sus componentes. Otros riesgos medioambientales Las aplicaciones también pueden exponer a los PCB a una serie de peligros ambientales, como el viento, la arena, el polvo y los escombros. Estos peligros ambientales pueden penetrar en el PCB y causar daños o afectar a su rendimiento. Más información sobre nuestros sectores La fiabilidad de las placas de circuito impreso es necesaria en entornos extremos Por último, hablemos quizá del aspecto más importante en estas aplicaciones. Tienen que ser fiables. Aquí no hay concesiones. No se trata de mi tostadora a la que puedo ir a comprar otra o vivir sin ella si está defectuosa o deja de funcionar. No puede haber ningún tiempo de inactividad. ¿Sabías que cuesta aproximadamente 10.000 dólares poner una libra de masa en el espacio? Debemos diseñar PCB que garanticen la seguridad y funcionalidad de los sistemas electrónicos de misión crítica. El fallo de una sola placa de circuito impreso puede tener consecuencias importantes, desde el mal funcionamiento de los equipos hasta la pérdida de vidas humanas, propiedades o información de misión crítica. Por lo tanto, los diseñadores y proveedores de PCB deben extremar las precauciones para garantizar que sus productos cumplen las estrictas normas de fiabilidad exigidas para estas aplicaciones, de las que hablaré con más detalle en la segunda parte de esta serie. | | | | | | | | | | | Revista Española de Electrónica
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