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Control industrial SIRIUS Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación 07/2021 A5E33346617004A/RS-AD/004 Introducción 1 Funciones de seguridad: Generalidades 2 Ejemplos de aplicación 3 Reglamentos y normas 4 Especificación y diseño de controles de seguridad para máquinas 5 Service & Support 6 Notas jurídicas Filosofía en la señalización de advertencias y peligros Este manual incluye consignas e indicaciones que hay que tener en cuenta para su propia seguridad, así como para evitar daños materiales. Las consignas que afectan a su seguridad personal se destacan mediante un triángulo de advertencia, las relativas solamente a daños materiales figuran sin triángulo de advertencia. De acuerdo al grado de peligro las advertencias se representan, de mayor a menor peligro, como sigue: PELIGRO significa que si no se adoptan las medidas preventivas adecuadas se producirá la muerte o lesiones corporales graves. ADVERTENCIA significa que si no se adoptan las medidas preventivas adecuadas puede producirse la muerte o lesiones corporales graves. PRECAUCIÓN significa que si no se adoptan las medidas preventivas adecuadas pueden producirse lesiones corporales leves. ATENCIÓN significa que si no se adoptan las medidas preventivas adecuadas pueden producirse daños materiales. Si se presentan varios niveles de peligro siempre se utiliza la advertencia del nivel más alto. Si se advierte de daños personales con un triángulo de advertencia, también se puede incluir en la misma indicación una advertencia de daños materiales. Personal calificado El producto/sistema tratado en esta documentación sólo deberá ser manejado o manipulado por personal calificado para la tarea encomendada y observando lo indicado en la documentación correspondiente a la misma, particularmente las consignas de seguridad y advertencias en ella incluidas. Debido a su capacitación y experiencia, el personal calificado está en condiciones de reconocer riesgos resultantes del manejo o manipulación de dichos productos/sistemas y de evitar posibles peligros. Uso previsto de los productos de Siemens Tenga en cuenta lo siguiente: ADVERTENCIA Los productos de Siemens sólo deberán usarse para los casos de aplicación previstos en el catálogo y la documentación técnica asociada. De usarse productos y componentes de terceros, éstos deberán haber sido recomendados u homologados por Siemens. El funcionamiento correcto y seguro de los productos exige que su transporte, almacenamiento, instalación, montaje, manejo y mantenimiento hayan sido realizados de forma correcta. Es preciso respetar las condiciones ambientales permitidas. También deberán seguirse las indicaciones y advertencias que figuran en la documentación asociada. Marcas Todos los nombres marcados con ® son marcas registradas de Siemens AG. Los restantes nombres y designaciones contenidos en el presente documento pueden ser marcas registradas cuya utilización por terceros para sus propios fines puede violar los derechos de sus titulares. Exención de responsabilidad Nos hemos cerciorado de que el contenido de la publicación coincide con el hardware y el software en ella descritos Sin embargo, como nunca pueden excluirse divergencias, no nos responsabilizamos de la plena coincidencia. El contenido de esta publicación se revisa periódicamente; si es necesario, las posibles correcciones se incluyen en la siguiente edición. Siemens AG Smart Infrastructure Electrical Products Postfach 10 09 53 93009 Regensburg ALEMANIA 3ZX1012-0SK11-1AE1 Ⓟ 07/2021 Sujeto a cambios sin previo aviso Copyright © Siemens AG 2016. Reservados todos los derechos Índice de contenidos 1 Introducción........................................................................................................................................... 7 2 Funciones de seguridad: Generalidades................................................................................................ 9 2.1 Conceptos básicos ............................................................................................................... 9 2.2 Información general........................................................................................................... 12 2.2.1 Finalidad de las funciones de seguridad.............................................................................. 12 2.2.2 Legislación local................................................................................................................. 12 2.2.3 Seguridad funcional ........................................................................................................... 12 2.2.4 Finalidad de las normas...................................................................................................... 13 2.2.5 Funciones de seguridad ..................................................................................................... 13 2.2.6 Parada ............................................................................................................................... 14 2.2.7 Actuación en caso de emergencia ...................................................................................... 14 2.2.8 Desconexión de emergencia .............................................................................................. 15 2.2.9 Parada de emergencia........................................................................................................ 15 2.2.10 Función de seguridad......................................................................................................... 16 2.2.11 Dispositivos de rearme y arranque...................................................................................... 16 2.2.12 Selector de modos de operación......................................................................................... 18 2.2.13 Conexión de actuadores..................................................................................................... 19 2.2.14 El contactor de potencia como actuador ............................................................................. 20 2.2.15 Conexión en serie de sensores............................................................................................ 21 3 Ejemplos de aplicación ........................................................................................................................ 23 3.1 Introducción ...................................................................................................................... 23 3.2 Parada en caso de emergencia ........................................................................................... 30 3.2.1 Introducción ...................................................................................................................... 30 3.2.2 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con un módulo de seguridad 3SK1.................................................................................................................................. 31 3.2.3 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con el módulo de seguridad 3SK2..... 33 3.2.4 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con un arrancador suave 3RW55 Failsafe .............................................................................................................................. 34 3.2.5 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 2 o PL c con un contactor con entrada de seguridad (F-PLC-IN) y módulo (relé) de seguridad 3SK2..................................................... 37 3.2.6 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 2 o PL c con un contactor con entrada de seguridad (F-PLC-IN) y controlador de seguridad. ............................................................... 39 3.2.7 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK1.................................................................................................................................. 42 3.2.8 Desconexión de parada de emergenciahasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2.................................................................................................................................. 43 3.2.9 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con arrancadores de motor de seguridad y un módulo de seguridad 3SK1 ......................................................................... 45 3.2.10 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con arrancadores de motor de seguridad y un módulo de seguridad 3SK2 ......................................................................... 47 3.2.11 Desconexión de parada de emergencia vía AS-i hasta SIL 3 o PL e con un sistema de seguridad modular ............................................................................................................ 48 Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 3 3.2.12 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con contactores con entrada de seguridad (F-PLC-IN) y módulo de seguridad 3SK2 .............................................................. 50 3.2.13 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con contactores con entrada de seguridad (F-PLC-IN) y controlador de seguridad................................................................. 52 3.2.14 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con un arrancador de motor de seguridad en el sistema ET 200SP y módulo de seguridad 3SK1 .......................................... 54 3.2.15 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con un arrancador de motor de seguridad en el sistema ET 200SP y módulo de seguridad 3SK2 .......................................... 56 3.2.16 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con módulo de salidas digitales de seguridad y arrancadores de motor de seguridad en el sistema ET 200SP........................ 58 3.2.17 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con módulo de potencia de seguridad y arrancadores de motor de seguridad en el sistema ET 200SP ............................ 60 3.2.18 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e a través del módulo de seguridad 3SK2 con conexión PROFINET y arrancadores de motor de seguridad .................................. 62 3.2.19 Desconexión agrupada de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e a través del módulo de seguridad 3SK2 con conexión PROFINET y arrancadores de motor de seguridad .................. 65 3.2.20 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL3 o PL e con un arrancador suave 3RW55 Failsafe y módulo de seguridad 3SK1.................................................................................. 69 3.2.21 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL c con relé de interfaz 3RQ1 y controlador de seguridad ................................................................................................... 71 3.3 Monitoreo de puerta de protección .................................................................................... 74 3.3.1 Introducción ...................................................................................................................... 74 3.3.2 Conceptos usados en la norma........................................................................................... 74 3.3.3 Monitoreo de puerta de protección hasta SIL 1 o PL c con un módulo de seguridad 3SK1..... 82 3.3.4 Monitoreo de puerta de protección hasta SIL 1 o PL c con un módulo de seguridad 3SK2..... 83 3.3.5 Monitoreo de puerta de protección hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK1..... 85 3.3.6 Monitoreo de puerta de protección hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2..... 87 3.3.7 Monitoreo de puerta de protección hasta SIL 3 o PL e con un arrancador de motor de seguridad y un módulo de seguridad 3SK1 ......................................................................... 89 3.3.8 Monitoreo de puerta de protección hasta SIL 3 o PL e con arrancadores de motor de seguridad y un módulo de seguridad 3SK2 ......................................................................... 91 3.3.9 Monitoreo de puerta de protección vía AS-i hasta SIL 3 o PL e con un sistema de seguridad modular............................................................................................................................. 93 3.3.10 Monitoreo de puerta de protección mediante interruptor RFID hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK1 ................................................................................................ 96 3.3.11 Monitoreo de puerta de protección mediante interruptor RFID hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2 ................................................................................................ 97 3.3.12 Monitoreo de puerta de protección con retención hasta SIL 2 o PL d con un módulo de seguridad 3SK2.................................................................................................................. 99 3.3.13 Vigilancia de puerta de protección con bloqueo hasta SIL 2 o PL d con ET 200eco PN y CPU F... 101 3.4 Monitoreo de zonas de peligro abiertas ............................................................................ 105 3.4.1 Introducción .................................................................................................................... 105 3.4.2 Monitoreo de acceso mediante cortina fotoeléctrica hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK1................................................................................................................ 105 3.4.3 Monitoreo de acceso mediante cortina fotoeléctrica hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2................................................................................................................ 107 3.4.4 Monitoreo de acceso mediante alfombrilla de seguridad hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK1 ........................................................................................................... 109 3.4.5 Monitoreo de acceso mediante alfombrilla de seguridad hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2 ........................................................................................................... 111 Índice de contenidos Safety Integrated Application Manual 4 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 3.4.6 Monitoreo de zona mediante escáner láser hasta SIL 2 o PL d con un módulo de seguridad 3SK1................................................................................................................................ 113 3.4.7 Monitoreo de zona mediante escáner láser hasta SIL 2 o PL d con un módulo de seguridad 3SK2................................................................................................................................ 115 3.5 Monitoreo seguro de velocidad y parada .......................................................................... 118 3.5.1 Introducción .................................................................................................................... 118 3.5.2 Monitoreo seguro de velocidad hasta SIL 3 o PL e con un monitor de velocidad................. 118 3.5.3 Monitoreo seguro de parada con retención de puerta de protección hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2.......................................................................................... 121 3.5.4 Monitoreo seguro de velocidad, puerta de protección y retención hasta SIL 3 o PL e con un monitor de velocidad ....................................................................................................... 123 3.6 Manejo seguro................................................................................................................. 125 3.6.1 Introducción .................................................................................................................... 125 3.6.2 Mando a dos manos hasta SIL 3 o PLe con un módulo de seguridad 3SK1......................... 125 3.6.3 Mando a dos manos hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2......................... 127 3.7 Combinaciones típicas de varias funciones de seguridad................................................... 130 3.7.1 Introducción .................................................................................................................... 130 3.7.2 Monitoreo seguro de temperatura hasta SIL 1 o PL c con un relé de monitoreo de temperatura 3RS2............................................................................................................ 131 3.7.3 Monitoreo seguro de temperatura y monitoreo de puerta de protección con retención hasta SIL 1 o PL c con un relé de monitoreo de temperatura 3RS2 y un módulo de seguridad 3SK2................................................................................................................ 133 3.7.4 Monitoreo seguro de corriente con desconexión de parada de emergencia hasta PL d con un módulo de seguridad 3SK2 y dos relés de monitoreo de corriente ................................ 135 3.7.5 Monitoreo de parada de emergencia y de puerta de protección hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK1 .............................................................................................. 138 3.7.6 Monitoreo de parada de emergencia y puerta de protección hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2 .............................................................................................. 140 3.7.7 Monitoreo de acceso mediante cortina fotoeléctrica con mando a dos manos y parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK2 ..................................... 142 3.7.8 Conexión en cascada de módulos de seguridad 3SK1 hasta SIL 3 o PL e ............................ 145 3.7.9 Comunicación directa segura entre varias secciones de instalación hasta SIL 3 o PL e vía AS-i ................................................................................................................................. 147 3.7.10 Monitoreo de puerta de protección mediante interruptor magnético y desconexión de parada de emergencia mediante interruptor de tirón por cable hasta SIL 3 o PL e a través de maestro AS-i ET 200SP y módulo AS-Interface SlimLine Compact.................................. 149 3.7.11 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 3 o PL e y monitoreo de puerta de protección hasta SIL 2 o PL d con retención a través de un maestro AS-i ET 200SP ............. 151 3.7.12 Desconexión de parada de emergencia y monitoreo de puerta de protección hasta SIL 3 o PL e vía ET 200eco PN y una CPU F................................................................................. 154 3.7.13 Desconexión de parada de emergencia de varios motores hasta SIL 3 o PL e con un módulo de seguridad 3SK1 ........................................................................................................... 156 3.8 FAQ y ejemplos de aplicación adicionales ......................................................................... 160 4 Reglamentos y normas ...................................................................................................................... 161 4.1 Reglamentos y normas en la Unión Europea (UE).............................................................. 161 4.1.1 Seguridad de máquinas en Europa ................................................................................... 161 4.1.1.1 Fundamentos jurídicos..................................................................................................... 161 4.1.1.2 Proceso de conformidad CE .............................................................................................. 163 4.2 Reglamentos y normas fuera de la Unión Europea (UE)..................................................... 169 Índice de contenidos Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 5 4.2.1 Reglamentos y normas fuera de la Unión Europea: Sinopsis .............................................. 169 4.2.2 Requisitos legales en EE. UU............................................................................................. 169 4.2.3 Requisitos legales en Brasil ............................................................................................... 169 4.2.4 Requisitos legales en Australia.......................................................................................... 171 5 Especificación y diseño de controles de seguridad para máquinas .................................................. 173 5.1 Partes de seguridad para el control de máquinas .............................................................. 173 5.1.1 Cuatro elementos de riesgo.............................................................................................. 173 5.2 Especificación de los requisitos de seguridad .................................................................... 177 5.3 Diseño e implementación de un control (de seguridad) según IEC 62061.......................... 178 5.3.1 Filosofía/teoría ................................................................................................................. 178 5.3.2 Proceso de diseño de un sistema de control de seguridad SRECS ....................................... 179 5.3.3 Diseño de sistema para una función de seguridad............................................................. 182 5.3.4 Implementación del sistema de control de seguridad........................................................ 183 5.3.4.1 Safety Performance alcanzada.......................................................................................... 184 5.3.5 Integración en sistema de todas las funciones de seguridad.............................................. 185 5.3.6 Diseño e implementación de subsistemas......................................................................... 186 5.4 Diseño e implementación de los componentes de seguridad de un control según ISO 13849-1 .......................................................................................................................... 191 5.4.1 Diseño e implementación de categorías ........................................................................... 194 6 Service & Support .............................................................................................................................. 201 6.1 Servicio técnico y asistencia ............................................................................................. 201 Índice alfabético ................................................................................................................................ 203 Índice de contenidos Safety Integrated Application Manual 6 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Introducción 1 Finalidad de la documentación Esta documentación ofrece una introducción a los requisitos de seguridad fundamentales de la industria manufacturera. En la documentación encontrará ejemplos sencillos de circuitos típicos para funciones de seguridad, basados en productos SIRIUS Safety Integrated, para los siguientes campos de aplicación: • Parada en caso de emergencia • Monitoreo de puerta de protección • Monitoreo de velocidad y parada • Monitoreo de zonas de peligro abiertas • Manejo seguro • Combinaciones típicas de funciones de seguridad A continuación de los ejemplos sencillos de circuitos encontrará información básica detallada sobre reglamentos y normas, así como la especificación y el diseño de los elementos de seguridad que forman parte de los controles. Destinatarios Este documento contiene información para los siguientes destinatarios: • Responsables de decisiones • Tecnólogos • Ingenieros de configuración Conocimientos requeridos Para la comprensión de este documento se exigen conocimientos fundamentales acerca de las áreas siguientes: • Aparellaje de baja tensión • Circuitería digital • AutomatizaciónSafety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 7 Garantía y responsabilidad Nota Los ejemplos de aplicación no son vinculantes ni pretenden ser exhaustivos en cuanto a configuración y equipamiento, ni cubrir cualquier eventualidad. Los ejemplos de aplicación no representan soluciones personalizadas, sino que simplemente ofrecen ayuda para tareas típicas. Usted tiene la responsabilidad de utilizar de forma adecuada los productos descritos. Estos ejemplos de aplicación no le eximen de la obligación de trabajar de forma segura durante el uso, la instalación, el funcionamiento y el mantenimiento. Nos reservamos el derecho a realizar modificaciones en estos ejemplos de aplicación en cualquier momento y sin previo aviso. En caso de discrepancias entre las propuestas de este ejemplo de aplicación y otras publicaciones de Siemens como, por ejemplo, catálogos, tendrá prioridad el contenido de la otra documentación. No asumimos ninguna responsabilidad por la información contenida en este documento. Se excluye toda responsabilidad por nuestra parte, independientemente del motivo legal en que se base, por los perjuicios resultantes del uso de los ejemplos, indicaciones, programas, datos de configuración y dimensionado, rendimiento, etc., descritos en estos ejemplos de aplicación. Esta exclusión no es aplicable en caso de acción dolosa o negligente que ponga en peligro la vida, la integridad física o la salud, ni en caso de otros daños atribuibles a acción dolosa o negligente. Están prohibidas la divulgación y la reproducción de estos ejemplos de aplicación o de extractos de ellos salvo en caso de autorización expresa de Siemens Industry Sector. Historial de ediciones Hasta la fecha se han publicado las siguientes ediciones de esta documentación. Las modificaciones realizadas prevalecen sobre las ediciones anteriores: Edición Observaciones/modificación 09/2013 Primera edición 10/2013 Correcciones de redacción de poca entidad, corrección de vínculos web erróneos 03/2014 Inclusión de ejemplos de aplicación adicionales, ampliaciones y correcciones de conte‐ nido 09/2014 Ampliaciones y correcciones de contenido 10/2015 Inclusión de ejemplos de aplicación adicionales, ampliaciones y correcciones de conte‐ nido 09/2016 Inclusión de ejemplos de aplicación adicionales, ampliaciones y correcciones de conte‐ nido 08/2017 Inclusión de ejemplos de aplicación adicionales, ampliaciones y correcciones de conte‐ nido 09/2019 Inclusión de ejemplos de aplicación adicionales, ampliaciones y correcciones de conte‐ nido 09/2020 Inclusión de ejemplos de aplicación adicionales, ampliaciones y correcciones de conte‐ nido 07/2021 Inclusión de ejemplos de aplicación adicionales, ampliaciones y correcciones de conte‐ nido Introducción Safety Integrated Application Manual 8 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Funciones de seguridad: Generalidades 2 2.1 Conceptos básicos Redundancia La redundancia consiste en utilizar varios componentes para la misma función, de modo que en caso de falla de uno de los componentes, su función sea asumida por el otro componente o los otros componentes. La configuración redundante permite reducir la probabilidad de pérdida de funcionalidad a causa de componentes individuales averiados. Este requisito es necesario para alcanzar un Safety Integrity Level SILCL 3 según IEC 62061, SIL 3 según IEC 61508 y PL e según ISO 13849-1 (puede ser necesario también para SIL 2/PL d en algunos casos). La forma más sencilla de obtener redundancia es usar configuraciones bicanales. Con una configuración bicanal se asegura la continuidad de una función de seguridad aun en caso de falla de un circuito. En una configuración de sistema redundante, los subsistemas "Detección" y "Reacción" también deben implementarse en modo bicanal. Nota Todos los aparatos Safety SIRIUS con homologación SILCL 3 según IEC 62061, SIL 3 según IEC 61508 y PL e según ISO 13849-1 poseen configuración redundante tanto por lo que respecta a la lógica interna como a los circuitos de salida. Detección de cruces La detección de cruces es una función de diagnóstico de una unidad de evaluación que, mediante la detección o lectura bicanal, permite detectar cortocircuitos o cruces entre los canales de entrada (circuitos de sensores). Un cruce de conductores puede producirse, p. ej., por el aplastamiento de un cable, lo que, en aparatos sin detección de cruces, puede provocar, p. ej., que un circuito de parada de emergencia bicanal no realice ninguna desconexión en caso de falla de un solo contacto NC (segunda falla). Circuito de habilitación Un circuito de habilitación ofrece una señal de salida de seguridad. Por lo general, los circuitos de habilitación se ven desde fuera como normalmente abiertos (pero desde el punto de vista funcional siempre se tiene en cuenta la apertura segura). Para SIL 3/PL e puede usarse un único circuito de habilitación configurado internamente de modo redundante en el módulo de seguridad. Observación: Los circuitos de habilitación pueden usarse también con fines de señalización. Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 9 Circuito de retorno Un circuito de retorno sirve para monitorear los actuadores controlados (p. ej., relés o contactores de carga) con contactos de apertura positiva o contactos espejo. Los circuitos de habilitación solo pueden activarse cuando el circuito de retorno está cerrado. Si se usa un circuito de desconexión redundante, debe evaluarse el circuito de retorno de los dos actuadores. Para ello es posible conectarlos en serie si se desea. Arranque automático En un arranque automático, el aparato arranca sin validación manual, pero después de comprobar la memoria imagen de las entradas y realizar un test de la unidad de evaluación con resultado positivo. Esta función se denomina también servicio dinámico y no está permitida para dispositivos de parada de emergencia. Los dispositivos de protección para zonas de peligro no transitables (p. ej. interruptores de posición, rejillas fotoeléctricas o alfombrillas de seguridad) pueden funcionar con arranque automático si ello no implica peligro. Arranque monitoreado En el arranque monitoreado, la máquina arranca al accionarse el pulsador de arranque, después de comprobar la memoria imagen de las entradas y realizar un test de la unidad de evaluación con resultado positivo. El arranque monitoreado evalúa el cambio de señal del pulsador de arranque. Esto impide neutralizar el accionamiento de este pulsador. Para PL e (ISO 13849-1) y para SIL 3 (IEC 62061), en caso de parada de emergencia es obligatorio usar el arranque monitoreado. Para otros sensores/funciones de seguridad, la necesidad del comando de arranque monitoreado depende de la evaluación de riesgos. Arranque manual En el arranque manual, el aparato arranca al accionarse el pulsador de arranque, después de comprobar la imagen de las entradas y realizar un test del módulo de seguridad con resultado positivo. En el arranque manual no se monitorea el funcionamiento correcto del pulsador de arranque; para arrancar basta con un flanco positivo de dicho pulsador. Nota El arranque manual no está permitido para dispositivos de parada de emergencia. Mando a dos manos/sincronismo El accionamiento sincronizado de sensores es una forma especial de simultaneidad de actuación de sensores. No basta con que los contactos de sensor 1 y 2 pasen a estado cerrado simultáneamente "en un intervalo de tiempo cualquiera", sino que deben cerrarse en un plazo máximo de 0,5 s. El sincronismo de los sensores es un requerimiento frecuente en los mandos a dos manos para prensas. Garantiza que la prensa solo actuará si los sensores se accionan con las dos manos al mismo tiempo. Esto minimiza el peligro de que el operador meta una mano en la prensa de forma accidental. Funciones de seguridad: Generalidades 2.1 Conceptos básicos Safety IntegratedApplication Manual 10 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Apertura positiva Los interruptores de apertura positiva están diseñados de modo que el accionamiento del interruptor fuerza la apertura de los contactos. Al accionar el interruptor se abren también contactos eventualmente soldados (EN 60947-5-1). Contactos de apertura positiva En componentes con contactos de apertura positiva está garantizado que los contactos NC y NA nunca estén cerrados al mismo tiempo (EN 60947-5-1). Contactos espejo Un contacto opuesto es un contacto NC que en ningún caso puede estar cerrado al mismo tiempo que un contacto principal (EN 60947-4-1). Funciones de seguridad: Generalidades 2.1 Conceptos básicos Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 11 2.2 Información general En este capítulo encontrará información básica y de validez general sobre funciones de seguridad. Al final del manual encontrará detalles sobre reglamentos y normas, así como la especificación y el diseño de los elementos de seguridad que forman parte de los controles. 2.2.1 Finalidad de las funciones de seguridad Las funciones de seguridad tienen por objeto reducir al mínimo los peligros para las personas y el medio ambiente mediante medidas de diseño y dispositivos técnicos sin limitar más de lo imprescindible la producción industrial, el uso de maquinaria o la fabricación de productos químicos. Mediante reglamentos acordados a nivel internacional se pretende que la protección de las personas y del medio ambiente se aplique por igual en todos los países y, al mismo tiempo, se evite una distorsión de la competencia debido a diferencias en los requisitos de seguridad del comercio internacional. 2.2.2 Legislación local Para los fabricantes de máquinas y los constructores de instalaciones es muy importante que siempre se cumpla la legislación y la reglamentación del lugar en el que se operarán la máquina o la instalación. Por ejemplo, el control de una máquina que va a ser utilizada en EE. UU. debe cumplir los requisitos norteamericanos aunque el fabricante de la máquina tenga su sede en la UE. Aunque los mecanismos técnicos que garantizan la seguridad se basen en principios técnicos legales, es esencial comprobar si existen reglamentaciones legales que especifiquen o limiten aspectos concretos. 2.2.3 Seguridad funcional La seguridad, en lo que concierne al bien que se pretende proteger, es un concepto unitario. Sin embargo, debido a la gran variabilidad de las causas de peligro y, en consecuencia, de las medidas de carácter técnico que los evitan, se distingue entre varios tipos de seguridad, p. ej., indicando la causa específica de los peligros posibles. Por eso se habla de "seguridad eléctrica" cuando se alude a la protección contra los peligros derivados de la electricidad, o de "seguridad funcional" cuando la seguridad depende del correcto funcionamiento. Para que una máquina o instalación sea funcionalmente segura, es necesario que los elementos de seguridad que forman parte de los dispositivos de protección y de control funcionen correctamente y, en caso de fallo, actúen de modo que la instalación permanezca en un estado seguro o pase a un estado seguro. Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual 12 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Para ello se necesitan sistemas especialmente cualificados que cumplan las exigencias descritas en las normas en cuestión. Los requisitos para alcanzar la seguridad funcional se basan en los siguientes objetivos básicos: • Evitar fallas sistemáticas • Control de fallas sistemáticas • Control de fallas casuales El grado de seguridad funcional obtenido se mide por la probabilidad de fallas peligrosas, la tolerancia a fallas y la calidad que debe garantizar la ausencia de errores sistemáticos. En las normas, todo esto se expresa mediante distintos conceptos: • En IEC 62061: "Safety Integrity Level" (SIL) • En ISO 13849-1: "Performance Level" (PL) 2.2.4 Finalidad de las normas De la responsabilidad que incumbe en materia de seguridad a los fabricantes y operadores de dispositivos y productos técnicos se deriva la exigencia de garantizar que las instalaciones, máquinas y demás dispositivos técnicos ofrezcan el máximo grado de seguridad posible según el estado actual de la técnica. Con este fin, las entidades empresariales enuncian normas que describen el estado actual de la técnica en todos los aspectos concernientes a la seguridad. Al cumplir las normas relevantes en cada caso, se garantiza que se trabaja al nivel del estado actual de la técnica y, por lo tanto, que los constructores de instalaciones o fabricantes de máquinas o aparatos han cumplido con su deber de diligencia. Encontrará más información sobre reglamentos y normas en el capítulo Reglamentos y normas (Página 161). Nota Información no exhaustiva Las normas, directivas y leyes descritas en este manual son una selección pensada para dar a conocer los objetivos y principios más importantes. Esta lista no pretende ser exhaustiva. 2.2.5 Funciones de seguridad Las funciones de seguridad incluyen funciones clásicas y otras más complejas. Funciones clásicas: • Parada • Operaciones en caso de emergencia • Evitar el arranque accidental Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 13 Funciones complejas: • Enclavamientos dependientes del estado • Límites de velocidad • Límites de posición • Parada controlada • Detención controlada, entre otros 2.2.6 Parada Parada (categorías de parada de EN 60204-1) En la norma EN 60204-1 (VDE 0113 parte 1) se definen tres categorías de parada de máquina que describen la secuencia de mando necesaria para la parada independientemente de una situación de emergencia: Categoría de para‐ da Significado 0 Parada no controlada mediante desconexión inmediata de la energía conectada a los elementos del accionamiento de la máquina. 1 Parada controlada; la aportación de energía no se corta hasta que se alcanza la velocidad cero. 2 Parada controlada en la que la aportación de energía se mantiene durante la velocidad cero. Nota La desconexión solo interrumpe la aportación de energía capaz de producir un movimiento. No se desconecta la máquina de la tensión. 2.2.7 Actuación en caso de emergencia EN 60204-1 / 11.98 fija y define las siguientes actuaciones posibles en caso de emergencia (EN 60204-1 Anexo D). Los términos entre paréntesis corresponden a la versión en el borrador definitivo de la edición 5.0 de IEC 60204-1. Una actuación en caso de emergencia incluye, por separado o conjuntamente: • Parada en caso de emergencia (parada de emergencia) • Puesta en marcha en caso de emergencia (arranque de emergencia) • Desconexión en caso de emergencia (desconexión de emergencia) • Conexión en caso de emergencia (conexión de emergencia) Según EN 60204-1 e ISO 13850, estas funciones deben desencadenarse únicamente por una actuación humana consciente. A continuación se describen con más detalle únicamente la Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual 14 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 "desconexión en caso de emergencia" y la "parada en caso de emergencia". Esta última coincide plenamente con el concepto del mismo nombre de la directiva europea de máquinas (en inglés, Emergency Stop). Para simplificar, en lo sucesivo se utilizarán las denominaciones alternativas "desconexión de emergencia" y "parada de emergencia". 2.2.8 Desconexión de emergencia Una actuación en caso de emergencia cuya finalidad consiste en desconectar la alimentación eléctrica de toda una instalación o parte de ella en caso de que exista riesgo de descarga eléctrica u otros riesgos de origen eléctrico (según EN 60204-1 Anexo D). Los aspectos funcionalesde la desconexión en caso de emergencia se definen en la norma IEC 60364-4-46 (idéntica a HD 384-4-46 y VDE 0100 parte 460). Debe preverse una desconexión en caso de emergencia cuando • La protección contra contacto directo (p. ej., con contactos deslizantes, cuerpos de anillos rozantes o aparamenta en salas de servicio eléctrico) solo sea posible interponiendo una cireta distancia u obstáculos. • Existe posibilidad de otros peligros o daños derivados de la energía eléctrica. Además, en el punto 9.2.5.4.3 de EN 60204-1 se lee: La desconexión en caso de emergencia se realiza desconectando la máquina de la alimentación, lo que tiene como consecuencia una parada de la categoría 0. En las máquinas que no admiten una parada de la categoría 0, puede ser conveniente prever otra protección, p. ej., contra contactos directos, a fin de que no sea necesaria la desconexión en caso de emergencia. Esto significa que la desconexión de emergencia debe usarse cuando el análisis de riesgos revele un peligro derivado de la tensión o energía eléctrica y, en consecuencia, se necesite una desconexión inmediata y total de la tensión eléctrica. 2.2.9 Parada de emergencia Actuación en caso de emergencia cuya finalidad consiste en detener un proceso o un movimiento peligrosos (según EN 60204-1 Anexo D). Además, en el punto 9.2.5.4.2 de EN 60204-1 se lee: Aparte de los requisitos de parada (ver el punto 9.2.5.3 de EN 60204-1), para la parada en caso de emergencia se aplican los siguientes requisitos: • Debe tener prioridad sobre las demás funciones y accionamientos en todos los modos de operación. • La aportación de energía a los elementos de accionamiento de la máquina capaces de provocar un estado o estados peligrosos debe interrumpirse sin generar otros peligros y de la manera más rápida posible (p. ej., mediante dispositivos mecánicos de detención que no necesiten alimentación externa, por frenado a contracorriente en la categoría de parada 1). • El rearme no debe dar lugar a un rearranque de la máquina. Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 15 La parada en caso de emergencia debe actuar como parada de la categoría 0 o de la categoría 1 (ver el punto 9.2.2 de EN 60204-1). La categoría de la parada en caso de emergencia debe definirse para cada máquina basándose en la evaluación de riesgos. Deben existir dispositivos para la parada en caso de emergencia en todo puesto de mando o cualquier otro lugar donde pueda ser necesario iniciar una parada en caso de emergencia. Para alcanzar los objetivos de protección de EN 60204-1 deben cumplirse los siguientes requisitos: • En caso de conmutación de los contactos, aunque sea solo a causa de un accionamiento breve, el pulsador debe quedar enclavado obligatoriamente. • No debe ser posible volver a arrancar la máquina desde un puesto de mando principal remoto antes de que se haya eliminado el peligro. El dispositivo de parada de emergencia se debe desbloquear a pie de máquina mediante una actuación consciente. 2.2.10 Función de seguridad Una función de seguridad describe la reacción de una máquina o instalación cuando se produce un evento concreto (p. ej., apertura de una puerta de protección). Las funciones de seguridad se ejecutan mediante un sistema de control de seguridad. Por lo general este se compone de tres subsistemas: la detección, la evaluación y la reacción. Detección (sensores): • La detección de un requisito de seguridad, p. ej.: accionamiento de una parada de emergencia o un sensor de monitoreo de una zona peligrosa (rejillas fotoeléctricas, escáneres láser, etc.). Evaluación (unidad de evaluación): • La detección de un requisito de seguridad y el inicio seguro de la reacción, p. ej., la desconexión de los circuitos de habilitación. • El monitoreo del correcto funcionamiento de sensores y actuadores. • El inicio de una reacción ante fallas detectadas. Reacción (actuadores): • Desactivación del peligro de acuerdo con el comando de conmutación de la unidad de evaluación. 2.2.11 Dispositivos de rearme y arranque La necesidad de integrar un dispositivo de rearme (reset) y un dispositivo de arranque (arranque de la máquina) en una función de seguridad o en un control de una máquina depende de varios factores, en particular del tipo de función de seguridad. El diseño del dispositivo de mando también ofrece distintas posibilidades. Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual 16 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Dependencia del tipo de función de seguridad La necesidad de integrar un dispositivo de arranque se deriva de los requisitos de EN 60204-1 sobre "Seguridad de las máquinas. Equipamiento eléctrico de las máquinas. Parte 1: Requisitos generales". En el párrafo 9.2.5.2 "Arranque" se indica que el inicio del funcionamiento solo debe ser posible si todas las funciones de seguridad y/o medidas de protección se encuentran en la posición correcta y están operativas. En el caso de las máquinas que necesitan más de un punto de mando para desencadenar un arranque, cada punto de mando debe estar equipado con un dispositivo de arranque independiente de accionamiento manual. Las condiciones para desencadenar un arranque deben ser las siguientes: • deben cumplirse todas las condiciones necesarias para el funcionamiento de la máquina • todos los dispositivos de arranque deben estar en posición de reposo (DES/OFF) • a continuación deben accionarse simultáneamente todos los dispositivos de arranque. Esta parte de IEC 60204 también define los requisitos dirigidos a las funciones de PARADA DE EMERGENCIA. Si un accionamiento activo de un dispositivo de PARADA DE EMERGENCIA ha activado un comando de control posterior, su efecto debe mantenerse hasta su rearme. "Este rearme solo debe ser posible mediante un accionamiento manual en el lugar en el que se ha desencadenado el comando. El rearme del comando no debe poner nuevamente en marcha la máquina, sino únicamente posibilitar una nueva puesta en marcha". En este caso se necesita tanto un dispositivo de rearme en el lugar donde se encuentra el pulsador de parada de emergencia como un dispositivo de arranque para poner en marcha la máquina nuevamente una vez efectuado el rearme (ver también EN ISO 13849-1 párrafo 5.2.2 "Rearme manual"). En muchos casos, la función de rearme tras la parada de emergencia se puede garantizar desenclavando mecánicamente in situ el pulsador de parada de emergencia (ver EN ISO 13850 párrafo 4.1.4 " Rearme del dispositivo de parada de emergencia"). Para las funciones de rearme de los dispositivos de protección separadores existe un requisito similar: "Un (nuevo) cierre o rearme de un dispositivo de protección enclavado no debe generar un funcionamiento peligroso de la máquina. OBSERVACIÓN: los requisitos dirigidos a los dispositivos de protección separadores con función de arranque (dispositivos de protección separadores con capacidad de control) están definidos en ISO 12100-2, 5.3.2.5". Aquí también se describe tanto el dispositivo de rearme para la puerta de protección como la necesidad de un dispositivo de arranque para poner en marcha la máquina nuevamente. Aquí constituyen una excepción los dispositivos de protección separadores que permiten un rearranque automático (p. ej., rejillas de protección no traspasables por detrás, ver EN ISO 13849-1) y otros dispositivos de mando con rearme automático (p. ej., pupitres de mando a dos manos, marcha a impulsos (Jog), etc., ver EN 60204-1). Aquí no es necesario un dispositivo de rearme o arranque para poner en marcha la máquina nuevamente tras la activación de esta función de seguridad. Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 17 Diseño cromático de los dispositivos demando según la norma El diseño cromático de los dispositivos de rearme y arranque también está definido en EN 60204-1 (capítulo 10.2): • "Los pulsadores de ARRANQUE/MARCHA/CON/ON deben ser de color BLANCO, GRIS, NEGRO o VERDE, preferentemente BLANCO. ROJO no se debe utilizar". • "El color ROJO debe reservarse para pulsadores de PARADA DE EMERGENCIA y DESCONEXIÓN DE EMERGENCIA". • "Los pulsadores de rearme deben ser de color AZUL, BLANCO, GRIS o NEGRO". Ver también FAQ detalladas sobre dispositivos de rearme y arranque (http:// support.automation.siemens.com/WW/view/es/109748231) 2.2.12 Selector de modos de operación Es habitual que las máquinas posean varios modos de operación que pueden alternarse mediante un selector. Toda máquina debe diseñarse de modo que sea segura en todos los modos de operación. Dado que el selector de modos de operación se limita a cambiar entre estos modos de operación seguros, protegidos por funciones de seguridad, no es necesario que el propio selector esté diseñado como elemento seguro ni que se incluya en el cálculo de estas funciones de seguridad. La selección de modo de operación no debe activar por sí misma la operación de la máquina, que debe realizarse mediante una operación independiente. Si un modo de operación exige la supresión de una determinada función de seguridad (p. ej., para tareas de configuración o reparación), esa función deberá sustituirse por otra función de seguridad según EN 60204-1, capítulo 9.2.4. En este caso se recomienda diseñar el selector de modos de operación desde el punto de vista eléctrico con el nivel de seguridad más alto de todos los modos de operación. Sin embargo, tampoco en este caso es necesario incluir el selector en el cálculo de las funciones de seguridad. Además, determinados tipos de máquinas exigen requisitos especiales para la conmutación de modos de operación. Estos requisitos se recogen en las normas C de estos tipos de máquinas y deben aplicarse. Ver también FAQ detallada sobre la selección de modos de operación (http:// support.automation.siemens.com/WW/view/es/89260861) Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual 18 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/109748231 http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/109748231 http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/89260861 http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/89260861 2.2.13 Conexión de actuadores Nota Para alcanzar el Performance Level/Safety Integrity Level especificados, se deben monitorear los actuadores indicados en el circuito de retorno del módulo de seguridad correspondiente. Nota Con cargas inductivas y capacitivas se recomienda incorporar elementos supresores (de protección) adecuados. De esta forma se pueden suprimir las perturbaciones electromagnéticas y prolongar la vida útil de los contactos. Conexión de actuadores hasta PL c según ISO 13849-1 o SIL CL 1 según IEC 62061 13 23 14 24 Q1 A1 Qx Q1 Figura 2-1 PL c según ISO 13849-1 o SIL CL 1 según IEC 62061 Conexión de actuadores con tendido protegido hasta PL e/Cat. 4 según ISO 13849-1 o SIL CL 3 según IEC 62061 13 23 14 24 Q1 Q2 Q2 A1 Qx Q1 Figura 2-2 PL e según ISO 13849-1 o SIL CL 3 según IEC 62061 Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 19 ADVERTENCIA Tendido de los cables de mando Solo es posible alcanzar PL e según ISO 13849-1 o SIL CL 3 según IEC 62061 tendiendo los cables de mando desde la salida de los módulos (p. ej., 14) hasta los relés y contactores de mando (Q1 y Q2) de manera que queden protegidos contra cruces y contactos a P (p. ej., como cable con cubierta individual o en una canaleta propia). Para determinados aparatos de mando pueden existir limitaciones en cuanto al nivel de seguridad alcanzable (ver las especificaciones en el manual del aparato correspondiente). Conexión de actuadores hasta PL e según ISO 13849-1 o SIL CL 3 según IEC 62061 13 23 14 24 Q1 Q2 Q2 A1 Qx Qy Q1 Figura 2-3 PL e según ISO 13849-1 o SIL CL 3 según IEC 62061 2.2.14 El contactor de potencia como actuador Cálculo de la integridad de seguridad En muchas aplicaciones de seguridad se utiliza un contactor de potencia como actuador. En el caso de estos aparatos electromecánicos, para calcular la integridad de seguridad deben usarse valores B10. El valor B10 para aparatos sujetos a desgaste se expresa en número de ciclos de maniobra y refleja el número de accionamientos tras el cual el 10 % de los aparatos no supera un ensayo de vida útil. Con ayuda del valor B10, el usuario puede calcular la tasa total de fallas de un componente electromecánico mediante una fórmula simplificada (ver apartado 6.7.8.2.1 de DIN EN 62061): λ = 0,1 x C / B10 con C = ciclo de accionamientos por hora (operating cycle) C es una indicación del usuario y debe definirse independientemente para cada aplicación. La tasa de fallas está compuesta por las fallas no peligrosas (λS) y las fallas peligrosas (λD): λ = λS+ λD o bien Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual 20 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 λD = [proporción de fallas peligrosas en %] x λ λS = [proporción de fallas no peligrosas en %] x λ La tasa de fallas peligrosas λD del componente utilizado es necesaria para cálculos posteriores. El valor B10d utilizado en EN ISO 13849-1:2008 se calcula de la siguiente manera: B10d = B10 / Proporción de fallas peligrosas Encontrará los valores B10 estándar y los porcentajes de fallas peligrosas (pfp) para componentes electromecánicos/sujetos a desgaste de controles industriales en las fichas de datos del producto. Estos valores también están disponibles en la Safety Evaluation de TIA Selection Tool y pueden consultarse para los cálculos. Deben tenerse en cuenta especialmente las condiciones bajo las cuales son válidos estos valores característicos. Por lo general, el valor B10 de un contactor de potencia se proporciona para un 66 % de la intensidad asignada de empleo. Esto obedece a la necesidad de sobredimensionamiento como uno de los principios de seguridad contrastados y que por ello debe mantenerse también en la aplicación. Maniobras normales en servicio Si los contactores de potencia deben maniobrarse en condiciones normales de servicio, hay que tener en cuenta que esto también afecta al cálculo de la integridad de seguridad. Por ello, al calcular la tasa de fallas como ciclo de accionamientos debe utilizarse un valor que incluya tanto la maniobra normal de servicio como la de seguridad. Deben tenerse en cuenta los requisitos temporales de detección de fallas para que no pueda producirse en ningún caso una acumulación de fallas durante las maniobras de servicio. De lo contrario, las maniobras de servicio deberán implementarse de otro modo. 2.2.15 Conexión en serie de sensores Conexión en serie de pulsadores de parada de emergencia Es posible conectar en serie pulsadores de parada de emergencia hasta el máximo nivel de seguridad (SIL CL 3 según IEC 62061, SIL 3 según IEC 61508 y PL e según ISO 13849-1), ya que se da por supuesto que solo se acciona un pulsador de parada de emergencia. Esto garantiza la detección de fallas o defectos. Ver capítulo "Parada en caso de emergencia" (Introducción (Página 30)). Conexión en serie de interruptores de posición En principio siempre es posible interconectar en serie interruptores de posición, a condición de que no se prevea la apertura simultánea de varias puertas de protección de modo regular (ya que de lo contrario no es posible detectar las potenciales fallas). Sin embargo, para los niveles de seguridad SIL CL 3 según IEC 62061, SIL 3 según IEC 61508 y PL e según ISO 13849-1, nunca deben conectarse en serie, ya que es necesario descubrir todas y cada una de las fallas peligrosas(independientemente del personal de operación). Ver capítulo "Monitoreo de puerta de protección" (Conceptos usados en la norma (Página 74)). Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 21 Conexión en serie de un pulsador de parada de emergencia y un monitoreo de puerta de protección En principio siempre es posible interconectar en serie un pulsador de parada de emergencia y un interruptor de posición, a condición de que no sea posible que ambos se abran o accionen al mismo tiempo de modo regular (ya que de lo contrario no es posible detectar las potenciales fallas). Sin embargo, para los niveles de seguridad SIL CL 3 según IEC 62061, SIL 3 según IEC 61508 y PL e según ISO 13849-1, nunca deben conectarse en serie, ya que es necesario descubrir todas y cada una de las fallas peligrosas (independientemente del personal de operación). Ver capítulo "Combinaciones típicas de funciones de seguridad" (Introducción (Página 130)). Funciones de seguridad: Generalidades 2.2 Información general Safety Integrated Application Manual 22 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Ejemplos de aplicación 3 3.1 Introducción Si hay personas en la proximidad de las máquinas (p. ej., en instalaciones de producción), es necesario usar dispositivos técnicos de protección adecuados. De esto se derivan un gran número de funciones de seguridad enfocadas a este fin. En los próximos capítulos se describe la puesta en práctica de las funciones de seguridad más importantes con ayuda de ejemplos de aplicación sencillos. Los ejemplos se clasifican según el tipo de función de seguridad que deba implementarse: • Parada en caso de emergencia • Vigilancia de puerta de protección • Vigilancia de zonas de peligro abiertas • Vigilancia de velocidad y parada • Manejo seguro • Combinaciones típicas de funciones de seguridad Ejemplos de aplicación para las distintas unidades de evaluación En las siguientes tablas, los ejemplos de aplicación también están agrupados según la unidad de evaluación correspondiente. De este modo, además de la estructura de capítulos, puede realizarse una selección específica de ejemplos de unidades de evaluación determinadas (p. ej., 3SK2). Tabla 3-1 3SK1 Nivel de segu‐ ridad Detección Reacción Vínculo SIL PL Parada de emer‐ gencia Interruptor de posición Otros Con‐ tactor Arran‐ cador de mo‐ tor Otros Mecá‐ nico RFID Magné‐ tico Blo‐ queo 1 c x - - - - - x - - Capítulo 3.2.2 (Pági‐ na 156) 3 e x - - - - - x - - Capítulo 3.2.7 (Pági‐ na 42) 3 e x - - - - - - x 3RM1 Capítulo 3.2.9 (Pági‐ na 45) 3 e x - - - - - - x ET 200SP Capítulo 3.2.14 (Pági‐ na 54) Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 23 3 e x - - - - - - - 3RW55 Capítulo 3.2.20 (Pági‐ na 69) 1 c - x - - - - x - - Capítulo 3.3.3 (Pági‐ na 82) 3 e - x - - - - x - - Capítulo 3.3.5 (Pági‐ na 85) 3 e - x - - - - - x 3RM1 Capítulo 3.3.7 (Pági‐ na 89) 3 e - - x - - - x - - Capítulo 3.3.10 (Pági‐ na 96) 3 e - - - - - Cortina fo‐ toeléctrica x - - Capítulo 3.4.2 (Pági‐ na 105) 3 e - - - - - Alfombrilla de seguri‐ dad x - - Capítulo 3.4.4 (Pági‐ na 109) 2 d - - - - - Escáner a láser x - - Capítulo 3.4.6 (Pági‐ na 113) 3 e - - - - - Mando a dos ma‐ nos x - - Capítulo 3.6.2 (Pági‐ na 125) 3 e x x - - - - x - - Capítulo 3.7.5 (Pági‐ na 138) 3 e x x - - - Conexión en cascada x - - Capítulo 3.7.8 (Pági‐ na 145) 3 e x - - - - - x - 3RQ1 Capítulo 3.7.13 (Pági‐ na 156) Tabla 3-2 3SK2 Nivel de segu‐ ridad Detección Reacción Vínculo SIL PL Parada de emer‐ gencia Interruptor de posición Otros Con‐ tactor Arran‐ cador de mo‐ tor Otros Mecá‐ nico RFID Magné‐ tico Blo‐ queo 1 c x - - - - - x - - Capítulo 3.2.3 (Pági‐ na 33) Ejemplos de aplicación 3.1 Introducción Safety Integrated Application Manual 24 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 2 c x - - - - - x - Contactor F-PLC IN Capítulo 3.2.5 (Pági‐ na 37) 3 e x - - - - - x - - Capítulo 3.2.8 (Pági‐ na 43) 3 e x - - - - - - x 3RM1 Capítulo 3.2.10 (Pá‐ gina 47) 3 e x - - - - - x - Contactor F-PLC IN Capítulo 3.2.12 (Pá‐ gina 50) 3 e x - - - - - - x ET 200SP Capítulo 3.2.15 (Pá‐ gina 56) 3 e x - - - - - - x 3RM1 Capítulo 3.2.18 (Pá‐ gina 62) 3 e x - - - - - - x 3RM1 Capítulo 3.2.19 (Pá‐ gina 65) 1 c - x - - - - x - - Capítulo 3.3.4 (Pági‐ na 83) 3 e - x - - - - x - - Capítulo 3.3.6 (Pági‐ na 87) 3 e - x - - - - - x 3RM1 Capítulo 3.3.8 (Pági‐ na 91) 3 e - - x - - - x - - Capítulo 3.3.11 (Pá‐ gina 97) 2 d - x - - x - x - - Capítulo 3.3.12 (Pá‐ gina 99) 3 e - - - - - Cortina fo‐ toeléctrica x - - Capítulo 3.4.3 (Pági‐ na 107) 3 e - - - - - Alfombrilla de seguri‐ dad x - - Capítulo 3.4.5 (Pági‐ na 111) 2 d - - - - - Escáner a láser x - - Capítulo 3.4.7 (Pági‐ na 115) 3 e - x - - x Vigilancia de parada x - - Capítulo 3.5.3 (Pági‐ na 121) 3 e - - - - - Mando a dos ma‐ nos x - - Capítulo 3.6.3 (Pági‐ na 127) Ejemplos de aplicación 3.1 Introducción Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 25 2 d x - - - - Vigilancia de corrien‐ te x - - Capítulo 3.7.4 (Pági‐ na 135) 3 e x x - - - - x - - Capítulo 3.7.6 (Pági‐ na 140) 3 e x - - - - Cortina fo‐ toeléctrica + Mando a dos ma‐ nos x - - Capítulo 3.7.7 (Pági‐ na 142) Tabla 3-3 3RK3 MSS Nivel de segu‐ ridad Detección Reacción Vínculo SIL PL Parada de emer‐ gencia Interruptor de posición Otros Con‐ tactor Arran‐ cador de mo‐ tor Otros Mecánico RFID Mag‐ nético Blo‐ queo 3 e x - - - - AS-i x - - Capítulo 3.2.11 (Pá‐ gina 48) 3 e - x - - - AS-i x - - Capítulo 3.3.9 (Pági‐ na 93) 3 e x x - - - Comunica‐ ción direc‐ ta vía AS-i x - - Capítulo 3.7.9 (Pági‐ na 147) Tabla 3-4 CPU F Nivel de seguri‐ dad Detección Reacción Vínculo SIL PL Parada de emergen‐ cia Interruptor de posición Otros Con‐ tactor Arran cador de mo‐ tor Otros Mecáni‐ co RFID Mag‐ nético Incl. blo‐ queo 2 c x - - - - - x - Contactor F-PLC IN Capítulo 3.2.6 (Página 39) 3 e x - - - - - x - Contactor F-PLC IN Capítulo 3.2.13 (Pági‐ na 52) 3 e x - - - - - - x ET 200SP Capítulo 3.2.16 (Pági‐ na 58) Ejemplos de aplicación 3.1 Introducción Safety Integrated Application Manual 26 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 3 e x - - - - - - x ET 200SP Capítulo 3.2.17 (Pági‐ na 60) 3 e x - - - - - x - 3RQ1 Capítulo 3.2.21 (Pági‐ na 71) 3 e x - - x - Interruptor de tirón por cable, AS-i x - - Capítulo 3.7.10 (Pági‐ na 149) 3 e x - - - x AS-i x - - Capítulo 3.7.11 (Pági‐ na 151) 3 e x x - - - ET 200eco PN x - - Capítulo 3.7.12 (Pági‐ na 154) 3 e - x - - x ET 200eco PN x - - Capítulo 3.3.13 (Pági‐ na 101) Uso de los ejemplos de aplicación El uso de los ejemplos de aplicación resulta muy sencillo gracias a su estructura homogénea. Al principio de cada ejemplo se describe brevemente la aplicación. A continuación se muestra la estructura de la función de seguridad a partir de esquemas generales sencillos. Las señales de sensor y el mando de los actuadores se indican con líneas azules, mientras que el circuito de respuesta para la vigilancia de los actuadores se representa por medio de una línea discontinua. Figura 3-1 Representación de ejemplo: Estructura de una función de seguridad Ejemplos de aplicación 3.1 Introducción Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 27 Se describe el funcionamiento exacto y se indica el máximo nivel de seguridad alcanzable en SIL según IEC 62061 y en PL según ISO 13849-1. Representación del máximo nivel de seguridad alcanzable Idoneidad para hasta SIL 1/PL c Idoneidad para hasta SIL 2/PL d Idoneidad para hasta SIL 3/PL e Algunos ejemplos de aplicación abarcan varias funciones de seguridad. En esos casos, la descripción muestra el nivel de seguridad alcanzado con la funciónde seguridad indicada en el título. El nivel de seguridad alcanzado con las funciones de seguridad adicionales se describe en el texto. Los ejemplos de aplicación se dimensionan por lo general como ejemplos SIL1/PLc y SIL3/PLe. Por supuesto, también se puede alcanzar el nivel SIL2/PLd. En vista de que las configuraciones físicas de SIL3/PLe y SIL2/PLd presentan diferencias mínimas o incluso inexistentes, se suele prescindir de este ejemplo. La diferencia de ambas clasificaciones puede atribuirse a que la calidad del diagnóstico es distinta. Los mecanismos de diagnóstico necesarios ya están integrados en las unidades de evaluación (diagnósticos de cruce, discrepancia, etc.). Por lo tanto, en la mayoría de los casos no resulta una configuración diferente ni tampoco un número diferente de componentes utilizados para un ejemplo SIL2/PLd o SIL3/PLe. Nota El nivel de seguridad alcanzado depende de la puesta en práctica de los distintos ejemplos de aplicación. Sobre todo es necesario comprobar y respetar los supuestos aplicados, p. ej., en lo referente a la frecuencia de maniobra o la exclusión de fallas. Para facilitar la reproducción de la aplicación, se incluye una lista de los componentes de seguridad utilizados. Por lo general, los ejemplos de aplicación Safety solo representan una función de seguridad en una máquina. Sin embargo, con frecuencia hay un gran número de funciones de seguridad reunidas en una máquina. Además en una máquina se realizan maniobras normales de salidas, motores, etc. A tal fin, la máquina también cuenta con dispositivos de arranque y lógicas combinacionales. Éstos no se tienen en cuenta en los ejemplos de aplicación Safety. Por esta razón, por lo general también se prescinde de la representación del dispositivo de arranque de la máquina y se opta por solo representar el dispositivo de rearme (reset o arranque) de la función de seguridad. La funcionalidad se ha comprobado con los componentes de hardware indicados. Pueden usarse también productos similares que no aparezcan en la lista. En tal caso, tenga en cuenta que puede ser necesario modificar el cableado de los componentes de hardware (p. ej., la asignación de pines). Ejemplos de aplicación 3.1 Introducción Safety Integrated Application Manual 28 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Al final de cada ejemplo hay un vínculo de Internet que conduce a información más detallada sobre el ejemplo de aplicación en cuestión. Esto incluye, p. ej.: • Esquemas de cableado • Los archivos de proyecto si se usa el sistema modular de seguridad o el módulo de seguridad 3SK2 • Datos CAx de los componentes de hardware utilizados Encontrará un cálculo de seguridad detallado con todos los valores característicos en el archivo de proyecto de Safety Evaluation. Para utilizar el archivo se necesita la TIA Selection Tool con Safety Evaluation (http://www.siemens.com/safety-evaluation-tool) integrada. El vínculo de descarga de CAx le permite descargar (http://www.siemens.com/cax) con unos pocos clics toda la documentación de los componentes de hardware utilizados. Para ello se necesita una cuenta en el portal Service & Support de Siemens o en el Siemens Industry Mall. Los módulos de seguridad se parametrizan con interruptores DIP. Puede consultar los distintos ajustes en los esquemas de conexiones incluidos. Nota Al final del manual encontrará detalles sobre reglamentos y normas, así como la especificación y el diseño de los elementos de seguridad que forman parte de los controles. Ejemplos de aplicación 3.1 Introducción Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 29 http://www.siemens.com/safety-evaluation-tool http://www.siemens.com/cax 3.2 Parada en caso de emergencia 3.2.1 Introducción El pulsador de parada de emergencia es un componente muy extendido que permite proteger a las personas, las instalaciones y el medioambiente induciendo una parada en caso de emergencia. En este capítulo se describen aplicaciones con funciones de seguridad precisamente de esta gama de aplicación. Aplicación típica Una unidad de evaluación monitorea el pulsador de parada de emergencia con su contacto de apertura positiva. Si se acciona la parada de emergencia, la unidad de evaluación desconecta los actuadores conectados aguas abajo a través de salidas seguras conforme a la categoría de parada 0 según EN 60204-1. Antes de reconectar los actuadores o acusar la desconexión de parada de emergencia con el botón de arranque, se comprueba que los contactos del pulsador de parada de emergencia estén cerrados y los actuadores estén desconectados. Nota • Tienda los cables de sensores con protección; utilice exclusivamente sensores de seguridad con contactos de apertura positiva. • Los dispositivos, aspectos funcionales y principios de diseño para parada de emergencia se describen en la EN ISO 13850. Tenga en cuenta también la norma EN 60204-1. • La "parada de emergencia" no es un medio para la reducción de riesgos. • La "parada de emergencia" es una "función de seguridad complementaria" (si se acciona la "parada de emergencia", debe desconectarse el motor). Accionamiento accidental En muchos casos es necesario proteger los pulsadores de parada de emergencia contra su accionamiento accidental, a fin de aumentar la disponibilidad de la instalación. El primer paso consiste en colocar el pulsador de parada de emergencia en el lugar adecuado de la máquina. El pulsador de parada de emergencia debe encontrarse en un lugar de fácil acceso, donde pueda accionarse sin obstáculos y sin peligro. Además cabe la posibilidad de usar un collar de protección para evitar su accionamiento accidental. En ese caso, asegúrese también de que el pulsador siga siendo fácilmente accesible. Nota Los pulsadores de parada de emergencia SIRIUS de SIEMENS con collar de protección cumplen los requisitos de la norma EN ISO 13850 "Seguridad de las máquinas. Parada de emergencia. Principios para el diseño" y pueden usarse en aplicaciones de seguridad. Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual 30 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Condiciones para la conexión en serie Solo se permite la conexión en serie de los pulsadores de parada de emergencia hasta PL e (según ISO 13849-1) o SIL 3 (según IEC 62061) si queda descartada la posibilidad de que dichos pulsadores fallen y sean accionados al mismo tiempo. Si hay varios pulsadores de parada de emergencia conectados eléctricamente en serie, cada desconexión de seguridad a través de un pulsador de parada de emergencia representa una función de seguridad complementaria individual. Si se utilizan pulsadores de parada de emergencia del mismo tipo, basta con analizar una función de seguridad complementaria a modo de ejemplo en representación de todas las funciones de seguridad complementarias. 3.2.2 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con un módulo de seguridad 3SK1 Aplicación Desconexión de parada de emergencia monocanal de un motor por medio de un módulo de seguridad 3SK1 y un contactor de potencia. Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 31 Esquema Figura 3-2 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con un módulo de seguridad 3SK1 Funcionamiento El módulo de seguridad 3SK1 monitorea el pulsador de parada de emergencia. Al accionar el pulsador de parada de emergencia, el módulo de seguridad abre los circuitos de habilitación y desconecta el contactor de potencia de forma segura. Si el pulsador de parada de emergencia está desenclavado y el circuito de retorno cerrado, se puede volver a conectar con el botón de arranque. Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual 32 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 Componentesde seguridad Pulsador de parada de emer‐ gencia Módulo de seguridad Contactor 3SU1 (http://www.siemens.com/ sirius-act) 3SK1 (http://www.siemens.com/ safety-relays) 3RT20 (http:// www.siemens.com/sirius- control) Ver también Esquema de conexiones y Safety Evaluation (http://support.automation.siemens.com/WW/ view/es/73134129) 3.2.3 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con el módulo de seguridad 3SK2 Aplicación Desconexión de parada de emergencia monocanal de un motor por medio de un módulo de seguridad 3SK2 y un contactor de potencia. Esquema Figura 3-3 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con un módulo de seguridad 3SK2 Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 33 http://www.siemens.com/sirius-act http://www.siemens.com/sirius-act http://www.siemens.com/safety-relays http://www.siemens.com/safety-relays http://www.siemens.com/sirius-control http://www.siemens.com/sirius-control http://www.siemens.com/sirius-control http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/73134129 http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/73134129 Funcionamiento El módulo de seguridad 3SK2 monitorea el pulsador de parada de emergencia. Al accionar el pulsador de parada de emergencia, el módulo de seguridad abre los circuitos de habilitación y desconecta el contactor de potencia de forma segura. Si el pulsador de parada de emergencia está desenclavado y el circuito de retorno cerrado, se puede volver a conectar con el botón de arranque. Componentes de seguridad Pulsador de parada de emer‐ gencia Sistema de seguridad modular Contactor 3SU1 (http://www.siemens.com/ sirius-act) 3SK2 (http://www.siemens.com/ safety-relays) 3RT20 (http:// www.siemens.com/sirius- control) Ver también Esquema de conexiones, proyecto 3SK2 y Safety Evaluation (http:// support.automation.siemens.com/WW/view/es/109485642) 3.2.4 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con un arrancador suave 3RW55 Failsafe Aplicación Para poder desconectar una máquina de manera segura aun en caso de emergencia, se instala un pulsador de parada de emergencia que se vigilan con un arrancador suave 3RW55 Failsafe. Tanto las maniobras de servicio con arranque y parada suaves como la desconexión segura se realizan por medio del arrancador suave 3RW55 Failsafe. Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual 34 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 http://www.siemens.com/sirius-act http://www.siemens.com/sirius-act http://www.siemens.com/safety-relays http://www.siemens.com/safety-relays http://www.siemens.com/sirius-control http://www.siemens.com/sirius-control http://www.siemens.com/sirius-control http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/109485642 http://support.automation.siemens.com/WW/view/es/109485642 Configuración Figura 3-4 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 1 o PL c con un arrancador suave 3RW55 Failsafe Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 35 Funcionamiento El arrancador suave 3RW55 Failsafe vigila el pulsador de parada de emergencia. Al accionar el pulsador de parada de emergencia, el arran‐ cador suave desconecta la carga de manera segura. Si el pulsador de parada de emergencia está desenclavado, se puede volver a iniciar usando el selector S2. Para volver a arrancar el arrancador suave 3RW55 Failsafe tras una desconexión STO y posterior habilitación del pulsador de parada de emergencia, se necesita un flanco positivo en la entrada de arranque (predeterminado: DI1). En esta aplicación, esto se hace desconectando y conectando el selector S2. Con los arrancadores suaves 3RW55 Failsafe pueden implementarse aplicaciones con la función de seguridad Safe Torque Off (STO) según EN 61800-5-2 y categoría de parada 0 según EN 60204-1. El arrancador suave 3RW55 Failsafe está dimensionado para poder im‐ plementar aplicaciones STO hasta SIL 1 o PL c, sin que el usuario deba utilizar otros aparatos en el circuito de desconexión (desconexión a un canal por el arrancador suave 3RW55 Failsafe). El comando de desconexión en la entrada de seguridad F-DI del arran‐ cador suave 3RW55 Failsafe puede proceder de un pulsador de parada de emergencia conectado directamente, de una salida de seguridad de un módulo de seguridad superior o de un controlador de seguridad superior. No es necesario evaluar la salida de señalización de seguridad F‑RQ (bornes 41/42) para aplicaciones hasta SIL 1 o PL c. Sin embargo, tam‐ bién puede utilizarse en esos casos, p. ej., para señalizar al operador una falla en el 3RW55 Failsafe por medio de una lámpara de señaliza‐ ción. El rearranque del motor no es posible hasta que se restablece la señal F-DI y se cambia la fuente de mando de DES a CON. Encontrará posibles fuentes de mando e información detallada sobre el arrancador suave 3RW55 Failsafe en el Manual (https:// support.industry.siemens.com/cs/de/en/view/109753752). Nota Para el diagnóstico, es imprescindible que el 3RW55 Failsafe esté siempre conectado directamente a la tensión principal. Los elementos de conmutación adicionales, como, p. ej., un contactor redundante, solo deben conectarse en serie aguas abajo del 3RW55 Failsafe. Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual 36 Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 https://support.industry.siemens.com/cs/de/en/view/109753752 https://support.industry.siemens.com/cs/de/en/view/109753752 Componentes de seguridad Pulsador de parada de emergencia Arrancador suave Failsafe 3SU1 (http://www.siemens.com/sirius-act) 3RW55 (https://new.siemens.com/global/en/products/ automation/industrial-controls/sirius/sirius-hybrid/3rw-soft- starter.html) Ver también: Diagrama de conexiones y Safety Evaluation (https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/ view/109780385) FAQ detalladas sobre: Arrancador suave 3RW: desconexión segura según IEC 62061 (SIL) o ISO 13849-1 (PL) (https://support.industry.siemens.com/cs/ww/es/view/67474130/en) 3.2.5 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 2 o PL c con un contactor con entrada de seguridad (F-PLC-IN) y módulo (relé) de seguridad 3SK2 Aplicación Desconexión de parada de emergencia monocanal de un motor por medio de un módulo de seguridad 3SK2 y un contactor de potencia 3RT1 con control de seguridad. Esquema Parada de emergencia Arranque Contactor F-PLC-IN 3SK2 Figura 3-5 Desconexión de parada de emergencia hasta SIL 2 o PL c con un contactor con entrada de seguridad (F-PLC-IN) y módulo (relé) de seguridad 3SK2 Ejemplos de aplicación 3.2 Parada en caso de emergencia Safety Integrated Application Manual Manual de aplicación, 07/2021, A5E33346617004A/RS-AD/004 37 http://www.siemens.com/sirius-act https://new.siemens.com/global/en/products/automation/industrial-controls/sirius/sirius-hybrid/3rw-soft-starter.html https://new.siemens.com/global/en/products/automation/industrial-controls/sirius/sirius-hybrid/3rw-soft-starter.html https://new.siemens.com/global/en/products/automation/industrial-controls/sirius/sirius-hybrid/3rw-soft-starter.html https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109780385 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109780385 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/es/view/67474130/en Funcionamiento El módulo de seguridad 3SK2 monitorea el pulsador de parada de emergencia. Al accionar el pulsador de parada de emergencia, el módulo de seguridad abre los circuitos de habilitación y desconecta el contactor de potencia de forma segura a través de su entrada de seguridad (F-PLC- IN). Si el pulsador de parada de emergencia está desen‐ clavado y el circuito de retorno cerrado, se puede volver a conectar con el botón de arranque. Nota Para alcanzar el nivel PL c basta con que
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