Selección y uso de pulsadores Interruptores e indicadores

Las Interfaces Hombre-Máquina (HMI) son cruciales para el funcionamiento seguro y eficaz de equipos y sistemas en entornos industriales. Por tanto, los paneles de control deben estar diseñados para cumplir las normas de salud y seguridad y ser fáciles de usar. Los diseñadores deben hacer hincapié en un diseño intuitivo y ergonómico con controles y señales dispuestos de forma lógica, visibles, legibles y accesibles para aumentar la productividad de los operarios y reducir el estrés.

Para dar respuesta a estas necesidades, los diseñadores deben empezar por seleccionar los componentes adecuados, como pulsadores, selectores y llaves, botones de parada de emergencia, pulsadores multicabezal y pilotos luminosos. Estos componentes deben cumplir las normas gubernamentales y estar homologados para entornos industriales.

Este artículo analiza brevemente los requisitos de los paneles de control industrial. A continuación, presenta componentes de ejemplo de Schneider Electric para demostrar la selección y aplicación de paneles de control industrial y señalización para cumplir los requisitos normativos, de eficiencia y ergonómicos.

Paneles de control industrial

Los paneles de control industrial son HMI que gestionan y supervisan el funcionamiento de las máquinas, proporcionando información crucial de control y estado. El diseño de los paneles de control es cada vez más complejo. El rápido desarrollo de la tecnología de automatización y unas normas y reglamentos cada vez más estrictos exigen un diseño, instalación y pruebas adecuados. Una parte crucial del diseño es la selección y colocación de componentes como indicadores luminosos, pulsadores e interruptores selectores que afectan a la precisión, productividad, seguridad y comodidad del operario.

Los dos tipos de componentes de un panel de control son los mandos y las señales (Figura 1).

Figura 1: Se muestran ejemplos de componentes de control, señalización y compuestos que combinan control y señalización. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

Los controles incluyen pulsadores, selectores, palancas de mando e interruptores de llave. Los componentes de señalización incluyen luces piloto, anunciadores y dispositivos de lectura específicos como medidores. Algunos componentes, como los pulsadores luminosos, combinan ambas funciones.

Control de inventario y ensamble de componentes

La familia Harmony XB4 de indicadores y controles de panel de Schneider Electric es un ejemplo de controles e indicadores de panel robustos y fáciles de instalar con una gestión de inventario flexible. Los componentes están disponibles como unidades completas, subconjuntos o elementos básicos (Figura 2).

Figura 2: La línea XB4 de pulsadores metálicos está disponible en varios formatos de stock para una máxima flexibilidad de fabricación. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

Por ejemplo, el XB4BA31 es un interruptor SPST NO (unipolar y unidireccional, normalmente abierto) de pulsador verde totalmente ensamblado con conexiones de terminales de tornillo. Se entrega listo para instalar.

Una estrategia de piezas algo más flexible consiste en almacenar el bloque de contactos y el cabezal del pulsador por separado. Esto permite que un bloque de contactos de interruptor SPST-NO estándar como el ZB4BZ101 tenga varias opciones de pulsadores, como el ZB4BA3 verde (o varios otros colores o marcas) que se pueden combinar durante el ensamble.

La estrategia más flexible utiliza elementos básicos, incluyendo el bloque de contactos conmutados ZBE101 SPST-NO, el collar de montaje ZB4BZ009 y la cabeza de pulsador del color deseado. Esto proporciona flexibilidad al permitir cambiar la configuración del interruptor y el color del pulsador durante el ensamble.

Ejemplos de unidades Harmony XB4

Además del interruptor pulsador, la línea Harmony XB4 dispone de una amplia línea de otros productos de panel de control (Figura 3).

Figura 3: Se muestra una pequeña muestra de los dispositivos de señalización y control del panel de control Harmony XB4. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

El dispositivo de señalización más común es la luz piloto. El piloto ZB4BV06 es un cabezal de piloto redondo no iluminado para un recorte de panel de 22 milímetros (mm). Requiere una fuente de luz o un bloque luminoso. El ZBVB14 es un bloque luminoso con un LED blanco que funciona con una fuente de CA-CC de 24 voltios. Forma parte de un grupo de bloques situados detrás del panel que soportan las unidades de cabeza situadas delante del panel.

El ZB4BD2 es un cabezal de maniobra con interruptor selector para un hueco de panel redondo de 22 mm. Requiere un bloque de contactos de interruptor independiente, como se ve en el ensamble del interruptor pulsador. Una alternativa es el cabezal del interruptor selector de cuerpo de llave ZB4BG2 con dos posiciones. Su objetivo es garantizar la seguridad de las llaves. Este cabezal de interruptor también requiere un bloque de contactos independiente. Otra variante de cabezal interruptor es el pulsador de doble cabeza, como el cabezal interruptor rectangular Harmony ZB4BA7120 con botones blancos y negros sin marcar. También cabe en una abertura de 22 mm y requiere un bloque de contactos de interruptor.

El ZD4PA22 es un cabezal controlador de palanca de mando que se mueve en dos direcciones con un retorno de resorte a la posición neutra para un control más flexible. La palanca de mando también requiere un ensamble separado de cuerpo/contacto. Existen mandos de palanca de mando similares con cuatro direcciones de movimiento, con o sin retorno de resorte.

Esta es una pequeña muestra de la amplia línea de unidades de panel de control de Schneider Electric. Los conjuntos de contactos y bloques de luces también están disponibles con terminales de tornillo, faston o terminaciones enchufables. Todas las unidades son robustas, con altos grados de protección contra la penetración (IP66 a IP69) y un grado de impacto IK06. Tienen un rango de temperatura de funcionamiento de -40°C a +70°C y una vida útil nominal de 10 millones de operaciones. También cumplen normas internacionales, como IEC, UL, CCC, EAC y JIS.

Selección de colores

Hay disponible una selección de colores para las luces piloto y los pulsadores que se pueden añadir utilizando LED de colores o tapas de lentes translúcidas de colores sobre un LED blanco. Los dispositivos LED blancos tienen la ventaja de que sólo es necesario tener en stock un único cuerpo de dispositivo junto con tapas de lentes de colores de menor costo, frente a los cuerpos de dispositivos LED de varios colores. Las tapas de las lentes también pueden marcarse con diversos iconos, texto o símbolos.

La elección de los colores se rige por la norma IEC 60073, "Principios básicos y de seguridad para la interfaz hombre-máquina, marcado e identificación - Principios de codificación para indicadores y actuadores- 2002" (Figura 4).

Figura 4: La elección de los siete colores disponibles está regulada por la norma IEC 60073, que asigna significados específicos al rojo, el amarillo, el verde y el azul. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

El significado de los colores elegidos varía según el contexto. El rojo indica un problema, el amarillo una advertencia y el verde un funcionamiento seguro o normal. El color azul está reservado para indicar una condición que requiere una acción por parte del operador, como un aviso para introducir información.

Los colores blanco, gris y negro no tienen ningún significado específico y se utilizan para indicaciones como arranque, parada o reinicio.

El color puede combinarse con marcas para garantizar la correcta interpretación de la acción de control.

Ergonomía del panel de control

La ergonomía en la interacción entre personas y máquinas tiene por objeto reducir los errores humanos, aumentar la productividad y mejorar la salud, la seguridad y el confort. Estos objetivos pueden alcanzarse en el diseño de paneles de control centrándose en la visibilidad, el acceso y la disposición organizativa.

La visibilidad del control tiene un principio fundamental: situar la información más esencial en el campo de visión del operador (Figura 5). La disposición debe tener en cuenta las líneas de visión naturales del operador.

Figura 5: Una buena disposición de un panel de control sitúa la información más importante en el campo de visión del operador. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

Los mensajes deben estar en el centro del campo de visión horizontal (de izquierda a derecha) del operador. El centro del campo de visión vertical debe utilizarse para la información más esencial de los paneles verticales. Por el contrario, los mensajes más críticos deben estar en el campo de visión vertical superior del operador para una consola sentada.

Los controles deben ser de fácil localización y acceso, permitiendo la vigilancia de la máquina que se controla y, al mismo tiempo, existir fuera de las zonas inseguras. Los mandos de uso frecuente deben estar situados en la zona de confort del operador (Figura 6).

Figura 6: La zona de trabajo del operario debe dividirse en una subzona de trabajo regular (habitual) y una subzona de trabajo ocasional (Fuente de la imagen: Schneider Electric).

La zona de confort del operario, o área de trabajo habitual, se encuentra dentro del alcance de los brazos flexionados. Los mandos de uso habitual y los botones de parada de emergencia, como el ZB4BW643, deben estar en el centro del panel de control, igualmente accesibles para operadores diestros o zurdos. Los controles utilizados con menos frecuencia deben colocarse al alcance de la mano en la zona de trabajo ocasional.

Los mandos y las señales deben organizarse y colocarse de forma lógica para garantizar la coherencia entre la información proporcionada por la señal y los movimientos de respuesta del operario. Por ejemplo, las luces piloto y los pulsadores relacionados con la misma función deben tener el mismo color. Todos los dispositivos de señalización y control asociados a una función determinada deben agruparse. Los mandos similares para máquinas diferentes deben estar en grupos separados (figura 7).

Figura 7: Ejemplos de organizaciones de control y señalización basadas en grupos funcionales y de máquinas. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

La agrupación, el color y el marcado externo pueden utilizarse para organizar los controles y las señales en patrones lógicos, lo que facilita al operador la adopción de medidas rápidas y prácticas. El número de colores debe limitarse a cuatro o menos. El texto del control y las marcas del panel deben ejecutarse en un tipo de letra sans-serif de tamaño adecuado y fácil de leer, y el color del texto debe contrastar con el del control o indicador.

Poner en práctica estas recomendaciones dará excelentes resultados (Figura 8).

Figura 8: Ejemplo de un panel de control de diseño ergonómico que utiliza colores, marcas de control, agrupación y marcas en el panel. (Fuente de la imagen: Schneider Electric)

El panel de control ilustrado utiliza controles codificados por colores y marcas de control icónicas para indicar su función. Los mandos se agrupan para designar máquinas individuales. Las marcas del panel aumentan la organización del grupo. El botón de parada de emergencia tiene una coloración distintiva y marcas en el panel de texto que lo hacen reconocible al instante.

Conclusión:

Un diseño eficaz de los paneles de control industrial requiere conocer los componentes de control y señalización adecuados, las normas de salud y seguridad vigentes y los factores ergonómicos que garantizan un diseño lógico en el que los controles sean visibles, legibles y accesibles. La serie Harmony XB4 de pulsadores, interruptores e indicadores de Schneider Electric cumple la normativa internacional y ofrece una completa gama de productos que se caracterizan por su sencillez de instalación, diseño moderno, flexibilidad de montaje y robustez.