Una turbina está diseñada para alcanzar un número máximo de revoluciones por minuto (rpm), en el que las palas de la turbina pueden alcanzar velocidades enormes. Este límite no debe superarse, ya que sometería a la estructura de la turbina a una tensión excesiva. Cuando se supera este límite, se habla de sobrevelocidad; la turbina está realizando demasiadas revoluciones por minuto. El exceso de velocidad en una turbina puede dar lugar a situaciones muy peligrosas. Dichas situaciones pueden tener consecuencias catastróficas para los empleados, el medio ambiente y la fábrica. Un sistema de supervisión (de exceso de velocidad) debería detener la turbina antes de que entre en exceso de velocidad.
El sistema de monitorización debe someterse a pruebas periódicas para garantizar que tenga una velocidad de respuesta adecuada en caso de necesidad. Así lo exigen diversas normas del sector de la industria de procesos:
- IEC 62061 – Seguridad funcional
- IEC 61511 – Seguridad funcional de los sistemas de seguridad en la industria de procesos
- IEC 61508 – Seguridad funcional de los sistemas de seguridad eléctricos, electrónicos y programables
Esto evita accidentes (catastróficos). La frecuencia de estas pruebas depende de la aplicación y, a menudo, la prescribe el fabricante en el manual del sistema. Sin embargo, un riesgo nunca puede eliminarse por completo. La mitigación del riesgo se lleva a cabo de acuerdo con el principio ALARP (as low as reasonably practicable), es decir, «tan bajo como sea razonablemente posible», lo que significa que el riesgo debe ser tan bajo como sea razonablemente alcanzable.
El objetivo de las pruebas es garantizar que se minimice al máximo la probabilidad de que el sistema de monitorización falle cuando se necesite una intervención. Esta denominada «probabilidad de fallo bajo demanda» (PFD) debe reducirse a un riesgo aceptable. Al someter a prueba las funciones de seguridad y alarma del sistema con una frecuencia predefinida, una empresa puede demostrar que está haciendo todo lo posible para garantizar una seguridad de vanguardia. Esto garantiza el cumplimiento del requisito legal de implementar tantas medidas de seguridad para la reducción de riesgos como sea posible, así como de las normas relacionadas con la supervisión de máquinas (IEC 61511, IEC 61508 e IEC 62061). Además, un entorno de trabajo seguro contribuye a una cultura corporativa positiva.
Nivel de Integridad de Seguridad (SIL)
El Nivel de Integridad de Seguridad (SIL) forma parte de la seguridad funcional. En un sistema de monitorización certificado según el SIL, siempre se tiene en cuenta el factor de riesgo máximo aceptable. El nivel de este riesgo tolerable depende del nivel SIL, que a su vez depende de la aplicación. Cuanto mayor es el nivel SIL, menor es el riesgo tolerable. Sin embargo, un nivel SIL más alto no siempre es mejor. Para mantener un determinado nivel de SIL, deben someterse a prueba las funcionalidades de todo el bucle. Esto puede hacerse realizando diversas pruebas de verificación.
Pruebas del sistema de monitorización de exceso de velocidad
Las pruebas de un sistema de monitorización de exceso de velocidad pueden realizarse de diversas formas. Pueden ser pruebas electrónicas de exceso de velocidad y pruebas mecánicas de exceso de velocidad. Se prefiere la prueba electrónica a la mecánica por dos razones principales:
- Las pruebas mecánicas solo pueden realizarse cuando la máquina está fuera de servicio, lo que conlleva unos costes elevados (innecesarios). Las pruebas electrónicas permiten al usuario comprobar el funcionamiento de las máquinas mientras están en funcionamiento.
- En los ensayos mecánicos, la turbina debe llevarse efectivamente a una velocidad excesiva, lo que crea una situación de riesgo. Si el sistema de monitorización de sobrevelocidad falla, podría provocar accidentes graves. Este fue el caso de la central eléctrica de Duvha, en Sudáfrica, donde la turbina se llevó a una velocidad excesiva durante los ensayos y explotó al cabo de cuatro segundos (véanse las imágenes a continuación).
La supervisión electrónica de sobrevelocidad permite al usuario simular una sobrevelocidad durante el funcionamiento, lo que permite verificar la desconexión (artificial) de la turbina. Existen equipos que permiten simular la sobrevelocidad, lo que permite probar los sistemas de supervisión de sobrevelocidad.
Generador de frecuencia IST 101
El IST 101 es un calibrador de velocidad compacto de 3 canales desarrollado por especialistas de Istec para pruebas de monitorización de máquinas. La herramienta está diseñada para verificar el funcionamiento de los sistemas de monitorización de sobrevelocidad, basándose en las aportaciones de los ingenieros de servicio de campo. La mayoría de los generadores de frecuencia carecen de tres canales para comprobar todas las funciones relacionadas con la sobrevelocidad, la subvelocidad y la aceleración, pero el IST 101 sí los admite. Mediante diversas funciones de prueba (2oo3, 3oo3, etc.), el IST 101 puede, por ejemplo, simular una situación de exceso de velocidad y, a continuación, comprobar cómo responde el sistema de supervisión. De este modo, no es necesario provocar un exceso de velocidad real y se evitan situaciones peligrosas. Además, estas pruebas pueden realizarse durante el funcionamiento, ya que el sistema de supervisión reacciona de forma simulada y no detiene realmente la turbina. Esto supone un ahorro significativo de costes, proporciona al usuario un mayor control sobre la situación y evita riesgos.
Adaptador de sonda IST 101
El adaptador de sonda IST 101 está diseñado para probar sensores de velocidad. El adaptador de sonda se puede conectar al generador de frecuencia IST 101. Con el adaptador de sonda IST 101 se pueden probar tanto sensores de velocidad analógicos como digitales. El adaptador de sonda IST 101 funciona como una rueda polar digital de tres canales. Junto con el generador de frecuencia, el adaptador permite probar un bucle completo (incluidos los sensores de velocidad). Esto permite llevar a cabo una prueba exhaustiva, garantizando que se mantenga un determinado nivel de SIL. Además, evita muchas de las situaciones peligrosas que surgen durante las pruebas mecánicas. Se trata de una inversión relativamente pequeña en comparación con los riesgos asociados a otros métodos. Además, la portabilidad tanto del generador de frecuencia como del adaptador de sonda garantiza su facilidad de uso. Una batería permite que el generador de frecuencia sea independiente de la red eléctrica durante su uso. Las herramientas son eficientes desde el punto de vista energético, lo que las hace adecuadas para un uso a largo plazo.
