En el proceso de diseño y compra de nuevos equipos, la decisión sobre qué voltaje de control digital elegir para la estandarización de una instalación a menudo no suele ser clara. Los fabricantes, los ingenieros de control, el personal de la planta y otros responsables de la toma de decisiones pueden inclinarse en diferentes direcciones con razones que van desde los requisitos de diseño específicos hasta las preferencias personales. Hay una multitud de opciones diferentes, pero en general las dos opciones más populares son 24VDC (voltios, corriente continua) y 120VAC (voltios, corriente alterna). Tanto los dispositivos alimentados con 24VDC como los alimentados con 120VAC son fáciles de conseguir y cada uno tiene sus ventajas y desventajas.
Empezando por el más conocido de los dos, 120VAC es el voltaje de control heredado. Es robusto, fiable y tiene una base de instalación muy amplia. Con una tensión potencial más alta, la caída de voltaje en distancias largas rara vez es un problema y los requisitos de corriente son menores que los de los sistemas de voltaje más bajo. Los 120VAC suelen producirse mediante un transformador reductor a partir de 240V o 480V, y al ser un dispositivo pasivo, estos transformadores son muy fiables.
Sin embargo, los 120VAC tienen una gran desventaja: este nivel de voltaje puede ser peligroso y potencialmente letal. Este riesgo se ve agravado por el hecho de que la amplia accesibilidad a los 120VAC nos ha insensibilizado al peligro, lo que lleva a muchos electricistas y personal de mantenimiento a subestimar la potencia de los 120VAC. Aunque los 120VAC suponen un pequeño peligro de arco eléctrico si se comparan con las tensiones principales comunes, como los 240V y los 480V, sigue existiendo un peligro de descarga muy importante. Debido a los altos niveles de acceso y a la falta de atención a las medidas de seguridad, en Estados Unidos mueren más personas por descargas de 120VAC que por cualquier otro voltaje. El personal no tiene que llevar trajes de protección contra el arco eléctrico cuando trabaja con este voltaje en paneles, pero sí necesita un PPE (equipo de protección personal) adecuado y resistente a las descargas.
Desgraciadamente, el riesgo no existe sólo en los paneles de control. Existe en la planta, en todos los equipos conectados al sistema de control. El riesgo es especialmente alto en los sensores de control de 120 V. Si el sistema de control está encendido, el voltaje siempre está presente en estos lugares, incluso si el equipo no está en funcionamiento. La tentación es muy grande para el personal de ajustar o reposicionar un sensor sin apagar el panel de control o ponerse el EPI adecuado. A menudo, esta acción no tiene consecuencias inmediatas hasta que un cortocircuito interno o un cable expuesto suponen un mayor riesgo de descarga.
Por el contrario, la principal ventaja de 24VDC sobre otros niveles de voltaje es la seguridad. No hay peligro de arco eléctrico y la tensión es lo suficientemente baja como para que el riesgo de descarga sea casi insignificante. Pero no te equivoques, la electricidad no es un juguete. Si se presenta una tormenta perfecta de malas condiciones, todavía es posible que 24VDC sea letal. Sin embargo, esta tormenta perfecta no estará presente en un panel de control correctamente diseñado, por lo que es seguro que el personal trabaje en un panel de este tipo sin ningún equipo EPI eléctrico adicional.
El bajo voltaje de 24VDC también tiene algunos inconvenientes. A diferencia de los 120V, los 24V sufrirán problemas de voltaje antes en distancias cortas. El problema puede remediarse con cables más grandes, pero si nos ponemos un poco más creativos, hay otras soluciones disponibles. Si los problemas de caída de voltaje aparecen después de haber tirado los cables, un técnico puede aumentar el voltaje generado por la fuente de alimentación. Es importante comprobar las especificaciones de su sistema, pero muchos sistemas de control de corriente continua están clasificados entre 10 y 30 V. Esto le permite exprimir unos cuantos voltios más de la fuente de alimentación de CC y seguir dejando espacio para las condiciones de sobretensión. Si tiene la oportunidad de influir en el diseño del sistema, los problemas de caída de voltaje también pueden resolverse en la fase de ingeniería. Existen nuevos esquemas de PLC con arquitecturas de I/O remotas o distribuidas. En esta configuración, los bastidores de I/O se sitúan cerca del equipo y luego se comunican con el PLC a través de un protocolo como Ethernet/IP. Esto reduce la longitud de los cables necesarios, lo que resuelve los problemas de caída de tensión y permite ahorrar en los costos de instalación.
Otra desventaja potencial del voltaje de control de 24V es que un voltaje menor genera mayor corriente. Los solenoides con altos requisitos de potencia, como los grandes arrancadores de motor, consumirán muchos más amperios a 24 VCC que a 120 VCA. Además de los requisitos de amperaje más elevados, estos solenoides suelen venderse con un precio superior al de los solenoides de 120V.
Una vez expuestos los pros y los contras de cada tensión, cabe mencionar que que existe un riesgo involucrado en la mezcla de voltajes. En todas las instalaciones debe hacerse un esfuerzo por estandarizar un voltaje de control y utilizarla para todos los sensores y dispositivos. Aunque algunos ingenieros intentan obtener lo mejor de ambos mundos colocando 24VDC en las entradas (sensores) por seguridad y 120VAC en las salidas (solenoides y dispositivos) para evitar la caída de voltaje y las dificultades de las altas corrientes, este estilo de diseño debe evitarse. Además de crear más puntos de fallo, mezclar y emparejar los voltajes de control crea un dolor de cabeza para el personal futuro tratando de clasificar qué dispositivos están en cada voltaje.
A fin de cuentas, los responsables de la toma de decisiones deben revisar los comentarios y las preocupaciones de todas las partes implicadas cuando se enfrentan a la elección del voltaje de control. A menudo, si se colocan nuevos equipos en una planta existente estandarizada a 120VAC, lo más sensato es mantener la coherencia en toda la planta, seguir utilizando 120VAC en las actualizaciones de los equipos y proporcionar formación adicional sobre seguridad eléctrica al personal. La mayoría de las plantas nuevas optan por utilizar los nuevos 24VDC como estándar para toda la planta. Entre los dos extremos del espectro, esta decisión requiere mucha reflexión y una cuidadosa planificación.Jim Schmelzle, técnico de servicio
Cuando se trabaja con paneles eléctricos, el procedimiento de "bloqueo y etiquetado" es una forma fácil de reducir rápidamente los riesgos y debe aplicarse siempre. Si es posible, desactive los circuitos antes de trabajar en ellos o cerca de ellos. Lamentablemente, cuando se trabaja con paneles de control en una instalación de fabricación que está en producción, esto no siempre es una opción. En este caso, es muy importante llevar el equipo de protección correcto y apropiado para la clasificación del panel.
La importancia del equipo de protección
Llevar ropa ignífuga, quitarse los relojes y otras joyas, usar guantes aislantes, gafas de seguridad o una careta, y utilizar herramientas aisladas son todos ellos elementos de protección. Entonces, ¿cuánto y qué tipo de equipo de protección debe usarse para cada tipo de panel? La mejor manera de responder a esta pregunta es investigar las normas de seguridad y mantenerse al día con las publicaciones de normas más recientes que se encuentran en el artículo 130 de la NFPA 70E.
Existen 5 categorías de riesgo que requieren diferentes equipos de protección (de la categoría 0 a la 4). Según el artículo 130 de la NFPA 70E, una tarea de categoría 0 requerirá que lleve mangas largas y pantalones largos de un material no fundente junto con gafas de seguridad y protección auditiva. Operar un disyuntor con cubiertas entraría en la categoría 0.
La categoría 1 requerirá ropa con clasificación de arco de al menos nivel 4 junto con casco, gafas de seguridad, protección auditiva, guantes de cuero aislados, zapatos de trabajo de cuero y una pantalla facial con clasificación de arco. La comprobación de la tensión de los circuitos vivos de menos de 240 V será una tarea de categoría 1. También requerirá el uso de herramientas manuales aisladas. Para obtener información sobre los equipos de protección para otras categorías, utilice el artículo 130 mencionado anteriormente.
Trabajar con circuitos vivos
Asegúrese siempre de inspeccionar visualmente todas las herramientas antes de utilizarlas en un circuito vivo. Asegúrese también de que el medidor está correctamente dimensionado para el circuito que está probando. Conecte primero el cable de tierra y luego el cable caliente. Cuando termine, retire primero el cable caliente y luego el de tierra. También es una buena idea colgar o apoyar el medidor en un lugar seguro y evitar sostenerlo en la mano en caso de que se produzca un fallo en el medidor.
Comunicación y coordinación
Es esencial comunicarse y coordinarse con las personas de su entorno de trabajo para que la zona sea lo más segura posible. Hacer que la gente sea consciente del trabajo que está realizando en esa zona. Elaborar un plan y discutirlo con los demás en el lugar es una buena manera de asegurarse de que todo el mundo es consciente de lo que está ocurriendo. Hay que pensar en todas las personas que podrían entrar en contacto con el trabajo que se está realizando. Utilice conos naranjas y cinta de precaución para guiar a las personas lejos de las zonas de trabajo peligrosas.
La seguridad es uno de los aspectos más importantes del trabajo con electricidad en cualquier obra. Un poco de planificación y atención a la seguridad durante la ejecución es todo lo que se necesita para conseguir un entorno de trabajo seguro.