2.2.1. Técnicas de diseño de planos y esquemas

Introducción

Las técnicas de diseño de planos y esquemas constituyen la base de la comunicación técnica en automatización industrial. Un plano correctamente elaborado, conforme a las normas UNE-EN 60617 (símbolos gráficos) y UNE-EN 61082 (preparación de documentación), garantiza que instaladores, mantenedores e ingenieros interpreten sin ambigüedades la topología del sistema. En proyectos complejos, como líneas de envasado o celdas robotizadas, un esquema bien estructurado reduce hasta un 30% los tiempos de puesta en marcha y minimiza errores de cableado.

El proceso profesional abarca desde la captura de requisitos del proceso hasta la generación de listas de materiales (BOM) y planos de armario. A continuación se desarrollan las etapas clave, con ejemplos reales extraídos de instalaciones de manufactura y control de procesos.

Importancia y etapas del diseño profesional

El diseño de planos no es un fin en sí mismo, sino una herramienta de ingeniería concurrente. La fase inicial consiste en analizar el proceso a automatizar: entradas/salidas, secuencias, requisitos de seguridad (ISO 13849). Por ejemplo, en una celda de mecanizado se deben identificar sensores inductivos, finales de carrera, actuadores neumáticos y el PLC que los gobierna.

Ejemplo práctico 1: En una planta embotelladora, el diseño del esquema de potencia para motores de cintas transportadoras debe incluir guardamotores (Q), contactores (K) y relés térmicos (F). La elección del tipo de esquema (multifilar para potencia, unifilar para distribución) permite visualizar rápidamente las protecciones.

Ejemplo práctico 2: Para un sistema de climatización (HVAC) con múltiples ventiloconvectores, se opta por un esquema de principio (top-down) que muestra la lógica de control sin entrar en el cableado detallado, facilitando la comprensión a los ingenieros de procesos.

Las etapas documentadas según UNE-EN 61082-1 incluyen: recopilación de información técnica (catálogos de componentes, planos mecánicos), definición de la estructura de documentos (portada, índice, listado de referencias), y elaboración de los esquemas con jerarquización de circuitos de potencia y control.

Métodos de organización y jerarquización

La organización de la información en capas (layers) es un pilar del diseño CAD. En herramientas como AutoCAD Electrical o EPLAN Electric P8, se asignan capas específicas para:

• Líneas de potencia: trazo grueso, color rojo (Ej: capa "POT-1").
• Circuitos de control: trazo fino, color azul (capa "CTRL-1").
• Tierras y blindajes: línea discontinua verde (capa "GND").
• Textos y anotaciones: capa "TEXT" con fuente estándar.
• Símbolos de seguridad: capa "SAFETY" con marcado especial.

Ejemplo industrial: En el proyecto de un cuadro de control para una prensa hidráulica, se definieron 15 capas. Esto permitió al equipo de montaje imprimir solo las capas de cableado (potencia y control) mientras que el responsable de seguridad revisaba únicamente la capa de dispositivos de parada de emergencia.

Recomendación práctica: establecer un código de colores estándar en toda la empresa (ej: DIN 6771) y exportar la configuración de capas a una plantilla (DWT/DWTX) para garantizar homogeneidad entre proyectos.

Codificación de elementos y referencias cruzadas

La identificación unívoca de componentes sigue la norma IEC 61346 / UNE-EN 81346, basada en aspectos funcional, de producto y de ubicación. Los códigos alfanuméricos se estructuran con prefijos de letras según la función:

• = para función (ej: =M1 = Motor cinta 1)
• - para producto (ej: -K1 = Contactor del motor)
• + para ubicación (ej: +A1 = Armario principal)

En la práctica, en un esquema de automatización encontramos: -Q1 (contactor de potencia), -K2 (relé auxiliar), -S3 (pulsador parada emergencia). Esta codificación debe estar tanto en el plano como en la etiqueta física del componente (ej: utilizando impresoras de termotransferencia).

Referencias cruzadas: En EPLAN, al insertar un contacto auxiliar de un contactor, aparece automáticamente junto al símbolo la coordenada de la bobina (ej: "2.3 / 3.4" indicando página 2, columna 3 y página 3, columna 4). Esto es vital en esquemas de varias hojas; por ejemplo, en una planta de tratamiento de aguas, el contactor principal del bombeo puede estar en la hoja 5 y sus contactos auxiliares repartidos en hojas 7 y 12. Las referencias cruzadas evitan búsquedas manuales y aceleran el diagnóstico de fallos.

Criterios gráficos según normativa

La legibilidad de un esquema depende del cumplimiento de reglas gráficas estandarizadas. Según UNE-EN 61082-2, se deben respetar:

• Tamaño uniforme de símbolos: los contactos, bobinas, etc., deben tener dimensiones coherentes (ej: altura 10 mm en formato A3).
• Orientación preferente: los circuitos de potencia suelen dibujarse en disposición horizontal, los de control en vertical (según norma DIN).
• Tipos de línea: continua para conductores principales, discontinua para cables de control, punteada para blindajes.
• Identificación de bornes: todos los puntos de conexión deben llevar un número de borne (ej: X1:1, X1:2) que se corresponde con el regletero real.

Ejemplo de aplicación: En un armario para una máquina de inyección de plástico, se aplicaron estos criterios; los técnicos de mantenimiento pudieron localizar un fallo en la sonda de temperatura en menos de 5 minutos gracias a la numeración clara de bornes y la distinción de colores en las líneas.

Formatos y herramientas de diseño

La elección del formato y la herramienta CAD condiciona la eficiencia del proyecto. A continuación se comparan las opciones más comunes en la industria:

Ejemplo de migración: Una empresa de automatización de envasados pasó de AutoCAD a EPLAN para estandarizar proyectos y reducir un 40% el tiempo de documentación. La generación automática de listas de materiales (BOM) y la reutilización de macros les permitió acortar plazos de entrega.