Un interruptor de límite puede cambiar su estado eléctrico cuando un objetivo de la máquina llega al actuador, pero la máquina puede seguir moviéndose durante algún tiempo después. Por eso el “tiempo de respuesta del interruptor de límite” y la “distancia de parada de la máquina” no son la misma medida. La primera se refiere a un interruptor o etapa de señalización; la segunda depende del recorrido completo del control y de la máquina en movimiento.
Este guía divide las fases, muestra cómo estimar el tiempo de viaje debido a la demora y explica qué valores deben medirse antes de utilizar los resultados en el diseño de una máquina. No existe un valor genérico de milisegundo que se aplique a todos los interruptores de límite o máquinas. Es necesario utilizar los datos exactos del interruptor y una medición cualificada del sistema instalado. Un interruptor de límite de uso general no debe considerarse un dispositivo de protección con calificación de seguridad a menos que el dispositivo y la función de seguridad completa estén específicamente diseñados y validados para ese propósito.
¿Qué significa el tiempo de respuesta del interruptor de limitación?
En el uso cotidiano, el tiempo de respuesta puede referirse al intervalo desde el accionamiento mecánico hasta que los contactos cambian de estado, hasta que un controlador registre la entrada o hasta que la máquina accionada se detiene. Estos puntos finales describen diferentes eventos. Si un proveedor publica un tiempo de operación o liberación, consulte sus condiciones de prueba y el modelo exacto. Muchas guías de selección de interruptores limitantes mecánicos, en cambio, especifican velocidad de operación, frecuencia de operación, desplazamiento y características de contacto; estos valores no son automáticamente un tiempo de respuesta completo de la máquina.
Para un mecanismo móvil, defina al menos tres marcadores de tiempo: cuando el objetivo se conecta por primera vez al actuador, cuando el estado de entrada eléctrica cambia y cuando el movimiento peligroso realmente ha cesado. El intervalo entre los dos primeros es una cuestión de conmutación y entrada. El intervalo entre el primero y el último es una cuestión de sistema y máquina. Mantenga las definiciones coherentes al comparar las mediciones.
El manual técnico de Omron sobre interruptores de límite aconseja comprobar la velocidad de funcionamiento y la frecuencia de cambio, señala que una velocidad de funcionamiento extremadamente alta puede dañar el interruptor debido a los choques y explica que el perfil y el recorrido del actuador después del funcionamiento afectan a la precisión y la durabilidad. Estos son límites mecánicos importantes para el funcionamiento, pero no proporcionan un valor universal para el tiempo de parada de la máquina.
La cadena completa de retardo determina el desplazamiento tras la activación
Una cadena típica de control de posición puede incluir el movimiento del actuador a través de su recorrido de funcionamiento, la transición de contacto, la actualización de la entrada, la actualización del controlador, la lógica, el módulo de salida, el relé o el contacto, la respuesta del accionamiento, la acumulación de frenado y la desaceleración mecánica. La configuración real varía. Un circuito de relé directo tiene un recorrido diferente al de un controlador en red y un accionamiento de frecuencia variable.
| Escenario | Qué identificar | Cómo puede afectar el resultado |
|---|---|---|
| Target y actuador | Abordaje objetivo, posición operativa, sobrecarrera, rebote, flexión de montaje | El objetivo puede desplazarse antes de que haya una entrada estable; un impacto excesivo puede dañar o hacer que el interruptor funcione de forma incorrecta. |
| Cambiar contactos | Modelo exacto, comportamiento de funcionamiento/liberación, formulario de contacto y frecuencia de conmutación nominal | La transición de contacto y la estabilización mecánica dependen del modelo y de la aplicación. |
| Ingreso y lógica | Filtrado de entrada, actualización de I/O remota, período de exploración/tareas, red y ruta lógica | El controlador no puede actuar en el momento en que cambia el contacto físico. |
| Salida y unidad de accionamiento | Actualización de la salida, retardo del relé/conmutador, modo de parada del accionador, temporización de la frenada | Un comando de parada no es el mismo evento que la eliminación del par o la aplicación de la fuerza de frenado. |
| Mecánica de máquinas | Velocidad, carga, inercia, fricción, estado de los frenos, backlash y dirección de desplazamiento | La máquina puede ir a paso lento o desacelerar de forma diferente a medida que cambian las condiciones de funcionamiento. |
Una estimación de primer orden útil para la distancia recorrida durante un retraso de señal conocido es dRetraso = v × t, donde v es la velocidad de la máquina durante ese retraso y t es el retraso medido en unidades de tiempo de coincidencia. Si un modelo de desaceleración constante es apropiado, la distancia de frenado idealizada es dfrenos = v² / (2a), donde a es la magnitud de la desaceleración. Estas ecuaciones explican por qué la demora y la velocidad son importantes; no sustituyen la medición del tiempo de parada de una máquina, la evaluación de riesgos ni el cálculo de la distancia de seguridad.
¿Por qué una máquina puede exceder su posición límite?
El sensor puede ser solo un factor contribuyente. Un filtro de entrada largo, una tarea de control lenta, un ciclo de I/O o un relé de salida pueden añadir un retraso después de que el contacto cambie. Un motor puede ralentizarse después de que se apague la alimentación, mientras que un freno puede necesitar tiempo para activarse. Un mecanismo pesado o con carga gravitacional puede comportarse de manera diferente a un ensayo en banco sin carga. El retroceso, los soportes flexibles, la geometría del objetivo y el exceso de recorrido del actuador pueden añadir desplazamiento mecánico antes o después de la transición de entrada.
También importa la regulación del interruptor. Una palanca de rodillo que se golpea abruptamente puede rebotar o recibir más fuerza de lo previsto. Colocar el actuador cerca del punto de funcionamiento o por encima del límite de desplazamiento puede provocar un comportamiento inestable o daños. La guía de Omron recomienda comprobar la velocidad y la frecuencia de cambio de velocidad y mantener el desplazamiento del actuador dentro del rango permitido del modelo. Seleccionar un actuador y un perfil de desplazamiento para el movimiento, luego verificar la geometría instalada en función de sus tolerancias.
El bounce de contacto y el filtrado de entrada deben considerarse conjuntamente. El filtrado puede rechazar transiciones cortas, pero aumentar el filtrado para ocultar los ruidos también retrasa el reconocimiento de una verdadera transición. No “arregle” los signos inconsistentes aumentando arbitrariamente el filtrado; examine el alineamiento, la vibración, la condición del contacto, la conexión eléctrica, la puesta a tierra y el diseño de los entradas del controlador.
Cómo medir el tiempo de parada instalado
- Defina el evento y el punto final. Indique si la medición comienza en el punto de contacto objetivo, en la transición del contacto de conmutación o en la entrada del controlador, y si el término “parado” significa velocidad cero, freno activado o movimiento dentro de una tolerancia especificada.
- Utiliza el equipo de medición adecuado. En los casos en que el tiempo de parada afecta a la seguridad, utilice un método adecuado para medir el tiempo de parada y siga los procedimientos del fabricante de la máquina y del dispositivo de seguridad. La OSHA describe la medición del tiempo de parada en el elemento de control final de la máquina al determinar la distancia de seguridad para aplicaciones de prensas cubiertas.
- Compruebe la configuración real. Incluya el interruptor seleccionado, los cables, los filtros, los I/O, el programa, el dispositivo de salida, el accionador, el freno, la carga y la transmisión mecánica. Una prueba en banco del interruptor solo no puede representar esta cadena.
- Compruebe las condiciones de funcionamiento relevantes. Medir las condiciones más adversas validadas para la máquina, como la velocidad, la carga, la dirección, la temperatura y el estado del freno adecuados. Seguir las normas de seguridad del lugar y mantener a la gente fuera de las zonas peligrosas.
- Repita y grabe. Registre el modelo, la configuración del software y la unidad, el estado del equipo, el método de prueba, el tiempo y la distancia observados, y la variación entre los ensayos. Recomience la medición después de cambios que puedan afectar el recorrido de parada.
No debe derrotar deliberadamente a un guardia o colocar a una persona en una zona de peligro para obtener una medición. La verificación del tiempo de parada es una tarea de ingeniería y seguridad; una persona competente debe planificarla y llevarla a cabo con el equipo y los controles adecuados.
No convierta el tiempo de un interruptor de límite en un atajo para la distancia de seguridad
La guía de OSHA sobre la protección contra máquinas explica que el tiempo total de respuesta para el cálculo de la distancia de seguridad puede incluir el tiempo de parada de la máquina, la respuesta del sistema de control, el dispositivo de detección de presencia y su interfaz, además de la tolerancia aplicable para el monitor de frenos. La fórmula específica que se muestra en la página de OSHA se aplica a las prensas de potencia mecánica y al contexto de protección relacionado; no debe ser copiada como una fórmula universal para cada interruptor de límite o máquina.
Un interruptor de posición estándar puede formar parte del control normal de la máquina, pero no es automáticamente una función de protección personal. En los casos en que la gente pueda encontrarse en una situación de riesgo, es necesario seleccionar medidas de protección y controles de seguridad de acuerdo con la evaluación de riesgos aplicable, las normas, la arquitectura validada y los datos de parada específicos de la máquina. La clasificación de contacto, el código IP o la acción mecánica rápida de un interruptor de posición no prueban que el sistema completo sea adecuado como parada de emergencia o interbloqueo protector.
Para más información, consulte el Orientaciones de OSHA sobre la distancia de seguridad y el tiempo de parada, de Omron Guía técnica para los interruptores de límite, y Pilz’s Webinar sobre medición del tiempo de parada. Estas referencias explican consideraciones a nivel de sistema; los requisitos aplicables dependen de la máquina y de la jurisdicción.
Seleccione y monte el interruptor para el movimiento
Elija el estilo del actuador para el recorrido objetivo: un émbolo, un émbolo de rodillo, una palanca o una palanca de rodillo se comportan de manera diferente bajo carga lateral y en la dirección de aproximación. Verifique la posición operativa exacta del modelo, el avance preestablecido, el exceso de avance, la posición de liberación, el desplazamiento diferencial, la velocidad de funcionamiento y la frecuencia máxima de conmutación. Evite utilizar el actuador como tope mecánico final a menos que el fabricante lo permita explícitamente.
Coloque el interruptor de manera que el objetivo lo accione de forma coherente y mantenga el margen de desplazamiento requerido. Use una palanca o polea suave, un montaje rígido, fijaciones adecuadas y ajustes accesibles. Verifique que el objetivo móvil no impacte contra el extremo de la palanca ni empuje el actuador más allá de su rango permitido. Un diámetro diferente de rodamiento, longitud de la palanca, orientación del montaje o rigidez del soporte pueden alterar el punto de actuación observado y el patrón de desgaste.
El Página del producto LEMA LZ2108 es el modelo específico de referencia para el interruptor de brazo giratorio que se muestra aquí; utilice su documentación publicada en lugar de estimar las dimensiones a partir de una fotografía. Categoría de interruptores limitadores y comparar este tema con las guías para posición de montaje y repetibilidad, Interruptores de limitación vs sensores de proximidad y Desviación excesiva del interruptor de límite de elevación.
Preguntas frecuentes
¿Con qué rapidez responde un interruptor de límite?
No existe un valor único para todos los limit switches. Use el tiempo de operación/liberación publicado solo cuando esté especificado para el modelo y las condiciones exactos. Para el movimiento de la máquina, mida la cadena completa de entrada a parada.
¿El tiempo de respuesta del interruptor de límite es el mismo que el tiempo de parada?
No. La respuesta del interruptor se refiere a una transición de interruptor o de señal. El tiempo de parada incluye el recorrido del control y la desaceleración de la máquina hasta que se alcanza la condición de parada definida.
¿Cómo calculo la distancia recorrida tras un cambio de estado del interruptor de límite?
Para una estimación simple del retraso, multiplique la velocidad por el retraso medido. El frenado añade más recorrido. Para el diseño y la seguridad, utilice una medición específica para la máquina; una ecuación simplificada no constituye un cálculo de seguridad validado.
¿Se puede utilizar un interruptor de límite estándar como parada de emergencia?
No por supresión. Utilice una función de seguridad adecuada y un sistema validado seleccionado a través de la evaluación de riesgos de la máquina y los requisitos aplicables.
Vídeo: tiempo de parada de la máquina de medición
Este webinar de formación de Pilz explica los conceptos de medición de tiempo de parada y distancia de seguridad. Se trata de material educativo general y no sustituye la validación específica de la máquina ni el estándar aplicable.
Referencias externas: Medición de la distancia de seguridad y el tiempo de parada de la máquina de OSHA; Guía técnica de Omron para interruptores de límite; Webinar sobre medición del tiempo de parada de Pilz.