Sistemas de Seguridad en Automatización Industrial: Dispositivos y Normativa

1. Introducción

En numerosas aplicaciones industriales es necesario diseñar automatismos y cuadros eléctricos destinados al control de máquinas y procesos automáticos. Debido a la presencia de elementos móviles, giratorios, cortantes o sometidos a presión, estas máquinas representan un riesgo importante para las personas y para la propia instalación.

Por este motivo, el diseño de sistemas de automatización debe combinar dos aspectos fundamentales:

• La seguridad de los operarios y del entorno de trabajo.
• La disponibilidad y correcto funcionamiento de la instalación.

El procedimiento adecuado consiste en identificar las zonas peligrosas de la máquina y limitar el acceso mediante sistemas de protección y control. Para ello, existen diversos dispositivos de seguridad integrados en los automatismos industriales. Estos dispositivos incorporan contactos normalmente abiertos (NA) y normalmente cerrados (NC) que permiten actuar sobre el circuito de mando y garantizar un funcionamiento seguro.

2. Dispositivos de parada de emergencia

Los dispositivos de parada de emergencia permiten detener la máquina rápidamente cuando se produce una situación peligrosa para el operario o para la instalación.

Los principales sistemas utilizados son:

• Seta de emergencia.
• Interruptor de tiro por cable.

2.1. Seta de emergencia

La seta de emergencia es un dispositivo electromecánico tipo pulsador que se instala en zonas accesibles de la máquina para facilitar una parada inmediata. Dispone de un botón rojo con enclavamiento mecánico y una cámara de contactos eléctricos. Una vez accionada, la seta permanece bloqueada hasta que se rearma manualmente.

2.2. Interruptor de tiro por cable

Es un dispositivo electromecánico accionado mediante un cable tensado. Uno de los extremos del cable se fija a la estructura mediante un resorte y el otro al mecanismo del interruptor. Cuando el cable es accionado por el operario o por la propia máquina, los contactos eléctricos cambian de estado actuando sobre el circuito de mando. Normalmente es necesario realizar un rearme manual para volver a poner en funcionamiento el automatismo.

5.6. Interruptores de seguridad con comunicación AS-i

Existen interruptores de seguridad preparados para conectarse directamente a buses de comunicación industrial mediante interfaz AS-i. Gracias a ello, se reduce el cableado convencional y se simplifica la integración de los dispositivos de seguridad dentro del sistema automático.

5.7. Interruptores de seguridad para zonas ATEX

Son interruptores diseñados para funcionar en atmósferas potencialmente explosivas y deben cumplir la normativa específica ATEX. Externamente son similares a otros interruptores de seguridad, aunque incorporan sistemas especiales de protección y un tornillo exterior de puesta a tierra.

6. Cerraduras secuenciales

Las cerraduras secuenciales son dispositivos asociados a contactos eléctricos cuyo funcionamiento depende de la posición y secuencia de utilización de distintas llaves. Se utilizan para bloquear el funcionamiento de un automatismo cuando determinadas puertas o accesos permanecen abiertos.

6.1. Cerraduras de pestillo

Permiten enclavar la posición de un contacto eléctrico mediante diferentes posiciones de llave. Cuando el interruptor se encuentra en posición ON no es posible retirar la llave. Al pasar a posición OFF, la llave puede extraerse y accionar el pestillo de bloqueo.

7. Dispositivos sensibles

Los dispositivos sensibles impiden el acceso de personas a zonas peligrosas de una máquina, provocando su parada cuando detectan presencia o contacto.

7.1. Alfombras o tapices sensibles

Se colocan sobre el suelo delimitando zonas peligrosas, como áreas de movimiento de robots industriales. Cuando una persona pisa la superficie sensible, se activan los contactos eléctricos que detienen la máquina.

7.2. Barreras inmateriales

Consisten en barreras de luz infrarroja situadas alrededor de máquinas peligrosas. Cuando una persona interrumpe alguno de los haces luminosos, la máquina debe detenerse inmediatamente.

Características principales

• Resolución: tamaño mínimo del objeto capaz de interrumpir un haz luminoso.
  • Protección de dedos: R ≤ 14 mm.
  • Protección de manos: R ≤ 30 mm.
  • Protección de cuerpo: R > 40 mm.
• Altura del campo de protección: zona cubierta por la barrera.

7.3. Bordes sensibles

Se emplean para detectar el contacto de elementos móviles con objetos o personas, deteniendo el movimiento para evitar aplastamientos.

7.4. Parachoques o bumper sensible

Son dispositivos utilizados en vehículos o máquinas móviles. Están recubiertos de espuma amortiguadora e incorporan un contacto eléctrico interno que detiene la máquina cuando se produce un impacto.

7.5. Láser o escáner de seguridad

Detecta el acceso de personas a áreas peligrosas mediante haces de rayos infrarrojos. Dispone únicamente de emisor y puede alcanzar ángulos de detección de hasta 270°. Algunos modelos permiten aplicaciones móviles.

7.6. Láser de seguridad para plegadoras

Protege al operario frente al riesgo de aplastamiento en máquinas de prensado o plegado. El láser se instala en la parte móvil de la máquina y detecta la presencia de manos u objetos en la zona peligrosa.

10. Módulos de seguridad

Los módulos de seguridad son dispositivos encargados de supervisar los elementos de seguridad integrados en un automatismo industrial. Entre sus funciones principales destacan:

• Detección continua de fallos en sensores, actuadores y cableado.
• Evaluación de situaciones de emergencia.
• Supervisión de dispositivos de desconexión.
• Garantizar una desconexión segura del sistema.

10.2. Módulos de seguridad programables

Existen módulos de seguridad avanzados que permiten parametrizar funciones de seguridad mediante software conectado a un PC. Estos sistemas utilizan lógica programada en lugar de lógica cableada y se emplean en instalaciones con funciones de seguridad de complejidad media.

11. Autómatas de seguridad

Un autómata de seguridad es un sistema de automatización cuya CPU incorpora módulos específicos de seguridad además de los módulos estándar de control. Gracias a esta integración, el autómata puede realizar simultáneamente tareas normales de automatización y funciones de seguridad industrial. El sistema supervisa continuamente las entradas y salidas asociadas a los módulos de seguridad y, cuando detecta un fallo o una situación peligrosa, lleva automáticamente la instalación a un estado seguro o mantiene dicho estado hasta eliminar el riesgo.