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Los convertidores ofrecen seguridad a la maquinaria de alimentación y bebidas

Los convertidores de frecuencia han sustituido con éxito muchas técnicas tradicionales de control de la maquinaria usada en el sector de alimentación y bebidas. Además de un control preciso de los procesos y una eficiencia energética muy mejorada, los convertidores también ayudan a los fabricantes de maquinaria a cumplir las normas de seguridad obligatorias y a reducir la complejidad del sistema.

Las industrias de alimentación y bebidas emplean una gran variedad de maquinaria en operaciones que van desde la manipulación de materias primas hasta el bombeo y el transporte de ingredientes; desde procesos de mezclado y cocinado hasta el embalaje y almacenamiento. Sin importar lo heterogénea que sea la aplicación, todos ellos tienen un factor común: un motor eléctrico de baja tensión (BT) tanto de CA (corriente alterna) como de CC (corriente continua), e incluyen los motores de imanes permanentes y síncronos de reluctancia más recientes.

Bombas, ventiladores e incluso decantadores se pueden controlar muy satisfactoriamente haciendo funcionar sus motores de BT a velocidad máxima y ajustando su salida con métodos mecánicos relativamente rudimentarios, como engranajes o estrangulación. Sin embargo, en los últimos 30 años hemos visto la adopción de un enfoque más elegante y energéticamente eficiente basado en convertidores de frecuencia.

La seguridad de la maquinaria es esencial en el sector de alimentación y bebidas, incluyendo la industria del azúcar, donde se usan grandes máquinas para diversas aplicaciones.


Convertidores para dar soporte a la seguridad de la maquinaria

Un convertidor garantiza que un proceso alcance la velocidad y el par óptimos manteniendo la precisión requerida. Las ventajas de los convertidores de frecuencia son bien reconocidas en términos de considerables mejoras de productividad y eficiencia en las fábricas, ahorro de energía y menor desgaste de los equipos con movimiento. Al mismo tiempo, gracias al preciso control que ofrecen, los convertidores desempeñan un papel igualmente importante en garantizar el paro seguro de la maquinaria.

La seguridad funcional forma parte de un sistema de seguridad global que depende del correcto funcionamiento de un sistema o equipo al responder a la información que recibe. En maquinaria, seguridad funcional normalmente significa sistemas que monitorizan de forma segura y, cuando sea necesario, toman el control de las aplicaciones de la máquina para recuperar el funcionamiento en un estado seguro, o para asegurarse de que se ejecuta la acción deseada, como una parada segura.

Nuestros convertidores de frecuencia de BT ofrecen soporte para el funcionamiento seguro de procesos y máquinas. Los convertidores ofrecen una amplia selección de funciones de seguridad, ya vengan de serie o integradas en módulos de funciones de seguridad opcionales del convertidor. La opción de disponer de funciones de seguridad certificadas en un convertidor reduce la necesidad de complementos de seguridad externos, como contactores y relés de seguridad, así como el cableado que éstos requerirían.

Las funciones de seguridad más comunes de un convertidor

Safe Torque Off (STO) es quizás la función de seguridad más esencial, pues pone la maquinaria en un estado de desconexión segura de par e impide su arranque accidental. Esta función permite ejecutar con seguridad la limpieza y el mantenimiento mecánico de la maquinaria de la industria alimentaria. También sirve para permitir a un operador reponer productos mientras el convertidor está detenido temporalmente y en espera, listo para reanudar su funcionamiento con una mínima interrupción de la producción. Las funciones de diagnósticos internos del convertidor también se ejecutan con el sistema detenido, lo cual permite analizar los eventos a posteriori, una funcionalidad enormemente provechosa para optimizar un proceso.

Una función relacionada es el paro seguro 1 (SS1), que pone la maquinaria en estado de paro seguro si se detectan ciertas condiciones. Cuando se activa, decelera el motor e inicia la función STO después de un retardo específico.

El paro seguro del funcionamiento (SOS) mantiene el motor en un estado de reposo seguro mientras mantiene el par motor y está relacionado con el paro seguro 2 (SS2), que detiene el motor de forma segura e inicia SOS por debajo de una velocidad especificada o después de un límite de tiempo definido.

Se pueden incorporar a los convertidores otras funciones de seguridad definidas, incluyendo funciones como velocidad limitada con seguridad (SLS), que impide al motor superar los límites de velocidad definidos; dirección segura (SDI), que impide al eje del motor moverse en una dirección no deseada; control seguro de frenos (SBC), que proporciona una señal de salida segura para controlar el freno mecánico del motor, mientras comprueba que se ha producido la acción; monitorización segura de velocidad (SSM), que proporciona una salida segura para indicar que la velocidad está por debajo del límite de velocidad especificado.

Aplicaciones de alimentación y bebidas típicas para convertidores relacionados con la seguridad

Con la función STO integrada de serie, se puede suministrar el nuevo convertidor ACS880 de ABB con las funciones de seguridad certificadas más comunes integradas en su módulo opcional de funciones de seguridad. SS1, SBC y SLS son algunas funciones típicas para estos tipos de convertidores relacionados con la seguridad. SS1 es especialmente importante para aplicaciones como grandes centrifugadoras de azúcar. Si un operador quedara atrapado en el mecanismo, usar únicamente la función STO podría hacer que la centrifugadora siguiera girando hasta una hora debido a su gran inercia. SS1 dejaría la centrifugadora en reposo bajo control, normalmente empleando frenado activo desde un convertidor regenerativo. Entonces se iniciaría STO para eliminar el par y hacer que la centrifugadora sea segura.

En paletizadores y cintas transportadoras verticales se emplearía control seguro de frenos (SBC).  El freno mecánico se puede usar para parar de forma segura el movimiento en casos en los que el motor no puede proporcionar suficiente par para levantar la carga, o si la carga se mueve o acelera sin control. El freno se activa con una función de parada o cuando la monitorización de seguridad detecta que el movimiento del motor no es como debiera. SLS garantiza que una máquina no superará una velocidad preestablecida, por ejemplo para asegurar que un decantador centrífugo de aceite líquido no se dañe por fuerzas rotatorias excesivas.
The optional safety functions module can be installed in the ACS880 drive to provide additional safety functions.

Cómo se beneficia su aplicación de las funciones de seguridad

En diversas aplicaciones de alimentación y bebidas, un decantador centrífugo usa fuerzas centrífugas muy altas para separar sólidos de líquidos. La clave para la separación es una elevada fuerza centrífuga. Dicha fuerza, a la vez que aporta la ventaja de un mayor rendimiento del proceso y ahorra tiempo y dinero, también introduce problemas de seguridad que es necesario abordar.

Cualquier avería o problema mecánico podría presentar un peligro grave para la seguridad. Como ejemplo, una pequeña vibración debida al funcionamiento del decantador por encima de una cierta velocidad puede conducir rápidamente a problemas de seguridad mayores, no sólo para la máquina sino también para el personal de la fábrica y para la producción. Los convertidores de velocidad variable pueden ayudar al fabricante de decantadores centrífugos a cumplir las normas de seguridad requeridas, con las funciones de seguridad más apropiadas ya integradas para ayudar a reducir el número de piezas y la complejidad del sistema global.

La fiabilidad de los convertidores modernos ha llegado a ser considerada como un elemento integral de un sistema de seguridad. Con una funcionalidad de seguridad específica, representan un elemento cada vez más importante para ayudar al sector de alimentación y bebidas a mejorar su registro de seguridad y al mismo tiempo maximizar su productividad y, por lo tanto, su rentabilidad.

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