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Buses de campo en sistemas
de automatización en minería e industria

Los buses de campo pueden transmitir señales a kilómetros de distancia, por medio de un cable de 2 hilos, y cuentan con un diseño modular y de fácil implementación.

A menudo, la instalación de cableado paralelo en los sistemas tradicionales de automatización es cara y complicada. Cada sensor y accionador necesita su propio cableado, lo que eleva mucho el costo inicial de la instalación. La expansión también es problemática e incluso los costos de mantenimiento son altos. Por lo tanto, la tecnología de bus se ha convertido en una opción cada vez más importante en las instalaciones eléctricas de grandes edificios, plantas y procesos industriales, y obras de equipamiento e infraestructura públicas.

Las ventajas de usar un sistema de Bus, que sustituye una gran cantidad de hilos paralelos con un único cable de 2 hilos, son numerosas. La instalación, fácil y rápida, reduce considerablemente los costos de mano de obra y facilita la posibilidad de ampliar el sistema, usando las instalaciones existentes y adaptándolas a las nuevas necesidades. Estas plataformas también proporcionan un acceso rentable a un mayor número de señales. Estas características explican la creciente demanda de sistemas de automatización que recojan y usen cada vez más señales y que optimicen costos y rendimientos.


Automatización mediante buses de campo

El desarrollo de la tecnología de buses de campo ofrece soluciones únicas a una amplia gama de aplicaciones en las áreas de automatización de grandes edificios, redes de distribución de agua, gestión energética, instalaciones fabriles, ferroviarias, minería y muchas otras.

Estos sistemas pueden transmitir señales digitales y analógicas a kilómetros de distancia, por medio de un cable de 2 hilos. Su diseño modular y su fácil implementación y operación permiten que incluso personas sin experiencia lo usen en aplicaciones nuevas o ya existentes. Para cada solución, se combinan productos de la amplia gama de módulos disponibles, entre los que se hallan módulos E/S digitales y analógicos, interfaces PLC y PC, HMIs y módems, entre muchos otros. Todos los módulos de una instalación se conectan al mismo cable de 2 hilos que se usa para intercambiar señales entre ellos y con un controlador central.

La automatización en cintas transportadoras permite la supervisión y monitoreo de la temperatura de los cojinetes, alarmas de la cinta, control de las luces indicadoras, accionamiento de pullcord y sensores de desalineamiento, ruptura de correa, etc.

Por lo general, esta tecnología se usa como un sistema remoto de E/S, creando un enlace entre los dispositivos de campo (por ejemplo, sensores, contactores, válvulas, pulsadores, etc.) y un controlador central (que puede ser un PLC, un PC o un controlador especial). Sin embargo, también puede usarse sencillamente para sustituir los hilos y transmitir las señales de igual a igual, sin implicar a un controlador u otro tipo de unidad inteligente.

Asimismo, las señales pueden transmitirse no solo por hilo de cobre, sino también mediante fibra óptica, radio módem, líneas telefónicas o vía GSM. La tecnología ha probado su rendimiento en más de 100.000 instalaciones distribuidas por todo el mundo desde mediados de los años 80 y aunque actualmente se use la última tecnología ASIC, los nuevos módulos son perfectamente compatibles con los que se instalaron hace más de 15 años.


Supervisión de cintas transportadoras mediante buses de campo

La mayoría de las cintas transportadoras cuentan con numerosos dispositivos conectados que permiten a los operarios detener la cinta en cualquier punto si se presenta una situación de emergencia o una avería, como por ejemplo, sobresalto, por sobrecarga, sobretensión con riesgo de corte por trabamiento, desalineamiento, etc. Cada uno de estos posibles eventos pone en peligro la integridad de la correa y, por ende, de la operación completa, por lo que deben ser detectados mediante pullcord o sensores mecánicos instalados a lo largo de todo el recorrido de la cinta.

Para reducir el tiempo de inactividad -que supone una pérdida económica-, es importante identificar lo antes posible la ubicación del problema y su naturaleza. En este caso, el cableado paralelo tradicional es una solución difícil y cara, ya que una cinta de solo 3 a 5 km puede tener más de 100 dispositivos instalados. Este escenario es una aplicación ideal para una solución de tecnología de bus de campo.

Las cintas transportadoras se usan en muchas aplicaciones en las que hay que transportar a grandes distancias carbón, mineral, piedras, arcilla, entre otros materiales. Estas aplicaciones generalmente se emplean en minería, perforación de túneles, molienda de cemento y centrales eléctricas, entre otras.

A lo largo de todo el trayecto de la correa transportadora, se tiende un único cable de dos hilos con características muy singulares. De hecho, este cable no solo permite la transmisión de señales, sino también se puede tirar de él. En cada punto que haya un dispositivo por tensión de cable, se conecta un pequeño módulo con una única entrada, que a su vez se conecta al contacto del dispositivo por tensión de cable. Cuando el dispositivo por tensión de cable se acciona, la señal correspondiente se activa.

El módulo de entrada es alimentado por un Bus Controlador, por lo tanto no se necesita alimentación local. Si hubiese que ampliar la cinta, es muy fácil instalar módulos de entrada adicionales, lo que otorga a esta tecnología gran versatilidad y escalabilidad. Si es requerido, se pueden usar salidas de relé especiales para indicar las averías a lo largo de la cinta.

En la sala de control respectiva, se puede monitorear y supervisar el estado de cada señal desde una pantalla táctil, un display de textos o en un panel mímico con LEDs, para poder actuar con rapidez y precisión, en caso de cualquier evento o contingencia en la operación, pudiendo identificar en qué punto de la correa se ha producido la activación del sensor, minimizando los tiempos de respuesta y facilitando la solución del problema para los equipos de mantención respectivos.

Cabe señalar que las señales también pueden ser supervisadas y controladas desde un PLC, SCADA, RTU o PC, o visualizadas en un HMI, siendo compatibles con Modbus, DeviceNet, Profibus DP, RS485, RS232, etc.


Características generales de los buses de campo:

Hasta 10 km de distancia de transmisión sin repetidores

Distancia de transmisión ilimitada con repetidores en cascada

A lo largo de las vías, se pueden usar los cables ya existentes

Alta inmunidad al ruido

Fácil de ampliar, escalar o de modificar

Simple de utilizar y mantener

Posibilidad de transmisión por medio de GSM, red telefónica o incluso fibra óptica

Económico y rentable en todas las fases del proyecto


Por Kurt Meichsner, Jefe de Instrumentación y Control de Soltex, Representante en Chile de instrumentos y sensores para correas Schmersal ACE. control@soltex.cl
Agosto 2015
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