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MANUALES OLMAR

Manual de mantenimiento eléctrico

1 ÍNDICE

MANUAL DE MANTENIMIENTO ELÉCTRICO INDUSTRIAL OLMAR, S.A. Página 3 de 104

1 ÍNDICE ........................................................................................................ 2

2 INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 5

3 DESCRIPCIÓN GENERAL ....................................................................... 7

4 TABLAS DE DIMENSIONADO ............................................................... 12

4.1 CABLES ....................................................................................................................... 13

4.2 PLETINAS FLEXIBLES ................................................................................................ 13

4.3 PLETINAS RÍGIDAS .................................................................................................... 15

5 LINEA DE ALIMENTACION GENERAL ............................................. 16

5.1 ALIMENTACIÓN DE ARMARIOS LGA ..................................................................... 18

5.1.1 Sistema de pletinas rígidas ................................................................................ 18

5.1.2 Sistema de barras ............................................................................................... 19

5.2 PLETINA FLEXIBLE ................................................................................................... 20

5.3 TRANSFORMADOR SUMATORIO .............................................................................. 21

5.4 INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE CAJA MOLDEADA ............................................. 22

5.5 TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD .................................................................. 23

5.6 ANALIZADOR DE REDES .......................................................................................... 23

5.7 SISTEMA DE BARRAS SUPERIOR ............................................................................... 24

5.7.1 Pletina rígida ....................................................................................................... 25

5.7.2 Barras .................................................................................................................. 26

6 CARGAS DE POTENCIA ......................................................................... 27

6.1 INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS ............................................................................ 28

6.1.1 Interruptores de caja moldeada ....................................................................... 28

6.1.1.1 Disparo electrónico (LSI) ................................................................................. 30

6.1.1.2 Disparo magnetotérmico (LI) .......................................................................... 31

6.1.2 Guardamotores .................................................................................................. 32

6.1.3 Terminales de distribución ............................................................................... 35

6.2 TURBINA ..................................................................................................................... 35

6.2.1 Arrancador suave ............................................................................................... 37

6.2.2 Variador .............................................................................................................. 39

6.3 SISTEMA DE CALENTAMIENTO ............................................................................... 41

6.3.1 Resistencias eléctricas ....................................................................................... 41

6.3.2 Aceite .................................................................................................................. 47

6.4 BOMBAS DE VACÍO.................................................................................................... 47

6.5 PRESURIZACIÓN POR NITRÓGENO ........................................................................ 51

6.6 SISTEMA APERTURA DE PUERTA ............................................................................. 54

6.6.1 Variador de frecuencia ...................................................................................... 55

6.6.2 Hidráulico ........................................................................................................... 58

6.6.3 Neumático .......................................................................................................... 60

7 CONTROL ................................................................................................. 62

7.1 ARMARIO PRINCIPAL ................................................................................................ 63

7.1.1 Tansformadores de maniobra .......................................................................... 64

7.1.2 Protecciones de control .................................................................................... 66


7.1.3 Relés de protección diferencial ........................................................................ 66

7.1.4 Protección de apertura de armario en tensión............................................... 68

7.1.5 Relé de seguridad ............................................................................................... 69

7.1.6 Enchufes programador ..................................................................................... 75

7.1.7 Sistema de ventilación de armarios ................................................................. 76

7.1.8 Fuente de alimentación 24DC ......................................................................... 76

7.1.9 SAI/UPS ............................................................................................................ 78

7.1.10 Relés de maniobra ............................................................................................. 81

7.1.11 PLC ..................................................................................................................... 82

7.1.12 Sistema Teleservice ........................................................................................... 86

7.1.13 Sistema de señalización ..................................................................................... 89

7.2 SCADA ......................................................................................................................... 91

7.3 PERIFERIA .................................................................................................................. 91

7.3.1 ET-200 ................................................................................................................ 91

7.3.2 Neumática .......................................................................................................... 93

7.3.3 Mando puerta ..................................................................................................... 96

8 PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO ....................................................... 98

9 MANTENIMIENTO PREDICTIVO...................................................... 101

10 ANÁLISIS DE RIESGOS ......................................................................... 103


2 INTRODUCCIÓN


El objeto de este documento es ayudar al usuario final en las labores de seguimiento y mantenimiento de los sistemas de alimentación y control del sistema eléctrico del autoclave, así como del entendimiento del funcionamiento general del mismo.

Se recomienda al lector que la lectura del presente manual se realice conjuntamente con los planos eléctricos propios de cada instalación para conocer cuáles son los componentes específicos de los que dispone su sistema.

Si el lector requiere de información más detallada de cada uno de los componentes le remitimos a los manuales específicos del propio fabricante de cada elemento, los cuales han sido adjuntados junto con el resto de la documentación.

Toda labor de mantenimiento tendrá que ser llevada a cabo por personal cualificado e instruido en labores eléctricas, tanto en equipos sin tensión como en equipos con tensión.


3 DESCRIPCIÓN GENERAL


El autoclave descrito en este documento tiene por objeto el curado de piezas de material compuesto.

1 -Ejemplo pieza de compuesto

Para ello, se realizarán ciclos de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento configurables desde el software propio de la instalación.

2 -Gráfica de temperaturas/ciclo


Las rampas de calentamiento se conseguirán aportando calor mediante el uso de resistencias eléctricas o mediante un sistema de quemador de aceite y un intercambiador de calor. En la siguiente imagen se representa la situación física de los elementos dentro del autoclave. Las resistencias eléctricas o el intercambiador de calor (en naranja) se sitúan después de la turbina (en gris).

Las rampas de enfriamiento se consiguen haciendo circular agua a través de una batería de agua intercambiadora de calor ubicada delante de las resistencias (en azul).

Durante cualquiera de los ciclos, la presión podrá regularse a voluntad en todo momento dentro de las limitaciones físicas que impongan los fluidos y sistemas utilizados. El sistema de presión será proporcionado por el cliente, siendo parte de la instalación de Olmar únicamente las válvulas que conectan y desconectan el interior del autoclave con el sistema de presión (para presurizar) o con la atmósfera (para despresurizar).

4 -Gráfica presión de ciclo

Así mismo, se podrán realizar procesos de vacío en bolsas a través de los conectores internos previstos para ello.

3 -Disposición de elementos en autoclave


5 -Gráfica de vacío de ciclo

Una turbina se encarga de hacer circular el fluido interior (aire o nitrógeno) durante todo el proceso consiguiendo asi mantener unas condiciones homogéneas de temperatura.

6 -Distribución de temperaturas y velocidad de viento en AC


La aparamenta eléctrica se dispone en cuadros eléctricos tal y como se muestra en el ejemplo a continuación:

A: Línea de alimentación general.

B: Cuadro de control.

C: Cuadro de alimentación de resistencias calefactoras.

D: Cuadro de alimentación de motores (turbina, puerta, etc.)

Los diferentes elementos se han escogido y dimensionado en función de las diferentes características y particularidades de cada instalación, teniendo en cuenta además del sistema de alimentación eléctrica propio de cada cliente.

7 -Distribución armarios eléctricos


4 TABLAS DE DIMENSIONADO


A la hora de dimensionar los distintos elementos auxiliares se han seguido las referencias proporcionadas por los distintos fabricantes tal y como se muestra en las de los siguientes apartados.

4.1 Cables

4.2 Pletinas flexibles

La pletina flexible utilizada para la conexión interna de la LAG y del resto de los armarios se calcula en función del consumo nominal de todas las cargas a las que alimenta. Cumpliendo con la norma IEC 61439 y el REBT, la sección de dicho conductor deberá tener una intensidad máxima admisible superior a la corriente nominal consumida y superior a la intensidad de corte de la protección térmica que la protege aguas arriba.

8 -Intensidad admisible cables


9 -Intensidad admisible pletina flexible


4.3 Pletinas rígidas

Las pletinas rígidas se usan en los armarios de potencia como elemento de conexión entre la pletina flexible (o cable) del interior armario y el cable que une los armarios con las cargas del autoclave (resistencias y motores).

Para aquellas líneas generales de alimentación con una intensidad admisible inferior a 800A también se usa este sistema para conectar las cables de suministro eléctrico exteriores al armario con la pletina flexible del interior.

10 -Intensidad admisible pletina rígida


LINEA DE ALIMENTACION GENERAL


Los armarios de las líneas generales de alimentación conectan la red de distribución trifásica del cliente con las barras situadas en la parte superior del armario del autoclave, desde las cuales se alimentan los diferentes elementos del sistema.

En función de la carga total del sistema será necesario instalar una o más líneas generales de alimentación (LGA's). Será necesario un armario de alimentación general por cada LGA.

11 -Distribución LGA


4.4 Alimentación de armarios LGA

El sistema de conexión inferior está constituido por un sistema de embarrado rígido, al cual se conexionan por una parte las línea del cliente (aguas arriba) y por la otra las pletinas flexibles (aguas abajo), las cuales conectan respectivamente la red de distribución del cliente con el interruptor general del armario.

El conjunto del sistema en sí irá protegido ante contactos directos mediante una pantalla aislante de metacrilato o poliamida que impide el acceso fortuito a la zona caliente. Para realizar mediciones en caliente deberán ser realizadas con los EPIs correspondientes y por el personal autorizado.

4.4.1 Sistema de pletinas rígidas

Usado para intensidades inferiores a los 800A (ver apartado 4.3).

Tanto los cables del cliente como las barras del armario se conectan a las pletinas mediante adaptadores de conexión tal y como se ve en la figura:

12 -Sistema pletinas rígidas PLS800

El numero de terminales de conexión y tamaño de los mismos varía en función de las secciones de los cables y barras flexibles dimensionadas para cada instalación. Un mayor número de terminales por fase permite poner cables de menor sección lo cual facilita su integración en las instalaciones del cliente.


13 -Sistema conexión pletina rígida

Para la conexión de terminales será necesaria un llave Allen del tamaño adecuado y un par de apriete de 20Nm.

El conjunto del sistema en sí irá protegido ante contactos directos mediante una pantalla de PVC que impide el acceso fortuito a la zona caliente.

4.4.2 Sistema de barras

Este sistema será usado siempre que la LGA supere los 800A de intensidad nominal.

14 -Sistema barras PLS1600

Está constituido por un sistema de embarrado rígido distribuido en escalera con terminales de conexión los cuáles van situados sobre las pletinas por medio de unos carriles dispuestos para el caso.


15 -Sistema conexión PLS1600

El sistema A de la figura anterior., será el que está destinado a conexionar los cables de alimentación del usuario final con las pletinas flexibles del armario. Estos sirven para conexionar cables desde 95 mm² hasta 300 mm². En cada una de las barras de embarrado (las cuales representan las tres fases de la red trifásica) se dispondrán hasta 3 sistemas de conexión de cable con el fin de dar al usuario final la opción de elegir el número de cables por fase que desea conectar, siempre y cuando estos no estén por debajo de los 95 mm² de sección. La conexión de los cables se realizará con el cable desnudo, pelando unos 30 cm para mejorar la conductividad con respecto al terminal de conexión.

Para el sistema de conexión entre la barra rígida y la pletina flexible interior del armario se usa el representado como B. Las planchas enfrentadas realizarán un contacto superficial con la parte desnuda de la pletina consiguiendo una buena continuidad eléctrica. Este sistema está diseñado para usar pletina de hasta máximo 2x10x63 mm².

El conjunto del sistema en sí irá protegido ante contactos directos mediante una pantalla de metacrilato que impide el acceso fortuito a la zona caliente.

Según el fabricante original el sistema aguanta hasta 35 kA de corriente de cortocircuito transitoria (Icw).

4.5 Pletina flexible

La pletina flexible utilizada para la conexión interna del LAG se calculada respecto al consumo nominal de todas las cargas a las que alimenta. Cumpliendo con la norma IEC 61439 y el REBT la sección de dicho conductor deberá tener una intensidad máxima admisible superior a la corriente nominal consumida y superior a la intensidad de corte de la protección térmica instalada en el interior del armario de la LAG. Ver apartado 4.2.


4.6 Transformador sumatorio

El transformador toroidal sumatorio de protección diferencial tiene la función de realizar una suma vectorial de las corrientes que entran y salen del circuito que lo atraviesa. En caso de que el sistema no tenga fallos y por tanto haya ninguna fuga de corriente esta suma debería ser cero. Debido a diferentes fenómenos eléctricos, aun en caso de correcto funcionamiento del sistema se producen pequeñas fugas, por lo que se establece una corriente de fuga máxima permitida de hasta 300mA.

Cuando existe una fuga a tierra de alguna de las fases, dicha suma deja de ser nula por lo que el transformador se generará una corriente que será posteriormente analizada por el relé diferencial, el cual, a su vez envía una señal a la bobina de disparo del interruptor automático general de la LGA para que corte la alimentación del cuadro.

16 -Transformador toroidal sumatorio


4.7 Interruptor automático de caja moldeada

Los interruptores encargados de proteger la LAG son de caja moldeada y disparo electrónico.

17 -Interruptor caja moldeada 3VL

Como se citó en el anterior apartado, estos interruptores tienen una bobina de disparo que se activa desde el relé diferencial y seguridad de apertura de puerta (finales de carrera).

El interruptor hace de seccionador a su vez gracias al sistema de eje-maneta situado en el exterior del armario.

18 -Maneta mando 3VL


La conexión de las pletinas con el interruptor viene protegida ante contactos directos para poder realizar mantenimientos con tensión.

Si se necesita más información sobre la configuración y mantenimiento del interruptor de caja moldeada, se ha de buscar información en el manual realizado por el propio fabricante.

4.8 Transformadores de intensidad

Con el fin de realizar las mediciones de consumo y de calidad de la energía eléctrica, el cuadro tiene instalado unos transformadores de intensidad que realizarán el trabajo de medir la corriente que pasa por cada una de las fases de la alimentación general.

Estas medidas se llevan a un analizador de redes (apartado siguiente) instalado en la puerta y accesible desde fuera para poder tanto chequear los valores instantáneos como configurar el dispositivo.

19 -Transformadores intensidad

4.9 Analizador de redes

El analizador de redes modelo SENTRON PAC3200 tiene como función medir en todo momento las características máxima, mínima e instantánea de la alimentación eléctrica de cada una de las fases de cada LGA. Está situado en la puerta de los armarios destinados a las LGA´s.


20 -Analizador de redes

Entre otras características mide la tensión fase-neutro, fase-fase, intensidad, potencia y energía aparente, activa y reactiva, factor de potencia, frecuencia, distorsión armónica, horas totales de trabajo, desbalanceo de voltaje e intensidad, etc. Estas mediciones se realizan tanto por cada una de las fases como la total.

Aparte de mostrar los valores en su display como se muestra en la imagen anterior, también comunica la tensión e intensidad valores al sistema SCADA mediante un protocolo Modbus/TCP-IP.

4.10 Sistema de barras superior

La distribución de la energía eléctrica desde la LGA hacia los armarios a los que alimenta (excepto el armario de control), se lleva a cabo mediante un sistema de barras o pletinas rígidas situado en la parte superior de los armarios.

En el caso del armario de control el consumo será muy reducido en comparación con el de los armarios de fuerza, se alimenta mediante cable desde los guardamotores que protegen a transformadores y fuentes de alimentación. Estos guardamotores se hayan físicamente anclados al sistema de barras mediante un sistema proporcionado por el fabricante de las mismas.


21 -Sistema anclaje barras superiores

Al igual que en el caso de la alimentación de los armarios de LGA, puede ser de dos tipos; pletina rígida o barras.

4.10.1 Pletina rígida

En el caso de intensidades de hasta 800A, la distribución se realiza mediante un sistema de pletinas rígidas de igual forma que en el caso de la alimentación de LGA's.

22 -Distribución armario pletina rígida


4.10.2 Barras

En el caso de intensidades superiores a 800A, la distribución se realiza mediante un embarrado PLS1600 del fabricante Rittal

La conexión entre la pletina y la caja de conexiones viene protegida ante contactos directos mediante una carcasa de plástico fácilmente desmontable para el mantenimiento.

23 -Distribución armario pletina rígida


5 CARGAS DE POTENCIA


5.1 Interruptores automáticos

La instalación usa tres tipos de interruptores automáticos; de caja moldeada, guardamotores y los llamados pequeños interruptores automáticos (miniature circuit breakers, MCB).

Generalmente, los interruptores de caja moldeada se usan para cargas de consumo alto (~100A) como LGA's, grupos de resistencias o turbinas de gran tamaño.

Para la protección de elementos de consumo medio (por debajo de 100A) que se alimentan directamente de las barras superiores se protegen mediante el uso de guardamotores. Por ejemplo se usan para la protección de transformadores, motores de bajo consumo (bomba de vacío, sistema hidráulico, motor puerta, etc.) y transformadores.

Los pequeños interruptores automáticos se usan para la protección de cargas monofásicas situadas aguas abajo de los transformadores (ventiladores de los armarios, la fuente de alimentación de continua, los enchufes de programador, video registrador, etc.) y de las cargas de tensión continua (autómata, control de sistema neumático, sistema de periferia, etc.).

5.1.1 Interruptores de caja moldeada

Como se citó anteriormente, se usarán interruptores de caja moldeada para proteger la instalación completa desde la LGA y también para proteger los elementos de gran consumo.

Para ambos casos, se escoge el modelo 3VL de Siemens. Para las LGA's se seleccionan de tipo LSI electrónico regulable (siglas de long, short, instantaneous) y para el resto de tipo LI magnetotérmicos, también de tipo regulable.


24 -Curvas disparo CB

Las curvas de disparo se regularán girando los potenciómetros de los interruptores (se necesita un destornillador).

La función L (protección térmica-tiempo largo) protege a pletinas y cables de no sobrepasar su temperatura máxima de trabajo (definida por su intensidad máxima admisible). Se debe ajustar siempre por debajo de la intensidad máxima admisible de la línea en la que se encuentran.

La función S (selectividad) se utiliza para conseguir que en caso de falta en un circuito salte solo la protección que esta inmediatamente aguas arriba y no la general. Debe ajustarse por debajo de la curva de disparo del dispositivo de protección situado aguas arriba y por encima de la curva de disparo del dispositivo de protección situado aguas abajo.

La función I (protección magnética-instantánea) protege frente a cortocircuitos o puntas de arranque demasiado elevadas. Se debe configurar al valor más bajo posible que permita el pico de corriente de arranque de la carga a la que protegen.


5.1.1.1 Disparo electrónico (LSI)

26 -Tabla CB LSI

25 -Ajuste curva LSI


5.1.1.2 Disparo magnetotérmico (LI)

28 -Tabla CB LI

27 -Ajuste curva LI


5.1.2 Guardamotores

A la hora de proteger elementos fuertemente inductivos como motores o transformadores hay que tener en cuenta sus características especiales de funcionamiento, debido especialmente a las corrientes de magnetización y al par de arranque que producen un pico de intensidad al conectar estos dispositivos a la red. Estos fenómenos generan unas corrientes de pico de hasta 8 veces la corriente nominal, que podría ser confundida con un cortocircuito por un interruptor magnetotérmico convencional.

Se usan diferentes modelos para la protección de las cargas dependiendo de si se trata de motores o transformadores (incluidas fuentes de alimentación), de acuerdo con las especificaciones del fabricante(Siemens).

Se debe ajustar (con un destornillador) la intensidad de disparo térmico por debajo de la intensidad admisible del cable.

29 -Modelos guardamotor

Si están situados en los armarios de potencia se sitúan anclados a un adaptador sujeto a las barras superiores que los alimentan o directamente sujetos al carril DIN si se encuentran en el armario de control.


30 -Anclaje guardamotores

Algunos de estos disyuntores llevan aguas abajo un contactor, el cual gobierna a la carga a la que protegen. Este contactor se acopla mecánicamente al adaptador que suministra el fabricante del armario tal y como se ve en la figura anterior.

31 -Esquema guardamotores


El armario de control, que posteriormente describiremos, está alimentado mediante transformadores de maniobra que realizan la transformación de tensión trifásica a monofásica.

32 -Esquema conexión transformadores

Dicho guardamotor realizará la conexión con 2 de las 3 fases como se ve en la figura anterior.

33 -Transformadores


5.1.3 Terminales de distribución

Los sistemas de conexión inferior lleva la alimentación desde el armario principal hasta las cargas a las que alimentan.

La conexión se realiza usando un sistema de barras rígidas, al igual que en el caso del sistema de embarrado superior. Teniendo en cuenta la carga y la distancia al autoclave, se calcula la sección del cable a instalar. El cable de tierra debe ser de al menos la mitad de los cables de fase como marca la norma UNE-EN 61439-1.

Para conexionar los cables en este sistema de embarrado es necesario disponer de las llaves Allen indicadas por el fabricante original (en este caso Rittal), las cuales son de 6 mm y el par de apriete necesario será de al menos 20 Nm.

34 -Terminales de conexión inferior

5.2 Turbina

La turbina, como se ha comentado previamente, es la carga más significativa del centro de control de motores y la que más tiempo trabaja durante el ciclo. Está diseñada y programada para trabajar al menos un 90% de duración de un ciclo de trabajo. Siempre que se caliente, enfríe o mantenga la temperatura en el interior del autoclave, la turbina deberá de girar para mantener la homogeneidad de temperatura en todos sus puntos interiores.


Esta físicamente situada antes de las resistencias calefactoras y del intercambiador de calor como se ve en la siguiente imagen (en gris).

35 -Situación turbina

Como el pico de corriente de arranque asciende a unas 7 veces el valor de la corriente nominal de la turbina, por defecto se instala un arrancador suave que disminuye este valor. En los casos en los que el cliente necesite una inversión en el sentido de giro de la turbina o solicite el poder modificar su velocidad de giro se instalará un variador de frecuencia en vez del arrancador suave.


36: Vista turbina instalada

Aunque se dispone de un control del motor mediante el arrancador suave o mediante el variador de frecuencia, se instala un contactor aguas arriba del arrancador como redundancia al arranque para que no sea posible conectarlo accidentalmente.

Dependiendo de la potencia se instala pletina flexible o cable para conectar los distintos elementos dentro del cuadro.

5.2.1 Arrancador suave

Los arrancadores suaves son dispositivos que evitan efectos de tipo electromecánico no deseables en el funcionamiento de motores como pueden ser picos de arranque demasiado altos, tirones, caídas de tensión, etc.

En función de las características y potencia de la turbina a la que alimentan, se instala uno de los siguientes modelos.


37 -Arrancadores suaves

Es sabido que el arrancador suave electrónico, el cual trabaja por medio de un equipo de electrónica de potencia formado por grupos de tiristores, puede generar armónicos de 3º y 7º orden, por lo que se ha buscado un equipo que una vez se alcance el régimen permanente este entre en bypass, es decir, que no haga más conmutaciones con los tiristores.

38 -Esquema eléctrico turbina


El arranque del motor no es crítico para el proceso, por lo que se ha decidido realizar un arranque suave con una rampa de unos 20 segundos para reducir el consumo del sistema, reduciendo así la intensidad de pico del mismo.

La protección eléctrica seleccionada es de tipo MA (magnética) ya que el propio arrancador suave nos ofrece la opción de proteger térmicamente al motor. El propio interruptor viene con un tornillo para regular la protección magnética. Debe situarse por encima del pico de corriente de arranque de la carga teniendo en cuenta el uso del arrancador suave.

5.2.2 Variador

Un variador de frecuencia es un sistema para el control de la velocidad de giro de motores de corriente alterna.

39 -Variador de frecuencia 1

Para controlar la velocidad de giro del motor realizan una modificación de la frecuencia de la onda sinusoidal con la que los alimentan.


40 -Reconstrucción onda variador

En el caso de turbinas de gran consumo (por encima de 250kW), el variador se sitúa en un armario separado del principal con su propia alimentación. El modelo usado en este caso es el Sinamics G120P.

41 -Variador de frecuencia 2


5.3 Sistema de calentamiento

Los autoclaves Olmar tienen dos sistemas posibles de calentamiento que le permiten elevar la temperatura de su interior de acuerdo con las rampas de velocidad (ºC/s) especificadas desde el sistema de control alojado en el PC; mediante el uso de resistencias eléctricas o mediante el uso de aceite térmico.

El sistema de calentamiento se encuentra situado entre la turbina y del intercambiador de calor de enfriamiento como se ve en la siguiente imagen (en naranja).

42 -Situación sistema calentamiento

5.3.1 Resistencias eléctricas

En este caso, para elevar la temperatura del autoclave se utilizan grupos de resistencias trifásicas.

Cada uno de los grupos de resistencias trabaja independientemente del resto de grupos de resistencias.


43 -Resistencias eléctricas

Para alimentar a las resistencias que se encuentran en el interior del autoclave se utilizan pasamuros protegidos por envolventes tal y como se muestra en la siguiente imagen.


44 -Pasamuros alimentación resistencias

Como se ve en la siguiente imagen, hay dos tipos de grupos de resistencia; las que se alimentan directamente a través de un contactor y las que, además del contactor, se alimentan a través de un regulador trifásico con tiristores de potencia.


45 -Esquemas de alimentación resistencias

Con reguladores de tensión

Los reguladores de tensión de paso por cero son equipos de electrónica de potencia que regulan la cantidad de energía que se les transfiere a las resistencias para calentar. Esta modulación es realizada según una señal PWM (modulación por ancho de pulso) enviada al regulador de potencia que cerrará el circuito en los momentos que esta señal se lo indique. Este método consigue que en la instalación no existan distorsiones armónicas demasiado elevadas y se minimizan los huecos de tensión al realizar el cambio en el paso por cero de la intensidad.

El equipo, además de estar protegido por el interruptor automático de caja moldeada aguas arriba, lleva integrado fusibles ultra-rápidos y un termostato en la placa de refrigeración para dar aviso en caso de sobretemperatura. Para que dicha placa no se caliente demasiado es importante que las aletas hagan contacto la


superficie de una forma lo más uniforme posible y sin materiales aislantes entre ellas.

Para proteger ante contactos directos se incluye una placa de metacrilato que impide el acceso accidental a las zonas calientes del equipo.

46 -Regulador trifásico

Cada una de las resistencias se conectan en estrella. Para la alimentación de las resistencias desde el embarrado superior se utiliza pletina flexible.

Es importante saber que para realizar el mantenimiento y/o sustitución de fusibles o tiristores, el par de apriete de los tornillos que sujetan las pletinas a los fusibles es de 12 Nm y los tiristores a la placa de refrigeración a 5 Nm. Al ser de material cerámico, es fácil la rotura de la carcasa e incluso del circuito interno.

El regulador trifásico lleva incorporado un sistema de refrigeración que está en funcionamiento siempre que este accionado el contactor correspondiente encargado de alimentar a las resistencias a las que regula. Es importante que este ventilador funcione para alargar la vida de los tiristores.

Para conocer el estado de funcionamiento del regulador de potencia, la placa de circuito lleva instalada un par de leds, amarillo y verde. El led verde es el encargado de señalizar que el regulador está alimentado mientras que el led amarillo indica que los tiristores están en circuito cerrado, es decir, que se les está suministrando la corriente de puerta que permite el paso de corriente hacia las resistencia.


Es posible que el control de regulación propio de la placa integrada no consiga una perfecta sincronización en la conexión de las fases por lo que si se detecta que dispara muy frecuentemente el relé diferencial, se recomienda subir el tiempo de disparo del mismo.

Como ya se ha comentado previamente las resistencias trabajan con una señal PWM, la cual viene generada por el PLC que a su vez activa y desactiva un relé de maniobra. Uno de sus contactos de libre potencial lo usaremos para cerrar el circuito que acciona los tiristores según la señal generada. Es recomendable utilizar siempre el parámetro que limita el tiempo máximo de trabajo de dicha señal PWM a un valor por debajo del 85% del periodo de trabajo con el fin de que los tiristores no se calienten en exceso y así se pueda alargar su vida útil.

47 -Señal PWM

En la figura anterior se puede interpretar mejor el funcionamiento, cuanto mayor tiempo esté consumiendo energía la resistencia, más calor generará.

El sistema de conexión inferior sigue siendo del mismo fabricante y nos da la opción de conectar hasta 3 cables por fase. Según la carga y la distancia a la autoclave, se selecciona la sección adecuada. El par de apriete de los terminales es de 20 Nm con llaves Allen del 6.

Sin regulador de tensión

Las resistencias que trabajan directamente alimentadas por un contactor apoyan a las resistencias que trabajan con regulador cuando estas no consiguen calentar lo suficiente y la consigna se separa demasiado del valor de proceso medido.

Estas se conectan y desconectan a una frecuencia lo suficientemente baja como para que el contactor no sufra mecánicamente.

Al contrario que con las resistencias que funcionan con regulador de potencia, el proceso puede ser llevado a cabo con todas las de contactor deshabilitadas.


5.3.2 Aceite

En vez de resistencias calefactoras para el calentamiento del autoclave, se puede optar por el método de calentamiento mediante aceite térmico. Este sistema incluye un tanque aparte como se ve en la siguiente figura y la temperatura de calentamiento gracias a un quemador de aceite.

48 -Quemador aceite

La bomba que hace circular al aceite puede ir alimentada desde un arrancador suave o variador de frecuencia al igual que en el caso de la turbina.

5.4 Bombas de vacío

La función de las bombas de vacío es extraer el aire e impurezas de las bolsas (pasando por los filtros anclados a las líneas de vacío) en las que se curan las piezas con objeto de conseguir en ellas una mayor pureza.


49 -Sistemas válvulas de vacío

Una de las dos tuberías se conecta al sistema de vacío y la otra se conecta a la atmósfera.

NOTA: No confundir las tuberías de presión (las que están unidas a las electroválvulas) con las que se encuentran encima y debajo de los filtros, la función de estas últimas son la de disminuir la temperatura, se tratara en el apartado correspondiente a refrigeración.

Tras iniciarse el ciclo las válvulas de la línea de vacío se abrirán y las de la línea atmosférica se cerraran, consiguiendo de este modo que se produzca el vacío en las bolsas dentro del autoclave. Estas electroválvulas son de apertura neumática y utilizan el sistema de aire comprimido proporcionado por el cliente.

Una vez conseguida la consigna de vacío se cierran las electroválvulas de la línea de vacío, volviendo a abrirse solo en el caso de que se detecte una pequeña fuga en su bolsa.


También puede cerrarse manualmente alguna de las válvulas de vacío de las bolsas si se diese el caso de que alguna de las bolsas tuviese pérdidas para no perder la presión en el resto del sistema de vacío.

50 -Válvulas manuales bolsas de vacío

Una vez finalizado el proceso se cerrarán todas las válvulas de vacío y se abrirán todas las valvulas conectadas a la línea de la atmósfera, consiguiendo asi una presion atmosférica que permita la extraccion de las piezas de las bolsas (venteo).

En las bombas de vacío, al contrario que en la turbina, no se puede definir exactamente las horas de funcionamiento que va a trabajar durante un ciclo. Es dependiente de demasiadas variables que le pueden llegar a hacer trabajar más veces de las debidas. Dependiendo de las pérdidas de vacío, de la banda muerta que se le configure e incluso del valor de vacío que se desee alcanzar, ésta trabajará más o menos tiempo.


51 -Esquemas bombas de vacío

Es recomendable configurar las bandas muertas y los valores de vacío de tal forma que la bomba arranque las menos veces posibles puesto que en el arranque es en el momento que más calienta la bomba y por tanto más consumo de aceite de refrigeración se produce (mantener un chequeo preventivo periódico del nivel de aceite del depósito de la bomba).

Opcionalmente, se puede disponer de sistema redundante de bombas como se ve en la siguiente imagen. En este tipo de instalación se trabaja con una de las bombas y la otra entra a funcionar cuando falla la primera.


52 -Sistema vacío

Otra configuración posible es tener dos bombas de vacío trabajando al mismo tiempo y que alimentan diferentes líneas de vacío. En este caso se da la posibilidad de enviar diferentes referencias a cada una pudiendo así conseguir que en un mismo ciclo unos elementos tengan una presión de vacío diferente de otros.

En determinados casos en los que la potencia consumida así lo requiere, se instala un arrancador suave por los mismos motivos explicados para la turbina.

5.5 Presurización por nitrógeno

Opcionalmente, la presurización del autoclave se puede hacer con nitrógeno en vez de con aire.

Este tipo de presurización implica que se debe instalar un sensor analizador de oxígeno, el cual se instalará en un armario específico aparte.


53 -Analizador de oxígeno

Dicho analizador se cableará a la periferia descentralizada, la cual enviará las señales hasta el autómata principal.


54 -Esquema analizador de oxígeno

La función principal del sensor de O₂ es el impedir que se abra la puerta del

autoclave si la proporción de O₂/N₂ es inferior a un límite fijado desde el software que controla el proceso.

Para aumentar la proporción de O₂ y poder abrir la puerta se dispone de un

motor (llamado soplante o extractor), el cual extrae el N₂ hacia la atmósfera.


55 -Motor soplante de N2

5.6 Sistema apertura de puerta

El sistema de la puerta del autoclave realiza dos acciones, por un lado abre y cierra la puerta y por otro la bloquea y desbloquea para que quede herméticamente cerrada.

La función del sistema de bloqueo es girar la puerta respecto al eje longitudinal del autoclave de modo que quede herméticamente cerrado gracias a los dientes macho/hembra que tienen la puerta y el marco del autoclave.


56 -Sistema bloqueo puerta

Los autoclaves Olmar tienen tres sistemas de apertura distintos en función de la opción elegida por el cliente; mediante un motor eléctrico y variador, mediante un sistema hidráulico o mediante un sistema neumático.

5.6.1 Variador de frecuencia

El motor que realiza el movimiento de apertura y cierre de la puerta (denominado como Pescante por Olmar en algunos casos), será de tipo asíncrono trifásico conectado en estrella como el resto de motores.

Mecánicamente trabajará junto a motor-reductor y un variador de frecuencia para conseguir la velocidad ideal.


57 -Variador de frecuencia puerta

Al disponer de un variador de frecuencia la protección térmica será redundante, puesto que este también dispone de ella.

El variador de frecuencia nos servirá para mover la puerta a la velocidad que nos interese. Dicha velocidad viene regulada por los técnicos de Olmar en la puesta en marcha por lo que no se recomienda modificarla. El cambio de algún valor en el variador puede hacer que la puerta empiece a accionarse más bruscamente de lo deseado y sea perjudicial para el sistema de apertura entero, tanto mecánica como eléctricamente.

En este caso no se dispondrá de un contactor aguas arriba del variador con el fin de mantener alimentado el variador en todo momento.

Para que la inercia a causa del peso de la puerta no fuerce al motor y lo venza, se ha instalado un freno mecánico en el rotor del motor que se activará y desactivará en función de si se es necesario mover la puerta o no. Dicho freno es una carga inductiva trifásica que levanta o baja un taco que impide el movimiento del rotor.


58 -Esquemas motor eléctrico puerta-freno

Se utilizará tanto protección térmica como magnética ya que a bajas potencias viene estandarizado.

59 -Motor eléctrico puerta

En los sistemas de apertura por variador, para la función de bloqueo de la puerta se aprovecha el sistema neumático que alimenta a las válvulas.


60 -Sistema neumático bloqueo

5.6.2 Hidráulico

Este sistema comparte equipos hidráulicos con el sistema de bloqueo de la puerta.

61 -Esquema hidráulico


Consta de un cilindro que abre la puerta lateralmente como se ve en la siguiente imagen.

62 -Sistema hidráulico apertura

De cara a la parte eléctrica solo es necesario alimentar al motor que genera presión en el aceite y enviar la señal de mando a las electroválvulas que gobiernan cada uno de los cilindros.


63 -Motor hidráulico

5.6.3 Neumático

El tercer y último sistema de apertura es el neumático. Su funcionamiento es similar al hidráulico, pero en este caso se usa el aire comprimido tanto para la apertura de la puerta como para su sistema de bloqueo.

El sistema de presión neumática debe ser proporcionado por el cliente.


64 -Sistema neumático apertura-bloqueo


6 CONTROL


6.1 Armario principal

El armario de control recibe información de la autoclave y ejecuta las órdenes. Esto se realiza gracias al PLC que es el que recibe la información gracias a varios elementos que están instalados en el armario y ejecuta acciones apoyándose en los relés de mando que lo acompañan físicamente en el armario de control.

El armario de control no dispone de sistema de embarrado que lo una a la LGA que lo alimenta, por lo que se podría situar en cualquier zona de la instalación realizando la unión con su LGA mediante cableado.

En caso de ser situado aparte, se debe tener en cuenta la condición de no superar los 200m de cable. También se debe verificar que la suma de metros cableados entre el cuadro neumático dispuesto en el cuerpo del autoclave y el armario de control ha de ser inferior a 50m, a distancias superiores la comunicación PROFIBUS empieza a degradar su señal. En caso de necesitarse una distancia mayor se debería instalar un repetidor/amplificador de PROFIBUS para no perder la señal de acuerdo con las condiciones del fabricante.

65 -Armario de control


Las señales entrarán por dos caminos al armario de control:

- Bornero superior.

- Bornero inferior.

Al bornero superior se llegan y son enviadas las señales correspondientes al resto de armarios (regulador de resistencias, toroidal, arrancador suave, etc.) aquellas procedentes del resto de armarios.

Al bornero inferior se conectan las señales provenientes del autoclave, tanto del armario de control distribuido (al cual se conectan termopares, transductores de presión, etc) como de los armarios de neumática (control de válvulas) y el de control de puerta.

6.1.1 Tansformadores de maniobra

Como se ha comentado anteriormente en los capítulos de las LGAs, el armario de control va alimentado por medio de transformadores de tensión trifásica a monofásica. En el armario se dispone de dos circuitos independientes uno del otro:

- Circuito de Iluminación.

- Circuito de Control.

66 -Transformador

El circuito de iluminación simplemente alimenta los focos de luz que están distribuidos por el interior para realizar trabajos en el interior del autoclave.


El circuito de control que está alimentado mediante un transformador de maniobra. que alimenta al resto de cargas monofásicas del sistema.

67 -Alimentación transformador

Ejemplos de cargas monofásicas del sistema pueden ser:

Fuente de alimentación 24 Vdc

Ventilación de armarios

Toma de corriente de programador

Arrancador suave

Regulador de las resistencias

Analizador de redes (relé diferencial)

Variador de frecuencia de la puerta

...


6.1.2 Protecciones de control

En el armario de control se disponen de una serie de protecciones térmicas y diferenciales para los circuitos de control del armario. Si se desea información más detalla ésta estará incluida en la colección de documentación digital, tanto manuales como curvas de disparo y de corriente de cortocircuito de cada uno de ellos.

68 -Protecciones de control

6.1.3 Relés de protección diferencial

El sistema de control diferencial está constituido por un relé diferencial por cada LGA que tenga el sistema. El uso de relés diferenciales puede ampliarse a otras cargas si se quiere proteger individualmente cada una de ellas.


69 -Relés diferenciales

Estos relés de protección no están diseñados para proteger a personas, sino que están dispuestos para proteger la instalación, es por ello que se ha calibrado para activar la bobina de disparo cuando la corriente diferencial de las 3 fases sea mayor de 300 mA durante 0,3segundos.


70 -Esquema relés diferenciales

En caso de detección de fuga, activa la bobina de disparo del interruptor de caja moldeada de la carga a la que protege.

6.1.4 Protección de apertura de armario en tensión

Este sistema tiene por objeto quitar tensión del sistema en caso de que se abra la puerta de un armario que no sea de la LGA.

Para ello, cuenta con finales de carrera que activan la bobina de disparo de la LGA que alimenta al armario del cual se abrió la puerta.


71 -Detector de apertura de puerta armarios

Si fuera necesario realizar un mantenimiento bajo tensión, este sistema se cancelará desactivando el interruptor automático aguas arriba de los finales de carrera de las puertas, (en el caso del esquema anterior del apartado del diferencial sería abriendo -Q10).

6.1.5 Relé de seguridad

El relé de seguridad será el encargado de que se respete la norma aplicada a la parada de emergencia (EN ISO 13850).


72 -Relé de seguridad

Dicho sistema está constituido por:

- Dos pulsadores de emergencia conectados en “dual-channel”. (Spe1 y Spe2)

- Relé de seguridad. (Upe1)

- Relés contactores de maniobra. (Kpe1 y Kpe2)

- Led de indicación.


- Pulsador de activación.

Tanto el circuito que alimenta el control de las resistencias calefactoras como de los motores que manejan bombas y sistemas de traslación se hacen pasar por los contactos de dos relés de protección (-kpe1 y -kpe2) por parada de emergencia, cumpliendo así con las normas correspondientes a la seguridad de máquinas.

En serie con la bobina del relé de seguridad se encuentran los sensores de sobrepresión y sobretemperatura (cableados en "single channel"). Al detectar una situación peligrosa cortan la alimentación a la bobina del relé de seguridad (terminal A1), provocando que los relés auxiliares de parada de emergencia (-kpe1 y -kpe2) se energicen.

73 -Esquema relé de seguridad


Ilustración 74: Sensores de sobrepresión y sobretemperatura

En la instalación se dispone de al menos dos setas de emergencia; una que estará situada en el cuadro de control y el otro en la botonera que se utilizará para el accionamiento de la puerta. Son las dos posiciones dónde el operario se debería encontrar cuando la máquina está funcionando.

Los pulsadores de emergencia están cableados en “dual channel”, es decir que existirá una redundancia a la hora de detectar que los pulsadores están activados. Ambos pulsadores están cableados en serie dando la opción de poder ejecutar la parada de emergencia desde cualquiera de los dos puntos.


Una vez pulsada una de las setas de emergencia el relé de seguridad lo detectará y dejará de aportar alimentación a los relés contactores de maniobra (6NO+2NC) los cuales cortan a su vez alimentación a los circuitos que dependan de la parada de emergencia.

76 -Bloques relé-contactores Kpe

Para poder volver al estado natural de la máquina se deberá desenclavar el pulsador de emergencia que se activó y pulsar sobre el pulsador de rearme situado en el armario de control (en el esquema de control anterior -Sr1). Esto volverá a hacer que el relé de seguridad alimente a los relés contactores y que los circuitos vuelvan a disponer de alimentación.

75 -Seta emergencia


77 -Pulsador de rearme y led de emergencia

Un led rojo dispuesto en el cuadro de maniobra señalizará cuando el relé de seguridad está accionado y cuando no.


6.1.6 Enchufes programador

Los enchufes tipo SCHUKO que permitirán al programador alimentar el equipo portátil a 230Vac mientras realiza el mantenimiento del armario y en la puesta en marcha. El consumo máximo permitido será de 6 A. Si en algún momento se necesita consumir dicha potencia, el resto del circuito de control no deberá superar 1 A para no sobrecargar al transformador.

78 -Enchufes programador


6.1.7 Sistema de ventilación de armarios

Los ventiladores situados en la puerta de cada uno de los armarios de potencia, generan una circulación forzada de aire en el interior de los mismos para mantener una temperatura cercana a la de ambiente (siempre inferior a 50 ºC).

Deberán estar colocados de forma tal que el situado en la parte inferior introduzca aire del exterior dentro del armario y el de la parte superior lo extraiga con objeto de favorecer la circulación de aire frio en el interior del armario.

6.1.8 Fuente de alimentación 24DC

La fuente de alimentación que alimenta a los equipos de continua transforma la tensión alterna en tensión continua de 24 Vdc.

79 -Sistema de refrigeración de armarios

77 -Sistema de refrigeración de armarios


78 -Fuente de alimentación 24Vdc

Dependiendo de la potencia y características de la instalación la fuente alterna se puede alimentar desde el transformador a 230Vac o directamente desde la tensión trifásica.


79 -Alimentación fuentes de continua

Esta tensión continua será utilizada por diversos equipos del cuadro como las bobinas de los relés, la alimentación del autómata, etc.

También será usada para alimentar armarios situados en el cuerpo del autoclave; los equipos de periferia descentralizada (ET-200), el armario de electroválvulas y el armario de pulsadores para apertura de la puerta en caso de que no tengan sus propias fuentes de alimentación 24Vdc.

6.1.9 SAI/UPS

Aunque la fuente de alimentación quede inhabilitada, el sistema de control seguirá quedando alimentado por medio de un sistema UPS (Uninterruptible Power Supplies) de Siemens. Dicho sistema está compuesto por el propio UPS y baterías en serie de las que quedará alimentado el circuito de 24 Vdc.


80 -Uninterrumpible power supply

El fin de este sistema es el de llevar al autoclave a un estado seguro y seguir registrando eventos tras quedarnos sin tensión en la red.

En caso de que el servicio UPS diese problemas, se podría inhabilitar haciendo un bypass al dispositivo mediante el interruptor que cortocircuita sus terminales, es por ello que mientras el SAI funcione correctamente dicho interruptor queda deshabilitado (-Q111 en el esquema posterior).

Para su correcto funcionamiento se debe de supervisar de vez en cuando que la temperatura de las baterías no sea muy elevada. Su vida útil depende de la sobrecarga a la que se les exponga durante su uso.


81 -Esquema sistema de 24Vdc

Este sistema detecta la falta de alimentación de 24 Vdc proveniente de la fuente de alimentación y realiza un cambio automático del circuito proveniente de dicha fuente al circuito proveniente de las baterías de plomo dispuestas en el armario.

El grupo de baterías esta dimensionado para ofrecer una autonomía de aproximadamente 90 minutos, no obstante este tiempo puede variar en función del tiempo de vida de las baterías y de la temperatura a la que hayan estado trabajando.

Es importante que si en algún momento es necesario reemplazar dichas baterías por otras nuevas, se escoja exactamente la misma referencia para evitar problemas con el SAI.


82 -Baterias 24Vdc

Se aconseja depositar las baterías que han llegado al fin de su vida útil en los recipientes dispuestos para ellos debido a la alta contaminación que producen sobre el medio ambiente.

6.1.10 Relés de maniobra

Los relés de maniobra utilizados son universales de 1, 2 o 4 contactos con separación lógica. Todos ellos disponen de una bobina que trabaja a 24Vdc.

83 -Conexión salidas digitales-relés 24Vdc

Dicha bobina irá sujeta al soporte del propio relé que en sí está constituido por los propios contactos. Estos contactos pueden trabajar con una tensión tanto alterna como continua, siendo la intensidad máxima de paso de 6 A máx.


84 -Relés de maniobra

Es importante llevar un chequeo periódico de las bobinas para realizar su cambio en caso de que esta llegue al fin de su vida útil. En la documentación aportada por Olmar viene reflejado el número de accionamientos máximo que realiza un relé antes de tener que ser reemplazado.

Para el reemplazo de las bobinas de los relés estos disponen de una pestaña en la parte inferior de la base que al pulsar sobre ella hacia abajo hace que expulse la bobina. Para volver a insertarse simplemente se tiene que hacer que las pestañas metálicas de la bobina coincidan con las marcas de la base y presionar para que entren.

6.1.11 PLC

El sistema de automatización está constituido físicamente por un PLC de Siemens del tipo S7-300, un ordenador donde irá instalado el sistema SCADA (WinCC Explorer) y un sistema de mantenimiento remoto de Siemens que se comunica mediante GSM.

85 -Alimentación sistema de control


Existirán dos tipos de comunicación entre los dispositivos que constituyen el sistema:

- Profibus DP

- Industrial Ethernet / Modbus TCP/IP

El primero comunicará entre sí los dispositivos que no necesiten comunicar muchos datos o todos aquellos que necesitan un tiempo crítico de reacción o de comunicación (actuadores o sensores).

El segundo sistema (compuesto por dos formas diferentes de comunicación pero un mismo protocolo físico) nos permitirá comunicar el SCADA con el PLC (Industrial Ethernet) y el SCADA con el analizador de redes (Modbus TCP/IP).

86 -Topología de comunicaciones

En cuanto al manejo del sistema utilizando el sistema SCADA de WinCC Explorer remitimos al manual realizado por Olmar, donde se detalla cómo se realiza la interacción entre el hombre y la máquina, así de cómo funciona el sistema de adquisición y análisis de datos.


El mantenimiento del sistema de comunicación PROFIBUS DP debe ser realizado por personal cualificado para ello, puesto que es crítico para el funcionamiento de la máquina.

El ordenador viene entregado con dos tarjetas de red Ethernet con el fin de aislar la red de la autoclave de lo que podría ser una red de oficina en caso de que se desease disponer de ella.

Es importante la supervisión de todas las conexiones periódicamente para ver que no se han aflojado y que la comunicación siga siendo correcta.

El PLC utilizado para realizar el control de la máquina y que calcula todos los algoritmos necesarios para su correcto funcionamiento pertenece a la marca Siemens. El mismo está compuesto por una CPU perteneciente a la gama media-alta de los S7-300. Este lleva incorporada una tarjeta SD industrial en la cual está incluido el programa que ordena todas las acciones de la máquina. Sin dicha tarjeta el programa no funcionaría.

El programa del PLC viene protegido mediante una contraseña la cual Olmar se reserva como derecho intelectual. En caso de necesitar un mantenimiento, modificaciones o actualizaciones del mismo, estas se realizarán mediante conexión remota via Teleservice o mediante el desplazamiento de un técnico de Olmar in situ.

87 -CPU+Tarjetas de ampliación+Teleservice+switch

Este trabajará junto con los módulos de entradas y salidas en el control de la máquina. El número de dichos módulos viene determinado por del número de señales que provienen del autoclave:

La distribución de las señales viene reflejada en los esquemas eléctricos adjuntos a la documentación. Para información más detallada acerca del sistema remitimos al


usuario al manual específico de cada uno de los productos que vienen también adjuntos al resto de documentación digital.

Como se ha descrito previamente, la topología de comunicación utilizada en el caso presente es el de Industrial Ethernet y PROFIBUS DP, la cual se utiliza para realizar acciones ante cambios de estado de señales digitales lo más rápido posible. La topología utilizada en este caso es en árbol para TCP/IP y de bus para Profibus, así que se debe tener en cuenta que la interrupción de la línea puede ser crítica para el funcionamiento del PLC.

Es importante también hacer saber que la tarjeta SD que está insertada en la CPU no debe ser sacada bajo ningún concepto y menos cuando la CPU está alimentada. Esto podría dañar la tarjeta que es la que contiene el programa. Si esta se dañara, el autoclave no podría seguir funcionando.

En la CPU se dispone de un selector de 3 posiciones (Run, Stop y MRES). Cuando la CPU se encuentra en estado Run siginifica que el programa se debería estar ejecutando, cuando se encuentra en Stop significa que el programa debería estar parado y la posición de MRES sirve para realizar un borrado total de la memoria de trabajo. Es importante que nunca se lleve el selector a dicha posición.

Si en algún momento es necesario realizar el cambio de CPU, ésta deberá tener la misma referencia que la instalada anteriormente. Una vez adquirida se le realizará el cambio de tarjeta SD de la vieja a la nueva y se ejecutará un borrado total de la memoria de trabajo para que la CPU absorba los datos de la tarjeta SD.

Es preferible que el cliente se ponga en contacto con Olmar para realizar esta acción, a no ser que se disponga de una persona perfectamente cualificada para realizar dicho trabajo.

La CPU dispone de un sistema de LEDs que permite un diagnóstico genérico del sistema. Los LEDs son los siguientes:

- SF: Fallo de sistema. La CPU falla por diversas razones, para realizar un diagnóstico más exhaustivo del problema que lo lleve a ese estado se necesitará contactar con Olmar para que se conecte al PLC mediante el teleservicio remoto.

- BF: Fallo de comunicación. Se deberá chequear el cable PROFIBUS en toda la instalación y que los conectores estén correctamente apretados en cada uno de los dispositivos. En caso de no poder solucionarse contactar con el departamento técnico de Olmar.

- DC5V: Este LED indica que la CPU genera la alimentación de 5V con la que el bus K alimenta al resto de tarjetas. Dicho bus K es el encargado de comunicar los módulos de entradas y salidas con el PLC.


- FRCE: Cuando este LED se enciende significa que alguna variable del PLC se ha forzado a un valor mediante programa. En el caso del cliente nunca se debería encender dicho LED.

- RUN: Este LED deberá estar encendido siempre que el PLC esté trabajando.

- STOP: Este LED estará encendido siempre que el selector de tres posiciones esté en la posición de Stop. En caso de parpadear de seguido un rato después de dar alimentación al armario, contactar con Olmar.

En el manual específico de los S7-300 hay una descripción más detallada del sistema de identificación de errores por medio del encendido de estos LEDs.

6.1.12 Sistema Teleservice

En este sistema de control se incluye un servicio de mantenimiento remoto que además sirve al cliente para recibir mensajes cuando se da alguna alarma en el autoclave. Este sistema está constituido por los siguientes dispositivos:

- TS Adapter II.

- Modem GSM MD 720-3.

- Antena de servicio GSM.

-

La TS Adapter II será el dispositivo encargado de realizar la traducción de los datagramas recibidos por el modem GSM a un lenguaje que entienda el PLC. Este estará integrado en el bus de comunicación PROFIBUS del que se ha descrito con anterioridad. La conexión entre el Modem y la TS Adapter se realizará mediante un cable RS-232 hembra-macho.


88 -TS Adapter

La TS Adapter como en el caso de la CPU dispone de un sistema de LEDs que da cierta información de diagnóstico al usuario:

- SF: Fallo de sistema. En caso de estar encendido este Led significará que existe un problema interno de la TS Adapter. En caso de que aparezca, ponerse en contacto con el departamento técnico de Olmar.

- BF: Fallo de comunicación entre la TS Adapter y el PLC. En este caso probablemente falle la comunicación PROFIBUS entre ambos. Chequear las conexiones y sino se detecta ponerse en contacto con Olmar.

- DC3V: El sistema de alimentación interno del TS Adapter trabaja correctamente. Le llegan los 24 Vdc y no existen problemas de adaptación de alimentación internos.

- RX/TX: En el momento en el que parpadea significa que en ese momento está transmitiendo entre el modem GSM y el PLC.

- DCD: Este led indica que la conexión remota entre un modem externo y el PLC se ha realizado. Gracias al mismo el usuario podrá identificar si el


equipo técnico de Olmar ha establecido contacto correctamente con el equipo o no.

- USB: Se enciende en el momento en el que la comunicación via USB con el ordenador desde el que se parametriza es correcta. Para el usuario final no tiene importancia.

El modem que ejerce la comunicación entre el que llama y la TS Adapter es el MD 720-3 de Siemens. Este modem trabaja con comandos AT por lo que es importante que la tarjeta SIM que se utiliza para establecer la comunicación tenga activados el sistema de transferencia de datos CSD. Esto permitirá realizar la transferencia de datos AT por medio de una red GSM.

89 -Módem MD 720-3

Para evitar problemas de contraseñas a la hora de establecer comunicación, la tarjeta SIM que se instala deberá tener desactivado el código PIN.

El slot donde la tarjeta SIM se inserta está fabricado de tal forma que se utilice una tarjeta SIM de tipo estándar. En caso de tener en posesión una tarjeta micro SIM o nano SIM, se deberá adquirir un adaptador de tamaño.

En el capítulo 2 del manual correspondiente al modem MD 720-3 se describe paso a paso muy detalladamente cómo se inserta la tarjeta SIM al sistema. Esta deberá ser insertada en el momento en el que se quiera establecer conexión y no se podrá quitar de su posición hasta que el equipo de Olmar dé el aviso.


En caso de querer que el sistema de SMS trabaje de continuo, se deberá insertar una tarjeta permanentemente puesto que la TS Adapter almacenará los SMS que necesite enviar hasta que la tarjeta sea introducida. En caso de no tener la tarjeta SIM introducida este sistema se deberá deshabilitar por pantalla (información relativa a la pantalla SMS en el manual de software).

Para disponer de una buena señal de red se dispone de una antena situada en el exterior sobre el armario de control. Esta será llevada a tierra como marca la norma de protección ante impacto de rayos por sistemas de comunicación.

Con el fin de disponer información acerca del sistema de diagnóstico por led del modem, remitimos al usuario a que abra el manual específico del modem donde se detalla el sistema de información por led.

6.1.13 Sistema de señalización

El sistema de señalización está compuesto por 3 luces y 1 señal acústica. Todos ellos estarán físicamente montados unos sobre de otros como se ve en la siguiente imágen. El sistema está situado en la parte superior del armario de control para que pueda ser observado desde la mayor parte de la instalación posible.

Las 3 luces serán roja, naranja y verde. El significado de cada una de ellas es el siguiente:

- Roja: Alarma activa acusada o sin acusar.

90 -Esquema Teleservice-Módem-Antena


- Naranja: Sensor no crítico en alarma o apertura/cierre puerta en proceso.

- Verde: Ciclo en marcha sin problemas críticos para el correcto funcionamiento.

La alarma acústica aparecerá en el momento en el que se de una alarma crítica o no crítica para el sistema. Esta se podrá acusar mediante el accionamiento del pulsador en pantalla.

En caso de que el ciclo termine o se accione la puerta el sonido de la alarma acústica será intermitente para poder diferenciar de una alarma de sistema.

91 -Sistema de señalización


6.2 Scada

Ver "MANUAL DE USUARIO - SISTEMA DE CONTROL Y SUPERVISIÓN DEL AUTOCLAVE".

6.3 Periferia

En muchos de los casos el autoclave está alejado del cuadro de control y las tiradas de cable son demasiado largas. Si a ello sumamos que el número de señales es muy amplio, sería necesario una gran longitud de cable. Para no tener este tipo de problemas se utilizan estaciones periféricas cuya función será la de recolectar todas las señales de sensores cercanas a su ubicación y posteriormente enviarlas mediante un cable de comunicación Profibus o Profinet hasta el PLC.

En particular, para el sistema de automatización de autoclaves de Olmar, las estaciones periféricas irán incluidas en envolventes que a su vez irán colgados del cuerpo del autoclave intentando que estén lo más cercano posibles a todos los sensores que a ellas van cableados.

Los cuadros periféricos que se instalan son:

- Módulos periféricos o ET.

- Cuadro de neumática.

- Botonera puerta.

Al tener que ir sujetos al aire y no disponer de demasiados elementos dentro de los mismos, se han instalado envolventes de tipo mural. Estos, aunque sean distintos físicamente que los armarios principales, dispondrán del mismo sistema de cierre.

La zona de instalación deberá permanecer lo más accesible posible para el cliente y no poner problemas a la hora del mantenimiento.

6.3.1 ET-200

El sistema de periferia es del mismo fabricante que el PLC (Siemens), minimizando así los riesgos y problemas que pudiera ocasionar la utilización de distintos fabricantes de automatización.


92 -Armario periferia descentralizada

La estación periférica que utiliza Olmar en los autoclaves es la ET200M, la cual dispone de cabezal Profibus para poder comunicarse con el PLC. El número de estaciones que se instalan depende del número de señales tomadas en el autoclave, procedentes de sensores de presión, termopares de temperatura, etc.


93 -ET-200

Cada una de las ET dispone de un sistema de LEDs que indica el estado de funcionamiento y el código de error que estas pudieran tener. Remitimos al manual del fabricante (incluido en la documentación facilitada por Olmar) para su correcto diagnóstico.

Es recomendable que el mantenimiento de dichas estaciones periféricas lo realice gente preparada para dicho trabajo y con conocimientos suficientes sobre comunicaciones e integración de sistemas automatizados.

El cableado de los termopares es directo a las ET para no afectar en la calidad de medida de las variables del proceso. Esto se realiza de este modo, y se recomienda mantener en estas condiciones, porque este tipo de sondas están constituidas por la unión de 2 metales en el punto de medida. Para que se las medidas sean correctas, la extensión del cableado desde el punto de medida hasta el punto de adquisición debe hacerse con un cable de las mismas características y precisión que el material que se encuentra en el punto de medida. Si fuera necesario realizar conexiones intermedias en este cableado, sería necesario usar terminales de conexión y cableado adecuados al tipo de sonda utilizada, para no interferir en la calidad de la medida.

6.3.2 Neumática

El sistema de aire comprimido será proporcionado por el cliente de la instalación, siendo conectado al cuadro de neumática propio de Olmar situado sobre el cuerpo del autoclave.


94 -Armario neumática

El cuadro neumático es el encargado de realizar las maniobras mecánicas de las válvulas todo/nada usando aire comprimido a partir de la señal Profibus que se le envíe desde el autómata. En caso de que el sistema de apertura o bloqueo de la puerta sea neumático, también será gobernará desde este cuadro.

El sistema está compuesto por los siguientes elementos:

- Sistema de tratamiento de aire. - Cabeza de alimentación. - Cabeza de comunicación PROFIBUS DP. - Sistema de comunicación SUB-BUS. - Distribuidora de aire serie 2005. - Electroválvulas 3/2 NC con pilotaje eléctrico y con retorno por muelle.

El sistema de tratamiento de aire está compuesto a su vez por varias etapas:

- Válvula de corte manual. - Regulador de presión. - Manómetro. - Filtro.


La válvula de corte manual simplemente interrumpirá la alimentación de aire del cuadro neumático.

95 -Esquema neumática

El regulador de presión ajustará la presión de aire de entrada al cuadro neumático a la fijada por el usuario. Para poder fijarla a un valor exacto se utilizará el manómetro como guía. La presión recomendada por Olmar se encuentra entre 6 y 7 bar. Establecer siempre una presión máxima inferior a la menor de las máximas presiones que soportan los equipos instalados en el cuadro neumático, que se alimentan a través de este regulador.

Para que el aire de mando esté libre de polvo y otro tipo de partículas se hace pasar por un filtro para que no produzca averías en los actuadores de las válvulas de la autoclave.

La alimentación eléctrica de las electroválvulas se realizará por medio de un cabezal de alimentación el cual va alimentado a 24Vdc utilizando un conector de M12 de 5 pines hembra.


Todas las electroválvulas comparten línea de alimentación y van sobre una base llamada distribuidora neumática, que alimentará de aire cada una de ellas. La distribuidora que se ha instalado en el autoclave esta dimensionada en función del número de válvulas instaladas.

Para el control de toda la parte de aire comprimido se utilizan las válvulas 3/2 NC con pilotaje eléctrico y el retorno por muelle. Estas irán de dos en dos en cada bloque, los cuales se podrán desmontar para realizar un mantenimiento o para posibles recambios. Todas llevan consigo dos pulsadores para realizar pruebas de ambas válvulas por medio de pilotaje manual.

En el cabezal PROFIBUS existe un display y unas teclas función. Es recomendable por Olmar que estas teclas no sean accionadas ya que sin los debidos conocimientos podría hacer que se perdiera comunicación el PLC.

6.3.3 Mando puerta

La envolvente más pequeña de la instalación es la comúnmente denominada como botonera. Esta irá situada en uno de los laterales del anillo, justamente en el lado contrario a la bisagra de la puerta.

Será la encargada de contener todos los accionamientos manuales del movimiento de la puerta (desbloqueo, apertura, cierre y bloqueo). Estos movimientos serán llevados a cabo mediante unos pulsadores. Este sistema consta de dos pulsadores rojos para cerrar/bloquear la puerta y uno verde para abrir la puerta. La función de disponer de dos pulsadores rojos es la de obligar al operario a que tenga las dos manos ocupadas impidiendo que se pueda producir un accidente por atrapamiento en el momento del cierre.


96 -Botonera puerta

Además de incluir el control de movimiento de la puerta, también dispondremos de el selector de encendido de las luces internas de la autoclave y una seta de emergencia en caso de que sea necesario usarlo cuando se está moviendo la puerta.

La botonera es recomendable tenerla ubicada siempre de cara a la apertura de la puerta, pudiéndose así observar el movimiento de ella y chequear que no existen problemas.


7 PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO


Se consideran procedimientos de trabajo a la secuencia de operaciones a desarrollar para realizar un determinado trabajo, con inclusión de los medios materiales (de trabajo o de protección) y humanos (cualificación o formación de personal) necesarios para llevarlo a cabo.

Para realizar el mantenimiento eléctrico de las máquinas es necesario estar preparado con los EPIs necesarios para realizarlo con seguridad, y con unos instrumentos con la calidad y calibrados de tal manera que sea improbable que las mediciones se adquieran erróneamente. Aún siendo este tema competencia del departamento de Prevención y Riesgos Laborales del usuario final, exponemos aquí ciertas recomendaciones:

- Utilización de herramientas aislantes para 1000 V (IEC 60900). - Utilización de calzado de seguridad junto con banquetas o alfombras

aisladas. - Guantes de protección suficientemente cómodos para trabajar con

herramienta. - Equipo de iluminación auxiliar. - Herramientas delimitadoras de la zona de trabajo.

Además de todo el equipo de protección enumerado, es recomendable que el trabajo se realice acompañado de otra persona que actúe en caso de emergencia. Ambas deberán tener una formación pertinente al trabajo bajo tensión y de riesgos laborales en trabajos eléctricos.

En caso de tener que realizar medidas eléctricas, estas se deberán realizar al menos con un multímetro digital de verdadero valor eficaz, con el fin de detectar errores de medición dados a causa de armónicos. Además deberán ser de al menos CAT III 600 V.

Para medir el aislamiento entre fases será suficiente con 500 Vac, pero sería preferible realizarlo con un generador de tensión (tipo Megger) que alcanzara los 1000 Vac.

Para realizar el trabajo en ausencia de tensión se deberán seguir los siguientes pasos:

- Desconexión de todas las fuentes de tensión. - Enclavar los seccionadores por medio de candados o bridas. - Comprobar la ausencia de tensión en el circuito en el que se va a trabajar.


- Poner a tierra y en cortocircuito la fuente de alimentación pertinente. - Balizamiento de la zona de trabajo.

Tras realizar el trabajo se deberían seguir los mismos pasos a la inversa.


8 MANTENIMIENTO PREDICTIVO


El mantenimiento preventivo de los armarios eléctricos es fundamental para mejorar la vida útil de todos sus elementos y minimizar las paradas intempestivas por fallos eléctricos.

Se designan dos tipos de mantenimiento con frecuencias de actuación distintas, uno de seguridad y otro de mantenimiento preventivo:

Mantenimiento de Seguridad

Frecuencia de Actuación: 1 mes

- Inspección visual de los elementos eléctricos instalados dentro del armario. - Chequeo de tensiones y corrientes consumidas en los circuitos principales. - Chequeo de la temperatura interior de los armarios por medio de cámaras

infrarrojas o termómetros infrarrojos. - Inspección y comprobación del etiquetado de bornes y dispositivos. - Inspección de los terminales del sistema de PROFIBUS.

Mantenimiento Preventivo

Frecuencia de Actuación: 1 año

- Chequeo del par de apriete asignado por el fabricante de cada uno de los terminales.

- Chequeo del par de apriete asignado por el fabricante al sistema de bornero. - Chequeo del actuador mecánico de cada uno de los contactores. - Chequeo del estado de los cables que van por el interior de las canaletas. - Medición de las corrientes consumidas por las cargas más importantes del

sistema. - Testeo de los elementos de protección diferencial. - Chequeo de los valores de corte de todos los aparatos de protección. - Chequeo del sistema de tierra. Continuidad de los circuitos y aislamiento a

fases.


9 ANÁLISIS DE RIESGOS


La generalización del uso de la energía eléctrica unido al hecho de que sea imperceptible por los sentidos hacen caer a las personas en una rutina de despreocupación y falta de prevención en su uso. Sin embargo, dada su naturaleza y efectos, muchas veces mortales, hacen que sea imprescindible un correcto análisis de los peligros de todo sistema eléctrico de distribución.

Se considera riesgo eléctrico cualquiera originado por la energía eléctrica. Quedan específicamente incluidos los siguientes riesgos:

Choque eléctrico por contacto con elementos en tensión (contacto eléctrico directo) o con masas puestas accidentalmente en tensión (contacto eléctrico indirecto).

Quemaduras por choque o arco eléctrico.

Caídas o golpes como consecuencia de choque o arco eléctrico.

Incendios o explosiones originados por la electricidad.

96 -Análisis de riesgos

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