1.4.1. Protocolo de pruebas

Introducción

La elaboración de un protocolo de pruebas es una etapa fundamental en la puesta en marcha de sistemas de control industriales. Este documento sirve como guía estructurada para comprobar que todos los componentes y funciones del sistema cumplen los requisitos especificados y que la instalación es segura y fiable para su operación. Un protocolo bien diseñado minimiza riesgos, previene fallos durante la operación y asegura la calidad de los resultados, facilitando además la trazabilidad y la repetibilidad de las pruebas para futuras comprobaciones o auditorías.

En este capítulo se detallan los pasos para crear un protocolo de pruebas robusto, desde la identificación de los tipos de pruebas hasta la definición de criterios de aceptación, con ejemplos prácticos extraídos de proyectos reales de automatización industrial.

Tipos de pruebas en sistemas de control

El primer paso en la elaboración de un protocolo de pruebas es identificar los tipos de pruebas que se van a realizar. En sistemas de control, estas pruebas suelen dividirse en diferentes categorías:

• Pruebas de verificación de hardware: Comprueban el correcto cableado, la integridad física de los componentes, la alimentación eléctrica, la identificación de entradas y salidas (I/O), y la conexión de sensores y actuadores. Ejemplo: Verificar que el sensor de temperatura PT100 está conectado a la entrada analógica correcta del PLC y que la lectura es coherente con la temperatura ambiente (ej. 25°C = 100Ω).
• Pruebas de software y lógica de control: Verifican que los programas o configuraciones del autómata (PLC), SCADA o DCS funcionan conforme a los diagramas de control y secuencias operativas. Ejemplo: Ejecutar el programa GRAFCET en el PLC y comprobar que las etapas avanzan correctamente al activar las transiciones.
• Pruebas de comunicación: Aseguran que los dispositivos se comunican correctamente entre sí, incluyendo buses de campo, redes industriales o protocolos específicos como Modbus, Profibus o Ethernet/IP. Ejemplo: Enviar una petición Modbus desde el maestro a un variador y verificar que responde con el registro de velocidad.
• Pruebas funcionales: Analizan el comportamiento global del sistema bajo condiciones reales o simuladas, evaluando la respuesta del sistema ante situaciones normales y anómalas. Ejemplo: Simular una sobrecarga en una cinta transportadora y observar si el variador reduce velocidad o dispara una alarma.
• Pruebas de seguridad: Simulan fallos o emergencias para comprobar que el sistema responde según lo previsto y que los dispositivos de seguridad (paradas de emergencia, enclavamientos, alarmas) actúan correctamente. Ejemplo: Pulsar el paro de emergencia mientras el sistema está en marcha y verificar que todos los motores se detienen y que el PLC entra en estado de alarma.

🔒 Las pruebas de seguridad son críticas y deben repetirse periódicamente.

Condiciones iniciales y lista de verificación (checklist)

Un protocolo de pruebas debe definir con claridad las condiciones iniciales bajo las cuales se llevarán a cabo las comprobaciones. Estas condiciones incluyen:

• Estado de partida del sistema (por ejemplo, energizado/desenergizado, posiciones iniciales de válvulas o motores, niveles de tanques, etc.).
• Configuración previa de los programas de control (versión del programa, parámetros cargados).
• Disponibilidad de herramientas y equipos de medición (multímetro, osciloscopio, comunicador de bus).
• Presencia de personal autorizado y debidamente formado para ejecutar las pruebas.

La lista de verificación (checklist) es una herramienta esencial dentro del protocolo, ya que garantiza que no se omite ningún paso relevante. Un checklist bien estructurado debe incluir:

• Elementos a comprobar antes de iniciar la prueba (presencia de manuales, copias de seguridad, señalización de zonas de peligro).
• Pasos secuenciales de la prueba (activación de equipos, comprobación de señales, ejecución de maniobras).
• Verificación de resultados esperados frente a los observados.
• Espacios para observaciones, incidencias y firma de los responsables.

Ejemplo de ítem de checklist:

Parámetros de verificación

La definición de parámetros de verificación es otro aspecto clave. Estos parámetros son los valores o condiciones que deben cumplirse durante la prueba para considerar que el sistema funciona correctamente. Algunos ejemplos:

• Tiempos de respuesta: Un actuador (cilindro) debe completar su carrera en menos de 2 segundos.
• Precisión de mediciones: Un sensor de presión debe tener una exactitud de ±0,5% del rango (ej. 0-10 bar, error < 0,05 bar).
• Conmutación de señales digitales: La señal de "válvula abierta" debe llegar al PLC en menos de 50 ms.
• Comunicación: El intercambio de datos con un variador debe ser exitoso en el 100% de los intentos durante 1 minuto.
• Activación de alarmas: Si la temperatura supera los 180°C, la alarma debe activarse en menos de 1 segundo.

Estos parámetros deben estar basados en los requisitos del proyecto, las especificaciones técnicas de los equipos y las normativas aplicables (ej. ISO 13849-1 para tiempos de respuesta de seguridad). Es importante registrar todos los valores medidos, así como cualquier desviación detectada.

Ejemplo práctico: En una prueba de un variador, se mide la frecuencia de salida con un tacómetro mientras se da una consigna de 30 Hz. El parámetro de verificación es que la frecuencia medida esté entre 29,7 Hz y 30,3 Hz (tolerancia ±1%).

Validación funcional y escenarios de prueba

La validación funcional consiste en comprobar que cada función del sistema responde de acuerdo con el diseño y la lógica prevista. Para ello, se definen escenarios de prueba que simulan situaciones reales de operación, tanto normales como anormales. Cada escenario debe estar descrito en el protocolo, con sus correspondientes pasos de ejecución y los resultados esperados.

Ejemplo de escenario para un sistema de bombeo:

Durante la validación funcional es fundamental la observación atenta de los indicadores del sistema (HMI, luces), la respuesta de los operadores y la documentación de cualquier comportamiento inesperado.

Criterios de aceptación y gestión de no conformidades

Los criterios de aceptación determinan cuándo una prueba puede considerarse satisfactoria. Deben estar claramente definidos en el protocolo y pueden incluir:

• Cumplimiento de todos los parámetros de verificación sin desviaciones no justificadas.
• Ausencia de alarmas o fallos no previstos durante la prueba.
• Respuesta del sistema dentro de los tiempos establecidos.
• Superación de todas las pruebas de seguridad y enclavamiento.
• Firma y conformidad de los responsables técnicos y, en su caso, del cliente o usuario final.

En caso de que alguna prueba no cumpla los criterios de aceptación (no conformidad), el protocolo debe indicar el procedimiento a seguir:

1. Repetir la prueba para confirmar el fallo.
2. Documentar la desviación (valor obtenido vs. esperado).
3. Analizar causas (puede requerir revisión del diseño, la programación o la instalación).
4. Aplicar acciones correctivas (ajustar parámetros, reemplazar componente, modificar programa).
5. Volver a ejecutar la prueba tras la corrección.

Ejemplo de registro de no conformidad: