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 sobrepasarse, ya que sometería a la estructura de la turbina a un esfuerzo excesivo. Cuando se supera este límite, se habla de sobrevelocidad; la turbina está haciendo demasiadas revoluciones por minuto. El exceso de velocidad en una turbina puede provocar situaciones muy peligrosas. Estas situaciones pueden tener consecuencias catastróficas para los empleados, el medio ambiente y la fábrica. Un sistema de control (de la sobrevelocidad) debe apagar la turbina antes de que entre en sobrevelocidad.
El sistema de vigilancia debe probarse periódicamente para garantizar que tiene una velocidad de respuesta adecuada en caso necesario. Así lo exigen diversas normas 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/programables
Así se evitan accidentes (catastróficos). La frecuencia de estas pruebas depende de la aplicación y suele prescribirla el fabricante en el manual del sistema. Sin embargo, un riesgo nunca puede eliminarse por completo. La reducción del riesgo se lleva a cabo de acuerdo con el principio ALARP, o 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 la probabilidad de que el sistema de vigilancia falle cuando sea necesaria una intervención se reduzca al mínimo posible. Esta denominada probabilidad de fallo a demanda (PFD) debe minimizarse hasta un riesgo aceptable. Al probar las funciones de seguridad y alarma del sistema con una frecuencia predefinida, una empresa puede demostrar que está haciendo todo lo posible para garantizar la seguridad más avanzada. Esto garantiza el cumplimiento del requisito legal de aplicar el mayor número posible de medidas de seguridad que reduzcan el riesgo y de las normas relacionadas con la supervisión de máquinas (IEC 61511, IEC 61508 & IEC 62061). Además, un entorno de trabajo seguro contribuye a una cultura corporativa positiva.
Nivel de integridad de la seguridad (SIL)
El nivel de integridad de la seguridad (SIL) forma parte de la seguridad funcional. En un sistema de supervisión con certificación SIL, siempre se tiene en cuenta el factor de riesgo máximo aceptable. La magnitud de este riesgo tolerable depende del nivel SIL, que a su vez depende de la aplicación. Cuanto mayor sea el nivel SIL, menor será el riesgo tolerable. Sin embargo, un nivel SIL más alto no siempre es mejor. Para mantener un determinado nivel SIL, deben probarse las funcionalidades de todo el bucle. Esto puede hacerse realizando diversas pruebas de comprobación.
Pruebas del sistema de control de la sobrevelocidad
La comprobación de un sistema de control del exceso de velocidad puede realizarse de varias maneras. Puede haber pruebas de exceso de velocidad electrónicas y pruebas de exceso de velocidad mecánicas. Se prefieren las pruebas electrónicas a las mecánicas por dos razones principales:
- Las pruebas mecánicas sólo pueden realizarse cuando la máquina está fuera de servicio, lo que supone unos costes elevados (innecesarios). Las pruebas electrónicas permiten al usuario probar las máquinas mientras están operativas.
- En las pruebas mecánicas, la turbina debe ponerse a sobrevelocidad, lo que crea una situación insegura. Si el sistema de control del exceso de velocidad falla, pueden producirse accidentes graves. Así ocurrió en la central sudafricana de Duvha, donde la turbina alcanzó una velocidad excesiva durante las pruebas y explotó a los cuatro segundos (véanse las imágenes).
El control electrónico del exceso de velocidad permite simular el exceso de velocidad durante el funcionamiento, lo que permite verificar el disparo (artificial) de la turbina. Existen equipos que permiten simular el exceso de velocidad, lo que permite probar los sistemas de supervisión del exceso de velocidad.
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 supervisión de máquinas. La herramienta está diseñada para verificar la funcionalidad de los sistemas de supervisión 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 las admite. Mediante diversas funciones de prueba (2oo3, 3oo3, etc.), el IST 101 puede, por ejemplo, simular una situación de exceso de velocidad y comprobar a continuación cómo responde el sistema de supervisión. De este modo, no es necesario crear 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 artificialmente y no detiene realmente la turbina. Esto ahorra costes significativos, da al usuario más control sobre la situación y evita peligros.
Adaptador de sonda IST 101
El adaptador de sonda IST 101 está diseñado para probar sensores de velocidad. El adaptador de sonda puede conectarse al generador de frecuencia IST 101. Ambos sensores de velocidad analógicos y digitales pueden ser probados con el Adaptador de Sonda IST 101. El adaptador de sonda IST 101 funciona como una rueda polar digital de 3 canales. Junto con el generador de frecuencia, el adaptador permite probar un bucle completo (incluidos los sensores de velocidad). Esto permite realizar una prueba completa, garantizando el mantenimiento de un determinado nivel SIL. También evita muchas de las situaciones peligrosas que surgen durante las pruebas mecánicas. 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 la facilidad de uso. Una batería hace que el Generador de Frecuencia sea independiente del suministro eléctrico durante su uso. Las herramientas son energéticamente eficientes, lo que las hace adecuadas para un uso a largo plazo.
