El impacto del diseño de PCBs en la fiabilidad y el rendimiento electrónico
En sectores tan diversos como la construcción, la logística, el patrimonio o la industria, el Internet de las Cosas (IoT) se ha convertido en un factor clave para impulsar la digitalización, mejorar la eficiencia y abrir nuevas oportunidades de innovación
Cuando se aborda el diseño de un dispositivo electrónico, la atención suele centrarse en los componentes más importantes y destacados, como procesadores, sensores o módulos de comunicación. Sin embargo, la placa de circuito impreso (PCB, por sus siglas en inglés) constituye un elemento clave, pues su diseño condiciona de manera decisiva el correcto funcionamiento, la eficiencia y la fiabilidad del sistema en su conjunto.
La eficiencia energética es un pilar fundamental en el desarrollo de cualquier equipo. Una PCB bien diseñada permite una transmisión óptima de la energía que minimiza las pérdidas asociadas a una resistencia excesiva en las pistas de cobre y una mala organización de los componentes. Si las señales se ven obligadas a recorrer trayectos innecesariamente largos o por pistas demasiado estrechas, como resultado, aumenta la generación de calor, el consumo energético se incrementa y la vida útil del dispositivo se reduce.
La organización de los elementos en la PCB es otro aspecto crucial. En un mismo circuito coexisten funciones muy diversas, como la distribución de la alimentación eléctrica, la transmisión de señales digitales o la gestión de señales analógicas de alta sensibilidad. Para obtener un flujo de señal limpio y estable es imprescindible que estas funciones estén correctamente aisladas unas de otras, permitiendo al dispositivo un funcionamiento predecible y sin errores.
«La organización de los elementos en la PCB es otro aspecto crucial. En un mismo circuito coexisten funciones muy diversas que deben estar correctamente aisladas para obtener un flujo de señal limpio y estable»
No menos determinante resulta la protección frente a interferencias electromagnéticas. En el entorno actual, marcado por la proliferación de comunicaciones inalámbricas, radiodifusión o maquinaría industrial, los dispositivos están expuestos a todo tipo de perturbaciones externas. Estas pueden generar ruido e interferencias en las señales, e incluso pueden provocar sobretensiones capaces de dañar los componentes y las pistas. Además, un mal diseño puede convertir a la PCB en una fuente de interferencias para sí misma como para los dispositivos circundantes. La aplicación de técnicas como los planos de tierra continuos, un apilamiento de capas compacto, rutas de señal reducidas y elementos auxiliares de filtrado, es esencial para mitigar todos estos riesgos.
Conscientes de la importancia de estos aspectos, en CARTIF aplicamos estos principios desde la fase de prototipado, anticipando su adaptación a procesos de industrialización futura. En el caso del proyecto BATERURGIA, permitió desarrollar un dispositivo de monitorización y avisos de alerta en el transporte y almacenamiento de baterías de vehículos eléctricos. De forma análoga, en el proyecto AUTOLOG, posibilitó la creación de un dispositivo integrado en vehículos industriales de guiado automático, orientado a la recopilación de datos logísticos con el fin de mejorar la trazabilidad de los procesos y optimizar las rutas de transporte.