Protección de una prensa mecánica: por qué el mando a dos manos por sí solo no basta, y cómo una cortina de luz de seguridad Tipo 4 cierra la brecha

La célula representativa: un operario, un lado abierto, dos peligros distintos

Esta es una célula representativa de prensa de potencia — no un cliente o planta nombrados, sino la disposición que vemos una y otra vez. Un operario está de pie en una estación fija y maneja la prensa desde un mando a dos manos Tipo IIIC: dos botones protegidos que deben pulsarse de forma concurrente y síncrona para iniciar el descenso. Esa disposición es genuinamente eficaz para el operario: con ambas manos comprometidas en los botones, ninguna mano puede estar en el punto de operación durante el ciclo peligroso.

El problema es el otro lado. El punto de operación también da a un plano abierto de carga e inspección donde un segundo trabajador — un cargador, un ayudante, un inspector de calidad — puede acercarse y alcanzar hacia los troqueles. El mando a dos manos en la estación del operario no hace nada para detener un ciclo que el operario inicia legítimamente mientras la mano de esa segunda persona está en la zona del troquel. Ese plano de acceso abierto es exactamente para lo que sirve una cortina de luz de seguridad Tipo 4 vertical: se interrumpe el campo y la prensa se detiene, antes de que el peligro sea alcanzable.

¿Por qué el mando a dos manos por sí solo es insuficiente cuando hay otras personas cerca?

Este es el punto de carga de todo el caso, y proviene directamente de la norma. La ISO 13851 afirma explícitamente que un dispositivo de mando a dos manos solo ofrece protección a la persona que lo usa. Un mando a dos manos obliga a que ambas manos del operario estén sobre los actuadores, lejos de la zona de peligro, de modo que ninguna de sus manos pueda estar en el punto de operación durante el ciclo. Ese es todo el alcance de su protección. No tiene forma de saber si alguien más está cerca de los troqueles.

Así que el error clásico y peligroso es tratar “tenemos mando a dos manos” como “la prensa está protegida.” Protege al que pulsa los botones y a nadie más. En el momento en que su evaluación de riesgos identifica que un cargador, un ayudante o un inspector puede alcanzar el punto de operación, un dispositivo de detección de presencia es obligatorio, no opcional. La cortina de luz de seguridad es lo que extiende la protección a la persona que el mando a dos manos, por su estructura, no puede ver. (La guía de protección de máquinas de OSHA plantea lo mismo desde el otro lado: donde se necesita más de un operario, cada uno debe tener un mando a dos manos separado y todos deben actuarse de forma concurrente — el mando a dos manos es, por diseño, por persona.)

Las normas, y lo que cada una rige realmente

Ayuda mantener los carriles ordenados, porque cada norma responde a una pregunta distinta:

• ISO 13851 (dispositivos de mando a dos manos) — define los tipos de THCD. El Tipo IIIC es el más alto: ambas manos (simultáneo), actuación síncrona dentro de una tolerancia de simultaneidad ≤ 0,5 s, autovigilancia, realizado según Categoría 4 / PLe. Y la cláusula que impulsa este caso: protege únicamente al usuario.
• IEC 61496 (ESPE) — la norma de producto de la cortina de luz de seguridad. El Tipo 4 usa redundancia con autovigilancia continua, adecuado hasta SIL 3 / PLe; el Tipo 2 está limitado a aproximadamente PLc y no es apropiado para un peligro del punto de operación de una prensa.
• ISO 13855 (posicionamiento / distancia de seguridad) — dónde colocar la cortina: S = K·T + C, incluidas las tablas de altura para alcance por encima / por debajo.
• ISO 13849-1 (SRP/CS) — la integridad del sistema de control: Niveles de Prestaciones a–e y Categorías. Una parada de prensa es normalmente PLd o PLe, realizada con Categoría 3 o 4 (canal doble, tolerante a un solo fallo, fallo detectado antes de la siguiente demanda).
• IEC 62046 (aplicación de la detección de presencia) — selección, posicionamiento, configuración, puesta en servicio y las reglas de muting (anulación temporal) y blanking (la edición de 2018 las actualizó).
• ISO 3691-4 (carretillas sin conductor / AGV) — relevante solo si la célula es servida por AGV, donde un escáner láser de seguridad horizontal se convierte en el dispositivo adecuado (con la IEC 61496-3 para el escáner).

Una nota de honestidad que importa para su declaración: la IEC 61496 no se considera que otorgue una presunción de conformidad automática, por lo que se espera un examen de tipo de un organismo independiente — no asuma que la norma por sí sola lo respalda.

¿Cómo se calcula dónde va la cortina de luz de seguridad? S = K·T + C

La ISO 13855 establece la distancia mínima entre el campo de detección y el peligro como:

• K = velocidad de aproximación. 2000 mm/s para detección de mano/brazo; 1600 mm/s se permite solo en casos definidos de cuerpo entero donde S ≥ 500 mm. Para una mano que alcanza hacia dentro en un troquel, use 2000 mm/s — usar 1600 aquí es un error clásico de subdimensionamiento.
• T = tiempo total de parada. Esto es tiempo de parada de la prensa + tiempo de respuesta de la cortina + tiempo de respuesta del relé sumados — no solo la cortina. Un dispositivo montado demasiado cerca del peligro deja un peligro residual precisamente porque alguien olvidó la propia inercia de la prensa en T.
• C = distancia de penetración derivada de la capacidad de detección d. Para una cortina vertical de aproximación normal, C = 8·(d − 14) mm (nunca por debajo de 0).

Los datos biométricos de detección detrás de d (según la EN ISO 13855): dedo = 14 mm, mano = 30 mm, pierna hasta 70 mm, cuerpo por encima de 70 mm. Así que una cortina de dedo de 14 mm da C = 0 mm, mientras que una cortina de mano de 30 mm añade C = 128 mm. Elija la resolución para que coincida con cómo la parte del cuerpo alcanza realmente hacia dentro, y luego lleve su C real a S.

Deliberadamente no publicamos una única S calculada para esta prensa ficticia — T depende del tiempo de parada medido de la máquina real. Use la fórmula y sus propios números medidos. Para un método trabajado completo, vea nuestra guía de distancia de seguridad ISO 13855.

¿Cómo es la tabla de resolución? (el término C, en paralelo)

Equivoque la resolución — elija una cortina gruesa y subestime C — y el dispositivo acaba montado más cerca de lo que se le permite. Ese es uno de los hallazgos más comunes en una auditoría de prensa.

Las otras tres formas en que una mano entra: por encima, por debajo, alrededor

Una cortina vertical solo protege el plano que cubre. Las tablas de altura de la ISO 13855 y unas buenas prácticas de instalación cierran el resto:

• Alcance por encima — si el haz superior está demasiado bajo, una persona alcanza por encima del campo. Coloque el haz superior lo bastante alto según las tablas de altura de la ISO 13855.
• Alcance por debajo — si el haz inferior está demasiado alto respecto al suelo, una persona se agacha o alcanza por debajo. Mantenga el haz inferior a no más de unos 300 mm (12 pulg.) del suelo a menos que el hueco esté protegido con resguardos fijos.
• Alcance alrededor — los huecos laterales permiten que una persona alcance alrededor del campo. Cierre los lados restantes con resguardos fijos.

Cada uno de estos derrota la cortina mientras esta sigue informando “protegido.” Son fallos de instalación, no fallos del dispositivo — y corresponde enteramente al integrador hacerlos bien.

El punto de convergencia: un relé de seguridad DA31 con EDM

Ambas vías de protección — la salida del mando a dos manos Tipo IIIC y el par OSSD de la cortina — tienen que ordenar la misma parada de la prensa, a través de una arquitectura fiable de control (Categoría 3/4). Convergen en un relé de seguridad cuyos dos contactos de seguridad normalmente abiertos están cableados en el control de parada/embrague-freno de la prensa. Según DAIDISIKE, el DA31 toma el OSSD de la cortina, conmuta el circuito de potencia/parada a través de un par de contactos de seguridad y realiza la comprobación de realimentación EDM.

Por qué el EDM es innegociable: la Vigilancia de Dispositivo Externo lee de vuelta el estado de los elementos finales de conmutación (los contactores) y se niega a permitir el siguiente ciclo si uno está soldado o atascado. Cablee una salida de cortina o de mando a dos manos a un relé sin EDM y un contactor soldado pasa desapercibido — la siguiente demanda falla de forma peligrosa y su PL realizado cae por debajo del nivel requerido. El DA31 es el único lugar donde se combinan la vía del operario y la vía de la cortina para las personas cercanas, y donde reside la detección de un solo fallo.

Dónde encajan los productos DAIDISIKE en esta célula

Planteado de forma neutral respecto al proveedor, por función — sin especificaciones inventadas:

• Serie DQC — la línea Tipo 4 de protección de dedo/mano para el plano de acceso del punto de operación. Use un modelo con resolución de dedo o de mano para que el término C y las suposiciones de aproximación coincidan con una persona que alcanza hacia dentro.
• DQS / DQSA / DQV — la línea de protección perimetral / de gran altura de protección. Úselas para protección de acceso de cuerpo entero de la zona circundante, no para alcance fino hacia dentro en el punto de operación.
• Relé de seguridad DA31 — el núcleo de control de seguridad que toma el OSSD de la cortina, conmuta el circuito de parada a través de un par de contactos de seguridad y realiza la comprobación de realimentación EDM. El punto de convergencia de ambas vías de protección.
• Escáner LiDAR serie DLD — solo si la célula es servida por AGV/AMR o necesita detección de presencia de zona de suelo horizontal (aproximación a la huella de la prensa). Es un sensor de prevención de obstáculos / navegación / perímetro y no es un sustituto de la cortina de luz de seguridad vertical del punto de operación — ese plano vertical de alcance hacia dentro sigue siendo el trabajo de la cortina.

La secuencia de cierre a marcha y los modos de fallo que tolera

Funcionalmente el sistema se comporta así:

1. El operario pulsa ambos botones de forma concurrente y síncrona (tolerancia ≤ 0,5 s) → la vía del mando a dos manos permite un ciclo.
2. El campo de la cortina sobre el plano de acceso abierto debe estar libre → OSSD en alto. Un campo interrumpido impide un ciclo independientemente de los botones.
3. Ambas condiciones llegan al DA31; sus contactos de seguridad duales permiten el ciclo de la prensa.
4. Si alguien interrumpe la cortina → el OSSD cae → el relé activa la parada de la prensa dentro del tiempo total de parada S contabilizado.
5. Se requieren EDM + un rearme manual deliberado antes de que la prensa pueda volver a funcionar — despejar el campo por sí solo no la reinicia.

El diseño debe tolerar o detectar: un contactor de salida soldado (detectado por el EDM antes del siguiente ciclo); un fallo de un solo canal en cualquiera de las vías (la redundancia Cat 3/4 lo detecta antes de la siguiente demanda); un fallo óptico de la cortina o pérdida de alineación; un cortocircuito entre líneas OSSD (cableado con monitorización cruzada del Tipo 4); el mal uso de blanking/muting; y el modo de fallo humano de una segunda persona entrando durante un ciclo que el operario inició — que es exactamente la brecha que cierra la cortina.

Errores comunes que cometen los ingenieros en esta misma célula

1. Suponer que mando a dos manos = protección completa. Protege únicamente al que pulsa los botones; un dispositivo de detección de presencia es obligatorio en cuanto otras personas pueden alcanzar hacia dentro.
2. Montar la cortina demasiado cerca — olvidar que T en S = K·T + C incluye el propio tiempo de parada de la prensa, no solo la respuesta de la cortina.
3. K incorrecta o C incorrecta / resolución incorrecta — usar 1600 mm/s cuando una mano alcanza hacia dentro (debe ser 2000), o una cortina gruesa con una C subestimada.
4. Derrotas por alcance por encima / por debajo / alrededor — haz superior demasiado bajo, haz inferior a > 300 mm del suelo, o lados abiertos.
5. Sin EDM / sin elementos finales monitorizados — un contactor soldado pasa desapercibido y reduce el PL realizado.
6. Abuso de muting/blanking — hacer muting de la cortina para alimentar material en lugar de diseñarlo según la IEC 62046 reabre el peligro para las personas cercanas.
7. Usar una cortina Tipo 2, o un escáner láser donde se requiere una cortina vertical — el Tipo 2 está limitado a ~PLc; una zona LiDAR horizontal no protege un plano vertical de alcance hacia dentro.
8. Dos paradas independientes sin un estado seguro común — ambas vías deben ordenar la misma parada de prensa Cat 3/4; un ciclo debe ser imposible mientras el campo de la cortina esté interrumpido.

¿Cómo se compara esto con el equipo de otras marcas?

Las clases de dispositivo aquí son estándar en toda la industria: una cortina Tipo 4 como las familias deTec / EZ-Screen de SICK o Banner, módulos de mando a dos manos de Banner o IDEC, y relés de seguridad como las familias Pilz PNOZ o Allen-Bradley (Guardmaster) 440R/MSR realizan todos los mismos trabajos según las mismas clases de dispositivo IEC 61496 / ISO 13851 / ISO 13849-1. El DQC (cortina Tipo 4) y el DA31 (relé de seguridad PLe / SIL 3 con EDM) de DAIDISIKE están construidos según las mismas normas, directo de fábrica, MOQ 1 juego. Si está comparando el relé, vea nuestros artículos de alternativas a Pilz PNOZ y alternativas a Allen-Bradley Guardmaster. Verifique las características de retención/utilización, los tiempos de respuesta y el PL frente a su evaluación de riesgos antes de cambiar cualquier marca — rigen las normas, no el logotipo.

La conclusión

En una prensa donde el operario ejecuta el ciclo desde un mando a dos manos Tipo IIIC y un segundo trabajador puede alcanzar los troqueles, el mando a dos manos está haciendo su trabajo y aun así deja a una persona desprotegida — porque la ISO 13851 protege únicamente a su usuario. Añada una cortina de luz de seguridad Tipo 4 en el plano de acceso abierto, posicionada con una S = K·T + C real usando el tiempo de parada medido de la máquina y la resolución correcta; cierre el alcance por encima / por debajo / alrededor; y haga converger ambas vías de protección en un relé de seguridad DA31 con EDM y rearme manual hacia una parada de prensa Cat 3/4. Dos dispositivos complementarios, un estado seguro común — eso es protección del punto de operación hecha con honestidad.