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Ejemplo práctico en un banco de pruebas de la empresa alemana Weber Systemtechnik

El cálculo del movimiento residual en máquinas: ¡Cada milisegundo cuenta!

Ulrich Bernhardt, responsable de Ventas de Schmersal GmbH15/10/2010

15 de octubre de 2010

El movimiento residual es un parámetro crítico en la seguridad de las máquinas. El Grupo Schmersal ofrece un servicio de medición real y fiable de este movimiento. El siguiente ejemplo práctico lo explica en detalle. En muchos aspectos de la seguridad de las máquinas, el movimiento residual es un parámetro importante que debe registrarse, por ejemplo en equipos con movimiento de inercia peligroso. En este caso, hay que garantizar que el bloqueo por solenoide, solo permita la apertura del resguardo móvil cuando el movimiento peligroso se haya eliminado o la máquina se haya detenido. A tal efecto se utilizan temporizadores, detectores de paro real de motor o controladores de velocidad debidamente ajustados.

Singularidad importante para la protección con dispositivos optoelectrónicos

El movimiento residual es de vital importancia en las protecciones optoelectrónicas (debido a su singularidad como barreras inmateriales). En este caso, la distancia entre la protección y el movimiento peligroso, debe ajustarse de modo que cualquier situación de riesgo derivado del uso de la máquina, quede eliminada antes de que el operador alcance el punto peligroso.

La norma UNE EN 999 ('Seguridad de las maquinas: posicionamiento de los dispositivos de protección en función de la velocidad de aproximación de partes del cuerpo humano') contiene instrucciones detalladas para el cálculo de la distancia de seguridad correspondiente. En este cálculo, interviene de forma importante el tiempo de respuesta o reacción de los componentes del circuito de seguridad.

La experiencia indica que el movimiento residual de una máquina o línea de producción puede variar como consecuencia de circunstancias tales como: el desgaste mecánico, el uso de un útil o pinza robotizada pesada en una prensa, o la utilización de una herramienta con una geometría diferente, entre otras. Todas estas situaciones tienen la misma consecuencia: el operador no está adecuadamente protegido.

Servicio de medición del movimiento residual

Para evitar esta situación peligrosa, es necesario realizar mediciones periódicas mientras la máquina está en funcionamiento. El Grupo Schmersal ofrece un servicio de mediciones certificadas, en el que se mide el movimiento residual y, en el primer análisis, se realiza además una auditoría completa de la tecnología de seguridad y el cumplimiento de las normas armonizadas con la Directiva de Máquinas 2006/42. Para medir el movimiento residual en prensas (por ejemplo) se analiza la peor situación posible, es decir, el momento en que la fuerza o el impulso alcanzan el punto máximo.

El movimiento residual es de vital importancia en las protecciones optoelectrónicas, debido a su singularidad como barreras inmateriales

Necesario en líneas nuevas

Este servicio que ofrece Schmersal es utilizado no solo para líneas de producción ya existentes, sino también para la certificación de la tecnología de seguridad de máquinas y líneas nuevas. Lo demuestra claramente el ejemplo de un banco de pruebas de Weber Systemtechnik GmbH, empresa ubicada en la localidad alemana de Welzlar. Esta empresa crea y fabrica líneas individuales destinadas a la tecnología de automatización y especialmente a la realización de ensayos técnicos.

Los equipos miden parámetros electrónicos, ópticos y táctiles. Weber Systemtechnik ha desarrollado una línea para un proveedor de piezas de automoción, que mide las fuerzas de actuación de los inyectores de un coche. Una vez que el operador ha colocado el inyector en el banco de pruebas, un brazo robotizado equipado con un sensor ejecuta las operaciones de actuación individuales y mide la fuerza o, más concretamente, la resistencia ejercida por los elementos de control. La máquina no solo comprueba las fuerzas, sino que también analiza las mediciones. A tal efecto, el proveedor cuenta con las especificaciones fijadas por el fabricante, debidamente documentadas y ensayadas.

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El accionador transmite la señal de activación de la barrera optoelectrónica de seguridad. A continuación se mide el movimiento residual. Foto: Weber Systemtechnik GmbH.

Una estación robotizada compacta

El banco de pruebas está montado en una estación robotizada compacta, cuya entrada está protegida por una cortina optoelectrónica de seguridad SLC 429 de Schmersal Safety Control GmbH. La ausencia de resguardos mecánicos convencionales, proporciona al operador la flexibilidad necesaria. Para garantizar la seguridad de este equipo, Weber Systemtechnik y Schmersal calcularon la distancia de seguridad especificada por la norma UNE EN 999.

Según el ingeniero Uwe Bernhardt, responsable de la línea de productos de automatización de procesos de Weber Systemtechnik GmbH: “Para empezar, la disposición debe ser la correcta: el robot no debe poder salir de la zona de seguridad cuando se produce la respuesta del resguardo”. Así pues, el tiempo de respuesta del dispositivo optoelectrónico y la correcta evaluación de las señales de seguridad son imprescindibles para la construcción segura del banco de pruebas.

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Máxima expectación: ¿cuánto dura el movimiento residual? El resultado es tranquilizador: la máquina es segura. Foto: K.A. Schmersal GmbH.

Comprobación y medición del movimiento residual

Una vez finalizado el montaje, Weber Systemtechnik decidió mostrar a su cliente que la tecnología de seguridad de la línea cumple todas las normas armonizadas. Ello significaba que la empresa podía comprobar que la barrera inmaterial estaba instalada de modo que los peligros existentes quedasen contrarestados, y que la interconexión de las señales de seguridad cumplía la categoría de control (o PL) requerido en toda la cadena de transmisión. Por último, había que medir el movimiento residual del robot para garantizar que la distancia de seguridad de la barrera fuese suficiente. Este servicio está incluido en la oferta del Grupo Schmersal (División de Consultoría en Seguridad).

Un equipo de medición específico

Para estas pruebas, se utiliza un dispositivo de medición específico desarrollado por EDAG (Engineering + Design AG). Un cronómetro de alta precisión, capaz de medir en milisegundos, acciona un codificador que penetra en la zona peligrosa. Como resultado, se activa la cortina optoelectrónica de seguridad y se detiene el movimiento del robot. El brazo del robot, que acciona los elementos de ajuste del inyector (reproduciendo los efectos del flujo durante el funcionamiento normal), está equipado con un sensor de impulso conectado al equipo de medición.
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Protocolo de mediciones del movimiento residual. Foto: K.A. Schmersal GmbH.
De este modo, el equipo de medición calcula el movimiento residual, es decir, el tiempo que transcurre desde el acceso a la máquina a través de la barrera inmaterial hasta la detención del movimiento de la máquina o desaparición de la situación peligrosa. Durante este proceso, se realizan diferentes mediciones y un protocolo de pruebas certifica la verificación de la máquina. De este modo, el fabricante garantiza la seguridad de la máquina. A lo largo del servicio se comprueban asimismo todos los demás aspectos de la seguridad tanto en las partes del sistema de mando, como en los circuitos periféricos.

Las medidas deben realizarse sobre un objeto concreto, ya que el movimiento residual del robot depende, entre otras cosas, de la herramienta usada y del peso del material manipulado. Por ello, el valor correspondiente no se puede ponderar para diferentes útiles o procesos, ni se puede calcular de forma puramente matemática. El fabricante del robot necesita especificar el movimiento residual real para cada carga concreta y un útil determinado.

El resultado final: la máquina es segura

En el caso de Weber Systemtechnik, la primera auditoría mostró el total cumplimiento de las normas armonizadas con la Directiva de Máquinas 2006/42. Los resultados de las medidas se encontraban claramente dentro de los márgenes especificados en la norma: el movimiento residual no era crítico en absoluto, teniendo en cuenta la distancia de seguridad seleccionada para el montaje de la barrera. Weber Systemtechnik recibió un informe de toda la verificación realizada, en un documento que presenta las mediciones y certifica la conformidad del equipo de pruebas con la directiva y las normas armonizadas.

Así, el fabricante garantiza el marcado CE de la máquina y puede demostrar convincentemente al cliente la seguridad del banco de pruebas.

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