Especificación y uso de las funciones de muting en las cortinas de luz

Las cortinas de luz son un componente de automatización-seguridad cómodo y discreto para proteger las máquinas y reducir los accidentes. En muchos casos, las cortinas de luz pueden complementar o incluso sustituir a las vallas de eslabones y otras protecciones mecánicas duras, al tiempo que aportan funciones adicionales al sistema. De hecho, muchas tareas de asistencia a las máquinas (como la carga de materias primas en las máquinas y la descarga de productos acabados a la salida de las mismas) solo son posibles con cortinas de luz. La adaptabilidad de estos componentes de seguridad también se adapta a las instalaciones que operan con robots industriales tradicionales cerca de las células de trabajo pobladas por personal de fabricación, para reducir significativamente el riesgo de lesiones.

Figura 1: Cuando se instalan adecuadamente y se comprueban periódicamente, las cortinas de luz que funcionan correctamente son componentes sencillos y valiosos para proteger a los trabajadores de los daños. El par de postes amarillos de la cortina de luz en esta demostración de la feria están detrás de un panel acrílico transparente que no estaría presente en una aplicación real. (Fuente de la imagen: Design World)

Como se mencionó en un artículo anterior de DigiKey sobre los fundamentos y parámetros fundamentales de las cortinas de luz, el silenciamiento es solo uno de los muchos ajustes que deben especificarse durante el proceso de diseño. Otros parámetros interrelacionados de la cortina de luz son la resolución, el posicionamiento, la distancia de frenado, la clasificación de tipo EN ISO 13849-1 y el reflejo para el control del perímetro.

Configuración, funcionamiento y pruebas de la cortina de luz

La configuración y la calibración iniciales son fundamentales para el buen funcionamiento de la cortina de luz. Para facilitar este proceso de instalación, la mayoría de los fabricantes de cortinas de luz integran hoy en día sus componentes con LED. Los sencillos LED rojos y verdes funcionan indicando (mediante el brillo verde) cuando la cortina emisora y la cortina receptora están correctamente alineadas o (mediante el brillo rojo) necesitan un ajuste adicional. El personal de la instalación debe asegurarse de que:

• Todos los LED asociados a todas las áreas activas de la cortina de luz se iluminan en verde (lo que indica que están configurados para su correcto funcionamiento)
• La distancia de la cortina de luz a la maquinaria peligrosa o a los ejes robóticos está dentro de los valores proporcionados por el fabricante de la cortina de luz, así como de las normas ISO, OSHA y/o ANSI aplicables

La instalación debe realizarse en dos pasos. En primer lugar, la cortina de luz debe instalarse mientras la máquina peligrosa o el diseño robótico que se está protegiendo está completamente sin energía, para seguir los procedimientos adecuados de bloqueo/etiquetado. A continuación, (una vez verificado el funcionamiento independiente de la cortina de luz) el personal de la instalación debe conectar la cortina a la parada de emergencia (e-stop) de la zona de trabajo y volver a probar el sistema con el equipo protegido alimentado y funcionando en modo seguro.

Figura 2: La cortina de luz que se muestra aquí está diseñada para proteger un punto de acceso en el equipo de una máquina de producción compacta. Se presenta en variaciones para proteger alturas de 160, 240 y 320 mm a través de 0,1 a 2 m, y en resoluciones de 14 mm (para la detección de dedos) o 24 mm (para la detección de manos). La detección de extremo a extremo evita las zonas ciegas. (Fuente de la imagen: Banner Engineering)

Por supuesto, las cortinas de luz no son adecuadas para todas las aplicaciones de protección de máquinas. Por ejemplo, son problemáticos en entornos con superficies muy reflectantes cerca de la zona activa de la máquina. También pueden funcionar mal en entornos sometidos a procesos con mucho humo, o en los que hay muchas partículas en el aire. En estos entornos, los equipos protegidos por cortinas de luz pueden (si se viola su perímetro) tardar un tiempo excesivo en detenerse de forma segura. El problema también puede hacer que el equipo expulse material fuera de la zona activa definida. Por ello, es fundamental que los ingenieros de diseño que proyecten sistemas de seguridad para entornos con humo y polvo consideren cuidadosamente si las cortinas de luz protegerán eficazmente al personal... o si se justifican las protecciones físicas de las máquinas.

La buena práctica dicta que las cortinas de luz deben someterse a una rápida prueba de validación al comienzo de cada turno para garantizar su correcto funcionamiento. Además, deberían realizarse inspecciones semestrales más exhaustivas. Estas inspecciones deben cuantificar cualquier deterioro del funcionamiento, especialmente los que se manifiestan en forma de tiempos de respuesta lentos u oscurecimiento del área activa de la zona de trabajo. Esto último es más relevante cuando se han producido cambios en la configuración de la máquina para adaptarla a la fabricación de nuevas líneas de productos. Cuando estos cambios son muy drásticos, pueden justificar la reubicación o incluso la sustitución de las cortinas de luz alrededor de la zona de trabajo... y los ajustes de la resolución de las cortinas de luz y otros ajustes para garantizar una protección suficiente de los trabajadores y las máquinas.

Situaciones especiales de muting de cortinas de luz

Las zonas de trabajo muy amplias suelen requerir el agrupamiento de cortinas de luz. Se colocan en serie para ampliar el perímetro de la zona protegida. Estas instalaciones suelen requerir que la orientación de las cortinas de luz se altere de manera que el poste emisor de una cortina esté espalda con espalda con el poste receptor de la siguiente cortina de la línea. Esta post-secuencia emisor-receptor-emisor-receptor evita la diafonía.

Por supuesto, en estos arreglos (como en cualquier instalación de cortinas de luz) los técnicos deben asegurarse de que los postes emisores y receptores de cada cortina de luz estén orientados de la misma manera de arriba a abajo para que el área activa se cubra como se espera y mantenga su resolución prevista.

Cuando una zona protegida requiere esquinas con cortinas de luz, dos opciones son los conjuntos de postes abatibles (que tienen dos longitudes rectas unidas por una junta para envolver las esquinas a 90° o más) y el uso de espejos de esquina. Con este último, se pueden proteger tres lados de una zona de trabajo con un poste emisor, un poste receptor y dos espejos altos. En resumen, el poste emisor apunta hacia una esquina colocada por un espejo orientado a 90° hacia un segundo espejo en la esquina siguiente. Las señales del emisor viajan desde el primer espejo hasta el segundo y siguen hasta el receptor en la cuarta y última esquina de la zona vigilada. Esta es una forma sencilla de abarcar un área mayor, aunque la contrapartida es que cada reflejo del espejo no es 100% eficiente... por lo que la señal disminuye con cada reflejo. Los ingenieros de diseño harían bien en comprobar las especificaciones del fabricante para estas configuraciones; normalmente, la intensidad de la señal disminuye entre un 8 y un 15% con cada reflexión.

Una última nota sobre las zonas de trabajo que son muy grandes: La mayoría tienen el potencial de situaciones de paso. Se producen cuando un operario atraviesa el límite de la cortina de luz y activa la parada de la máquina o el modo seguro... pero sigue siendo capaz (si existen los controles adecuados dentro de la zona protegida) de volver a poner en marcha la máquina peligrosa. Si esto ocurre, el operario pasará desapercibido por la cortina de luz dentro de la zona de trabajo peligrosa, y será vulnerable a lesiones o algo peor. Una solución común para evitar estas situaciones es omitir o desactivar los interruptores y controles de arranque en las máquinas e incluir un interruptor de reinicio duro fuera de la zona protegida, normalmente en un panel de operador cerca de la HMI de la célula de trabajo. Esto obliga a los operarios de las máquinas a salir de la zona de trabajo peligrosa para volver a poner en marcha el equipo.

El muting de la cortina de luz y las funciones relacionadas con el blanking

Algunas zonas de trabajo requieren la suspensión periódica de la función de cortina de luz. Estas suspensiones, denominadas "muting", suelen producirse durante una parte segura del proceso de mecanizado que también requiere la intervención manual del operario de la máquina. Por ejemplo, el muting es indispensable cuando los operarios deben cargar palés en la zona de entrada de un paletizador. El silenciamiento también se utiliza habitualmente para que los operarios descarguen los artículos de la estación de salida de una célula robotizada.

En resumen, el muting (silenciamiento) de la cortina de luz está cuidadosamente coordinado por una serie de detectores de presencia que esperan materiales de un determinado tamaño y forma. Los detectores de presencia deben activarse en una secuencia determinada para desactivar temporalmente la parte de la cortina de luz que debe ser traspasada por los objetos. Una vez que han terminado y la tarea que requería la operación de muting se ha completado, la función de protección de la cortina de luz se restablece.

Figura 3: Independientemente de la aplicación, la función de muting de una cortina de luz está diseñada para permitir únicamente el movimiento de material a través de la cortina... y no del personal. Los diagramas de tiempo pueden cuantificar las características específicas de la función de muting de una cortina de luz. (Fuente de la imagen: Design World)

Una función relacionada con el muting es la del blanqueo de la cortina de luz. En este caso, es la propia cortina de luz y no los detectores de presencia los que activan la función. En resumen, los haces de la cortina de luz permanecen activos y permiten temporalmente el paso de objetos que entran en la zona de trabajo restringida, sin provocar la parada de la máquina. O en una variante de cegado llamada cegado flotante, la electrónica de la cortina de luz establece una región cegada más una modesta banda de tolerancia alrededor de esa zona cegada, para permitir el paso de los productos sin obligar al operario a colocar los artículos con una precisión excesivamente exigente.

La cortina de luz se utiliza habitualmente durante las operaciones de la máquina que necesitan que las piezas acabadas salgan de la zona de trabajo.

Conclusión:

Los ingenieros de diseño que dimensionen y especifiquen las cortinas de luz deben documentar todas las normas aplicables a la máquina o a la robótica que se está protegiendo, incluidos los requisitos específicos de la industria, así como los de los organismos de gobierno regionales y profesionales. Una vez establecidas, estas normas pueden informar sobre la configuración correcta y las rutinas de prueba para una determinada instalación de cortinas de luz ... e indicar si las condiciones confusas o el tipo de maquinaria impiden el uso de cortinas de luz.