Cortinas de Seguridad, Más que un “Commodity”


Como usar las cortinas de seguridad para recolectar y comunicar datos de su sistema de manufactura.


Introducción

En 2017, 115,550 casos de lesiones fueron reportados a la OSHA en la industria manufacturera. La OSHA citó la falta de protección de máquina como una de sus principales violaciones ese año.

Cuando protegemos máquinas, las cortinas de seguridad son una necesidad primordial. La cortina de seguridad es una forma avanzada, confiable y de costo eficiente para proteger al personal en las fábricas o bodegas. Sin embargo, existe una incorrecta percepción de que estas son un „commodity“ y no sirven más allá de sus funciones primarias.

Las cortinas de seguridad consisten en un emisor de luz y un receptor. El emisor proyecta una serie de haces de luz paralelos de tipo infrarrojos hacia el receptor. Cuando uno o más haces de luz es interrumpido, la cortina de seguridad reporta esta interrupción hacia sus salidas seguras mejor conocidas como OSSD (Output Signal Switching Device por sus siglas en inglés) mediante un cambio de señal. La máquina y su control deben analizar de manera precisa estas señales y detener de manera segura la máquina.

Las cortinas de seguridad se pueden usar en diferentes aplicaciones; por ejemplo, en aplicaciones entrada/salida, estas pueden ser utilizadas sin la necesidad de sensores de muting para temporalmente desactivar la función de seguridad en el dispositivo, para esto, se aplican cortinas de seguridad de manera horizontal cerca de la puerta de entrada. Cuando los objetos entran o salen de la zona peligrosa, una cortina de seguridad especializada puede diferenciar de manera activa entre una persona o una máquina utilizando el patrón de reconocimiento para identificar interrupciones, como las piernas de una persona vs algún sistema de transporte de pallets, las cortinas de seguridad ayudan a mover de manera segura materiales dentro de las áreas protegidas. Sin la necesidad de sensores muting hay menor esfuerzo de montaje mecánico y menor cableado.

Debido a que detener la máquina de manera segura es su principal función, se cree que las cortinas de seguridad son sinónimo de un switch on/off para máquinas; muchas veces, por esta razón las cortinas de seguridad son subestimadas y se cree que con ellas no hay retorno de inversión, pero con los avances en la tecnología como el IO-Link estas han probado su valor con muchas otras funciones y adicionalmente, la seguridad.

Recolección y comunicación de datos

Uno de los más grandes avances tecnológicos en cortinas de seguridad es el IO-Link. IO-Link es un protocolo de comunicación serial punto a punto para comunicar sensores y actuadores; es un sistema libre de propietario y no atado a ningún fabricante. Este tipo de comunicación consiste en un maestro de IO-Link conectado a dispositivos también IO-Link, tales como sensores que usan ese protocolo de comunicación. El maestro es el dispositivo que se usa para comunicarse a los PLC y controla la comunicación entre los dispositivos IO-Link.

IO-Link recolecta datos de servicio, proceso y eventos. Los datos de servicio es información que es relativa al dispositivo como tal, no a la función de este. Los datos de proceso es información sobre lo que el sensor está leyendo, por ejemplo, temperatura o distancia. Los datos de eventos son notificaciones o alertas que indican, por ejemplo, suciedad en el lente, algún error o perdida de comunicación.

Los datos recolectados por IO-Link pueden ser accesados de manera remota y traducidos en diagnósticos de toda la planta, tales como, información de consumo de energía o algún otro dato relevante a la producción. Usar IO-Link en las cortinas de seguridad las convierte en una potente herramienta colectora de datos para los operadores y personal de mantenimiento.

Datos de haz de luz en acción

Uno de los tipos de datos que IO-Link comunica a un usuario de una cortina de seguridad es la información de cada uno de los haces de luz.

Esta es la información que ayuda al usuario a identificar el estatus de una serie de haces de luz paralelos e individuales. La información de cada uno de los haces de luz es generada por la óptica de la cortina de seguridad e indica que haz de luz ha sido bloqueado; después, esta información se enruta a través de los microcontroladores integrados en el equipo y esta se pasa al maestro de IO-Link para que este pueda enviarlo al PLC o a algún otro dispositivo. Gracias a las diferentes funciones la recolección de información individual de cada uno de los haces de luz hace de las cortinas de seguridad un poderoso activo, no solo para la seguridad sino también para otras aplicaciones.

Ejemplo de Aplicación: Línea de Empaque Final – Medición de Altura

Al usar los datos individuales de haces de luz se puede medir la altura de tarimas. Esta aplicación usualmente se hace con otros sensores, si en lugar de esto, se hace con la misma cortina de seguridad las compañías pueden ahorrar dinero al no comprar otro dispositivo y además reducen el cableado, la puesta en marcha y la programación.

Cuando una tarima se llena con material se necesita que esta se envuelva con plástico para su embarque. Los datos individuales de haces de luz indican cuantos haces han sido bloqueados en la cortina de seguridad; con esta información, la máquina emplayadora sabe que tan alto se debe mover el brazo para envolver de manera efectiva los bienes. Tener una altura precisa para envolver ayuda a las compañías a ahorrar tiempo y dinero al prevenir que la maquina vaya más alto de lo necesario.

Ejemplo de Aplicación: Integración de Máquinas – Manejo y Ensamble

Las plegadoras tienen movimientos de flexión muy precisos y si el material no está posicionado correctamente pueden ocasionar desperdicios y situaciones de riesgo potencial. En la integración de máquinas, una aplicación común para cortinas de seguridad es proteger a las plegadoras y asegurarse que el operador no se acerque demasiado a estas pero dejando que el material pueda pasar y mantener la productividad. Además de esto, la cortina de seguridad puede utilizarse para control de calidad, los datos proporcionan información acerca de dónde y cómo el material está siendo alimentado a la máquina, garantizando el doblado a la velocidad y dirección correcta.

Ejemplo de Aplicación: Integración de Máquinas – Prevención de Falsos Rechazos

Cuando se trabaja con máquinas que producen mucha rebaba, ya sea de metal o algún otro material como aserrín, un sensor de seguridad convencional puede tener falsos rechazos. Las cortinas de seguridad tienen la capacidad de ignorar estos pequeños objetos mientras siguen detectando objetos grandes y peligrosos además de los operadores. El hecho de eliminar los falsos rechazos ayuda a reducir los tiempos muertos y ser más productivos. Es posible que los falsos rechazos sigan ocurriendo, pero si se usan los datos individuales de haces de luz, la cortina de seguridad puede identificar donde cae el material. Estos datos pueden ayudar a ver si existe un patrón sobre como cae el material comúnmente y localizar donde ocurren esos rechazos. El hecho de localizar donde ocurren esos falsos rechazos puede ayudar a eliminarlos y aumentar la productividad de la planta.

Conclusión

Como una solución rentable a muchos temas de seguridad, las cortinas de seguridad regularmente son percibidas como un „commodity“, en lugar de una pieza valiosa de equipo que puede ayudar con tareas de automatización, control de calidad y además eliminar la necesidad de otros sensores. La mayoría de las personas desconocen  las capacidades de las cortinas de seguridad y estas podrían ayudar a llevar su fábrica a la Industria 4.0. Las cortinas de seguridad se pueden usar en muchas aplicaciones con características manuales y automáticas que sirven para crear entornos de trabajo más productivos y seguros.

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