Tra le funzioni di un macchinario, quella dei pulsanti di emergenza e dell’arresto di emergenza è probabilmente quella che salta più all’occhio; non è tuttavia la più semplice da comprendere.
La norma di riferimento è la UNI EN ISO 13850, la cui ultima edizione è del novembre 2015: “Sicurezza del Macchinario – Funzione di arresto di emergenza – Principi di progettazione”. L’edizione precedente è del 2008.
La definizione è la seguente (§3.1): “Funzione prevista per evitare al loro sorgere o ridurre i pericoli esistenti per le persone, i danni al macchinario o alla lavorazione in corso; e essere attivata mediante una singola azione umana”.
Nel presente articolo si chiariscono alcuni aspetti importanti; si rimanda alla lettura della normativa UNI EN ISO 13850, al fine di comprendere tutte le prescrizioni necessarie ad una corretta implementazione della funzione.
IL DUBBIO: Cosa significa che il sistema di sicurezza funziona in High Demand o in Low Demand e perché è importante conoscerlo?
CONSIDERAZIONI: Usando un'analogia con la mobilità urbana, le caratteristiche di un'auto che viene usata ogni giorno dovrebbero essere diverse da quelle di un'auto usata una volta ogni quattro anni. In entrambi i casi stiamo cercando un'auto affidabile; se non specifichiamo che vogliamo usare l'auto ogni quattro anni è probabile che quando entriamo nell'auto dopo che è stata parcheggiata nel nostro garage per quattro anni e proviamo ad avviarla, essa si guasta, per esempio, perché la batteria è scarica.
Questi sono i motivi per cui i sistemi di sicurezza si dividono in 2 categorie:
- Sistemi di sicurezza in High Demand (alta richiesta)
- Sistemi di sicurezza in Low demand (bassa richiesta)
Nella Sicurezza di Processo la maggior parte dei sistemi di sicurezza strumentali (SIF) sono poco richiesti, ovvero intervengono raramente. Consideriamo ad esempio un sensore ad alta pressione di un serbatoio che chiuderà il gas in ingresso. Solitamente è presente un sistema di controllo che mantiene la pressione all’interno di un determinato range. Generalmente gli allarmi vengono generati prima che la soglia di alta pressione scatti. Se il processo è continuo, il pressostato potrebbe non intervenire mai oppure potrebbe succedere che intervenga una volta ogni 4 anni. Quale garanzia abbiamo che dopo 4 anni il pressostato sia ancora funzionante?
Nelle Macchine, quando ci occupiamo di cancelli interbloccati che vengono aperti, per esempio, una volta al giorno, siamo nel campo dei sistemi di controllo di sicurezza ad alta richiesta (SCS). Il fatto di attivare l'interblocco di sicurezza ogni giorno è di per sé un test diagnostico per verificare che il componente sia ancora correttamente funzionante. Nel caso in cui utilizziamo 2 interblocchi sullo stesso cancello, possiamo ipotizzare un guasto tra due attivazioni (una oggi e l'altra domani) poiché l'accumulo di guasti è improbabile. Questo non è il caso del nostro interruttore ad alta pressione attivato ogni quattro anni!
Questa è, in sostanza, la ragione per cui i "due mondi" corrono in parallelo e hanno approcci molto diversi.
La norma di riferimento per le applicazioni in Low Demand è la IEC 61511:
IEC 61511-1: 2016. Functional safety - Safety instrumented systems for the process industry sector - Part 1: Framework, definitions, system, hardware and application programming requirements
IEC 61511-2: 2016. Functional safety - Safety instrumented systems for the process industry sector - Part 2: Guidelines for the application of IEC 61511-1:2016
IEC 61511-3: 2016. Functional safety - Safety instrumented systems for the process industry sector - Part 3: Guidance for the determination of the required safety integrity levels
Mentre, per l'High Demand, le due norme di riferimento sono: IEC 62061 e ISO 13849-1:
IEC 62061: 2005. Safety of machinery - Functional safety of safety-related electrical, electronic and programmable electronic control systems
[13]: ISO 13849-1:2015 - Safety of machinery — Safety-related parts of control systems — Part 1: General principles for design
[14]: ISO 13849-2:2012 - Safety of machinery — Safety-related parts of control systems — Part 2: Validation
Queste ultime due norme sono in fase di revisione e, nel 2021, entrambe le nuove edizioni vedranno la luce.
La ISO 13849-1 si occupa e si occuperà in futuro solo di parti del sistema di controllo (SRP/CS) relative alla sicurezza in High Demand (alta richiesta).
Nel comitato tecnico che scrive la IEC 62061 (a cui GT Engineering partecipa a livello internazionale) c'è la volontà di considerare anche le applicazioni in Low Demand (bassa richiesta); non perché vogliamo "competere" con la IEC 61511, ma perché nelle Macchine il costruttore può trovare situazioni in cui la macchina ha sistemi di sicurezza sia ad alta che a bassa richiesta.
Immaginate un forno per il trattamento termico con termocoppie ad alta temperatura che proteggono la camera nel caso in cui la temperatura superi quella di progetto. Quel Sottosistema di Sicurezza funziona sicuramente in Low Demand, non è possibile utilizzare solamente le regole della ISO 13849-1: si dovrebbero utilizzare altre metodologie o fare ulteriori considerazioni.
CONCLUSIONI:
La distinzione tra applicazioni di sicurezza ad alta e bassa richiesta è importante, specialmente per i macchinari. Quando si analizza ogni circuito di sicurezza, bisogna pensare sempre a quanto spesso sarà utilizzato o attivato. Se è almeno una volta alla settimana, si può ragionare in termini di High Demand e non è necessario fare altre considerazioni. Per una frequenza inferiore a questa, è necessario pensare a manutenzioni e verifiche aggiuntive. Per frequenze inferiori a una volta all'anno, è necessario utilizzare l'approccio della IEC 61511.
IL DUBBIO:
Il pulsante di RESET in una macchina deve essere gestito da un modulo di sicurezza o può essere uno dei numerosi ingressi del PLC di automazione?
La domanda può essere riscritta in modo più corretto chiedendo se il RESET è una funzione di sicurezza.
Le norme armonizzate svolgono un ruolo importante nella legislazione dell'UE per la marcatura CE dei macchinari. L'ISO classifica le oltre 800 norme tecniche internazionali armonizzate alla Direttiva Macchine in 3 categorie:
- Norme di tipo A o norme di sicurezza di base. Forniscono concetti di base, principi per la progettazione e aspetti generali che possono essere applicati alle macchine.
- Norme di tipo B onorme di sicurezza generiche. Trattano un aspetto di sicurezza o un tipo di protezione che può essere utilizzato su una vasta gamma di macchinari;
- Norme di tipo C o norme di sicurezza delle macchine. Trattano i requisiti di sicurezza dettagliati per una particolare macchina o gruppo di macchine.
Molte volte vi è confusione sull'obbligo o meno di interruttori differenziali di tipo B a protezione di linee in cui vengono impiegati azionamenti a velocità variabile per il controllo di motori asincroni: chiariamo ogni dubbio!
IL DUBBIO: Se un dipendente costruisce un macchinario per essere utilizzato all'interno della propria azienda, il macchinario deve essere marcarto CE?
CONSIDERAZIONI:
Prima di tutto chiariamo due concetti fondamentali:
1- IMMISSIONE SUL MERCATO
Per "Immissione sul mercato" si intende la prima messa a disposizione nella Comunità Europea, a titolo oneroso o gratuito, di una macchina o di una quasi-macchina in vista del suo utilizzo o della sua distribuzione (nel caso di vendita);
2 - MESSA IN SERVIZIO
Per "messa in servizio" si intende la prima utilizzazione, ai fini previsti, nella Comunità, di una macchina oggetto della presente Direttiva;
Sono concetti importanti in quanto, prima di farlo, il macchinario deve essere marcato CE o, in altri termini, dichiarato sicuro.
1. Prima di immettere un macchinario sul mercato e/o di metterlo in servizio, il fabbricante o il suo mandatario:
a) si assicura che esso soddisfi i pertinenti requisiti essenziali di sicurezza e di tutela della salute definiti nell'allegato I;
b) si assicura che sia disponibile il fascicolo tecnico definito nell'allegato VII, parte A;
c) fornire, in particolare, le informazioni necessarie, quali le istruzioni;
d) espletare le procedure appropriate per la valutazione della conformità ai sensi dell'articolo 12;
e) redigere la dichiarazione CE di conformità ai sensi dell'allegato II, parte 1, sezione A e assicurarsi che essa accompagni la macchina;
f) apporre la marcatura "CE" ai sensi dell'articolo 16.
Se un dipendente costruisce una macchina per i suoi dipendenti, non ha intenzione di vendere la macchina, ma la metterà in servizio. Prima di farlo, deve marchiarla con il marchio CE! Di seguito il chiarimento nella Guida CE:
La Direttiva Macchine si applica alle macchine quando vengono immesse sul mercato e/o messe in servizio. Le macchine immesse sul mercato nell'UE vengono messe in servizio quando vengono utilizzate per la prima volta nell'UE. Ciò si applica alle macchine nuove che vengono completate e collaudate presso il sito dell'utente (può essere definita "fabbricazione in situ"), comprese sia le macchine che l'utente stesso ha costruito o che sono state costruite per lui da un altro.
CONCLUSIONI:
Un dipendente che costruisce un macchinario per uso proprio nella propria fabbrica deve apporre il marchio CE. Ciò significa che la macchina deve essere conforme a tutte le norme tecniche applicabili armonizzate alla direttiva sulle macchine.
Per immissione sul mercato si intende
La prima messa a disposizione sul mercato dell'Unione europea, a titolo oneroso o gratuito, di una macchina o di un componente di sicurezza per la sua distribuzione o impiego. Si considerano altresì immessi sul mercato la macchina o il componente di sicurezza messi a disposizione dopo aver subito modifiche costruttive non rientranti nella ordinaria o straordinaria manutenzione (articolo 1, comma 3 del D.P.R. 24 luglio 1996, n. 459).
Le macchine immesse sul mercato prima del 21/09/1996, devono rispettare i requisiti generali di sicurezza riportati nell’Allegato V del D.Lgs.81/2008, secondo quanto prescritto dall’articolo 70 comma 2 del D.Lgs.81/2008 e ne deve essere attestata la rispettiva conformità e rispondenza ai sensi dell’art. 11 comma 1 del D.P.R. 459/1996 e del D.lgs. 81/2008 all’atto della re-immissione sul mercato. All’articolo 11 del D.P.R. 459 si legge:
Fatto salvo l'art. 1, comma 3, in caso di modifiche costruttive, chiunque venda, noleggi o conceda in uso o in locazione finanziaria macchine o componenti di sicurezza già immessi sul mercato o già in servizio alla data di entrata in vigore del presente regolamento e privi di marcatura CE, deve attestare, sotto la propria responsabilità, che gli stessi sono conformi, al momento della consegna a chi acquisti, riceva in uso, noleggio o locazione finanziaria, alla legislazione previgente alla data di entrata in vigore del presente regolamento.
Le macchine immesse sul mercato in Italia dopo il 21/09/1996 alla data di entrata in vigore del D.P.R. 24 luglio 1996, n. 459 (normativa di recepimento della prima Direttiva 98/37/CE denominata “Direttiva Macchine”) e successivamente dopo il 06/03/2010 alla data di entrata in vigore del Decreto Legislativo 27 gennaio 2010, n. 17 (recepimento della vigente Direttiva 2006/42/CE, la cosiddetta “nuova Direttiva Macchine”), devono essere conformi ai requisiti di sicurezza applicabili alla macchina, all’atto dell’immissione sul mercato.
Nel secondo caso, l’effettiva conformità o meno della macchina alle direttive di riferimento che ne consentono la marcatura CE, spetta al fabbricante o al suo mandatario che immette la macchina sul mercato che sia rispondente ai requisiti essenziali di sicurezza (RES).
Tuttavia, tra gli obblighi del Datore di lavoro vi è quello di mettere a disposizione dei lavoratori delle macchine conformi al sopra citato art. 70 del D.Lgs. 81/2008 e quindi quello di mettere a disposizione dei lavoratori, macchine e attrezzature di lavoro sicure che siano effettivamente conformi e non che siano semplicemente marcate CE, individuando le eventuali non conformità o carenze attraverso una specifica valutazione dei rischi delle macchine. Un semplice esame visivo generale e di verifica della presenza della targa di identificazione della marcatura CE non è garanzia di assoluta sicurezza della macchina. Dunque prima di metterle a disposizione dei lavoratori, il Datore di lavoro è tenuto ad effettuare una verifica del livello di sicurezza delle macchine al fine di poterne garantire un utilizzo sicuro da parte degli operatori (Verifica dei vizi palesi).
Le modifiche apportate alle macchine quali definite all’articolo 1, comma 2, del decreto del Presidente della Repubblica 24 luglio 1996, n. 459(N), per migliorarne le condizioni di sicurezza in rapporto alle previsioni del comma 1, ovvero del comma 4, lettera a), numero 3) non configurano come nuova immissione sul mercato ai sensi dell’articolo 1, comma 3, secondo periodo, sempre che non comportino modifiche delle modalità di utilizzo e delle prestazioni previste dal costruttore.
Per quanto riguarda le macchine costruite in data antecedente al 21/09/1996 o non marcate CE, nel caso di modifica sostanziale (interventi che vadano oltre alla straordinaria e ordinaria manutenzione), o che siano utilizzate secondo un utilizzo non previsto dal Fabbricante iniziale, richiedono un processo di certificazione che porti alla nuova marcatura CE ai sensi della Direttiva Macchine 2006/42/CE, o nel caso di mantenimento delle caratteristiche funzionali originarie già previste, adeguando comunque le macchine stesse ai requisiti generali di sicurezza di cui all’Allegato V del D.Lgs. 81/2008.
Il sezionamento elettrico di un quadro di automazione e la necessità del blocco porta sono argomenti fortemente dibattuti e non ancora pienamente compresi: facciamo chiarezza.
IL DUBBIO: La maggior parte di noi sa che è l’azzurro il colore del neutro all’interno dei quadri industriali. Il dubbio è quale sia il colore del “conduttore comune” sul secondario dei trasformatori di potenza e di comando.
CONSIDERAZIONI: Per chiarire la questione è importante capire quando un conduttore può essere definito neutro o no.
La norma IEC 60455 ci aiuta in questo:
[IEC 60445:2018] 3.8 CONDUTTORE DI NEUTRO: conduttore collegato elettricamente ad un punto neutro e in grado di contribuire alla distribuzione dell’energia elettrica.
La stessa definizione è presente nella IEC 60204-1, Articolo 3.1.42
Da questa definizione ne deriva che il neutro è solamente il conduttore collegato al punto comune di un trasformatore di media/bassa tensione.
Quando un trasformatore è all’interno di un quadro elettrico, il neutro non è usato per distribuire energia elettrica ma a prese di corrente o a sistemi di controllo. Per questo motivo il colore non deve essere azzurro ma nero se si tratta di un trasformatore di potenza o rosso se si tratta di un trasformatore di controllo.
Siete nuovi nel mondo delle Norme Tecniche per i macchinari industriali e vi sentite un po' confusi a causa della terminologia utilizzata?
IEC 60204-1 VS IEC 60445: cavo di terra funzionale giallo verde VS cavo di terra funzionale rosa.
Secondo la EN 60204-1 “Sicurezza del macchinario - Equipaggiamento elettrico delle macchine Parte 1: Regole generali”,
esistono tre categorie di funzioni di arresto:
– Categoria di arresto 0: arresto mediante rimozione immediata dell'alimentazione di potenza agli attuatori di macchina (per es. arresto non controllato);
– Categoria di arresto 1: arresto controllato mantenendo l'alimentazione di potenza agli attuatori di macchina fino all'arresto, e rimuovendo poi la potenza ad arresto avvenuto;
– Categoria di arresto 2: arresto controllato mantenendo l’alimentazione di potenza agli attuatori di macchina.
Queste tre categorie sono riprese da varie normative speficihe legate alla sicurezza come la ISO 13850 e la IEC 61800-5-2.
IL DUBBIO
Spesso il costruttore ha dubbi su cosa debba essere indicato nel manuale d’uso e manutenzione.
Uno degli aspetti che vediamo ricorre spesso è se è necessario riportare la lista dei ricambi. Che obbligo ha il costruttore a tale riguardo?
CONSIDERAZIONI
La redazione del Manuale d’Istruzioni di una macchina è un obbligo del Fabbricante. Il punto 1.7.4 della Direttiva Macchine 2006/42/CE tratta gli obblighi da soddisfare riguardo le Istruzioni per l’uso, prima che la macchina sia immessa sul mercato e/o messa in servizio.
Il RESS 1.7.4.2 dettaglia il contenuto delle Istruzioni per l'uso in sicurezza della macchina. Alla lettera t) si legge che il Manuale deve contenere:
t) le specifiche dei pezzi di ricambio da utilizzare, se incidono sulla salute e la sicurezza degli operatori;
Nella Linea Guida della Direttiva 2006/42/CE, si definisce quanto segue:
“La sezione 1.7.4.2 (t) si riferisce alle informazioni sui pezzi di ricambio. In generale, la fornitura di pezzi di ricambio e la fornitura di un elenco di pezzi di ricambio non sono coperti dalle disposizioni della direttiva macchine ed è quindi una questione di accordo contrattuale tra il produttore e l'utente. Tuttavia, laddove le parti soggette a usura debbano essere sostituite al fine di proteggere la salute e la sicurezza degli utenti, le specifiche dei pezzi di ricambio appropriati devono essere riportate nelle istruzioni.
Esempi di tali pezzi di ricambio includono:
− i ripari dei dispositivi amovibili di trasmissione meccanica;
− i ripari flessibili soggetti a usura e logorio;
− i filtri per gli impianti di aerazione dei posti di lavoro;
− i componenti di carico sulle macchine di sollevamento;
− i ripari e i sistemi di fissaggio utilizzati per il contenimento di oggetti o elementi della macchina soggetti a proiezione”.
CONCLUSIONE
Si conclude quindi che, riportare la lista di ricambio nel Manuale d’Uso è obbligatorio se si tratta di parti soggette a usura e che possono mettere in pericolo la sicurezza.
Negli anni il processo che permette di valutare i rischi e intraprendere azioni correttive è stato perfezionato e documentato in diversi standard.
Una caratteristica importante dei metodi di riduzione del rischio proposti dalle norme riguarda la riduzione dei livelli di energia. Quando possibile, l’accesso ad un’area segregata deve essere effettuato ad energia zero attraverso l'eliminazione e l'isolamento di energia pericolosa (metodo preferito per ridurre il rischio). Tuttavia, alcune attività richiedono l'energizzazione parziale o totale per essere eseguite e per far funzionare elementi delle macchine con dispositivi di protezione disabilitati. Per queste specifiche attività, le modalità operative a energia ridotta sono un modo per ridurre il rischio per l'operatore o il personale di manutenzione.
Alcuni tipi di macchine sono soggette a norme che definiscono con precisione le modalità operative, sia in termini di valori di energia ridotta che di altre condizioni supplementari da soddisfare.
Molte altre invece, non sono coperte da uno standard specifico e pertento i produttori potrebbero non sapere quale soglia utilizzare.
Qui di seguito si riportano alcuni valori tratti dalle norme tecniche, raggruppati nel modo seguente:
- Velocità (mm / s): da utilizzare in caso di oggetti che si muovono a velocità costante (braccio del robot).
- Forza (N): in caso di pressione costante senza accellerazione dell'elemento.
- Energia Cinetica (J): da utilizzare in caso di oggetti che si muovono a velocità maggiore (cancello/protezione che cade da una certa altezza).
- Pressione (N / cm2): nel caso in cui determinate parti del corpo siano soggette al possibile danno.
