Seguridad sistemática y certificada para mediciones en cadenas cinemáticas de vehículos

El sistema de adquisición de datos QuantumX de HBM incluye dos módulos amplificadores aislados con certificación VDE, absolutamente fiables para medir en presencia de potenciales de alta tensión peligrosos.

Los legisladores reclaman reducciones adicionales en las emisiones de CO2 y otras sustancias contaminantes. No cabe duda de que, a medio y largo plazo, necesitamos que nuestros vehículos se independicen de los combustibles fósiles. Por ello, la electrificación de las cadenas cinemáticas está ganando un protagonismo creciente. Las posibles soluciones son variadas: desarrollar cadenas cinemáticas convencionales híbridas, vehículos eléctricos alimentados por baterías, pilas de combustible y electrificación de unidades auxiliares, con los consiguientes cambios en los componentes de los vehículos. Paralelamente, también se está impulsando la creación —y la expansión— de infraestructuras adecuadas para repostar hidrógeno o recargar vehículos eléctricos. Los motores eléctricos móviles y dinámicos están ganando terreno de forma lenta pero segura.

Sin embargo, la electrificación de los motores y las unidades auxiliares, así como la integración en los vehículos de sistemas de almacenamiento de energía con tensiones eléctricas altas o peligrosas plantea grandes desafíos de seguridad. Primero, a la hora de manipular esas tensiones peligrosas en los bancos de ensayos y en las pruebas de campo. Las implicaciones son evidentes. La familia QuantumX, de HBM ofrece dos módulos amplificadores con certificación VDE, que aportan una seguridad certificada de manera independiente al desarrollo y las pruebas de sistemas electrificados, y durante su instalación.

“Los componentes de los vehículos eléctricos como, por ejemplo, el sistema de almacenamiento de energía, generan tensiones de hasta 800 voltios, dependiendo del modelo. Para un adulto sano, una descarga de más de 50 VCA o 120 VCC se considera potencialmente letal”, explica Christof Salcher, Director de producto de HBM. “Por eso, hemos incorporado a nuestra familia QuantumX el módulo de tensión MX403B y el módulo para termopares MX809B. Se trata de dos módulos amplificadores aislados y de alta precisión, desarrollados inicialmente para análisis metrológicos de componentes eléctricos.

Estos módulos nos permiten ofrecer un concepto de seguridad integrada en toda la cadena de medida que, a día de hoy, es único en el mercado. La VDE nos ha acompañado desde el principio y durante el desarrollo, la producción y el servicio técnico. Además, nos ha concedido su certificación VDE. Esto ha sido algo nuevo, ha generado un cierto deseo de emulación en la industria y ha dado que pensar a nuestros clientes”.

Con el certificado VDE, la Federación Alemana de Industrias Electrotécnicas, Electrónicas y de Tecnología de la Información (VDE) confirma que estos dos módulos QuantumX cumplen la normativa aplicable y que, por tanto, reducen el riesgo para el usuario hasta niveles aceptables. Esta normativa incluye, entre otras cosas, la norma IEC 61010 sobre instrumentos de medición y sus especificaciones sobre circuitos de pruebas y medición en instrumentos de medida (y en el conjunto de la cadena de medición, desde los transductores hasta la electrónica). Los módulos QuantumX MX403B y MX809B cumplen todos estos requisitos gracias a un concepto de aislamiento integrado: cables de medida seguros, robustos y con doble aislamiento, conectores con los contactos protegidos y un diseño de los equipos conforme con la norma IEC 61010 en todo lo relativo a distancias mínimas, aislamientos y pruebas necesarias.

Aunque, por supuesto, eso no elimina todos los daños. Cualquier persona que trabaje con tensiones eléctricas peligrosas debe recibir la formación adecuada. Por ejemplo, debe ser un electricista cualificado para manipular sistemas de alta tensión en vehículos a motor. En este tipo de cursos de formación se aprenden las medidas de seguridad necesarias y se realizan prácticas en un vehículo eléctrico, guiadas por expertos. Esa formación hace posible seleccionar y manipular equipos eléctricos de manera segura. No hay que olvidar que si un empleado sufre una lesión por trabajar con equipos de medida inseguros, tanto la empresa como el supervisor pueden incurrir en una responsabilidad civil. Con la ayuda de normas de seguridad bien contrastadas, las empresas pueden cumplir —y documentar— más fácilmente sus deberes en materia de seguridad ocupacional.

Los dos módulos se complementan a la perfección: el MX403B mide tensión y corriente, mientras que el MX809B mide tensión y temperatura. Los dos se adaptan a tareas de medición exigentes en numerosos campos de aplicación:

• El módulo MX403B puede medir tensiones de hasta 1000 voltios y corrientes a través de shunt o cargas “clip-on”. Por ello, resulta idóneo para tareas de medición dinámicas en laboratorio, en un banco de ensayos o en aplicaciones móviles. Tiene además una frecuencia de muestreo de 100 kS/s por canal, y un ancho de banda de medición de hasta 40 kHz.
• El amplificador QuantumX MX809B ofrece ocho canales para medida de temperatura, utilizando termopares y tensiones eléctricas con alto potencial. Es un módulo ideal para ensayos y análisis de motores eléctricos, generadores, rectificadores o inversores, estaciones de carga y equipos de almacenamiento de energía, como baterías de alta tensión y pilas de combustible. En las pruebas de almacenamiento de energía, este amplificador puede emplearse para medir con alta precisión las tensiones y temperaturas en la pila, con un potencial de hasta 1000 voltios.

“Como estos módulos están perfectamente integrados con la familia QuantumX, permiten construir sistemas completos variables con conexión de bus CAN o EtherCAT. Aparte de los factores eléctricos y térmicos, también son importantes las magnitudes mecánicas. No hay que perder de vista que un sistema moderno de almacenamiento de energía debe integrarse con el resto del vehículo y debe ser capaz de soportar las mismas condiciones ambientales”, explica Christof Salcher. “Eso abre la puerta a la creación de instalaciones de ensayo capaces de hacer pruebas exhaustivas de rendimiento, funcionalidad, estabilidad de funcionamiento, fiabilidad y seguridad. El desarrollo de balances de energía y temperatura, por ejemplo en las pruebas de sistemas de batería, estaciones de carga o unidades auxiliares, pone sobre la mesa una pregunta decisiva: ¿Qué autonomía tiene mi vehículo? Para responderla, los datos medidos se pueden analizar sobre la marcha e integrarse simultáneamente en secuencias de pruebas totalmente automatizadas en tiempo real”.

Con QuantumX, HBM comercializa un sistema completo adaptado a los requisitos de seguridad a largo plazo de la electrificación. “Solo pueden llevar el certificado VDE aquellos productos que se someten a evaluaciones continuas”, señala Christof Salcher. Después de probar nuestros productos e inspeccionar nuestras fábricas con regularidad, los expertos en seguridad de VDE están convencidos de la calidad a toda prueba y los estándares de producción de HBM. Todo el personal que participa en la producción y el servicio técnico de los módulos son electricistas cualificados. “El certificado VDE tiene reconocimiento internacional y acredita que los módulos QuantumX MX403B y MX809B cumplen los requisitos de seguridad más estrictos a escala mundial —añade Christof Salcher— en lo que respecta a tareas de medida exigentes y seguridad dentro del rango de alta tensión”.