Cómo utilizar los comprobadores de ausencia de tensión durante el mantenimiento para proteger a los operarios de las altas tensiones

Por Bill Giovino

Colaboración de Editores de Digi-Key de América del Norte

Los armarios eléctricos que se encuentran habitualmente en las instalaciones industriales pueden contener tensiones elevadas que van desde la tensión de línea de 110 o 220 hasta muchos cientos de voltios. Los reglamentos que cubren estos recintos, incluidos los de Underwriter's Laboratories (UL) y los de la National Fire Protection Association (NFPA), exigen que se verifique la ausencia de altas tensiones en el interior de estos recintos antes de iniciar cualquier trabajo de actualización, reparación o mantenimiento.

Esto requiere que los operarios se pongan un voluminoso equipo de protección personal antes de desconectar la energía del recinto y abrir la puerta. A continuación, el operador debe realizar un proceso manual de comprobación de las tensiones internas. El equipo de prueba debe someterse a una autocomprobación antes y después de verificar la ausencia de tensiones. Solo entonces podrá el operario iniciar el mantenimiento de la caja. Se trata de un procedimiento largo y propenso a errores que debe repetirse para cada recinto.

En este artículo se presentan los comprobadores de ausencia de tensión (AVT) y se explica cómo pueden utilizarse para automatizar el proceso de garantizar la ausencia de tensión en el interior del recinto. Examina las ventajas de los AVT con armarios de electrónica industrial de alta tensión y muestra cómo mantienen a los operarios seguros a la vez que ahorran tiempo al realizar el mantenimiento. A continuación, examina tres AVT de Panduit Corporation que automatizan el proceso de pruebas.

Proteger a los operadores humanos de los riesgos eléctricos

Las instalaciones de automatización industrial deben cumplir todas las normas NFPA aplicables al entorno de trabajo. En particular, lanorma NFPA-70E "Standard for Electrical Safety in the Workplace" (Norma de seguridad eléctrica en el lugar de trabajo ) hace cumplir las prácticas de trabajo seguras para proteger a los operadores humanos de los principales riesgos eléctricos. Incluye los procedimientos en el lugar de trabajo para protegerse de las lesiones causadas por las líneas eléctricas en tensión, incluidas las descargas eléctricas, la electrocución, los relámpagos de arco y las explosiones de arco.

Al realizar el mantenimiento de los armarios eléctricos, el técnico debe verificar primero de forma segura la ausencia de tensión en el interior del armario, de acuerdo con la norma NFPA-70E. Normalmente, esta prueba de ausencia de tensión es un procedimiento manual (Figura 1). Antes de abrir la caja, el ingeniero o el técnico de mantenimiento debe ponerse el equipo de protección personal, que incluye el aislamiento de todo el cuerpo con una cubierta para la cara, el casco y los guantes.

Imagen del mantenimiento dentro de un armario eléctricoFigura 1: Antes de realizar el mantenimiento en el interior de un armario eléctrico -aquí se muestra con la puerta abierta- se debe comprobar con seguridad la ausencia de tensión en los componentes electrónicos. (Fuente de la imagen: Panduit Corporation)

Algunos recintos pueden contener cientos de voltios y el técnico debe estar debidamente protegido en caso de que las tensiones sigan presentes. Por ejemplo, un interruptor de alimentación puede haber funcionado mal y estar atascado en la posición "ON", o una configuración incorrecta ha traído energía externa que no se ha desconectado correctamente.

A continuación, el ingeniero o técnico debe desconectar toda la energía de la electrónica de la caja mediante uno o varios interruptores externos. Para comprobar las tensiones internas, se utiliza un instrumento de tensión manual, como una sonda o un voltímetro, que debe probarse antes de su uso para verificar su correcto funcionamiento. Esto incluye comprobar que la pantalla del instrumento está encendida y verificar que no hay indicadores de batería baja.

Con el técnico debidamente protegido y la sonda de tensión lista para su uso, es entonces seguro que el técnico abra la caja, como se muestra en la figura 1. Los ingenieros o técnicos verifican -con el instrumento de tensión- que no hay tensiones en los puntos de prueba de potencia y en los conectores del interior de la caja, y que los condensadores están descargados de forma segura. Para ello es necesario que coloquen cuidadosamente las dos sondas de tensión, una en el lugar de la tensión que se va a comprobar y la otra en el terminal de tierra asociado. Esto debe hacerse sin perturbar los componentes eléctricos existentes dentro de la caja ni dislocar ningún cable. La colocación de las sondas de forma incorrecta puede dar lugar a una falsa ausencia de lectura de la tensión, o en algunos casos dañar los componentes internos. Se verifica visualmente que todos los ventiladores eléctricos del interior del recinto están parados, lo que indica que no quedan cargas residuales.

Por último, deben volver a comprobar que el instrumento de tensión funciona correctamente para asegurarse de que la ausencia de lecturas de tensión era correcta y no un mal funcionamiento del equipo. Sólo entonces podrán realizar el mantenimiento necesario dentro del recinto.

Se trata de un proceso complejo que requiere mucho tiempo y que es susceptible de que el operador cometa errores debido a muchos factores, como la distracción, la fatiga o las interferencias externas. Puede retrasar el mantenimiento y, en caso de mal funcionamiento, puede exponer al técnico a tensiones peligrosas, o incluso exponer a un técnico sin protección que pase por el recinto a tensiones peligrosas.

Ausencia automática de comprobadores de tensión

La solución a este proceso manual es un sistema automatizado que puede comprobar la ausencia de tensión en el interior del recinto antes de abrir la puerta. Panduit Corporation tiene una solución con sus AVT VeriSafe. Los AVT de Panduit automatizan todo el proceso de comprobación de la ausencia de tensión en el interior de un recinto, incluyendo un autotest del AVT antes y después de la comprobación de la tensión.

El AVT utiliza un módulo de aislamiento montado en el interior de la caja que conecta los cables de los sensores redundantes a las zonas de alta tensión, así como las líneas de neutro y tierra. El módulo de aislamiento está conectado de forma segura a un módulo indicador alimentado por batería que está montado en un panel de la puerta de la caja. Cuando se pulsa el botón de prueba, la AVT realiza primero un autotest de su sistema. Si la autocomprobación de la AVT falla, el fallo se indica mediante los LED rojos del botón y la prueba se detiene. Si la autocomprobación se supera, el módulo de aislamiento realiza entonces una prueba para detectar las tensiones presentes, así como los fallos a tierra.

A continuación, la AVT realiza un último autotest. El éxito o los errores se indican mediante los LED del botón de prueba. Solo después de que se haya completado una prueba con éxito, y se haya verificado la ausencia de tensión, es seguro que el técnico abra la puerta de la caja. Esto ahorra tiempo y mantiene la seguridad de los ingenieros, técnicos y operarios, a la vez que aumenta el tiempo de funcionamiento y mejora la productividad.

Un AVT diseñado para recintos industriales es el AVTVS-AVT-C08-L10 VeriSafe de Panduit (Figura 2). El módulo de aislamiento puede montarse en un carril DIN o directamente en la caja mediante tornillos. Esto permite flexibilidad para la instalación en sistemas existentes. Tiene tres pares de cables de sensor de 10 pies (ft) para conectar a los terminales de tensión y es seguro para sistemas de hasta 600 voltios, CA o CC.

Imagen del AVT automatizado VS-AVT-C08-L10 de PanduitFigura 2: El VS-AVT-C08-L10 de Panduit es un AVT automatizado con cables de sensor de 10 pies y un cable de sistema de 8 pies. Puede utilizarse en sistemas de tensión alterna o continua. (Fuente de la imagen: Panduit Corporation)

Tiene un cable de sistema de 8 pies que conecta de forma segura la caja de aislamiento con el módulo indicador. El módulo indicador de color amarillo brillante (resaltado en la Figura 3) tiene un pequeño botón pulsador momentáneo sobre el logotipo de Panduit. Se pulsa para comenzar la prueba. Si tanto el autotest como las pruebas de tensión se completan con éxito, el módulo indicador mostrará todo verde para los LED de presencia de tensión L1, L2 y L3. Si se detecta alguna tensión peligrosa, uno o varios de los detectores de presencia de tensión se iluminarán en rojo. Esto proporciona un método de prueba seguro y fiable que garantiza que no hay tensiones peligrosas en el interior del armario antes de que se abra la puerta del mismo.

Imagen del módulo indicador de los sistemas AVT de PanduitFigura 3: El módulo indicador de los sistemas AVT de Panduit tiene un botón pulsador momentáneo que inicia la prueba. Los resultados de la autocomprobación y de las pruebas de tensión se indican mediante varios LED verdes, amarillos y rojos en el módulo indicador. (Fuente de la imagen: Panduit Corporation)

El módulo indicador externo tiene 48.6 milímetros (mm) de diámetro, y su color amarillo brillante destaca claramente en una puerta de recinto. El diámetro de montaje es de 30 mm con muescas en la parte superior, por lo que puede montarse fácilmente en un agujero ciego estándar de 30 mm que se encuentra en las puertas de los armarios industriales.

El AVT se alimenta de una batería industrial de litio de 3.6 voltios montada en el módulo indicador. La pila se puede sustituir desatornillando el módulo indicador. Esto proporciona una seguridad adicional, ya que la puerta de la caja puede permanecer cerrada de forma segura mientras se sustituye la batería.

Para mayor fiabilidad, hay dos cables de sensor para cada uno de los tres contactos de tensión, lo que proporciona redundancia en caso de que un cable se desconecte accidentalmente. Los tres pares de cables del sensor VS-AVT-C08-L10 son para conectarse a los cables caliente, neutro y de tierra en un sistema de tensión alterna. En un sistema de tensión continua, estos cables dobles se conectarían a los cables de tensión más, tensión menos y tierra. Además, hay un cuarto par de cables del sensor para conectarlo a la tierra física. Cuando el AVT no está operativo, cada uno de los cables del sensor está abierto en un estado de alta impedancia para no interferir con el funcionamiento de la electrónica de la caja.

Para cada par de cables redundantes, es importante que cada par no se conecte mecánicamente al mismo punto de contacto, o la seguridad y la redundancia de los cables dobles se anula. Cada par de cables debe estar conectado al mismo cable a cierta distancia el uno del otro, lo que proporciona redundancia y evita el fallo de un solo punto de contacto.

El AVT de Panduit aumenta la seguridad del operario y puede reducir la necesidad de que este lleve un equipo de protección personal al abrir el recinto. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la necesidad de llevar este tipo de equipo de protección puede seguir aplicándose por razones que van más allá del alcance de las capacidades especificadas del AVT, y pueden incluir factores como los equipos cercanos, otras actividades en la zona y la formación del operador. Por ello, son los responsables de seguridad de una instalación los que deben decidir si el uso del AVT de Panduit reduce la necesidad de utilizar equipos de protección personal durante el mantenimiento de los recintos.

Indicación de ausencia de tensión en presencia de gases inflamables

Si el armario está situado en un entorno industrial donde puede haber gases inflamables, Panduit ofrece el AVT VS-AVT2-C02L03 para ubicaciones peligrosas (Figura 4). Tiene el mismo funcionamiento y apariencia que el VS-AVT-C08-L10, excepto que está designado para funcionar en lugares peligrosos de la Clase I de la OSHA, División 2, donde se utilizan y contienen líquidos inflamables, pero todavía puede haber gases inflamables en la atmósfera.

Imagen de AVT VS-AVT2-CO2L03 de PanduitFigura 4: El VS-AVT2-CO2L03 es visual y operativamente similar al VS-AVT-CO8-L10, pero está diseñado para su uso en ubicaciones peligrosas de Clase 1 División 2 de la OSHA. (Fuente de la imagen: Panduit Corp.)

El VS-AVT2-C02L03 tiene cables de sensor de 3 pies y un cable de sistema de 2 pies y proporciona una indicación segura de ausencia de tensión para que los altos voltajes no estén expuestos a los gases inflamables cuando se abre la puerta del recinto.

Reequipamiento de los sistemas existentes

Para los armarios eléctricos existentes que no tienen puntos de sensor incorporados, o para los armarios que no pueden desconectarse durante un período prolongado para instalar puntos de contacto de sensor, Panduit ofrece el AVT de adaptación VS-AVT-RKP1. Tiene todos los mismos componentes que el VS-AVT-C08-L10 AVT de Panduit, incluidos los cables del sensor de 10 pies y un cable del sistema de 8 pies, pero también incluye un kit de conectores de perforación VeriSafe (Figura 5).

Imagen de AVT de adaptación VS-AVT-RKP1 de PanduitFigura 5: El AVT de adaptación VS-AVT-RKP1 viene con un kit de conectores de perforación para los recintos que no pueden ser retirados para la instalación de los contactos del sensor. (Fuente de la imagen: Panduit Corp.)

Proporciona una forma de adaptar un recinto para un AVT sin comprometer la integridad de los conductores existentes. Es apropiado para la toma rápida de conductores de calibre 14 a 6 (AWG) sin cortar ni pelar. Esto ahorra tiempo y permite una instalación rápida y segura del AVT de Panduit, sin grandes tiempos de inactividad. También incluye doce abrazaderas y seis soportes de abrazaderas para mantener los cables del sensor fuera del camino de la electrónica existente.

Conclusión:

Mantener a los ingenieros, técnicos y operarios a salvo de las tensiones peligrosas es una prioridad absoluta en las instalaciones industriales. Los armarios eléctricos pueden contener cientos de voltios, por lo que debe verificarse que no hay tensiones en su interior antes de abrir el armario para su mantenimiento. Los AVT proporcionan un medio seguro, fácil y eficaz de automatizar la comprobación de la ausencia de tensión en el interior del recinto antes de abrir la puerta. Esto garantiza la seguridad al tiempo que ahorra tiempo y mejora la productividad.

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Acerca de este autor

Bill Giovino

Bill Giovino es ingeniero electrónico con un BSEE de la universidad de Syracuse y es uno de los pocos profesionales capaz de pasar de ingeniería en diseño a ingeniería de aplicación en campo a marketing tecnológico de forma exitosa.

Durante más de 25 años, Bill ha disfrutado promocionar las nuevas tecnologías a audiencias técnicas y no técnicas por igual en muchas empresas, entre ellas STMicroelectronics, Intel y Maxim Integrated. Mientras trabajó en STMicroelectronics, Bill ayudó a dirigir los primeros éxitos de la empresa en la industria de microcontroladores. En Infineon, Bill estuvo a cargo de que el diseño del primer controlador de la empresa tuviera éxito en la industria automotriz de EE. UU. Como consultor de marketing para CPU Technologies, Bill ha ayudado a muchas empresas a convertir sus productos con bajo rendimiento en casos de éxito.

Bill fue uno de los primeros en adoptar el Internet de las cosas, incluso colocar la primera pila de TCP/IP en un microcontrolador. Bill es un ferviente creyente de "Vender a través de la educación" y de la gran importancia de contar con comunicaciones claras y bien escritas a la hora de promocionar productos en línea. Es moderador del grupo en Linkedin denominado Semiconductor Sales & Marketing (Marketing y ventas de semiconductores) y habla sobre el concepto B2E (empresa-empleado) de manera fluida.

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