Un relé de acoplamiento se utiliza principalmente para la separación eléctrica y la transformación de tensión, por ejemplo, de 24 V de corriente continua a 230 V de corriente alterna. También se utiliza para amplificar señales débiles y se puede utilizar para controles generales de relés y para proteger los controles contra sobretensión y EMC.

Las categorías de utilización de los relés de acoplamiento se definen en la norma IEC 60974-5-1 y estipulan las condiciones de funcionamiento características. Los más comunes son el AC-15 y el DC-13.

AC son las categorías de utilización de tensión alterna. La aplicación típica de la AC-15 es el control de la carga electromagnética (para la tensión alterna).

El número máximo de ciclos de conmutación depende de la carga a conmutar, del diseño técnico del relé elemental y del material de contacto utilizado, por ejemplo, AgNi + Au, AgNi, AgCdo, AgSnO2.

Para conmutar corrientes muy pequeñas, por ejemplo, en las entradas de control, se utilizan contactos chapados en oro duro.

Para una conmutación silenciosa, rápida y frecuente, también se pueden utilizar contactos semiconductores.

Según la norma IEC 60947, se define como el número de ciclos de conmutación sin carga que se alcanzan o superan en un 90% de todos los dispositivos sometidos a prueba, sin reparar ni sustituir ningún componente.

Se prueba a una frecuencia de conmutación de 8 Hz y sin carga de contacto, y también proporciona una indicación de la resistencia eléctrica con cargas de contacto muy pequeñas.

Selección sencilla y estandarización mundial, por ejemplo, se puede utilizar un relé de acoplamiento 3RQ1/2 con una tensión de 24 V CA/CC a 240 V CA/CC tanto en el mercado estadounidense (110 V CA) como en el mercado CE (240 V CA) o también con una fuente de alimentación de 24 V.

La seguridad funcional define un estado en el que el riesgo de daño se reduce a un nivel tolerable o que puede considerarse libre de riesgo. Por lo tanto, esta definición se aplica a la seguridad funcional de las personas, las máquinas y el medio ambiente.

La seguridad funcional tiene como objetivo garantizar la misma protección de las personas y el medio ambiente en todos los países con normas armonizadas internacionalmente. Además de eso, muchos países tienen leyes que exigen el cumplimiento de los aspectos de seguridad. Esta obligación a menudo se puede cumplir aplicando las normas. En particular, se deben aplicar las siguientes normas a la automatización industrial: IEC 61508. IEC 62061 y EN ISO 13849.

Los relés de acoplamiento seguro se utilizan con la misma finalidad que los relés de acoplamiento estándar (consulte «¿Para qué se utiliza un relé de acoplamiento?») y normalmente tienen contactos impulsados de forma positiva y un certificado de seguridad.

En la operación de conexión mecánica según la IEC 60947-5-1 (IEC 61810-3), los contactos de los relés instalados se conectan entre sí, de modo que los contactos NO y los contactos NC nunca se cierran al mismo tiempo. De esta forma, los fallos de apertura se detectan de forma fiable y se garantiza la máxima seguridad.

Se utilizan como enlace de acoplamiento para las señales, por ejemplo: para el control a prueba de fallos y la expansión de la salida (SIL 1-3) para los relés de seguridad con control directo de los actuadores y los elementos de señalización.

También se utilizan en aplicaciones sin requisitos de seguridad funcional. En este caso, la operación de enlace mecánico de los contactos se utiliza para obtener una retroalimentación fiable, para la conmutación antiparalela o para el diagnóstico del contacto NC.

Los relés de seguridad SIRIUS 3SK1 y los relés de acoplamiento SIRIUS 3RQ1 guiados por la fuerza ofrecen esa posibilidad. Esto significa que tanto el número de contactos como la capacidad de conmutación del control a prueba de fallos se pueden aumentar y amplificar hasta 10 A.

Encontrará más información en esta pregunta frecuente: https://support.industry.siemens.com/cs/de/en/view/76676971

La norma IEC 62061 «Seguridad de las máquinas: seguridad funcional de los sistemas de control electrónico eléctrico, electrónico y programable» define requisitos exhaustivos. Incluye recomendaciones para el desarrollo, la integración y la validación de los sistemas de control eléctrico, electrónico y electrónico programable (SRECS) relacionados con la seguridad para las máquinas. Por primera vez, la norma cubre toda la cadena de seguridad, desde el sensor hasta el actuador. El «nivel de integridad de la seguridad», o «SIL» para abreviar, se define como el parámetro de aplicación de esta norma. La norma no especifica los requisitos de capacidad de rendimiento para los elementos de control no eléctricos (por ejemplo, hidráulicos y neumáticos) relacionados con la seguridad de las máquinas.

La norma EN ISO 13849-1 «Seguridad de las máquinas: componentes de los sistemas de control relacionados con la seguridad, primera parte: Principios generales del diseño» sustituyó a la EN 954-1 a finales de 2011. Tiene en cuenta toda la cadena de seguridad con todos los dispositivos que intervienen en su rendimiento. La EN ISO 13849-1 también realiza un análisis cuantitativo de las funciones de seguridad. La norma describe cómo determinar el «nivel de rendimiento», abreviado «PL», para las partes de los sistemas de control relacionadas con la seguridad en función de las arquitecturas especificadas para la vida útil prevista. Cuando se combinan varias piezas relacionadas con la seguridad para formar un sistema completo, la norma explica cómo determinar la PL resultante. Se puede aplicar a las piezas de los sistemas de control (SRP/CS) relacionadas con la seguridad y a todo tipo de máquinas, independientemente de la tecnología y la energía utilizadas, por ejemplo, eléctricas, hidráulicas, neumáticas o mecánicas.

Proporciona una resistencia eléctrica muy alta y un número casi ilimitado de ciclos de conmutación. También ofrece la mayor fiabilidad de contacto, una conmutación silenciosa y corta y una alta capacidad de conmutación de corriente continua. Los relés de acoplamiento sirio con salida de semiconductores cuentan con separación eléctrica entre los circuitos de entrada y salida.

Los valores B10d (es decir, el número de ciclos de conmutación durante los que el 10% de los relés pueden fallar en condiciones definidas) son importantes para la seguridad funcional según las normas ISO 13849-1 e IEC 62061. Se utilizan a menudo para calcular la PFHD (probabilidad de fallo peligroso por hora) o el MTTFd (tiempo medio hasta un fallo peligroso) en los controladores relacionados con la seguridad.

Uso de los valores B10d para los relés de acoplamiento: determinación del MTTFd (tiempo medio hasta un fallo peligroso) El MTTFd se calcula a partir del valor B10d, la frecuencia de funcionamiento y el número de contactos de conmutación:

MTTFD = (B10d)/(0,1 x n x frecuencia de conmutación por hora x 3600)

n = Número de errores peligrosos por ciclo (normalmente 1)

La frecuencia de operación debe ser realista.

Cálculo del PFHD (probabilidad de fallo peligroso por hora) Si es necesario, el valor del PFHD requerido para el SIL (nivel de integridad de la seguridad) según la IEC 62061 se puede calcular a partir del MTTFd y otros factores.

Evaluación del nivel de rendimiento (PL) según la norma ISO 13849-1 El valor MTTFd se utiliza junto con otros parámetros de seguridad, como la corriente continua (cobertura de diagnóstico) y la estructura (categoría B, 1, 2, 3 o 4) para determinar el nivel de rendimiento (PL) del circuito de seguridad.