Los dispositivos de control y los dispositivos utilizados para el aislamiento y la conmutación siempre deben discutirse en relación con sistemas tecnicos, término utilizado en este artículo para incluir máquinas, instalaciones y equipos. Todo sistema técnico cumple una tarea práctica específica y asignada. Se requieren dispositivos de conmutación y control de seguridad apropiados para que esta tarea práctica sea factible o incluso posible en condiciones seguras. Dichos dispositivos se utilizan para iniciar el control, interrumpir o retardar la corriente y/o los impulsos de energías eléctricas, hidráulicas, neumáticas y también potenciales.

Aislamiento y Reducción de Energía

Los dispositivos de aislamiento se utilizan para aislar la energía desconectando la línea de suministro entre la fuente de energía y el sistema técnico. El dispositivo de aislamiento normalmente debe producir una desconexión real inequívocamente determinable del suministro de energía. La desconexión del suministro de energía también debe combinarse siempre con la reducción de la energía almacenada en todas las partes del sistema técnico. Si el sistema técnico está alimentado por varias fuentes de energía, todas estas líneas de suministro deben poder aislarse de forma fiable. Las personas capacitadas para manejar el tipo de energía relevante y que trabajan en el extremo energético del sistema técnico, utilizan dispositivos de aislamiento para protegerse de los peligros de la energía. Por razones de seguridad, estas personas siempre comprobarán que no quede energía potencialmente peligrosa en el sistema técnico, por ejemplo, comprobando la ausencia de potencial eléctrico en el caso de la energía eléctrica. El manejo sin riesgos de ciertos dispositivos de aislamiento solo es posible para especialistas capacitados; en tales casos, el dispositivo de aislamiento debe ser inaccesible a personas no autorizadas. (Ver figura 1.)

Figura 1. Principios de los dispositivos de aislamiento eléctrico y neumático

El interruptor maestro

Un dispositivo de interruptor maestro desconecta el sistema técnico del suministro de energía. A diferencia del dispositivo de aislamiento, puede ser operado sin peligro incluso por "especialistas no energéticos". El dispositivo interruptor maestro se utiliza para desconectar los sistemas técnicos que no están en uso en un momento dado si, por ejemplo, su funcionamiento es obstaculizado por terceras personas no autorizadas. También se utiliza para efectuar una desconexión con fines de mantenimiento, reparación de averías, limpieza, reposición y reacondicionamiento, siempre que dicho trabajo pueda realizarse sin energía en el sistema. Naturalmente, cuando un dispositivo interruptor maestro posee además las características de un dispositivo seccionador, también puede asumir y/o compartir su función. (Ver figura 2.)

Figura 2. Ejemplo de ilustración de dispositivos de interruptores maestros eléctricos y neumáticos

Dispositivo de desconexión de seguridad

Un dispositivo de desconexión de seguridad no desconecta todo el sistema técnico de la fuente de energía; más bien, elimina energía de las partes del sistema críticas para un subsistema operativo en particular. Se pueden designar intervenciones de corta duración para subsistemas operativos, por ejemplo, para la instalación o el restablecimiento/reacondicionamiento del sistema, para la reparación de fallas, para la limpieza periódica y para los movimientos esenciales y designados y las secuencias de funciones requeridas durante el curso. de configuración, reinicio/reacondicionamiento o pruebas de funcionamiento. En estos casos, las instalaciones y los equipos de producción complejos no se pueden apagar simplemente con un dispositivo de interruptor maestro, ya que todo el sistema técnico no podría volver a ponerse en marcha donde se quedó después de que se haya reparado un mal funcionamiento. Además, el dispositivo interruptor maestro rara vez se encuentra, en los sistemas técnicos más extensos, en el lugar donde debe efectuarse la intervención. Así, el dispositivo de desconexión de seguridad está obligado a cumplir una serie de requisitos, como los siguientes:

• Interrumpe el flujo de energía de manera confiable y de tal manera que los movimientos o procesos peligrosos no se desencadenan por señales de control que se ingresan o generan erróneamente.
• Se instala precisamente donde se deben realizar interrupciones en áreas de peligro de subsistemas operativos del sistema técnico. Si es necesario, la instalación puede realizarse en varios lugares (por ejemplo, en varios pisos, en varias habitaciones o en varios puntos de acceso a maquinaria o equipo).
• Su dispositivo de control tiene una posición de "apagado" claramente marcada que se registra solo una vez después de que el flujo de energía se haya cortado de manera confiable.
• Una vez en la posición "apagado", su dispositivo de control se puede asegurar contra un reinicio sin autorización (a) si las áreas de peligro en cuestión no se pueden supervisar de manera confiable desde el área de control y (b) si las personas ubicadas en el área de peligro no pueden ver por sí mismas el controle el dispositivo de manera rápida y constante, o (c) si la regulación o los procedimientos de la organización exigen el bloqueo/etiquetado.
• Debe desconectar una sola unidad funcional de un sistema técnico extendido, si otras unidades funcionales pueden continuar trabajando por sí mismas sin peligro para la persona que interviene.

Cuando el dispositivo interruptor maestro utilizado en un sistema técnico determinado pueda cumplir todos los requisitos de un dispositivo de desconexión de seguridad, también puede asumir esta función. Pero eso, por supuesto, será un recurso fiable sólo en sistemas técnicos muy sencillos. (Ver figura 3.)

Figura 3. Ilustración de principios elementales de un dispositivo de desconexión de seguridad

Equipos de control para subsistemas operativos

Los equipos de control permiten que los movimientos y las secuencias funcionales necesarias para que los subsistemas operativos del sistema técnico sean implementados y controlados de forma segura. Es posible que se requieran dispositivos de control para los subsistemas operativos para la configuración (cuando se van a ejecutar pruebas); para la regulación (cuando se deban reparar fallas en el funcionamiento del sistema o cuando se deban eliminar obstrucciones); o propósitos de entrenamiento (demostración de operaciones). En tales casos, el funcionamiento normal del sistema no puede simplemente reiniciarse, ya que la persona que interviene estaría en peligro por movimientos y procesos provocados por señales de control introducidas o generadas erróneamente. Un equipo de control para subsistemas operativos debe cumplir con los siguientes requisitos:

• Debe permitir la ejecución segura de movimientos y procesos requeridos para los subsistemas operativos del sistema técnico. Por ejemplo, determinados movimientos se ejecutarán a velocidades reducidas, de forma gradual o con niveles de potencia más bajos (según corresponda), y los procesos se interrumpirán inmediatamente, por regla general, si el panel de control ya no está atendido.
• Sus paneles de control estarán ubicados en áreas donde su operación no ponga en peligro al operador, y desde donde los procesos controlados sean totalmente visibles.
• Si varios paneles de control que controlan varios procesos están presentes en una sola ubicación, estos deben estar claramente marcados y dispuestos de manera clara y comprensible.
• Los dispositivos de control de los subsistemas operativos solo deberían ser efectivos cuando el funcionamiento normal se haya desconectado de forma fiable; es decir, debe garantizarse que ningún comando de control pueda emitirse de manera efectiva desde el funcionamiento normal y anular el mecanismo de control.
• El uso no autorizado de los dispositivos de control para los subsistemas operativos debería poder evitarse, por ejemplo, exigiendo el uso de una clave o código especial para liberar la función en cuestión. (Ver figura 4.)

Figura 4. Dispositivos de actuación en los equipos de control para subsistemas operativos móviles y estacionarios

El interruptor de emergencia

Los interruptores de emergencia son necesarios cuando el funcionamiento normal de los sistemas técnicos podría dar lugar a peligros que ni el diseño adecuado del sistema ni la adopción de las precauciones de seguridad adecuadas pueden evitar. En los subsistemas operativos, el interruptor de emergencia suele formar parte del equipo de control del subsistema operativo. Cuando se opera en caso de peligro, el interruptor de emergencia implementa procesos que devuelven el sistema técnico a un estado operativo seguro lo más rápido posible. Con respecto a las prioridades de seguridad, la protección de las personas es una preocupación primordial; la prevención del daño material es secundaria, a menos que este último también pueda poner en peligro a las personas. El interruptor de emergencia debe cumplir los siguientes requisitos:

• Debe lograr una condición operativa segura del sistema técnico lo más rápido posible.
• Su panel de control debe ser fácilmente reconocible y colocado y diseñado de tal manera que pueda ser operado sin dificultad por las personas en peligro y también accesible por otras personas que respondan a la emergencia.
• Los procesos de emergencia que desencadena no deben generar nuevos peligros; por ejemplo, no deben liberar dispositivos de sujeción o desconectar dispositivos de sujeción magnéticos o bloquear dispositivos de seguridad.
• Después de que se haya activado un proceso de interruptor de emergencia, el sistema técnico no debe poder reiniciarse automáticamente mediante el reinicio del panel de control del interruptor de emergencia. Más bien, se debe requerir la entrada consciente de un nuevo comando de control de función. (Ver figura 5.)

Figura 5. Ilustración de los principios de los paneles de control en los interruptores de emergencia

Dispositivo de control de interruptor de función

Los dispositivos de control de interruptor de función se utilizan para encender el sistema técnico para el funcionamiento normal y para iniciar, implementar e interrumpir los movimientos y procesos designados para el funcionamiento normal. El dispositivo de control de interruptor de función se utiliza exclusivamente en el curso de la operación normal del sistema técnico, es decir, durante la ejecución sin interrupciones de todas las funciones asignadas. Es utilizado en consecuencia por las personas que ejecutan el sistema técnico. Los dispositivos de control del interruptor de función deben cumplir con los siguientes requisitos:

• Sus paneles de control deben ser accesibles y fáciles de usar sin peligro.
• Sus paneles de control deben estar dispuestos de manera clara y racional; por ejemplo, las perillas de control deben operar "racionalmente" con respecto a los movimientos controlados hacia arriba y hacia abajo, hacia la derecha y hacia la izquierda. Los movimientos de control ("racionales" y los efectos correspondientes pueden estar sujetos a variaciones locales y, a veces, se definen por estipulación).
• Sus paneles de control deberán estar rotulados de forma clara e inteligible, con símbolos que sean fácilmente comprensibles.
• Los procesos que requieren la atención completa del usuario para su ejecución segura no deben poder ser activados por señales de control generadas por error o por la operación inadvertida de los dispositivos de control que los gobiernan. El procesamiento de la señal del panel de control debe ser adecuadamente confiable y la operación involuntaria debe evitarse mediante un diseño apropiado del dispositivo de control. (Ver figura 6).

Figura 6. Representación esquemática de un panel de control de operaciones

Interruptores de monitoreo

Los interruptores de vigilancia impiden el arranque del sistema técnico mientras no se cumplan las condiciones de seguridad vigiladas e interrumpen el funcionamiento en cuanto deja de cumplirse una condición de seguridad. Se utilizan, por ejemplo, para monitorear puertas en compartimentos de protección, para verificar la posición correcta de los resguardos de seguridad o para asegurar que no se excedan los límites de velocidad o recorrido. Por consiguiente, los interruptores de vigilancia deben cumplir los siguientes requisitos de seguridad y fiabilidad:

• El dispositivo de maniobra utilizado para fines de vigilancia debe emitir la señal de protección de forma especialmente fiable; por ejemplo, se podría diseñar un interruptor de monitoreo mecánico para interrumpir el flujo de la señal automáticamente y con particular confiabilidad.
• La herramienta de conmutación utilizada con fines de supervisión debe funcionar de forma especialmente fiable cuando no se cumple la condición de seguridad (p. ej., cuando el émbolo de un interruptor de supervisión con interrupción automática se fuerza mecánica y automáticamente a la posición de interrupción).
• El interruptor de monitoreo no debe poder apagarse incorrectamente, al menos no sin querer y no sin esfuerzo; esta condición puede cumplirse, por ejemplo, mediante un interruptor mecánico controlado automáticamente con interrupción automática, cuando el interruptor y el elemento operativo están montados de forma segura. (Ver figura 7).

Figura 7. Diagrama de un interruptor con operación mecánica positiva y desconexión positiva

Circuitos de control de seguridad

Varios de los dispositivos de conmutación de seguridad descritos anteriormente no ejecutan la función de seguridad directamente, sino que emiten una señal que luego es transmitida y procesada por un circuito de control de seguridad y finalmente llega a las partes del sistema técnico que ejercen la función de seguridad real. El dispositivo de desconexión de seguridad, por ejemplo, provoca frecuentemente la desconexión de la energía en puntos críticos de forma indirecta, mientras que un interruptor principal suele desconectar directamente el suministro de corriente al sistema técnico.

Dado que los circuitos de control de seguridad deben transmitir señales de seguridad de forma fiable, se deben tener en cuenta los siguientes principios:

• La seguridad debe estar garantizada incluso cuando la energía exterior falta o es insuficiente, por ejemplo, durante desconexiones o fugas.
• Las señales de protección funcionan de manera más confiable al interrumpir el flujo de la señal; por ejemplo, interruptores de seguridad con contacto de apertura o contacto de relé abierto.
• La función protectora de amplificadores, transformadores y similares puede lograrse de manera más confiable sin energía externa; dichos mecanismos incluyen, por ejemplo, dispositivos de conmutación electromagnética o respiraderos que se cierran cuando están en reposo.
• No debe permitirse que las conexiones realizadas por error y las fugas en el circuito de control de seguridad den lugar a falsos arranques o impedimentos para la parada; particularmente en los casos de cortocircuito entre conductos de entrada y salida, fuga a tierra o puesta a tierra.
• Las influencias externas que afecten al sistema en una medida que no exceda las expectativas del usuario no deben interferir con la función de seguridad del circuito de control de seguridad.

Los componentes utilizados en los circuitos de control de seguridad deben ejecutar la función de seguridad de forma especialmente fiable. Las funciones de los componentes que no cumplan este requisito se implementarán disponiendo una redundancia lo más diversificada posible y se mantendrán bajo vigilancia.

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