Al aumento de la demanda de dispo-sitivos electrnicos inteligentes de gama baja (IED), ABB responde con el desarrollo de su propia cartera de rels de gama baja. En este contexto, la compaa inici su programa Cougar a finales de 2005. El objeti-vo inmediato de este programa era abordar el desarrollo de los tipos de rels REJ 601, REF 601 y REJ 603.

Acertar a la primeraDesarrollo innovador de rels inteligentes de gama baja para aplicaciones de distribucinBernhard Deck, Vijay Shah, Kornel Scherrer, Gerhard Salge

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Innovaciones de productos

REJ 601 y REF 601 son rels acciona-dos con motor auxiliar que proporcio-nan proteccin trifsica contra sobre-intensidad y fallo de tierra con interfa-ces de sensor Rogowski. El REJ 603 es un rel autoalimentado para pro-teccin trifsica contra sobreintensi-dad y fallo de tierra con una interfaz de transformador de corriente perso-nalizada. El REJ 603 fue el primero de estos productos en aparecer en el mercado. Poco despus se produjo la presentacin del REF 601.

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Innovaciones de productos

utilizando los datos procedentes de dis-tintos usuarios finales, conseguidos por medio de una participacin activa de directores de productos de todo el mundo. Estas especificaciones se per-feccionaron en tres meses. Tambin se emprendieron estudios previos concre-tos a fin de definir el mtodo ms ade-cuado para los aspectos ms crticos del proyecto. Una vez que se hicieron fir-mes las especificaciones de mercado, se establecieron las especificaciones de producto para incorporar sus corres-pondientes mtodos de puesta en servi-cio. En esta fase, un dilogo activo entre gestin del producto y equipos de investigacin y desarrollo ayud a la creacin de unas especificaciones muy estables.

Diseo del productoUn desarrollo eficiente de productos exige la integracin y coordinacin de mltiples reas funcionales 1 .

Para acertar con precisin con el mto-do de acertar a la primera, se prest atencin especial a la simulacin exhaustiva de todos los aspectos del desarrollo del prototipo. Se revisaron a fondo los diseos elctricos desde los puntos de vista funcional, medioam-biental y de costes 2 .

Una vez que se propusieron a los inge-nieros de componentes de ABB las especificaciones de los componentes, se realizaron esquemas de la parte funcio-

mayor nmero de defectos que fuera posible, antes de iniciar la fase de pro-totipo de diseo. Para ciertos detalles, se iniciaron preestudios menores para verificar totalmente las funcionalidades y los requisitos.

La combinacin del proceso de diseo con la estricta aplicacin del modelo Gate Cuadro 1 y las pruebas de tipo intensivas del primer rel de gama ultrabaja, han permitido que el rel progrese desde el centro de diseo a la produccin. El nuevo dispositivo REJ603 es el primero de una nueva serie de gama baja.

El principio en el que se basa el mtodo de acer-tar a la primera es el de crear slo un prototipo y evitar as rediseos y modificaciones.

Planificacin de requisitosPara que tenga xito un desarrollo con el mtodo acertar a la primera, las especificaciones deben estar completa-mente claras.

Para tratar estos requisitos, se ha em -plea do una herramienta perfeccionada para la gestin de especificaciones. La herramienta ha ayudado a definir las especificaciones iniciales de mercado

Para que un producto sea competiti-vo en el segmento de gama baja, hay que tener en cuenta varios factores importantes: el coste total del dispositi-vo, incluido el diseo y el desarrollo, debera ser mnimo; debe incorporarse una mayor funcionalidad, y el tiempo hasta su comercializacin debe ser cor-to. Para satisfacer estos criterios, ABB ha adoptado el mtodo de desarrollo acertar a la primera. El principio en el que se basa este mtodo es el de crear slo un prototipo y evitar as rediseos y modificaciones.

En consecuencia, los requisitos deben estar muy claros desde el principio. Adems, era importante lanzarse a una revisin intensa y exhaustiva de los diseos mecnico y elctrico en lo que se refiere a los aspectos funcional, medioambiental (EMC1), temperatura, vibracin) y de coste. Se distribuyeron los diseos iniciales en ABB para su anlisis. El objetivo era identificar el

Cuadro 1 El modelo Gate de ABB

Un modelo Gate es una herramienta de apoyo a la toma de decisiones para la gestin de proyectos y empresarial. Su nombre procede de las llamadas puertas (gates) que sealan la realiza-cin de hitos importantes de un proyecto. Cuando se llega a una de esas puertas, se revisan los progresos y se deciden las acciones futuras.

1 Un desarrollo eficiente de productos exige la integracin y coordinacin de mltiples reas funcionales.

Interfaces hombre-mquina

Diseo mecnico

Cumplimiento de las pruebas

de tipo

Hardware (analgico, digital)

Alimentacin

Software incorporado

Algoritmos de proteccin

Configuracin PCB

IED

2 La creacin de un diseo de dispositivo electrnico inteligente (IED): del esquema al prototipo

Esquema

Prototipos fsicos

Configuracin de componentes

Prototipos virtuales

Modelizacin mecnica

Integracin virtual

Diseo PCB

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Acertar a la primera

Innovaciones de productos

crticos, reduciendo el esfuerzo poste-rior a la integracin.

Tambin se desarroll un cdigo de prueba del hardware especializado para que las tarjetas pudieran realizar prue-bas de la disponibilidad del hardware bsico inmediatamente despus de la recepcin del PCBA.

El aspecto mecnico se dise en para-lelo. Este proceso captur asimismo los modelos en 3D del PCBA. La modeliza-cin virtual del producto completo ha ayudado a optimizar la configuracin interna del producto con un empleo efi-ciente del volumen disponible. Asimis-mo, ha ayudado a eliminar aspectos fsi-cos relacionados con desajustes internos del PCBA o de ste con la parte mec-nica. Este mtodo ha minimizado las tareas iterativas y los conflictos corres-pondientes que se suelen tener en cuen-ta en un ciclo de desarrollo clsico.

El diseo de los anlisis de montaje (DFA) y fabricacin (DFM) se ha lleva-do a cabo en prototipos virtuales inte-grados, siguiendo este modo de modeli-zacin de los productos. De esta forma, se han cubierto los aspectos cruciales de la revisin, al tiempo que se conse-guan ciclos ms cortos en la lnea de fabricacin.

Tambin se ha diseado un sistema de prueba automatizado que permite ciclos ms cortos de prueba del producto en fbrica durante la produccin. Este sistema ayuda a efectuar la comproba-cin funcional de alta calidad para cada muestra y asegura una plataforma comn de prueba del producto para los IED del Grupo de Productos de Auto-matizacin de Distribucin de ABB.

Aspectos tcnicos relevantes del REJ 603El REJ 603 es un dispositivo trifsico no direccional para proteccin contra sobre-intensidad y fallo de tierra, autoalimenta-do, con caractersticas DMT4) e IDMT5).

nal del diseo. El proceso de normali-zacin de componentes que se ha em -pleado ha ayudado asimismo a que la mayora de los tipos seleccionados pue-dan obtenerse igualmente de distintos proveedores. Esto asegura asimismo que los tipos de componentes seleccio-nados cumplan las especificaciones ms amplias de ABB. As se facilitan econo-mas de escala de los componentes que se emplean en comn con otros pro-ductos de la divisin de Automatizacin de Distribucin de ABB.

Se ha prestado especial atencin a una simulacin exhaustiva de todos los aspectos del desarrollo del prototipo.

La seleccin del microcontrolador tuvo en cuenta la flexibilidad necesaria de la arquitectura para poder cumplir las especificaciones de desarrollo del pro-ducto a corto y largo plazo (con carac-tersticas adaptables y reutilizacin del cdigo).

Posteriormente, los esquemas se pasa-ron a configuraciones de PCB2) con las bibliotecas de huellas/diagramas de PCB estndar. El proceso sigui unas pautas comunes para especificaciones PCBA3) que aseguraran una reduccin de la duracin del ciclo de fabricacin de PCBA. Asimismo, se revisaron las configuraciones de PCB para obtener una inmunidad ptima frente a las interferencias electromagnticas.

Asimismo, el cdigo (programa) incor-porado que tena que formar parte inte-gral del producto se program en un entorno de lenguaje de alto nivel (HLL). Se estructur el cdigo de forma que admitiera la mxima posibilidad de reutilizacin de mdulos. El perfilado del cdigo en un entorno simulado faci-lit tambin la estimacin del rendi-miento en tiempo real de los mdulos

3 Rel REJ 603 autoalimentado de proteccin del alimentador para la proteccin de redes de distribucin secundaria

Cuadro 2 Otros puntos destacados del rel REJ 603

Modo doble de medicin de fallos de t ierra: clculo interno y entrada de CBCT*) externa

Curvas IDMT integradas (IEC y especial) en un solo producto para cubrir las ne-cesidades de coordinacin del tiempo de proteccin de la red de distribucin secundaria

Salida de impulso de descarga del con-densador para bobina de disparo de baja energa

Indicador electromecnico incorporado de reinicio manual para indicacin de disparo

Facilidad de configuracin mediante interruptores DIP protegidos por una cubierta transparente

Diseo compacto y disposicin de monta-je adecuada para aplicaciones con RMU (en ingls, Ring Main Unit: celdas compac-tas)

Capacidad para probar todo el proceso, incluido CT primario, rel y bobina de disparo

Entrada binaria externa, activada por una entrada de tensin externa que se puede utilizar para el disparo a distancia del interruptor automtico

Nota a pie de pgina*) CBCT: trans