1. Introducción
En ocasiones tendrás que diseñar automatismos y cuadros eléctricos para el control de diversas máquinas. Las máquinas, por su naturaleza, son peligrosas, ya que disponen de elementos móviles, giratorios e incluso cortantes, que pueden producir accidentes de una gravedad considerable. En el diseño de un buen automatismo para este tipo de instalaciones, debes tener presente que es importante combinar dos factores:
- La seguridad de las personas que operan dichas máquinas.
- La correcta disponibilidad de la instalación.
El proceso correcto consiste en identificar las zonas peligrosas de las máquinas (partes móviles) y disponer de un acceso protegido y controlado. Existen numerosos dispositivos de protección que pueden ser utilizados en el diseño de automatismos para el control de máquinas. Todos ellos disponen de uno o varios contactos NA o NC que se utilizan para diseñar adecuadamente el automatismo que controla el funcionamiento de la máquina.
2. Dispositivos de parada de emergencia
Deben permitir la parada de la máquina cuando se origine una situación de peligro tanto para el operario como para la propia máquina, lo más rápido posible. Existen dos tipos principales: parada mediante seta de emergencia y parada mediante cable.
2.1. La seta de emergencia
Es un elemento electromecánico, tipo pulsador, que se ubica en sitios estratégicos de la máquina para acceder a ella cuanto antes. Dispone de una cámara de contactos y un sistema de accionamiento tipo botón (de color rojo) con enclavamiento mecánico, que no permite el rearme del circuito hasta que la seta se desenclava manualmente.
2.2. Interruptor de tiro por cable
Es un elemento electromecánico que dispone de una cámara de contactos para usar en el circuito de mando y un sistema de accionamiento por tiro. El cable se debe fijar en uno de sus extremos a la pared, a través de un resorte, y en el otro al cáncamo del interruptor de tiro. Cuando el operario, o la propia máquina, tira del cable, los contactos de la cámara cambian de posición actuando sobre el circuito eléctrico de mando. En la mayoría de las ocasiones, es necesario el rearme manual del bloque de contactos para poner nuevamente en marcha el circuito de automatismos que gobierna.
5.6. Interruptores de seguridad con comunicación AS-i
Existen en el mercado interruptores de todos los tipos vistos anteriormente, con la posibilidad de ser conectados directamente a un bus de comunicaciones (interfaz AS-i), por lo que ya no es necesario realizar el cableado convencional.
5.7. Interruptores de seguridad para zonas ATEX
Interruptores utilizados en atmósferas potencialmente explosivas. Existe una normativa exclusiva (Directiva ATEX) que estos aparatos tienen que cumplir. Exteriormente son semejantes a los anteriores, pero con un tornillo de puesta a tierra en el exterior de la caja.
6. Cerraduras secuenciales
Son cerraduras que van asociadas a contactos eléctricos y se basan en la posición de diversas llaves y la secuencia de actuación entre ellas para cambiar el estado de dichos contactos eléctricos. Una de sus aplicaciones es bloquear el circuito de mando en posición abierta de un determinado automatismo mientras una puerta esté abierta.
6.1. Cerraduras de pestillo
Mediante las distintas posiciones de una o más llaves se puede enclavar la posición de un contacto eléctrico. Cuando el interruptor está en la posición ON no es posible sacar la llave; cuando el interruptor pasa a posición OFF, se puede retirar la llave, que desliza el pestillo, enclavando en esta posición.
7. Dispositivos sensibles
Mediante los dispositivos sensibles se impide el acceso de personas a zonas peligrosas en el entorno de una máquina, deteniendo esta cuando la persona acciona el dispositivo sensible.
7.1. Alfombras o tapices sensibles
Se colocan en el suelo delimitando la zona susceptible de movimientos peligrosos de una máquina (brazos robot, por ejemplo). Al pisar sobre ellos se activan los contactos que detienen la máquina.
7.2. Barreras inmateriales
Consisten en colocar barreras de luz infrarroja alrededor de una máquina o un robot peligroso. Cuando la persona interrumpe con su paso alguno de los rayos, la máquina tiene que detenerse.
Características principales:
- Resolución: Es el tamaño mínimo de un objeto opaco que, atravesando la barrera inmaterial, interrumpe al menos un rayo. Este factor es importante para elegir una barrera en función de la parte del cuerpo que se quiere proteger:
- Protección de dedos: R ≤ 14 mm.
- Protección de manos: R ≤ 30 mm.
- Protección de cuerpo: R > 40 mm.
- Altura del campo de protección: Delimita la zona en la que se asegura que un objeto opaco de tamaño igual o superior a la resolución interrumpe al menos un rayo.
- Distancia de seguridad: Distancia a la que hay que colocar la barrera de la máquina peligrosa.
7.3. Bordes sensibles
Se utilizan para controlar todo tipo de elementos móviles, detectando en todo momento su contacto con cualquier objeto o persona, deteniendo en ese caso el movimiento. Previenen contra aplastamientos.
7.4. Parachoques (bumper sensible)
Dispositivos de seguridad que se suelen utilizar en vehículos o máquinas móviles. Están recubiertos de espuma con objeto de amortiguar el golpe. Interiormente tienen un contacto eléctrico que, cuando se acciona, detiene la máquina.
7.5. Láser o escáner de seguridad
Detecta el acceso de personas a determinadas áreas peligrosas. El principio de funcionamiento también es mediante haces de rayos infrarrojos, pero solo constan del emisor. Tienen ángulos de detección de hasta 270°. Algunos modelos pueden ser utilizados en aplicaciones móviles.
7.6. Láser de seguridad para plegadoras
Dispositivo que protege al operario del riesgo de aplastamiento por parte del elemento móvil de la máquina (prensa). El láser se fija precisamente a esta parte móvil, controlando en todo momento que no penetre ningún objeto (manos o dedos) debajo de la zona peligrosa.
10. Módulos de seguridad
Son dispositivos que se emplean para controlar los distintos elementos de seguridad integrados en el automatismo para el mando de una determinada máquina (sensores y actuadores). Todos tienen una serie de funciones comunes:
- Detección de fallos: Evaluación continua del correcto estado de los sensores (interruptores, barreras fotoeléctricas, etc.), actuadores (contactores), así como de su cableado.
- Evaluación de las situaciones de emergencia: Paro de emergencia, sensores activados, etc.
- Vigilancia de la actuación adecuada: De los dispositivos de desconexión en caso de peligro (contactores que desconectan la alimentación, por ejemplo).
- Proporcionar una desconexión segura.
10.2. Módulos de seguridad programables
Existen también en el mercado módulos de seguridad más complejos que permiten funciones de seguridad parametrizables mediante software a través de una conexión con un PC (lógica programada en lugar de lógica cableada). Se utilizan en sistemas con una complejidad media de las funciones de seguridad.
11. Autómatas de seguridad
Un autómata de seguridad tiene una CPU que ha sido ampliada con módulos de seguridad, y tiene además los módulos estándar. De esta manera, es posible desarrollar con ella las labores normales de automatización, así como tareas de seguridad. El autómata de seguridad vigila en todo momento las entradas y salidas conectadas al módulo de seguridad, y en cuanto detecta un fallo, pasa a un estado seguro o permanece en él.