Fallas de arnés: ¿Qué tiene la culpa?

Nov 18, 2023

Los técnicos de arneses de Boeing, Airbus y otros fabricantes aeroespaciales utilizan el probador B-LRT para encontrar rápidamente circuitos de tierra no confiables en aeronaves. Foto cortesía de MK Test Systems Américas

El comprobador de cables Easy Touch Pro prueba con precisión resistencias, diodos, condensadores, LED, interruptores y pares trenzados en busca de aperturas, cortocircuitos y cables erróneos. Foto cortesía de Cirris Systems Corp.

Los fabricantes de arneses pueden cumplir con las pautas de prueba A620B estándar de la industria con el probador de alto voltaje HVX-21, que tiene una sensibilidad de corriente de 0.1 microamperios y un voltaje de prueba máximo de 2,100 VDC. Foto cortesía de CAMI Research Inc.

Hacerse las pruebas y esperar con esperanza los resultados positivos es una actividad estresante que la mayoría de las personas realiza solo cuando es absolutamente necesario. Para los ensambladores de arneses de cables, es un desafío diario.

Durante el montaje, deben insertar correctamente un cable en el conector correspondiente antes de poder pasar al siguiente cable. Y después de construir el arnés, los ensambladores tienen la esperanza de que el equipo de prueba eléctrica les dirá que el arnés no tiene errores, aunque es posible que descubran que el arnés ha fallado.

"Los datos del sistema de prueba y el control estadístico del proceso son cruciales para encontrar la causa raíz de cualquier falla en el arnés y prevenirla en el futuro", dice Joe Kane, director regional de MK Test Systems Americas. "Esta declaración se aplica a todas las aplicaciones, ya sea para probar un solo cable con dos puntos o probar un arnés intrincado con decenas de miles de puntos".

Hace un par de años, MK Test Systems desarrolló el probador B-LRT para ayudar a los técnicos de Boeing, Airbus y otros fabricantes aeroespaciales a encontrar rápidamente circuitos de tierra poco confiables en los aviones. Dichos circuitos dejan a las aeronaves vulnerables a los efectos dañinos de las corrientes vagabundas, los rayos y los campos radiados de alta intensidad.

Kane dice que el probador B-LRT realiza rápidamente pruebas de resistencia de unión, bucle y unión, y garantiza mediciones precisas. El software incorporado guía al operador a través de gráficos e instrucciones de prueba fáciles de entender. Todos los resultados se registran y cargan automáticamente en el servidor principal de la instalación a través de Wi-Fi, LAN o dispositivo de almacenamiento portátil.

La prueba de unión mide la resistencia eléctrica entre dos elementos metálicos unidos. Para la prueba de bucle, se conectan varios elementos y equipos metálicos para crear un bucle de trayectorias de resistencia paralelas. El técnico coloca abrazaderas a cada lado del bucle. Uno inyecta corriente en el lazo, mientras que el otro detecta la corriente que fluye en el lazo. La prueba de resistencia conjunta también hace uso de la corriente de prueba de bucle. A medida que se inyecta corriente, se reduce el voltaje y luego se corrige la fase para determinar la resistencia de la unión.

"Un avión típico de pasillo único requiere alrededor de 800 mediciones de unión en cada ala y 400 en el motor", explica Kane. "Es común que el número total de pruebas por avión sea de miles".

El B-LRT es solo uno de los muchos productos de última generación que utilizan los técnicos para probar los arneses de cables. Algunos están basados ​​en hardware o software, mientras que otros facilitan la conexión de un arnés a un probador. Sin embargo, su objetivo final es el mismo: ayudar a los fabricantes a mejorar la calidad de los arneses identificando las fallas actuales y previniendo las futuras.

Los fabricantes han utilizado cables o arneses en sus productos durante más de un siglo, pero inicialmente las empresas enfatizaron la resolución de problemas en lugar de las pruebas. A lo largo de las primeras décadas del siglo XX, cada cable se probó con un sistema pasa-no pasa. Se colocaron sondas de multímetro en los dos puntos de un cable, o se pasaron los puntos a través de una bombilla para lograr continuidad. Un buen cable producía un zumbido o una luz.

A medida que los arneses evolucionaron en complejidad, también lo hizo la necesidad de realizar pruebas. En la década de 1950, los fabricantes de arneses, en particular los que atienden a la industria automotriz, comenzaron a usar interruptores paso a paso telefónicos (relés) para probar la continuidad de cada cable del arnés y verificar su ubicación en un conector.

Las pruebas fueron bastante lentas y se mantuvieron así hasta que los interruptores electrónicos comenzaron a usarse a fines de la década de 1980. El probador de continuidad estándar de hoy, por ejemplo, puede probar 1000 puntos de cable en 3 segundos. Hace treinta años, el evaluador necesitaba un minuto o más.

La prueba de continuidad es una de las principales pruebas realizadas por los probadores de bajo voltaje (LV). Estas máquinas también detectan y activan los componentes del arnés, incluidos relés, sensores, interruptores, resistencias, condensadores, diodos y conectores.

Chris Strangio, fundador, presidente y director ejecutivo de CAMI Research Inc., dice que los probadores de LV están diseñados específicamente para manejar conteos de puntos de prueba altos o bajos. Los primeros son menos costosos, se usan para pruebas básicas de continuidad de arneses pequeños y pueden o no medir la resistencia. Las unidades de conteo de puntos de prueba altos se vuelven así al expandirse (agregar moléculas) a un probador de punto de prueba bajo. Independientemente del recuento de puntos de prueba, ambos tipos funcionan con la misma unidad base y software.

Los probadores de alto voltaje (HV) a menudo se usan para pruebas de hipot (alto potencial) y dieléctricas, así como para pruebas de componentes, resistencia de aislamiento, medición de capacitancia, continuidad y cortocircuito. En una prueba hipot, se aplican 1000 VCC o más a todos los puntos de prueba para ver si la corriente fluye o no de un punto a otro. Si no fluye corriente, los puntos de prueba están debidamente aislados. Los comprobadores de alta tensión también garantizan la integridad de los circuitos de línea, neutro y tierra de los cables de alimentación y los aparatos.

El sistema de alto voltaje de MK Test realiza pruebas dieléctricas y de hipotensión de CC y CA, junto con pruebas de componentes pasivos y activos. También puede realizar una prueba de continuidad o cortocircuito y medición de resistencia en modo de dos y cuatro hilos (Kelvin).

"Además de confiar en probadores con capacidades de prueba avanzadas, los fabricantes necesitan probadores que se conecten con otros equipos y bases de datos", dice Kjell Uddeborg, ingeniero de software sénior de Cablescan Inc. "Si la empresa tiene una base de datos que exporta una lista de cables a un archivo de Excel, estos datos se pueden importar automáticamente al probador y generar programas de prueba. Esto ahorra tiempo y elimina la posibilidad de errores humanos cuando el técnico interpreta los datos y los vuelve a ingresar en el probador. Algunos clientes también importan "netlists" (listas de circuitos electrónicos). descripciones de conectividad) generadas por la estación CAD utilizada para diseñar el arnés.

El software TestRite de Cablescan crea, edita y muestra una vista previa de programas de lista de cables (continuidad) en una PC sin un probador conectado. Cuando se conecta un probador, el técnico puede seleccionar el comando 'aprender' en la barra de herramientas del software para crear un programa.

La compañía también fabrica el probador de bajo voltaje 90L8, que se conecta con una PC basada en Windows a través de un puerto serie USB. Este probador se puede expandir en incrementos de 128 puntos de 128 a 1,024 puntos de prueba. También realiza pruebas de aislamiento a 5 VCC hasta 9,5 Mohmios y pruebas de continuidad de dos y cuatro hilos hasta 1 ohmio.

Los arneses fallan por varias razones, todas las cuales se remontan a cuatro fuentes principales: el cable, la fijación, el probador o el técnico. Kevin Ellsworth, gerente de producto de Cirris Systems Corp., señala que si se usa un cable defectuoso como cable principal para crear un programa de prueba, todos los cables buenos fallarán porque se prueban con instrucciones de prueba incorrectas.

La mejor manera de averiguar si un cable específico es el problema es ejecutar un cable diferente con el mismo programa de prueba. Si está razonablemente seguro de que ambos cables deberían haber sido correctos, pero obtiene el mismo error en ambos, entonces es posible que la falla esté en la configuración de prueba y no en los cables. Otra forma de afirmar esta conclusión, según Ellsworth, es si el cable original pasa las pruebas en un probador diferente.

"Los accesorios que no están construidos e instalados correctamente pueden causar fallas en las pruebas", dice Ellsworth. "Para determinar si la fijación es la causa de la falla, cree un nuevo programa de prueba. Si el error persiste, es probable que el problema sea la fijación, que se puede reemplazar o reparar".

En cuanto al probador, ya sea su interfaz (la parte del probador visible para el usuario) o la unidad misma pueden hacer que los arneses no pasen las pruebas eléctricas. Los problemas con la interfaz a veces pueden ser reparados por el usuario, mientras que los problemas con la unidad deben ser revisados ​​por el proveedor del probador. Ellsworth dice que varios componentes dentro del chasis de la unidad pueden resultar en un mal funcionamiento.

Para determinar con precisión si un probador específico es el problema, inspecciónelo en busca de signos evidentes de defectos, reemplace sus adaptadores y verifique que no haya residuos (especialmente metal) en el área de prueba. Luego analice los cables y accesorios en el probador en cuestión y en un probador diferente, y compare los resultados.

Los fabricantes de arneses a menudo usan el probador Easy Touch Pro de Cirris para probar con precisión resistencias, diodos, capacitores, LED, interruptores y pares trenzados en busca de circuitos abiertos, cortocircuitos y cables erróneos. El probador ejecuta el software Easy-Wire en un sistema operativo Windows 10 y ofrece 128 puntos de prueba por caja (1024 como máximo). La unidad autónoma maneja voltajes de 1500 VCC y procesa datos hasta tres veces más rápido que su predecesor, el Easy Touch. El modelo actualizado también cuenta con una pantalla táctil a color de alta resolución de 10,4 pulgadas hecha de vidrio Dragontrail (delgada, liviana y resistente a daños).

"Hay muchas maneras de determinar por qué falla un arnés, incluida la inspección, el desmontaje y las pruebas mecánicas de soldadura y engaste", dice Strangio. "Además, las fallas eléctricas o mecánicas pueden hacer que el arnés falle en una inspección de calidad".

Strangio dice que es importante que la persona que administra la prueba lo haga sin problemas. Esto significa que la persona debe manejar el arnés con cuidado (para evitar muescas en el aislamiento, clavijas dobladas, etc.) y configurar correctamente el probador, realizar todos los procedimientos y proporcionar el etiquetado requerido y la documentación relacionada.

"Si los parámetros y procedimientos de prueba no están definidos adecuadamente, o el equipo de prueba está configurado incorrectamente, el arnés puede pasar cuando debería fallar, y luego terminar fallando mientras el usuario final lo está operando", explica Strangio. "El escenario contrario es que el arnés puede fallar cuando debería pasar. Si bien es menos crítico, esto conduce a una pérdida de productividad. Por lo tanto, siempre es mejor investigar cada posible causa raíz cuando se encuentran múltiples fallas".

El probador de alto voltaje HVX-21 de CAMI tiene una sensibilidad de corriente de 0.1 microamperios y un voltaje de prueba máximo de 2,100 VDC. Diseñado para cumplir con las pautas de prueba A620B estándar de la industria, el probador permite a los técnicos programar específicamente el aumento, la disminución, el tiempo de permanencia (tiempo de prueba), la corriente de disparo y el retraso de disparo (tiempo de inmersión) para cada aplicación. También produce informes con calidad de archivo para cada cable probado que dice claramente "aprobado" o "fallido" en la parte superior. Cada informe incluye datos como el voltaje de prueba, la corriente de fuga y la resistencia de aislamiento para cada grupo de cables.

"La mejor manera de determinar por qué ha fallado un arnés puede variar bastante de una aplicación a otra", concluye Uddeborg. "Puede estar bastante seguro de que los arneses pequeños que pasan las pruebas a través del proceso de 'aprender bien conocido' están cableados correctamente. Sin embargo, para los arneses grandes, cada vez es más difícil estar seguro. Estos arneses a menudo se prueban mejor usando programas creados desde Excel hojas o datos CAD".

En febrero pasado, MAHLE Service Solutions presentó el software Topology Diagnostics (TD), que proporciona a los técnicos diagramas de topología 2D que muestran de inmediato las áreas prioritarias de fallas en los arneses de cables en los vehículos que no pasaron las pruebas de fin de línea. Mohan Sethi, gerente de desarrollo comercial de MAHLE, dice que al menos un OEM automotriz planea implementar el software durante la primera mitad de este año después de completar una prueba de prueba.

"Un técnico ejecuta el software y, en cuestión de segundos, ve un diagrama de topología que es específico del vehículo y muestra una lista priorizada de conectores que pueden estar causando la falla", explica Sethi. "El software le muestra al técnico los conectores, las asignaciones de pines, los colores de los cables y las posibles ubicaciones de los componentes en 3D donde podría estar el problema. Esto elimina la necesidad de revisar los diagramas de cableado complejos y los diagnósticos que requieren mucho tiempo y que requieren separar varios sistemas para encontrar el cableado. problemas."

Según Andreas Huber, gerente general de MAHLE, TD no requiere hardware ni conexiones especiales para acceder al vehículo. Cuando el software se ejecuta, detecta rápidamente errores de "falta de comunicación" a nivel de módulo y fallas en el código de diagnóstico de problemas. También proporciona análisis de los problemas.

"Los técnicos reciben un diagnóstico rápido del problema y un diagrama de vista simplificada con números de pin", dice Huber. "La lista priorizada de conectores para verificar se basa en la lógica del circuito con una 'causa probable' de falla integrada en la prioridad del conector".

Sethi dice que MAHLE capacita a los técnicos en la planta sobre cómo usar el software y que la compañía planea introducir el software en el área de reparación de la industria automotriz en un futuro cercano. MAHLE desarrolló el software en asociación con Tweddle Group, una empresa de servicios de información técnica. MAHLE Service Solutions es una división de MAHLE Aftermarket Inc.

Jim es editor sénior de ASSEMBLY y tiene más de 30 años de experiencia editorial. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo fue editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal y Milling Journal. Jim tiene un título en inglés de la Universidad DePaul.