Mejora de la seguridad en los sistemas hidráulicos y neumáticos

A medida que los sistemas hidráulicos y neumáticos se automatizan cada vez más, los instrumentos de medición de presión deben hacer algo más que proporcionar mediciones precisas. Muchas aplicaciones críticas para la seguridad requieren ahora señales de presión redundantes que permitan la supervisión continua del sistema, la detección de fallos y el cumplimiento de las normas de seguridad funcional en constante evolución.

Este caso práctico muestra cómo un transductor de presión personalizado ayudó a un cliente a cumplir los nuevos requisitos de seguridad, al tiempo que se mantenía un rendimiento fiable en entornos operativos exigentes.

Cliente/aplicación

Un fabricante de equipos originales (OEM) estaba desarrollando sistemas de equipamiento industrial que requerían una monitorización continua de la presión para controlar de forma segura el movimiento de las máquinas, mantener la estabilidad de la carga y proteger tanto los equipos como al personal.

La aplicación requería un rendimiento fiable en condiciones tales como:

• Sistemas hidráulicos de alta presión que funcionan en condiciones exigentes
• Vibraciones constantes y golpes mecánicos
• Grandes variaciones de la temperatura ambiente y exposición al aire libre
• Entornos con interferencias eléctricas que requieren una protección sólida contra las interferencias electromagnéticas (EMC)

Desafío

Aunque el transductor de presión existente proporcionaba mediciones precisas, la evolución de los requisitos de seguridad planteó retos de diseño que la instrumentación convencional no podía resolver.

Para dar respuesta a la próxima generación de sistemas de control, la solución debía:

• Generar señales de salida de presión independientes tanto para la validación continua como para la detección de fallos
• Cumplir con los requisitos de seguridad funcional aplicables al sector
• Garantizar un funcionamiento fiable a pesar de las vibraciones, los golpes, las temperaturas extremas y la exposición a interferencias electromagnéticas, factores habituales en los equipos móviles
• Se integra en el sistema existente sin comprometer la precisión de las mediciones ni la durabilidad

Para cumplir estos requisitos se necesitaba algo más que un transductor de presión estándar. La aplicación requería una solución de detección diseñada específicamente para la supervisión redundante de la seguridad.

Evaluación técnica

La evaluación del sistema y de la arquitectura de control confirmó que la aplicación requería una estrategia de medición redundante, en lugar de un sensor convencional de una sola salida. La mera duplicación de la señal de presión no proporcionaría el nivel de diagnóstico necesario para cumplir los objetivos de seguridad de la aplicación.

La evaluación reveló que:

• Era necesario contar con una capacidad de diagnóstico adicional y una estrategia de medición más sólida.
• Los transductores de presión estándar no podían proporcionar las señales de salida inversas necesarias para este nivel de validación diagnóstica.
• Para cumplir con las normas es necesario introducir cambios tanto en la electrónica de los sensores como en la arquitectura general del sistema.

Estos resultados pusieron de manifiesto la necesidad de contar con un transductor a medida que combinara múltiples salidas, una electrónica robusta y una estructura mecánica resistente en un único sensor.

Solución

A partir de esta evaluación, se desarrolló un transductor de presión Ashcroft® S1 OEM personalizado con doble salida para cumplir los requisitos de seguridad, diagnóstico y medioambientales de la aplicación. En lugar de modificar un diseño ya existente, el equipo combinó nuevos componentes electrónicos con una plataforma mecánica resistente, construida específicamente para aplicaciones exigentes.

El transductor personalizado satisfacía estos requisitos gracias a varias características clave de diseño:

• Arquitectura de señales. El transductor genera múltiples señales de salida que permiten mejorar el diagnóstico del sistema
• Electrónica mejorada. Una plataforma electrónica rediseñada admite dos salidas independientes, al tiempo que mantiene la precisión de medición, la estabilidad de la señal y la fiabilidad a largo plazo.
• Compatibilidad con la seguridad funcional. El diseño cumple con los objetivos y normas de seguridad funcional exigidos por la aplicación.
• Rendimiento en entornos exigentes. El instrumento resiste las vibraciones, los golpes mecánicos, los grandes cambios de temperatura y las condiciones exigentes de compatibilidad electromagnética (EMC) típicas de los sistemas de transmisión hidráulica.
• Producción y puesta en marcha eficientes. La fabricación localizada facilitó el desarrollo, las pruebas y la producción rápidos, y ayudó al cliente a pasar rápidamente de la validación del diseño a la puesta en marcha.

Resultado

La solución a medida ayudó al fabricante de equipos originales a cumplir sus objetivos de cumplimiento normativo en materia de seguridad, al tiempo que mejoró el rendimiento, la fiabilidad y la capacidad de diagnóstico del sistema. La integración de múltiples salidas de presión en el sistema de control reforzó la detección de fallos sin sacrificar el rendimiento sobre el terreno.

• Detección de fallos más eficaz. Las señales independientes permiten al sistema de control verificar continuamente el rendimiento de los sensores y detectar posibles problemas antes de que afecten al funcionamiento de la máquina.
• Se ha cumplido con los requisitos de conformidad. La solución ofrece el nivel de conformidad en materia de seguridad que requería la aplicación.
• Rendimiento constante sobre el terreno. Su robusto diseño mecánico y electrónico resiste las vibraciones, los golpes, los cambios de temperatura y las interferencias eléctricas.
• Reducción del tiempo hasta la puesta en producción. La optimización de los procesos de ingeniería, pruebas y fabricación localizada ayudó al cliente a pasar del concepto a la producción dentro del plazo previsto.

Puntos clave

La medición redundante de la presión mejora la seguridad del sistema. El hecho de disponer de salidas de presión independientes permite al sistema de control validar continuamente el rendimiento de los sensores y detectar fallos antes de que se conviertan en problemas operativos.

La seguridad requiere algo más que mediciones precisas. Para cumplir con las normas actuales de seguridad funcional, se necesita una instrumentación diseñada para admitir redundancia, funciones de diagnóstico y un rendimiento fiable a largo plazo.

La electrónica a medida puede resolver los retos específicos de cada aplicación. Una plataforma electrónica permitió la funcionalidad de doble salida, al tiempo que se mantenía la precisión de la medición y la estabilidad de la señal.

Los entornos de funcionamiento adversos exigen un diseño robusto de los sensores. Los sensores utilizados en los sistemas hidráulicos deben resistir las vibraciones, los golpes, las temperaturas extremas y las interferencias eléctricas sin que ello afecte a su rendimiento.

Las soluciones específicas para cada aplicación generan valor a largo plazo. Diseñar la instrumentación en función de los requisitos de seguridad y medioambientales de una aplicación mejora la fiabilidad, simplifica la integración del sistema y prepara los equipos para adaptarse a la evolución de las normas.

Más información

El desarrollo de sistemas hidráulicos y neumáticos para aplicaciones críticas en materia de seguridad requiere una instrumentación que ofrezca mediciones precisas, diagnósticos fiables y un rendimiento seguro en condiciones exigentes.

Si estás evaluando transductores de presión para equipos móviles u otras aplicaciones de seguridad funcional, Contacto y un experto en productos puede ayudarte a encontrar la solución más adecuada a tus necesidades. Mientras tanto, descargue nuestra guía para obtener más información sobre el transductor de presión S1 OEM y por qué podría ser adecuado para su aplicación.