Seguridad o Disponibilidad – Conceptos básicos
Es un punto importante a considerar cuando diseñamos un sistema de control con un autómata programable. Hay que realizar un buen análisis con todos los elementos que intervienen (el PLC, los instrumentos de campo, las válvulas, motores, COMPUERTAS, ETC.), Y TENER EN CUENTA LAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y el presupuesto que tenemos.
Además, es esencial analizar el proceso o la máquina. El diseño será muy diferente en una Planta de Tratamiento de Agua Potable que en un Sistema de Parada de Emergencia de una Refinería o en un Sistema de Protección de Caldera.
Veamos estos conceptos, y algunas ideas sobre el diseño, para ello utilizaremos un ejemplo muy sencillo compuesto por una línea de algún fluido, una válvula de corte que abre al energizarse la salida del PLC, y un sensor de presión alta que debe dar la orden de cierre de la válvula cuando la presión sobrepasa un valor. Dependiendo del fluido (agua, vapor a alta presión, gas, nitrógeno, etc.) el criterio de diseño debería ser muy diferente. Supongamos que el contacto del presostato está cerrado cuando la presión es baja que es lo habitual en el caso de cualquier instrumento de seguridad. En la figura 1 se muestran en color rojo los elementos que pueden fallar.
Veamos cómo podríamos realizar el diseño de la parte del armario de control (PLC y relés externos intermedios).
Si la prioridad la tiene la “Disponibilidad”, es decir, queremos reducir al mínimo la probabilidad de que un fallo provoque el cierre (desenergización) de la válvula de corte, podemos diseñar como se muestra en la figura 1.
De esta forma nos aseguramos de lo siguiente: 1-No cerraremos la válvula por fallo de una entrada del PLC, pues utilizamos 2 entradas para el mismo presostato. 2-No cerraremos la válvula por fallo de una salida del PLC, ya que utilizamos 2 salidas y cableamos los contactos de ambos relés en paralelo.
Si la prioridad la tiene la “Seguridad”, es decir, no queremos que se produzca ninguna situación peligrosa por el fallo de algún elemento, aún a costa de que se produzca el cierre de la válvula, podríamos diseñar como en la figura 3.
De esta forma conseguimos que el fallo de una entrada o de una salida produzca el cierre (desenergización) inmediato de la válvula. Si queremos ambas cosas, “Disponibilidad y Seguridad”, un diseño de los varios posibles se muestra en la figura 4.
Con esta configuración el fallo de la válvula es el punto más débil. Si queremos Disponibilidad podremos poner otra válvula en paralelo, para el caso de “Seguridad” la segunda válvula debería ir en serie.
Si por ejemplo tenemos un colector de gas que alimenta a varios cuatro quemadores, el punto realmente crítico serían las válvulas e instrumentos generales del colector común y no tanto los elementos de cada quemador. Hay que analizar cada caso.
Estos ejemplos de diseño con un PLC de propósito general son ilustrativos de las ventajas que tiene en muchos casos el “PLC de seguridad”, en especial cuando tenemos muchas E/S y muchos elementos críticos que deben diseñarse con el criterio de “prioridad a la seguridad”. Con el PLC de seguridad nos ahorramos mucho cableado externo.
El PLC de seguridad tiene además un plus muy claro: cumple los estándares de seguridad e incorpora funciones de diagnóstico en todos los elementos internos, incluyendo la CPU, memoria, etc.
Jose Bielza (AEI)