Si un arco eléctrico no controlado ocurre dentro de un centro de control de motores (CCM), el resultado es un paro no programado, gastos no contemplados y lo más preocupante; lesiones del personal a cargo. De 5 a 10 eventos al día ocurren en USA relacionados a una explosión por arco eléctrico, aproximadamente un 82% de compañías han experimentado un paro no programado relacionado a un evento de seguridad. Podemos considerar que el riesgo es real, así que, ¿Qué podemos hacer para asegurar un CCM más seguro?

Con la necesidad creciente por un ambiente más seguro el CCM Centerline 2100 de Allen Bradley/ Rockwell Automation ha continuado produciendo formas de mitigar riesgos de seguridad por más de 40 años en la industria cumpliendo con estándares comúnmente alineados a seguridad como NFPA70E y CSA-Z465 y un diseño certificado bajo UL845 y estándares NEMA.

¿Qué opciones estándar de seguridad integra el CCM Centerline 2100?

Diseño del bus horizontal

El bus horizontal en un CCM Centerline 2100 está ubicado en la parte central trasera de la estructura. Esta configuración en el centro permite cargar completamente la sección del CCM desde el centro hacia arriba y desde el centro hacia abajo. Esto ayuda a una mejor distribución de cargas en los buses verticales de cada sección; logrando en un bus vertical de 300 A tener una ampacidad efectiva de 600 A y en bus vertical de 600 A una capacidad efectiva de 1200 A. Adicionalmente se logra una mayor flexibilidad en la ubicación de las unidades o gavetas extraíbles y disipación térmica del bus.

Figura 1. Diseño estructural de barras verticales Centerline 2100.

Frente muerto

El CCM incluye un frente muerto que evita cualquier contacto no intencional con las barras mediante un soporte aislante de poliéster de vidrio de alta resistencia no conductiva. Adicionalmente se puede configurar un sistema de persianas automáticas (automatic shutters) que aíslan inmediatamente el bus vertical cuando se retira la unidad y minimizan la exposición al bus de alimentación eléctrica energizado, lo que aumenta la seguridad del personal.

Figura 2. Recubrimiento aislante de barras verticales/ horizontales y sistema aislante de persianas automáticas.

Aterrizamiento sólido de unidades

Cada sección dentro del CCM cuenta con un bus horizontal de tierra con cobre no estañado ó cobre estañado y puede ser ubicado en el ducto horizontal superior y/o en el ducto horizontal inferior como se aprecia en la figura 3.

Figura 3. Bus horizontal de tierra ubicado en el ducto horizontal inferior del CCM.

Además cada sección cuenta con un bus vertical de tierra que está unido al bus horizontal formando un sistema completo de aterrizamiento de unidades. El bus vertical en conjunto con el clip (stab) de tierra que posee cada unidad extraíble en su parte trasera permite que el clip de tierra sea el primero en conectarse cuando se inserta la unidad al CCM y el último en desconectarse cuando se retira la unidad, esto permite que la unidad esté aterrizada en su totalidad.

Figura 4. Clip de tierra disponible en unidades extraíbles tales como variadores, arranques directos entre otros.

LOTTO en unidades extraíbles

Cada unidad extraíble cuenta con una manija de desconexión o enclavamiento que permite retirar la unidad solo cuando se encuentra en el estado OFF ó desconectado del medio de desconexión de la unidad (circuit breaker o fusibles), en caso que se encuentra en ON se acciona un interlock que impide retirar la unidad del CCM. Además la manija de desconexión está entrelaza con la puerta de la unidad, por lo que la unidad no puede ser restablecida a una posición ON a menos que la puerta de la unidad esté cerrada, o evita abrir la puerta de la unidad a menos que la manija de desconexión esté en la posición OFF.

Figura 5. Mecanismo de desconexión en unidad extraíble tipo arrancador directo no reversible NEMA.

Cada unidad extraíble con su manija de desconexión tiene la capacidad de adicionar hasta 3 candados para bloqueo o etiquetado. Además cada unidad extraíble cuenta con un bloque en la parte superior para impedir que ante un servicio o mantenimiento de la unidad pueda ser ingresada nuevamente a la sección vertical del CCM.

Figura 6. Mecanismos de etiquetado y bloqueo de unidades extraíbles.

Botón de reset en puerta de la unidad /HIM en puerta

Permite el borrado de fallas sin necesidad de abrir la puerta de la unidad. En el caso de los variadores PowerFlex y los arrancadores Suaves SMC-Flex se puede solicitar el CCM con HIM de montaje en puerta.

Figura 7. Elementos de borrado de fallas en unidades extraíbles.

¿Qué opciones adicionales de seguridad integra el CCM Centerline 2100?

Adicionalmente en unidades tipo arrancadores directos configurados con el relé electrónico de estado sólido E300 se puede sustituir el botón de reset por una estación operador. Hay dos tipos; estación de control y estación de diagnóstico. Ambos tipos de operadores se ajustan a una ranura de 22mm, proporcionan indicadores de estado del relé electrónico y poseen pulsadores para lógica de control del motor como arranque, paro, borrado de fallas, selector manual/automático. La diferencia entre ambas es que la estación de diagnóstico contiene una pantalla y botones de navegación que permiten editar y visualizar parámetros del relé electrónico.

Figura 8. Estación de control (izquierdo) y estación de diagnóstico (derecho) disponible para unidades tipo arranque directo con relé electrónico E300 en unidades de CCM.

Tecnología Archshield

Arcshield ™ es una característica de seguridad que ayuda a proporcionar un entorno de trabajo más seguro al controlar y desviar la energía incidente durante un evento de arco eléctrico. El CCM Centerline 2100 Arcshield ha sido aprobado de acuerdo con el estándar IEEE C37.20.7 para accesibilidad tipo 2. La accesibilidad tipo 2 protege a los empleados en las partes frontal, posterior y laterales del envolvente en caso que se produzca un arco.

La aprobación de pruebas indica los siguientes criterios para cumplir con IEEE C37.20.7 ante un incidente debido al arco eléctrico:

1. Puertas y tapas no abiertas (permitido leve inclinación o deformación).
2. No partes expulsadas del equipo.
3. Las conexiones a tierra deben permanecer funcionales.
4. El arco no abre agujeros en el exterior de la estructura probada.
5. Los indicadores de algodón en la prueba no se incendian ni se perforan (equivalente a ropa de trabajo industrial típica).

 Figura 9. CCM Centerline 2100 versión Arcshield. El interruptor principal del CCM se identifica de color amarillo.

Existen dos versiones de Arcshield disponibles:

• Limitación por dispositivo(Device Limited): El diseño del MCC ArcShield permite a la unidad contener un arco el tiempo que tarda un dispositivo de protección principal previamente probado en borrar el fallo. La alimentación eléctrica se elige de modo que limite la cantidad de energía disponible durante el incidente. Se recomienda para aplicaciones que necesitan mayor variedad de opciones de unidad.
• Limitación de duración 100 ms (100 ms Duration Limited): El diseño del MCC ArcShield permite contener un arco durante hasta 100 ms. Se puede utilizar cualquier dispositivo de protección principal, en el propio MCC o aguas arriba. Se recomienda para aplicaciones que necesitan corrientes de bus elevadas.

En combinación con las características de seguridad estándar incluidas en un CCM Centerline 2100, escoger la tecnología Arcshield provee los siguientes beneficios, incluyen:

• Accesibilidad tipo 2; mayor protección del personal frontal, lateral y trasera del CCM ante un evento de arco eléctrico.
• Placas que cubren el bus horizontal reforzadas para evitar propagaciones hacia el exterior.
• Persianas automáticas o manuales (shutters) que ayudan a proteger contra choques eléctricos a la hora de remover o insertar alguna unidad extraíble.
• Bus de tierra vertical de cobre y clips de tierra en unidades extraíbles proveen un efectivo camino a corrientes de falla a tierra que minimizan tiempo de despeje de la falla y sobrecorrientes en equipos de protección.
• Placas traseras del CCM reforzadas (sólo 100ms duration Limited)
• Sistema de alivio de presión diseñado para liberar gases de una explosión por la parte superior sólo (100 ms duration Limited)
• Tornillos (latches) de puertas de todas las unidades con soporte tipo resorte capaces de mantener la alta presión interna generado por una exposición de arco, manteniendo las puertas unidas y sujetas al CCM ante una falla por arco eléctrico.
• Posibilidad de mantener unidades de un tamaño considerable con ventilación mediante deflectores resistentes al arco eléctrico (Device Limited).

Figura 10. Elementos constructivos que refuerzan estructura de diseño de un Centerline 2100 Arcshield.

Tecnología Secure connect

La tecnología Secure connect permite desconectar a una unidad arrancadora extraíble del bus de alimentación vertical con la puerta cerrada, esto permite reducir la exposición a tensiones de operación y al shock eléctrico. El mecanismo funciona un accionamiento mecánico que se encuentra en la puerta de cada unidad extraíble Secure connect, el accionamiento permite retraer y extraer los clips de potencia que van conectados al bus vertical del CCM. Estos clips al momento de retraerse se aíslan en un envolvente o housing con persianas o cierres automáticos que permiten aislamiento total de las barras verticales del CCM.

Figura 11. Funcionamiento mecánico de Seccure connect.

Las unidades Secure connect cuentan con;

1. Puerto de status: Mediante un limit switch es posible validar si los clips de potencia han sido desconectados y las persianas del housing han sido cerradas.

Figura 12. Limit switch con puntos de prueba de unidad Secure connect.

2. Mecanismo de enclavamiento discreto adicional para bloquear o etiquetar la unidad

Figura 13. Mecanismo adicional de enclavamiento en forma de brazo.

3. El actuador del mecanismo Secure connect puede ser una llave de ¼” hexagonal que se habilita cuando la manija de desconexión está en OFF; es decir, activado el interruptor de la unidad breaker ó fusibles. Tambíen están disponibles operadores remotos que permiten un accionamiento cableado hasta 50 mts e inalámbrico hasta de 300 mts.

Figura 14. Accionamiento remoto CBS Arcsafe. Ganó el reconocimiento “Occupation Health and Safety 2017 New Product”.

Figura 14. Unidad Arrancadora no reversible FVNR con tecnología Secure connect.

Software Intellicenter

El CCM Centerline 2100 Intellicenter es una versión que cuenta con una infraestructura de red integrada mediante el protocolo de comunicación Ethernet/IP para el control de los dispositivos inteligentes de control de motores tales como; variadores de frecuencia, arrancadores suaves, relés electrónicos para arranques directos, todo ello preconfigurado y probado de fábrica.

Adicionalmente se puede escoger el software Intellicenter el cual proporciona total visibilidad de los equipos dentro del CCM, provee diagnósticos en tiempo real de cada unidad, borrar fallas, realizar mediciones y gráficas de manera remota, sin necesidad de acercarse al CCM.

Figura 15. Interfaz de tendencias y ajuste de parámetros de unidad FVNR con relé eletrónico E300 en software Intellicenter.

Bibliografía

[1]. Ossana, M. (2020). Top 3 design features for a safer motor control center (MCC), Rockwell Automation, disponible en: https://www.rockwellautomation.com/en-us/company/news/blogs/top-3-design-features-for-a-safer-mcc.html?utm_source=LinkedIn&utm_medium=Social-Organic#__prclt=cvS4gmzy

[2]. Rockwell Automation( s.f). Intellicenter software: User Manual, disponible en: https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/mcc-um002_-en-p.pdf

[3]. Rockwell Automation (s.f). Centerline 2100 Motor control centers Selection guide, disponible en: https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/sg/2100-sg003_-en-p.pdf