Antideflagrante y económico

Las soluciones híbridas que combinan sistemas eléctricos de E/S con salidas neumáticas opcionales son lo último para instalaciones en entornos seguros y en zonas 2. “Los OEM y los usuarios finales las han acogido bien”, señala Werner Bennek, experto de aplicaciones de segmento de Bürkert Fluid Control Systems. Mediante la formación de nodos, estos sistemas electro-neumáticos conectan numerosas señales eléctricas y salidas neumáticas distintas mediante una interfaz de bus con sistemas de automatización superiores. No obstante, la combinación de dispositivos eléctricos y neumáticos en un solo armario de control que vaya a ser instalado en un entorno potencialmente explosivo zona 1 sigue siendo un reto. Bürkert se ha enfrentado a este desafío y ha creado una solución híbrida apta para instalación en zonas 1 que combina el sistema de automatización modular neumático AirLine Ex 8650 con módulos del sistema Simatic ET 200iSP de Siemens. Con esta solución, Bürkert ofrece una unidad completa con certificación Atex.

“Cuando iniciamos el desarrollo del nuevo sistema de automatización electro-neumático, nuestro objetivo era reunir todas las ventajas de nuestro sistema Airline 8644, que tanto éxito había tenido, y ponerlas a disposición del usuario para aplicaciones en entornos peligrosos”, señala Bennek. Hasta hace unos años, combinar dispositivos eléctricos y neumáticos en armarios de control en zonas 1/21 era peligroso debido a que el aire comprimido húmedo o aceitoso podía provocar corrosión y cortocircuitos. No obstante, hoy en día en los sistemas de aire comprimido, se suele utilizar aire con un punto de rocío a presión inferior a -20 °C (humedad residual de 0,88 g/m3) y una concentración de aceite de menos de 1 mg/m3. En la industria farmacéutica, así como en el sector de alimentación y bebidas, se suele utilizar incluso aire comprimido de una calidad de varios órdenes de magnitud mayor. La calidad del aire comprimido de escape es, de hecho, tan buena que puede canalizarse al armario de control para evitar que entre aire ambiente húmedo, agresivo o con polvo. Por supuesto, se necesita un extractor u otro dispositivo para el alivio de presión. En todo caso, aunque trabajar con aire seco y sin aceite reduce el problema de la corrosión y los cortacircuitos, persiste el riesgo de detonación debido a las condiciones del proceso.

En las áreas con riesgo de explosión con clasificación de zona 1, el control neumático de los cilindros y actuadores neumáticos se realiza generalmente mediante, o bien válvulas individuales a prueba de explosión montadas directamente en el actuador, o bien bloques de válvulas a prueba de explosión conectadas a un sistema E/S remoto. Otra opción es instalar las válvulas de pilotaje en una zona segura, aunque muchas veces esto no es posible debido a que existe una gran distancia entre válvulas y actuadores y, por ello, el tiempo de conmutación es excesivo. La conexión de sensores y actuadores a sistemas de bus reduce sustancialmente los trabajos de cableado. Así pues, tanto ingenieros como usuarios de sistemas E/S antideflagrantes se alegran de la llegada de sistemas con neumática integrada por las siguientes ventajas:

- Instalación cerca del proceso

- Reducción significativa del cableado

- Diseño compacto

- Simplificación de la documentación

- Seguridad intrínseca probada

- Consumo reducido de potencia y, por tanto, poco calor residual

- Ahorro de costes

Bennek añade: “El nuevo sistema de automatización electro-neumático antideflagrante ofrece otra importante ventaja: todos los elementos, válvulas, etc., están armonizados y certificados. Esto significa que los usuarios no necesitan aportar ninguna prueba de la seguridad del sistema. Nosotros les entregamos un certificado para el armario de control completo, de modo que no tienen que preocuparse del interior”.

Además, todos los dispositivos y elementos cumplen la norma EN 60079, parte 0/1/7/11/26, y EN 60529.

Aunque los elementos integrados en un armario funcionen a una temperatura ambiente superior al nivel de temperatura para el que están aprobados, es verdad que pueden funcionar durante años sin que su rendimiento se deteriore, pero no hay que olvidar que suponen un riesgo para la seguridad en lo que se refiere a la protección contra explosiones. Para evitar esto, en la construcción de un sistema de control se deberá ajustar la pérdida de potencia a la superficie del alojamiento, a la temperatura ambiente máxima del componente más débil y a la temperatura ambiente del lugar donde estará instalado el armario. Por supuesto, una vez montado el armario, se deberá instalar un elemento de medición de la temperatura al lado del componente más débil.

Aunque un sistema antideflagrante sólo contenga componentes certificados y auditados, el sistema completo debe ser sometido a un ensayo final para detectar nuevas fuentes potenciales de peligro. Por ejemplo, ¿qué le pasaría a la protección IP del alojamiento del armario si se rompe una tubería en el interior? ¿Pueden seguir funcionando las válvulas en condiciones de vacío después de que el usuario haya llevado la tubería a una zona 0?

Los ejemplos citados arriba lo dejan claro: los subsistemas certificados están cobrando cada vez mayor importancia, ya que evitan a ingenieros, contratistas y usuarios tener que diseñar armarios de control y, por tanto, les permite concentrarse en su actividad principal.

Además de estar totalmente certificada, la unidad AirLine Ex 8650 de Bürkert está diseñada para funcionar de forma descentralizada. El sistema puede utilizarse en zonas con riesgo de explosión, en atmósferas con polvo o gas, y está especialmente indicada para el control de procesos en el sector de productos de química fina, la industria farmacéutica y los cosméticos y, en general, en cualquier proceso en el que se utilicen disolventes, alcohol o barnices. Puede instalarse incluso para automatización directa en fábrica, por ejemplo, llenado automático de disolventes, alcohol o barnices. De hecho, en estos campos de aplicación, el sistema es único, ya que en el mercado no hay otra solución compacta de automatización electro-neumática como ésta, que permita la integración de válvulas neumáticas EExi sin cableado adicional. Además, gracias a la integración de funciones neumáticas, ahora las secuencias de proceso y producción pueden estar totalmente descentralizadas en un entorno explosivo. El sistema utiliza interfaces normalizadas y presenta un diseño modular y muy flexible, características que garantizan una configuración rápida y sencilla y permiten combinar módulos neumáticos, eléctricos y electrónicos con distintas funciones. Los componentes se conectan mediante atornillado o enganche y así se establecen las conexiones eléctricas y neumáticas. Las válvulas de pilotaje integradas en los módulos neumáticos permiten controlar una amplia variedad de actuadores en el terreno (por ejemplo, válvulas de proceso o cilindros neumáticos). La protección contra explosiones se garantiza mediante limitación electrónica de la tensión y la corriente.

En conjunción con el sistema Simatic ET 200iSP de seguridad intrínseca, todas las opciones de combinación de sistemas eléctricos y neumáticos en zona 1, incluidas funciones completas de mantenimiento y diagnóstico, son posibles y están abiertas. El sistema Simatic ET 200iSP se comunica mediante Profibus DP mediante acopladores IS. De esta manera, se ofrece una flexibilidad y una apertura máximas y se garantiza un alto nivel de disponibilidad y de seguridad en la inversión, debido a la normalización internacional del protocolo de buses.

Todas las conexiones eléctricas se configuran automáticamente al montar el módulo en línea en la aplicación, mientras que el software técnico debe configurarse en la puesta en marcha inicial. Además, se accede al sistema desde la parte frontal, lo cual facilita la manipulación, sobre todo a la hora de cambiar un módulo o una válvula. Esta operación puede llevarse a cabo con total facilidad en cualquier momento, incluso en condiciones de peligro de explosión y durante el funcionamiento. Todo el sistema interior cumple los requisitos de clase de protección IP30. Además, al combinar bus de campo, E/S y válvulas de pilotaje, esta modularidad prácticamente ilimitada supone un ahorro de espacio, de cableado y de tiempo durante la validación y la documentación.

En el centro de producción de Bürkert en Menden (Alemania), el proceso de fabricación de sistemas de control y de armarios neumáticos ya ha sido auditado por el PTB y todos los armarios neumáticos que salen de la fábrica están aprobados por Kema, de modo que el nuevo sistema modular de automatización eléctrico-neumático no es sólo antideflagrante.

Características de AirLINE Ex

El sistema AirLine Ex presenta un diseño modular que permite ajustar el sistema específicamente a la aplicación para la que se va a usar. AirLine Ex se integra totalmente, sin fisuras, en Simatic ET 200iSP. Dispone de:

- Numerosas funciones de diagnóstico

- Tareas de identificación y mantenimiento

- Control mediante PROFIBUS DP-is

- Opcional: redundancia de bus de campo y suministro

- Numerosas funciones E/S

- Hasta 88 funciones de válvula (módulos de 4 u 8 canales)

- Alto nivel de fiabilidad y larga vida útil gracias a la tecnología de válvulas de asiento

- Flujos de 300 l/m o 700 l/min según el tipo de válvula

- Opcional: dispositivo de corte de presión para poder sustituir válvulas durante el funcionamiento