Sistema de control con nivel de seguridad “PL1”

 El sistema de control con nivel de seguridad “PL1”, tiene la misma estructura que el nivel de prestación B (PL B), su mayor fiabilidad, se obtiene con componentes y principios debidamente comprobados.

Sistema de control con nivel de seguridad  “PL1”

Los componentes  comprobados, proporcionan la calidad y garantía que otorgan los fabricantes líderes  de  productos eléctricos de control industrial, , las marcas reconocidas, tienen sección de seguridad en máquinas,  diseñan y fabrican productos de seguridad.

Productos de seguridad

  Brindan asistencia integral, en plataformas de internet,  tienen dispositivos específicos, por ejemplo "interruptores de fin de carrera de seguridad",  muestran su foto, dibujo de dimensione, ficha técnica e instrucciones de instalación, donde se señala el complimiento de las normas de cada dispositivo.

Los principios de seguridad también están  en instalaciones, con “mejores prácticas”.

Mejores prácticas en diseño de control

El funcionamiento en  modo positivo  y la redundancia, son más eficientes que el funcionamiento en modo negativo y la simplificación.

La apertura de modo positivo, mantiene al interruptor de limite sin esfuerzos mecánicos, es capaz de romper contactos pegados por soldadura y si el muelle falla (resorte roto) la orden es paro máquina.

En la redundancia se utiliza doble contacto, si uno falla el otro realiza la función de paro máquina.

Funcionamiento de modo negativo

El uso de principios y componentes de eficacia probada en el nivel de prestación PB1, lo hace mejor que el nivel de prestación  PL B.

Estructura de control con seguridad  PL1

Se han diseñado diversos dispositivos detectores de mayor fiabilidad y mejor funcionalidad con seguridad, ya que impiden ser  activados involuntariamente.

Interruptor de seguridad con enclavamiento por lengüeta

El interruptor de seguridad con enclavamiento por lengüeta, utiliza la lengüeta como llave.

Es condición de seguridad que ambos se encuentren unidos, para ordenar el funcionamiento máquina, y separadas es orden de paro máquina.

Control con seguridad  PL1

Los niveles de prestación B y 1 tienen la misma estructura, en ambos casos una falla en el dispositivo de entrada, por ejemplo corto circuito en el dispositivo,  causando la pérdida de su función de seguridad.

 En PLB y PL1 su seguridad se basa en la detección como prevención, en la automatización industrial, se emplean niveles de seguridad más alto.

Agradezco   al Ing. Sergio Elías Reyes Medina, Instructor de Mecatrónica del Centro Mexicano Francés del Conalep. Su valiosa colaboración en este artículo.

Sistema de control con nivel de seguridad “B”

 El sistema de control con nivel de seguridad “B”, cumple con requisitos de seguridad básicos,  y es considerado el control con el nivel de fiabilidad más bajo, en la norma EN ISO 13849-1.

Sistema de control con nivel de seguridad  B

La fiabilidad es la “Probabilidad de que un sistema, aparato o dispositivo cumpla una determinada función bajo ciertas condiciones durante un tiempo determinado”.

La norma EN ISO 13849-1; describe 5 arquitecturas, estructuradas en esquemas de bloques, a las que nombraba antiguamente,  como categorías; b, 1, 2, 3 y 4.

Arquitectura del sistema de control con nivel de seguridad  B

 El termino  de categoría  fue considero  inapropiado,  optando por renombrarlo como nivel de prestación, señalado con las siglas PL  del inglés “Performance Level”  b, 1, 2, 3 y 4.

  Un nivel de prestación, (PL) es un valor dado por la regulación, al servicio de protección que  ofrece el sistema de control.

Dispositivo de control de seguridad en apertura y cierre de puerta

 La seguridad en máquinas  estudia  las “partes relacionadas con la seguridad, de los sistemas de control”,  concepto abreviado  como SRP/CS del inglés Safety Related  Parts of Control Systems.

 Un interruptor de límite es muy empleado en la estructura PL "B", para detectar el ingreso a una área peligrosa y ordena el paro máquina.

Estructura de control, PL “B”

En el nivel básico (PL "B") la aparición de una falla, suele generar la perdida de la seguridad.

En nuestro ejemplo. Si  los contactos del interruptor de límite se pegan por arcos, propios de la actividad de interrupción, o si accidentalmente se ponen en corto circuito los conductores del interruptor, las fallas anulan la seguridad implementada.

Control con pérdida  de seguridad

 En México, se creó la norma NMX-J-737-1 ANCE-2018, para estar en concordancia con la norma internacional EN ISO 13849-1  y fue complementada, con la NMX-737-2- ANCE-202I, su declaratoria de vigencia es muy reciente.  

Agradezco al Ingeniero Sergio Elías Reyes Medina, Instructor de Mecatrónica del Centro Mexicano Francés del Conalep. Su colaboración en este artículo.

Estructura de un sistema de seguridad

 La estructura de un sistema de seguridad, suele dividirse en tres funciones básicas, entrada, control lógico y salida.

Estructura de un sistema de seguridad

El sistema emplea un pequeño relé  para  monitorear  el control de una pequeña zona, como el acceso al área operativa de un robot.

Y al igual que  el análisis de los sistemas automáticos (automatismos), el sistema de seguridad, cumple con  tres funciones, “entrada”, “sistema lógico” y “salida”.

Relevador de seguridad

El relé de seguridad moderno es  un dispositivo de estado sólido, operado y monitoreado por un microprocesador,  y  su interior es un secreto del fabricante.

El sistema de seguridad emplea técnicas de redundancia, tiene entradas y salidas duplicadas y no de simplificación como se desea en los  automatismos.

Redundancia en sistema de seguridad

Con la duplicidad las posibilidades de falla son menores, el empleo  de doble canal (CH1 y CH2), tiene el fin,  que si uno de ellos falla, el otro pueda realizar el trabajo.

Un sistema es capaz de tolerar algunas fallas, como un contacto pegado o un cable en corto circuito, reporta por indicadores leds la disparidad, pero cumple la función de ordenar el paro máquina.

Entradas y salidas duplicadas

Suele preferirse que una vez que se active el sistema de seguridad, permanezca en paro y no se restablezca  de manera automática.

Y que sea el  operador, él que tenga la facultad de volverlo a reiniciar.

Sistema de seguridad con restablecimiento manual

El sistema de seguridad tiene una estructura de entrada de doble canal, un sistema lógico (en el relé de seguridad) definido de fábrica, para satisfacer diversas aplicaciones y una salida redundante con orden de paro.

Los  símbolos eléctricos solo nos señalan, la alimentación,  las conexiones de entrada y de salida.

Monitoreo de dispositivos de seguridad

 El monitoreo de dispositivos de seguridad en la automatización  industrial, se realiza con un relevador de seguridad, basado en un microprocesador.

Monitoreo de dispositivos de seguridad

Los relevadores de seguridad garantizar un paro máquina, de forma rápida y segura, si se presenta un peligro.

Esta función operar independiente de las acciones de control básico (operacional).

El relé de seguridad es un dispositivos a prueba de fallas, que seguirán siendo efectivo, en caso de presentarse una falla en un componente.

Relevador de seguridad

Son  compactos de alto nivel tecnológico, los hay del tipo electromagnético y de estado sólido.

Se utilizan para el control de zonas  relativamente pequeñas,  como la protección de acceso a una unidad productiva, de un Robot, una máquina automática, etcétera.

Monitoring Safety Relay

Lo hay de varios tipos,  algunos se diseñan para equipos específicos, como por ejemplo para una cortina de seguridad de luz infrarroja, sin embargo siguiendo las recomendaciones y asesorías de fabricante, algunos modelos  pueden admitir una amplia variedad de dispositivos de entrada.

También se puede  asociar  a botones pulsadores de paro de emergencia.

Arquitectura de un subsistema de seguridad  categoría 4

Los dispositivos de entrada, como cortinas de luz, tapetes de seguridad, control a dos manos, incluso un simple interruptor de límite,  se supervisan  a fin de verificar que conservan las condiciones de seguridad prestablecidas.

El circuito de seguridad debe cumplir con una arquitectura,  para que se lleve a cabo la función prestablecida, con  su nivel de seguridad.

Circuito con relé de seguridad

Al exterior del relé se utilizan técnicas de  redundancia, señales dobles, llamadas también de 2 canales.

Al interior del relé el microprocesador  analizan, las condiciones prestablecidas en sus circuitos lógicos.

Son capaces de detectar fallas de contactos pegados (por soldadura) por arcos, o cables cruzados en corto.

Cuando el dispositivo detecta el ingreso a un área peligrosa, manda una orden de paro, condición que permanecerá, haciendo necesario que el operador restablezca  el funcionamiento.

Existen también arreglos con auto restablecimiento.

Sistema de control relacionado a la seguridad

 El sistema de control relacionado a  la seguridad, evita de manera específica las condiciones peligrosas, y  complementa al sistema de control estándar funcional.

Sistema de control relacionado a  la seguridad

Su objetivo es cumplir con las normas de “seguridad funcional”, dedicadas a disminuir riesgos de accidentes en la automatización industrial.

Los primeros controles  a base de relevadores electromagnéticos, establecían una etapa inicial, donde incluían las condicionantes funcionales enfocadas a la seguridad.

Condicionantes de funcionamiento

En la automatización industrial actual,  los circuitos de seguridad a base de relevadores electromagnéticos son obsoletos,  hoy en día, se utilizan  tecnologías de vanguardia y “mejores prácticas”.

Los fabricantes de equipos de automatización ofrecen productos  enfocados a la seguridad, fácilmente identificables, que  además ofrecen aumentan la eficacia y la productividad.

Equipos de seguridad marca Allen Bradley

Las regulaciones como la norma IEC 61508, establece la gestión de la seguridad de sistemas eléctricos, electrónicos y electrónicos programables.

Tapete y relevador de seguridad marca Allen Bradley

El relé de seguridad MSR30RT/RTP de Allen Bradley monitorea el funcionamiento de un  tapete de seguridad, utilizando un microprocesador, y tiene señales de salida electrónica del tipo de estado sólido. 

Safety Relay

El relé de seguridad acepta otros elementos de control, como el paro de emergencia y botón pulsador de reinicio (reset).

Constantemente envían impulsos de prueba, utilizando 2 canales a fin de detectar fallas, y hace diferencia entre un corto circuito o la presencia de alguien sobre el tapete de seguridad.

Sistema de control de  seguridad

 En la automatización industrial se utiliza un sistema de control de seguridad, que trabajan en red, el quipo Allen Bradley utilizando un software específico RSNetWorx para DeviceNet.

A los peligros relacionados con la salud, se le ha agregado  el monitoreo de fallas, con la finalidad de minimizar los contratiempos.