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Machine Safety

Thu, 25 Jul 2024 16:23:58 GMT

Importancia de la seguridad en maquinas industriales.

Las máquinas, en el contexto industrial, suelen tener partes móviles peligrosas que pueden causar lesiones graves si no se manejan correctamente. Por esto, es muy importante no subestimar la seguridad de las máquinas. En muchos países, existen distintas leyes y regulaciones de seguridad laboral que deben ser implementadas en todas las empresas para garantizar que las máquinas operen de manera segura y no representen un peligro para los trabajadores.

Norma ISO 13849-1

Seguridad de las partes de control.

Una de las principales normas de seguridad para las máquinas es la ISO 13849-1. Esta norma internacional se centra en la seguridad funcional de los sistemas de control, estableciendo requisitos para el diseño y validación de estos sistemas. Asimismo, proporciona una metodología para evaluar el riesgo asociado con el uso de las máquinas. Esta metodología incluye un análisis para identificar los peligros asociados con la maquinaria y determinar los requisitos de seguridad necesarios para evitar los riesgos identificados.

Niveles de desempeño.

Se asignan niveles de desempeño (Performance Levels, PL) a cada función de seguridad, considerando factores como la probabilidad de fallas peligrosas, la frecuencia de exposición al peligro y la capacidad del sistema para evitarlo. Con esta información, se diseñan las partes del sistema de control relacionadas con la seguridad (Safety-Related Parts of Control Systems, SRP/CS) para cumplir con los PL asignados. Aquí se seleccionan los dispositivos que aseguren el cumplimiento de los requisitos de seguridad.

Algunos de los dispositivos utilizados:

Cortina de luz

Sensor de limit switch

Manija con interlock a la puerta

Paro de emergencia

Clasificación de componentes.

Para determinar la fiabilidad de los componentes y su contribución al nivel de desempeño, se calcula el MTTFd , que es el tiempo medio hasta que se produce una avería (Mean Time To Dangerous Failure). Los valores de MTTFd se dividen en tres clasificaciones principales: bajo, medio y alto, donde el MTTFd está entre 3 y 10 años, 10 y 30 años, y 30 y 100 años, respectivamente.

Las categorías son estructuras de arquitectura de seguridad que definen la resistencia del sistema a los fallos, considerando las redundancias y los sistemas de diagnóstico presentes. Hay cinco categorías en las que se clasifica cada sistema según su capacidad de resistir y detectar fallos.

La efectividad de los sistemas de diagnóstico se mide mediante la cobertura diagnóstica (DC) , que es la proporción de fallos detectados frente a los fallos totales posibles en los elementos del sistema de control. Se expresa en un porcentaje y se clasifica en cuatro niveles: none, low, medium, high.

Si se tiene el MTTFd, la categoría, y su cobertura diagnóstica (DC) en la que está el sistema de conexiones, entonces se puede estimar el performance level (PL) del sistema con una tabla que los relaciona.

Tabla de clasificación de PL

Beneficios

La implementación de la norma ISO 13849-1 no solo mejora la seguridad de los trabajadores, sino que también puede aumentar la eficiencia operativa al reducir el tiempo de inactividad causado por accidentes y al mejorar la confianza en los sistemas de control. Es crucial actualizar regularmente los sistemas de control y los componentes de seguridad para mantener la conformidad con las normativas vigentes y asegurar que los sistemas funcionen correctamente. Es importante mencionar que el incumplimiento de estas normativas de seguridad puede tener un impacto financiero significativo, incluyendo posibles multas, costos de compensación a los trabajadores lesionados y pérdida de productividad debido a paradas no planificadas.

Sistema de agua fría para refrigeración

Thu, 18 Jul 2024 19:39:13 GMT

Refrigeración Eficiente para Grandes Edificios Comerciales e Industriales.

Los sistemas de agua fría son una solución eficiente y versátil para la refrigeración de grandes edificios comerciales o industriales. Estos sistemas utilizan un chiller centralizado que optimiza el consumo energético y garantiza un control preciso de la temperatura interior, siendo además más rentable en términos de costos. El agua enfriada se distribuye a través de tuberías hacia las diversas unidades de aire acondicionado dentro del edificio, proporcionando refrigeración controlada y eficaz en todo el edificio. Este enfoque centralizado asegura una gestión eficiente y uniforme de la refrigeración.

Importancia de los sistemas de control

El sistema de control es fundamental para lograr un manejo óptimo de la energía, mejorar el rendimiento y asegurar la eficiencia y fiabilidad del sistema. Los sistemas de control permiten ajustar la operación de todos los componentes de manera precisa y dentro de los rangos óptimos. Estos sistemas ajustan automáticamente el funcionamiento según la carga de enfriamiento requerida, evitando los desperdicios de energía. Gracias a los sistemas de control, se brinda eficiencia operacional ajustando las válvulas y bombas para asegurar el flujo de agua adecuado y coordinando todos los componentes del sistema.

Funcionamiento del Sistema de Agua Fría.

Un chiller es un sistema de refrigeración que incluye un compresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador. El ciclo comienza con el refrigerante en estado gaseoso, a baja presión y baja temperatura. Al pasar por el compresor, se convierte en un gas a alta presión y alta temperatura. Luego, en el condensador, el gas pierde calor y se transforma en un líquido de alta presión. Este líquido pasa por la válvula de expansión, donde su presión y temperatura disminuye, convirtiéndose en una mezcla de líquido y vapor a baja presión. En el evaporador, el agua caliente circulante transfiere su calor al refrigerante, que se evapora y vuelve al estado gaseoso de baja presión, completando el ciclo al regresar al compresor.

En algunos sistemas, las torres de enfriamiento son otro componente del sistema de agua fría. Se utilizan para eliminar el calor absorbido por el agua en el condensador del chiller. El agua caliente del condensador se bombea hacia las torres de enfriamiento, donde se enfría mediante evaporación antes de ser recirculada al condensador para continuar el proceso de refrigeración. El agua refrigerada se transporta alrededor del edificio mediante un ciclo de tuberías y bombas, conocidas como la línea de agua enfriada. Sus componentes son las tuberías que llevan el agua enfriada desde el chiller hasta las unidades terminales, las tuberías de retorno, que llevan el agua caliente de regreso al chiller, y las bombas de agua enfriada (CHWP) que impulsan el agua refrigerada a través del chiller y por todo el sistema. El agua helada que sale de un chiller se llama suministro de agua enfriada (CHWS), y su temperatura típicamente es de 7.2 °C.

Sistema de enfriamiento de agua para bombas de calor

Thu, 11 Jul 2024 19:01:32 GMT

Introducción.

En un sistema de enfriamiento de agua para bombas de calor, agua fría actúa como medio para absorber el calor generado durante el funcionamiento de bombas de calor. Inicialmente, el agua caliente pasa por torres de enfriamiento donde se disipa el calor al ambiente a través de la evaporación y se vuelve fría. Una vez enfriada, el agua circula por un intercambiador de calor, donde absorbe el calor del refrigerante caliente que fluye en el sistema de la bomba de calor. Al absorber el calor, el agua se calienta nuevamente y es enviada a la torre de enfriamiento para repetir el ciclo. Este proceso permite que las bombas de calor operen de manera eficiente, manteniendo la temperatura óptima.

Rol del control automático.

El sistema de control desempeña un papel crucial en este proceso, ya que garantiza que cada componente funcione correctamente, optimizando el rendimiento energético y manteniendo la estabilidad operativa. El control automático está diseñado para operar torres de enfriamiento y bombas de proceso con regulación automática de capacidad variable. Utilizando un controlador lógico programable (PLC) y variadores de frecuencia, se modulan la temperatura y presión, logrando así un sistema de enfriamiento y suministro de agua confiable y optimizado.

Funcionamiento del sistema.

Los variadores de frecuencia ajustan la velocidad en la que las bombas y los ventiladores de las torres de enfriamiento son impulsados, con el fin de aumentar o disminuir el caudal y presión del agua. Esto permite que la temperatura del agua se mantenga dentro del rango óptimo, y que la presión se mantenga constante y adecuada para las necesidades del proceso, aplicando únicamente la energía necesaria para cumplir con ambos objetivos.

Gestión y operación.

El sistema de control está basado en un PLC de uso industrial que gestiona y coordina de forma autónoma todas las operaciones con los datos que recibe en tiempo real de los sensores distribuidos a lo largo del sistema. El proceso de enfriamiento de fluido y el sistema de bombeo, así como los procesos relacionados como calderas y bombeos secundarios, se visualizan desde una pantalla táctil que también se puede operar y configurar de modo manual si es necesario.

El tablero de control está diseñado de acuerdo a la norma IEC, usando componentes electrónicos, arrancadores, variadores de frecuencia, fusibles y protecciones para motores y componentes que cumplen esta norma, y las capacidades de cada equipo del sistema.

El sistema cuenta con un algoritmo de control con autoajuste, que se adapta a las condiciones ambientales particulares utilizando recetas variables que se ajustan por efectos de calendario, horario y sensores ambientales en tiempo real. Este sistema robusto garantiza la continuidad de operaciones en modo automático, pero también puede operarse en modo manual desde la pantalla o desde botoneras de control situadas en las puertas de los gabinetes en caso de fallos del sistema automático.

En caso de una eventual falla en uno de los variadores de frecuencia que modulan la velocidad de ventiladores o bombas, el sistema puede realizar un by-pass mediante un selector ubicado en la puerta del tablero, permitiendo que opere a plena carga mientras se repara o corrige la falla.

Además, el sistema ofrece un modo invierno, en donde se integra una caldera o calentador de agua y una válvula de by-pass, sustituyendo la operación de la torre de enfriamiento para controlar la temperatura de agua calentada por la caldera.

Beneficios y optimización del sistema.

El sistema mantiene un registro de la operación y los consumos energéticos instantáneos y acumulados, asegurando que los beneficios sean cuantificables en todo momento. Esto permite un análisis exhaustivo para identificar las oportunidades de mejora en la eficiencia. Los ahorros energéticos, que varían según las condiciones de cada sistema, generalmente superan el 50% en comparación con los sistemas tradicionales y, bajo ciertas condiciones, puede alcanzar hasta un 90%.

Estos ahorros energéticos y la optimización del proceso aseguran un retorno de inversión muy atractivo. Además, el sistema garantiza una operación continua y estable, puede integrarse con otros procesos industriales y adaptarse a diferentes configuraciones y a las variaciones ambientales. En resumen, el sistema de control brinda confiabilidad, flexibilidad y eficiencia energética.

Consumo del sistema según el modo de operación.