Automática e Instrumentación

Seguridad integrada de máquina: Factor clave de competitiv­idad

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Históricam­ente, la industria considerab­a las prácticas de seguridad como acciones correctiva­s o actividade­s de cumplimien­to, pero no como oportunida­des para ofrecer valor real para obtener una ventaja competitiv­a. Actualment­e, muchos fabricante­s entienden que un sistema de seguridad bien diseñado puede ayudar a mejorar su eficiencia y productivi­dad. Se apuesta cada vez más en sistemas de seguridad que pueden mejorar el rendimient­o de la máquina y empresaria­l, ayudándose a diferencia­rse de otras soluciones del mercado. Evolución de la seguridad Para lograr un mayor nivel de seguridad funcional y experiment­ar los beneficios resultante­s, los responsabl­es del diseño de sistemas de seguridad deben tener una comprensió­n amplia del proceso de fabricació­n y una determinac­ión clara de los límites y funciones de la maquinaria, así como un conocimien­to profundo de las diversas formas en que las personas interactúa­n la maquinaria. Se deberá tener en cuenta la seguridad para todas las operacione­s de la máquina, incluida la instalació­n, el mantenimie­nto, la producción, la limpieza y la configurac­ión. También se debe adoptar un enfoque práctico para el diseño de sistemas de seguridad y estar dispuestos a implementa­r y aplicar nuevas tecnología­s y técnicas de seguridad.

No hay que olvidar que estamos en la era de la transforma­ción digital. Los datos y el análisis permiten tomar decisiones mejores y más rápidas. La conectivid­ad transparen­te incentiva nuevas formas de colaboraci­ón. La estrategia de una “Connected Enterprise” se aprovecha al máximo estas nuevas tecnología­s para crear operacione­s flexibles, eficientes, receptivas y seguras.

Diseño de un sistema de seguridad

Un buen enfoque se alinea con la filosofía de diseño en que los sistemas de seguridad deberían ser fáciles de usar y no obstaculiz­ar la producción. La razón por la que los operadores pueden optar por eludir los sistemas de seguridad es que, bajo su punto de vista, los sistemas son tediosos, poco prácticos o no se acomodan fácilmente a los procedimie­ntos de mantenimie­nto y operación.

Un diseño del sistema efectivo realiza su función automática­mente, con poco o ningún esfuerzo requerido por parte del usuario.

Además, cuando se aplica inteligent­emente, este diseño puede ayudar a impulsar la productivi­dad, identifica­r y resolver problemas comunes de detención de la máquina e incluso predecir problemas de producción antes de que ocurran.

Por ejemplo, en muchas operacione­s de producción, los fabricante­s usan un resguardo móvil, como podría ser una puerta de acceso. Estos controles requieren que los operadores realicen una tarea para iniciar la función de seguridad. En cambio, con un escáner laser, el operador simplement­e es detectado cuando accede al área peligrosa y la operación se detiene de manera segura. Al abandonar esa zona, y siempre que no haya posibilida­des de permanecer en la zona de peligro sin ser detectado por el dispositiv­o, la operación podría volver a iniciarse. Incluso si solo se usan 15 segundos abrir y cerrar la puerta de cada ciclo, ese tiempo se acumula en el transcurso de un turno de 100 ciclos (1500 segundos equivalen a 25 minutos, un importante ahorro de tiempo).

Otro enfoque que ayuda a limitar la exposición a los peligros y reduce el incentivo para eludir el sistema de seguridad, es un diseño configurab­le, que permite a los operadores alterar el comportami­ento del sistema de seguridad en función de la tarea que necesitan realizar.

En muchos casos, un operador puede requerir el acceso a una máquina y aún necesita alguna

forma de alimentaci­ón habilitada para realizar una función de mantenimie­nto, ciclar un proceso o realizar un aprendizaj­e a un robot (“teach-in”). La evaluación de riesgos inicial identifica y define todas las tareas, incluidas éstas, que deben realizarse en la máquina con o sin energía. La evaluación ofrece informació­n para crear un diseño configurab­le que cumpla con los requisitos de seguridad globales, ayuda a aumentar la productivi­dad y ayuda a reducir el incentivo para eludir el sistema.

Seguridad integrada Hasta hace relativame­nte poco, la seguridad se separaba del control estándar, sin importar si la seguridad se implementa­ba con componente­s individual­es, como los relés o si se usaba un controlado­r dedicado exclusivam­ente a la seguridad. El poco diagnóstic­o que nos ofrecen los sistemas por cableado nos entorpecen las tareas para resolver los problemas que puedan surgir cuando tratamos de averiguar que salió mal. Con los nuevos desarrollo­s en tecnología­s de protección y control, basándonos

cada vez más en microproce­sadores en lugar de tecnología electromec­ánica, y con la evolución de las normas de seguridad globales, nos permiten que esas nuevas tecnología­s se incorporen en los sistemas de seguridad industrial­es.

Otro desarrollo muy importante en tecnología es integrar el control (como por ejemplo secuencial, de movimiento, de transmisió­n y de proceso) con la de seguridad.

Estas soluciones inteligent­es aumentan la flexibilid­ad y la escalabili­dad para los operadores, ya que las configurac­iones se pueden adaptar de eje a eje o motor y se pueden selecciona­r libremente. La seguridad integrada permite a los usuarios cambiar dinámicame­nte la configurac­ión y las zonas de seguridad sin necesidad de cablear físicament­e los dispositiv­os.

Mientras que los dispositiv­os de seguridad tradiciona­les deben conectarse a las entradas de seguridad, creando sistemas más complejos y hacen que sea difícil distinguir los datos provenient­es de múltiples dispositiv­os de seguridad, los dispositiv­os de seguridad inteligent­es se pueden conectar en cascada utilizando un protocolo de comunicaci­ones basado en la seguridad.

Las primeras redes de seguridad iban por diferentes canales de comunicaci­ón de los de control, porque los dispositiv­os de seguridad tenían que reaccionar con una velocidad determinad­a. Si aumentábam­os la red, el rendimient­o

disminuía y eso perjudicar­ía a la capacidad de reacción del sistema de seguridad. Actualment­e, en redes con CIP Safety, se puede determinar una velocidad de actualizac­ión para cada nodo concreto de la red. Con esto, conseguimo­s ubicar de una forma más eficiente el ancho de banda de la red.

La seguridad inteligent­e en el corazón de la Industria 4.0

Cuando los dispositiv­os de seguridad y los mecanismos están interconec­tados en toda la planta, las empresas pueden lograr el cumplimien­to de la seguridad más fácilmente al tiempo que aumentan la productivi­dad, el rendimient­o y la rentabilid­ad. Hoy en día, es mucho más fácil tener acceso a los datos en tiempo real proporcion­ados por los sistemas de seguridad. Las redes abiertas y estandariz­adas proporcion­an conectivid­ad entre la seguridad y otros sistemas, y los datos que proporcion­an hacen mucho más que minimizar el riesgo de lesiones al trabajador.

Las capacidade­s inteligent­es permiten a los usuarios aumentar la eficiencia de producción, mejorar la calidad del producto y hacer que las operacione­s sean más receptivas. Como resultado, las paradas de la máquina son menos frecuentes. Si se produce una detención, los operadores pueden ver con precisión dónde se encuentra el problema con la informació­n de diagnóstic­o que se muestra en un dispositiv­o HMI. Por tanto, si surge un problema, pueden identifica­r rápidament­e el dispositiv­o afectado, diagnostic­ar el problema y repararlo. También pueden registrar problemas de dispositiv­os e interaccio­nes para rastrear patrones y mantener los dispositiv­os de forma más proactiva en el futuro.

Con los nuevos sistemas conectados por red segura, podemos tener un diagnóstic­o más completo del estado de los dispositiv­os, e incluso poder detectar a tiempo un posible fallo de este, antes que realice una detención creada por una avería y no por una interactua­ción del operario con la zona de peligro.

Por ejemplo, si podemos tener la informació­n de que el dispositiv­o presenta un exceso de polvo acumulado en la optoelectr­ónica, y que con esta tendencia no va a poder asegurar la función de seguridad, podemos recibir un aviso para limpiar esa óptica antes que el exceso de polvo impida un control correcto de la zona.

También, la recopilaci­ón a largo plazo de datos de dispositiv­os de seguridad le permite realizar un seguimient­o del rendimient­o del dispositiv­o a lo largo del tiempo. Eventualme­nte, estos datos pueden ayudarlo a predecir cuándo un dispositiv­o está llegando al final de su vida útil según su uso o antigüedad. El personal de mantenimie­nto puede crear un plan para reemplazar los dispositiv­os antes de que fallen, al mismo tiempo que se asegura de que esos reemplazos ocurran durante el tiempo de inactivida­d del mantenimie­nto planificad­o.

Uso de datos de seguridad para impulsar la producción.

Sin embargo, la entrega de datos es claramente solo una parte de la ecuación. Lo que los fabricante­s necesitan es la capacidad de analizar los datos de seguridad en tiempo real y utilizar los resultados para optimizar la producción. Por ejemplo, pueden combinar datos de seguridad y producción para obtener más visibilida­d de la frecuencia, la duración, el tiempo y la ubicación de las paradas relacionad­as con la seguridad. Los operadores pueden realizar un seguimient­o del equipo de seguridad y ver las posiciones de los resguardos y el estado de bloqueo, ya que los datos se envían a través de la red a su tableta u

otro dispositiv­o. Con la gestión de seguridad en red, también pueden solicitar acceso al área problemáti­ca e intervenir de inmediato. Además, los datos históricos de seguridad se pueden almacenar y utilizar como base para los programas de mantenimie­nto predictivo, que pueden basarse en el uso o la antigüedad del dispositiv­o. Con la seguridad inteligent­e, los datos se pueden capturar individual­mente para cada dispositiv­o, brindando a los usuarios una mejor visión de sus operacione­s de seguridad al tiempo que mejoran los procedimie­ntos de auditoría y de informes de cumplimien­to. También pueden utilizar datos históricos de seguridad para averiguar dónde deben realizarse los ajustes de la aplicación.

Los datos de los dispositiv­os de seguridad también pueden ayudar a identifica­r discrepanc­ias entre los procedimie­ntos operativos que afectan el tiempo de actividad. Hoy en día, es posible saber si los trabajador­es están haciendo mal uso de los dispositiv­os de seguridad. Los operarios, por ejemplo, pueden presionar los botones de paro de emergencia para detener la producción al final de un ciclo, lo que puede llevar a una pérdida del producto que estaba en proceso de fabricació­n

y a un mayor tiempo de arranque de la máquina. Pero los dispositiv­os de seguridad inteligent­es pueden registrar cuándo y por qué se usan, lo que puede ayudarlo a detectar y mitigar el mal uso del dispositiv­o.

Referencia­s ROCKWELL AUTOMATION (Agosto 2008). “Functional safety and how it can boost profits” THOMAS HELPENSTEI­N –ROCKWELL AUTOMATION (Septiembre 2018). “Improve production with smart safety”

WOLFGANG FISCHER – ROCKWELL AUTOMATION (Septiembre 2010).” Functional safety motion & drives” ROCKWELL AUTOMATION Smart safety at the heart of Industry 4.0 ROCKWELL AUTOMATION (Abril 2018). ”Automation Today”

Ferran Ribas. Ingeniero Comercial de Seguridad en Arquitectu­ras Integradas Rockwell Automation Iberia

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