IEC 60068-2-14 Ed. 7.0 Pruebas de Temperatura

La IEC 60068-2-14 es una norma internacional desarrollada por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) que establece métodos estandarizados para someter equipos y componentes a pruebas de temperatura.

Cumplir con esta norma trae múltiples beneficios como minimizar fallas prematuras y reducir costos de calidad.

Esta guía profundiza en los diversos tipos de pruebas térmicas, metodologías, equipos requeridos y comparaciones con otras normas.

Asimismo, descubrirás ejemplos de aplicación en industrias como electrónica, automotriz y aeroespacial. También encontrarás recomendaciones prácticas para implementar exitosamente estas pruebas en tu organización.

Al finalizar la lectura, tendrás una sólida comprensión de esta importante norma y cómo puede impactar positivamente en la calidad y confiabilidad de tus productos.

Introducción a la IEC 60068-2-14

La última edición 7.0b de la norma IEC 60068-2-14 representa una actualización significativa que incorpora los avances tecnológicos más recientes en pruebas de temperatura (1).

Esta norma internacional es ampliamente adoptada para evaluar la confiabilidad térmica de componentes y equipos en sectores como automotriz, aeroespacial, electrónica, telecomunicaciones y más.

El cumplimiento de los estrictos procedimientos de prueba definidos en la IEC 60068-2-14 ayuda a asegurar que los productos soporten las temperaturas extremas a las que pueden estar expuestos durante su transporte, almacenamiento y operación (2).

De esta manera se previenen fallas prematuras, se reduce el número de devoluciones y quejas de clientes y se minimizan los costos de calidad. Adicionalmente, provee trazabilidad y estandarización al proceso de pruebas térmicas (3).

Curiosidades sobre la IEC 60068-2-14 y las Pruebas de Temperatura

  • La primera versión de esta norma se publicó en 1974 y ha evolucionado a lo largo de más de 15 ediciones para incorporar nuevos conocimientos y tecnologías.
  • Un incidente famoso donde las pruebas de temperatura fueron un factor crítico ocurrió en la fallida misión Mars Climate Orbiter de la NASA en 1998. Una confusion entre unidades imperiales y métricas provocó que la sonda se desintegrara en la atmósfera de Marte.
  • Las pruebas térmicas permitieron identificar y corregir a tiempo un problema en los primeros satélites Telstar de telecomunicaciones en los años 60. Los componentes electrónicos fallaban al encender los transmisores de alta potencia debido al calentamiento.
  • Los vehículos eléctricos requieren extensas pruebas de temperatura para las baterías y sistemas de carga, dado que las variaciones térmicas influyen mucho en su rendimiento y vida útil.
  • En 2007, Sony tuvo que retirar millones de laptops lithium-ion debido a que las baterías podían sobrecalentarse y explotar. Fallas en las pruebas de seguridad térmica contribuyeron al problema.
  • Los astronautas y cosmonautas están sujetos a exigentes pruebas con cámaras térmicas como parte de su entrenamiento, para confirmar que pueden soportar las temperaturas extremas del espacio.

Tipos de Pruebas Térmicas

La IEC 60068-2-14 cubre diversos tipos de pruebas térmicas que exponen el equipo bajo prueba (EUT: Equipment under Testing) a condiciones controladas de temperatura para evaluar su comportamiento.

La IEC 60068-2-14 especifica los siguientes tipos de pruebas térmicas:

  • Pruebas Cíclicas: el equipo bajo prueba es sometido a ciclos de cambio de temperatura entre un límite superior y otro inferior.
  • Pruebas Constantes: el equipo se mantiene a una temperatura fija por un período prolongado.
  • Pruebas con Cambio Gradual de Temperatura: la temperatura aumenta o disminuye constantemente a una velocidad definida.
  • Pruebas de Choque Térmico: el equipo se traslada rápidamente entre dos temperaturas extremas.

Cada tipo de prueba tiene un propósito diferente para evaluar el comportamiento térmico del equipo.

Metodología y Equipos

Sobrecalentamiento en Circuito Electronico
Falla por temperatura en un circuito electrónico

Para realizar las pruebas térmicas se utilizan principalmente los siguientes equipos:

  • Cámaras y hornos climáticos: permiten simular rangos de temperatura y humedad controlados.
  • Baños térmicos: utilizan líquidos como agua o aceite para calentar o enfriar los equipos sumergidos.
  • Cámaras de choque térmico: tienen zonas separadas de temperaturas diferentes para un cambio rápido.

Además, se requieren instrumentos de medición como termopares, termostatos y registradores de datos para monitorizar las condiciones y los resultados de las pruebas.

La IEC 60068-2-14 proporciona orientaciones detalladas sobre parámetros como rangos de temperatura, rapidez de cambio, duración de los ciclos, tiempo de estabilización y más. Asimismo, define los criterios de aceptación y rechazo.

Comparación con Otras Normas

Otras normas internacionales relacionadas con pruebas térmicas incluyen:

  • IEC 60068-2-1: Pruebas de Frío
  • IEC 60068-2-2: Pruebas de Calor Seco
  • MIL-STD-810: Pruebas Ambientales del Departamento de Defensa de EE.UU.

La IEC 60068-2-14 se distingue por proveer orientación específica sobre pruebas cíclicas, de choque térmico y cambios graduales de temperatura. Además, es más reconocida globalmente que la MIL-STD-810.

La edición 7.0 b de la IEC 60068-2-14 se diferencia por presentar orientación actualizada y métodos mejorados en comparación con versiones anteriores y otras normas relacionadas. Por esto, se recomienda adoptar esta última versión.

Cambios en IEC 60068-2-14:2023

Esta séptima edición de IEC 60068-2-14 cancela y reemplaza la sexta edición publicada en 2009. Constituye las siguientes revisiones técnicas:

  • Se actualizaron las cifras para fines de aclaración.
  • Temperatura(s) y severidades de las muestras actualizadas, así como tolerancias para pruebas de cambio de temperatura.
  • Requisitos estandarizados revisados ​​para los informes de prueba para las pruebas Na y Nb

Aplicaciones en la Industria

Las pruebas térmicas bajo IEC 60068-2-14 son ampliamente utilizadas en sectores como:

  • Electrónica: tarjetas de circuito, microchips, pantallas LCD.
  • Automotriz: sistemas de control, baterías, componentes de motor.
  • Aeroespacial: electrónica de aviónica, estructuras y materiales.
  • Energía: paneles solares, turbinas eólicas, transformadores.

Estas pruebas ayudan a verificar la capacidad de los productos para soportar ciclos de temperatura, choques térmicos y exposición prolongada a temperaturas extremas.

Beneficios y Limitaciones

El cumplimiento de la IEC 60068-2-14 Ed. 7.0 b:2023 presenta muchos beneficios potenciales:

  • Minimiza fallas prematuras y aumenta la vida útil de los productos.
  • Mejora la reputación de calidad y confiabilidad de una empresa.
  • Reduce costos al identificar defectos tempranamente.
  • Estandariza y brinda trazabilidad al proceso de pruebas térmicas.

Sin embargo, implementar nuevos procedimientos también conlleva desafíos:

  • Requiere inversión inicial en equipos y capacitación.
  • Puede aumentar el tiempo de pruebas y retrasar el time-to-market.
  • Existe incertidumbre sobre la interpretación de algunos aspectos de la norma.

Casos Prácticos

Caso 1 – Pruebas en detectores de humo:

Un fabricante de detectores de humo domésticos realizó pruebas de cambio cíclico de temperatura entre 0 °C y 50 °C en sus productos nuevos según la norma IEC 60068-2-14. Durante las pruebas se identificó un problema de condensación en el sensor óptico que activaba falsas alarmas. Esto llevó a realizar modificaciones en el diseño de la cámara sellada del detector para prevenir fallas futuras.

Caso 2 – Pruebas en cámaras de vigilancia:

Una empresa de seguridad electrónica aplicó pruebas de choque térmico en sus cámaras de vigilancia para exteriores, sometiéndolas rápidamente a ciclos de -20 °C a 50 °C. Las pruebas revelaron fallas en los componentes internos debido a contracciones y expansiones térmicas. La empresa pudo identificar los materiales y piezas más vulnerables, y modificar el diseño antes de la producción masiva.

Caso 3: Una empresa fabricante de refrigeradores domésticos realizó pruebas cíclicas entre -10 °C y 60 °C en sus modelos nuevos según la IEC 60068-2-14. Durante las pruebas se detectó un problema en el sellado de las puertas que provocaba formación de escarcha. Esto llevó a modificar el diseño para prevenir fallos en el futuro.

Caso 4: Un proveedor automotriz aplicó la norma para evaluar la resistencia a choque térmico de los sensores de oxígeno. Las pruebas revelaron que fallaban al pasar rápidamente de -40 °C a 130 °C. Mediante cambios en los materiales y procesos se logró una mayor robustez de los sensores.

Recomendaciones y Mejores Prácticas

Al implementar un programa de pruebas térmicas bajo la IEC 60068-2-14, se recomienda:

  • Capacitar al personal en la norma y el uso de equipos.
  • Validar regularmente la calibración de los equipos de prueba.
  • Comenzar con un enfoque gradual, priorizando productos críticos.
  • Documentar meticulosamente cada procedimiento y resultado.
  • Seleccionar proveedores reconocidos y con sólido respaldo técnico.

Formación y Certificación

Existen numerosos cursos y programas de formación sobre la IEC 60068-2-14 Ed. 7.0 b:2023 y pruebas térmicas. El Institute of Environmental Sciences and Technology (IEST) ofrece varias certificaciones reconocidas internacionalmente que validan los conocimientos.

Obtener estas credenciales permite demostrar experticia, acceder a mejores oportunidades laborales y posicionarse como líder en prácticas recomendadas.

Conclusión

La nueva edición 7.0 b de la norma IEC 60068-2-14 establece procedimientos esenciales para garantizar la confiabilidad térmica de productos y tecnologías emergentes. Su adopción trae múltiples beneficios, y con una implementación cuidadosa, los desafíos y limitaciones pueden gestionarse adecuadamente.

Mediante la cooperación global, inversión en formación y atención a la sostenibilidad, esta norma seguirá evolucionando para satisfacer las necesidades futuras. Las pruebas térmicas serán cada vez más relevantes a medida que la innovación acelera.

¿Cuáles son los principales cambios en la edición 7.0b de la norma?

Incorpora métodos de prueba actualizados, mayor claridad en definiciones y recomendaciones para reducir variabilidad en los resultados.

¿Cómo se determinan los parámetros de temperatura y duración de las pruebas?

Se basa en las condiciones reales de uso, datos del fabricante, análisis estadístico y recomendaciones de la norma para cada tipo de prueba.

¿Qué sectores industriales se benefician más con estas pruebas?

Electrónica, automotriz, aeroespacial, electrodomésticos, energía y telecomunicaciones se benefician en gran medida de las pruebas térmicas estandarizadas.

¿Qué certificaciones existe para los técnicos de pruebas térmicas?

El Institute of Environmental Sciences and Technology (IEST) ofrece varias certificaciones reconocidas internacionalmente

Referencias

  1. IEC 60068-2-14 Ed. 7.0 b:2023 – Environmental testing – Part 2-14: Tests – Test N: Change of temperature.
  2. International Electrotechnical Commission. (2017). White paper – Managing thermal performance and reliability risks. 
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Felipe Argüello
Felipe Argüello

Felipe Arguello es el fundador de Infoteknico. Es un reconocido ingeniero especializado en sistemas de seguridad electrónica con una trayectoria de más de 30 años. Con un enfoque multidisciplinario, respaldado por su educación en Ingeniería Civil, Ingeniería Eléctrica y Protección Contra Incendios, y con múltiples certificaciones profesionales, ha liderado la implementación de soluciones de seguridad integral de importantes corporaciones en más de 25 países de América y Europa.

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