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Evitar las retiradas de vehículos eléctricos

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Elección correcta de los conectores

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El sector de la automoción sigue estando a la vanguardia de los avances tecnológicos y ofrece una guía para que muchos otros sectores lo sigan. La evolución más reciente del mercado automovilístico se ha centrado en los avances electrónicos, ya sea con la mejora de la experiencia del conductor y el pasajero gracias a la mejora de la interfaz de usuario (HMI) o debido a los avances críticos en materia de seguridad y las funciones de conducción semiautónoma, como el frenado automático y la asistencia al conductor en el carril, por ejemplo. En la actualidad, la atención se centra en el cambio del motor de combustión interna por alternativas respetuosas con el medio ambiente, sobre todo el vehículo eléctrico (EV) y varias opciones híbridas (HEV), y con este cambio surgen aún más desafíos para los circuitos eléctricos, los conectores y los contactos.

Independientemente del sector, los lubricantes para contactos eléctricos se utilizan para mejorar el rendimiento y la fiabilidad de los contactos y conectores eléctricos. Inventado originalmente en 1941 para mejorar el rendimiento eléctrico y la fiabilidad de los controles de volumen por el fundador de Electrolube, el uso de lubricantes de contacto se ha extendido a muchas industrias diferentes y ha sido un factor crítico en el rendimiento fiable de los componentes de automoción durante décadas.

Los lubricantes de contacto son grasas y aceites especialmente formulados para reducir la fricción y el desgaste y mejorar el rendimiento eléctrico de las interfaces metálicas que transportan corriente, como las que se encuentran en interruptores y conectores. Dado que ninguna interfaz metálica es totalmente uniforme y lisa, cuando se aplican a estas superficies en forma de películas finas, rellenan todas las imperfecciones de la superficie, mejorando a su vez el contacto y el rendimiento eléctrico, además de prolongar la vida útil del contacto al reducir los puntos calientes, el desgaste y los arcos eléctricos.

Al rellenar los huecos de aire entre los contactos, los lubricantes de contacto aumentan drásticamente la superficie efectiva, evitando así la formación de arcos y el consiguiente aumento de la temperatura y la formación de óxido. También proporcionan una barrera contra la contaminación del aire y reducen los efectos de la fricción facilitando un movimiento suave. Además, el uso de lubricantes de contacto suele evaluarse por sus características de "tacto", mejorando la calidad del movimiento de un interruptor o en simples contactos plástico-plástico, por ejemplo.

Tanto si la aplicación es para componentes interiores, como las aletas de ventilación del aire acondicionado; componentes exteriores, como los ajustes de los espejos laterales; o en contactos críticos dentro del mazo de cables; las aplicaciones de los lubricantes de contacto son cada vez mayores en línea con los avances de las tecnologías CASE (Conectadas, Autónomas, Compartidas, Eléctricas).

Los lubricantes de contacto se utilizan principalmente de tres maneras en las aplicaciones de automoción:

Para mejorar la transferencia eléctrica y la fiabilidad del contacto

Como ya se ha comentado, los lubricantes de contacto aumentan la superficie de contacto rellenando los huecos y reduciendo la resistencia eléctrica. La tecnología se ha extendido a operaciones más críticas para la seguridad dentro de los vehículos y, con el aumento de las retiradas de productos de automoción debido a los componentes electrónicos, es imperativo que estas conexiones críticas para la seguridad se mantengan correctamente. En un informe reciente de AlixPartners, se detalla que las llamadas a revisión para corregir fallos en los sistemas electrónicos o eléctricos han aumentado un 30% al año en los últimos años. Estos fallos incluyen problemas con el software y la integración del software, aunque la gran mayoría de las retiradas se deben en realidad a fallos relacionados con los componentes eléctricos integrados. Como proveedor de soluciones electroquímicas aprobado por la IATF 16949, a Electrolube se le pide a menudo que ayude a evitar que se produzcan estos problemas y que comprenda plenamente el impacto que estos fallos pueden tener en las empresas, con costes procedentes de todas las áreas, incluido el efecto que tiene en la reputación de la marca para el fabricante de automóviles. Por lo tanto, es extremadamente importante que se tengan en cuenta todos los aspectos de los sistemas electrónicos, incluida la conexión entre los dispositivos y la selección correcta de un lubricante de contacto.Frettage

El rendimiento eléctrico de un lubricante de contactos suele evaluarse midiendo la caída de mV de los contactos/interruptores durante un número determinado de ciclos. Éste suele ser superior a 20.000 ciclos de uso. El rendimiento de los distintos lubricantes de contacto puede variar en función de la formulación y el uso final previsto. Por ejemplo, algunos materiales tienen una baja caída de mV más estable a lo largo de un gran número de ciclos, pero comprometen su compatibilidad con los plásticos, como se muestra en la Figura 1 a continuación. En otros casos, la aplicación puede requerir una consistencia particular del lubricante de contacto, en combinación con buenas propiedades eléctricas. Puede seleccionarse una grasa "más rígida" o "más dura" para que permanezca en su sitio durante la acción mecánica del interruptor. En estos casos, la penetración del cono a diferentes temperaturas o las pruebas de desgaste de los lubricantes pueden ayudar a seleccionar el producto. Por el contrario, una grasa muy suave o un aceite de contacto pueden ser necesarios en aplicaciones en las que hay una fuerza de contacto muy baja y, en tales casos, la acción mecánica del interruptor debe probarse con una gama de lubricantes para determinar su idoneidad. Por lo tanto, es importante tener en cuenta todos los requisitos eléctricos, la compatibilidad de los materiales y las influencias ambientales a la hora de elegir el lubricante correcto.

Figura 1: Comparación de las propiedades eléctricas y la compatibilidad de los plásticos

Tradicionalmente, la mejora de las propiedades eléctricas de los interruptores y conectores de los vehículos se ha centrado en los interruptores de baja tensión y ha pasado a aplicaciones más críticas a medida que avanzaba el desarrollo de las aplicaciones electrónicas. Con el cambio a los vehículos eléctricos, se ha planteado un nuevo conjunto de retos, incluyendo más conexiones eléctricas y, sobre todo, voltajes mucho más altos que se transfieren alrededor del vehículo. Gracias a su experiencia en sectores como el de la aparamenta de media y alta tensión, la galvanoplastia y los relés, Electrolube dispone de una gama de productos para satisfacer los nuevos y exigentes requisitos del mercado de los vehículos eléctricos.

Reducir los efectos de las influencias externas, reduciendo la corrosión y el desgaste

Actuando como el sistema nervioso central del vehículo, el mazo de cables contiene muchas conexiones para facilitar la comunicación de una multitud de dispositivos. Debido a la complejidad de las aplicaciones electrónicas dentro de un vehículo, el arnés también representa mucho peso. Esto ha llevado a utilizar diferentes materiales, como el aluminio y, en algunos casos, a utilizar diferentes metales dentro del mismo arnés. Al mismo tiempo que se reduce el peso, el uso del aluminio plantea otros problemas, como la formación de capas de óxido duro y la corrosión electroquímica en presencia de humedad y de otros metales. Los lubricantes de contacto pueden utilizarse para proteger los contactos recién acoplados que se exponen a las condiciones ambientales, pero esto es sólo una parte del problema. Durante la vida útil de estos contactos, la corrosión causada por el fretting es habitual y el uso de un lubricante de contacto para evitar la exposición de cualquier material base en los contactos o las piezas de aluminio puede reducir en gran medida las tasas de fallo de los contactos y conectores.

Las influencias ambientales pueden incluir cambios de temperatura, exposición a la humedad y atmósferas corrosivas. Los cambios de temperatura pueden afectar a la consistencia del lubricante de contacto; por ejemplo, un lubricante puede tener un valor de penetración de cono de 320 a 25˚C, pero cuando se expone a temperaturas de -40˚C o inferiores, este valor puede reducirse significativamente, dando lugar a una consistencia de grasa mucho más dura. Los ambientes húmedos también son comunes y la mayoría de los lubricantes de contacto soportan una alta humedad durante períodos prolongados. Cuando la alta humedad se combina con entornos corrosivos, las diferencias entre los productos pueden ser reales. Electrolube ha diseñado una serie de pruebas para ilustrar estas diferencias y proporcionar más ayuda para la correcta selección del producto. Estas pruebas incluyen la humedad de mojado seguida de pruebas de niebla salina, pruebas de resistencia al cloro y la consideración de diferentes materiales de contacto.

La prueba combinada de humedad y niebla salina sometió a los lubricantes a una humedad del 90% a 35˚C durante 3 semanas, seguida de una semana a 35˚C en la cámara de niebla salina. La protección de los sustratos de cobre y acero se evaluó visualmente después de esta prueba. Normalmente, los lubricantes sintéticos, como Electrolube CTG, proporcionaron la mejor protección en este entorno. Además de esta prueba, los contactos de oro y plata protegidos con diversos lubricantes también se sometieron al entorno de niebla salina. Los resultados reforzaron los hallazgos anteriores, destacando que algunos lubricantes de base mineral, en particular, no son adecuados para proteger estos materiales en entornos difíciles. Por último, como prueba extrema, se creó un entorno oxidativo que contenía cloro y se mantuvo a 35˚C durante 2 meses y los resultados mostraron de nuevo que Electrolube CTG proporcionaba una protección excepcional, seguido de cerca por Electrolube CG53A y CG60.

Para mejorar la calidad, el tacto y la fuerza de inserción/operación de conectores e interruptores.

Los lubricantes de contacto también se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones para mejorar la "sensación" de un interruptor, dando así la impresión de alta calidad. Lo mismo ocurre con muchas aplicaciones en el interior de los vehículos, asegurando que los contactos metal-metal, plástico-metal y plástico-plástico tengan una buena conexión entre las piezas, reduciendo así el ruido y el movimiento cuando se someten a las vibraciones causadas por el funcionamiento normal del vehículo. Con la evolución hacia vehículos más silenciosos, las mejoras en la tecnología de los neumáticos y el futuro de los vehículos eléctricos, el interior del vehículo es un lugar mucho más silencioso y, por tanto, la calidad de estos contactos y la amortiguación del ruido en general son esenciales para garantizar una experiencia de conducción de alta calidad.

Controles en un coche

Productos como el CG60 y el SPG de Electrolube se han utilizado para estas aplicaciones de automoción durante muchos años y son adecuados para proteger el interior de los vehículos en el futuro, garantizando el máximo confort en la experiencia de conducción. En algunos casos, puede ser necesario un lubricante fluorado, como el EGF de Electrolube, para ofrecer un mayor rendimiento en estas áreas y, en particular, en el caso de reducir las fuerzas de inserción al acoplar conectores. Esto nos lleva de nuevo a un debate sobre el mazo de cables y, con el aumento del número de componentes y conectores electrónicos a medida que avanzamos hacia los vehículos eléctricos, la necesidad de lubricantes como CG60, CTG o EGF de Electrolube para mejorar la fabricación y la protección durante el uso también aumenta considerablemente. De hecho, en un estudio realizado por Research and Markets se informa de que, en función de los componentes, se prevé que la conexión de componentes electrónicos dentro de los vehículos a través de arneses de cables sea la que más crezca hasta 2025, debido al desarrollo de tecnologías avanzadas en el campo de la automoción, incluidos los sistemas de asistencia al conductor y las funciones de seguridad.

La industria del automóvil se encuentra en un periodo de cambio y evolución constantes. El paso a los vehículos eléctricos de alta eficiencia (HEV) y a los vehículos eléctricos (EV) plantea una nueva serie de retos para los conectores, interruptores y dispositivos eléctricos, que seguirán evolucionando en los próximos años. Los avances en la tecnología de las baterías y las interfaces de usuario, las fuentes de combustible alternativas y el mercado de la conducción autónoma, en constante expansión, se sumarán a estos retos. Al abordar la aparentemente pequeña tarea de garantizar conexiones de alta calidad, fiables y protegidas, los lubricantes de contacto ayudarán a satisfacer estas nuevas demandas. La cadena cinemática de los vehículos eléctricos es, por término medio, dos veces y media más cara que las cadenas cinemáticas convencionales (AlixPartners), por lo que el coste es otra barrera para el crecimiento de este mercado. Este coste se reducirá naturalmente con el tiempo gracias a las economías de escala y a la mejora de las tecnologías. Esto, combinado con la reducción de los costes globales resultantes del mantenimiento de altos niveles de calidad y la reducción de las retiradas de vehículos debido a los fallos de los conectores, es la razón por la que los fabricantes deben tener la elección de los lubricantes de contacto como una prioridad en sus programas de desarrollo ahora y durante muchos años.