Dispositivos Reduntantes De Segurança Em Maquinas - Marcelo Del Vecchio.pdf

Dispositivos redundantes de Segurança em Maquinas Marcelo Del Vecchio [email protected] (011)9440-0256

Causas típicas de acidentes em máquinas • Operador invadindo nas áreas não protegidas

• Dispositivos de segurança que foram burlados • Pessoa não autorizada interagindo com o equipamento

• Falta ou perda dos dispositivos de segurança da máquina • Projeto Elétrico do Sistema de Segurança inapropriado

• Tentando fazer a coisa “certa” na hora errada

Acidentes ocorrem quando o operador está tentando fazer seu serviço

NR – 12 Conceito Básico

O homem não é apto, por si só, em seu meio de trabalho, a se proteger sem dispositivos de segurança. As máquinas e Equipamentos devem se integrar, aos dispositivos de segurança. Dispositivos de segurança normalizados diminuem sensivelmente os riscos existentes, mas não os eliminam totalmente. Ações adicionais tais como capacitação contínua para operadores e pessoal da manutenção se faz sempre necessário bem como manutenções preventivas conforme manuais são imprescindíveis.

Os 3 pilares Básicos da Segurança : Proteções adequadas, Procedimentos e Capacitação

NR – 12 Cenário – Por que?

Brasil - 4º em Acidentes de Trabalho fatais (El Salvador, Coreia e Índia); - 15º e Acidentes gerais; - 83 acidentes a cada hora; - 3,5 Mortes ao Dia - 2,3 % PIB destinados a custos relativos a acidentes (2009) - 14 Bilhões R$ - Aposentadorias A.T. (2009)

10 anos = 7.727.795 acidentes (124k doenças ocupacionais, 206k incapacitantes e 49k Obitos; (fonte Conselho Nacional de Saúde)

Evolução das proteções

Filosofia de segurança

Objetivo

Produtos/

Tecnologias

Normas

Barreira Fisicas

Segurança

•Barreiras •Fisicas

Controle e Intertravamento

Operador

Segurança funcional

Segurança + Produtividade

Segurança + Produtividade

Segurança + Produtividade + Inteligencia / Flexibilidade + Integração

• Chaves Segurança • Reles Segurança • Outros Dipositivos

• Cortina de luz • Laser Scanners • Tapetes segurança • Acesso seguro • Controlador Segurança

•CLP Segurança •Rede Segurança •Serviços •Unidades Inteligentes •Medições •Status

Normas de segurança convencionais

Normas funcionais IEC/EN 61508

Diferentes Necessidades = Tecnologias

Laser Scanner

Safety Contactors

Safety PLC

Safety Relays

E-Stops & Signaling

Light Curtains

Non- Contact Switches

Safety Mats

Safety Drives

Gate Switches

Trap Key

Safety Edges

Safety Enable Cable Pull Switches Switches

FALHAS = Preocupação

É quando algo ocorre de maneira diferente do normal e previamente esperado

E como as Falhas são geradas?

Principais Problemas Encontrados

• Incorreta avaliação de risco; • Instalação errada e ou insuficiente; • Equipamentos não certificados (MTTFd); • Local de instalação não apropriado; • Produtos instalados fora de um correto sistema de segurança; • Falta de um plano de manutenção adequado;

FALHAS

As falhas podem ser: - Aparentes - Ocultas - Acumulativas

Para segurança não interessa quando tudo funciona. Mas sim quando um único componente falha e como ele reage a essa FALHA!

Essência da Segurança

O ponto operacional da máquina cuja operação expor o operário ao acidente deverá ser protegido. O dispositivo de segurança deverá estar em conformidade com Normas apropriadas.

O nível de segurança é determinado por todo o conjunto de Segurança relacionado às partes de um sistema de controle e não somente das características de dispositivos protetores. Não conecte as saídas de um dispositivo de segurança à um PLC convencional ! NBR14153 (ANSI B11.1 - Appendix B4) - (ANSI B11.19 Sec. 5.5)

O que é Redundância?

O que é Redundância?

NR-12 Redundância: aplicação de mais de um componente, dispositivo ou sistema, a fim de assegurar que, havendo uma falha em um deles na execução de sua função o outro estará disponível para executar esta função.

O que é Redundância! Monitoração

IBM

Saida segura

Everything OK?

Cada 20 ms Mac

Saida segura

Monitoração

O que são Componentes de Segurança? Componentes de Segurança: São elementos projetados, construídos, testados, aprovados e certificados para executar esta função São componentes CONFIÁVEIS com alto capacidade de gerar, quando em falha, uma condição segura. NR-12 Falha segura: o princípio de falha segura requer que um sistema entre em estado seguro, quando ocorrer falha de um componente relevante à segurança. A principal pré-condição para a aplicação desse princípio é a existência de um estado seguro em que o sistema pode ser projetado para entrar nesse estado quando ocorrerem falhas. ....,deve ser usado o princípio de vida segura, que requer a aplicação de redundância e de componentes de alta confiabilidade para se ter a certeza de que o sistema sempre funcione.

O que Componentes de Segurança?

Qual a opção a seguir?

• Qual o MTTF? • MTTFd = Mean Time to danger Failure • Micro........ MTTFd < 3 anos • Micro........ MTTFd > 385 anos

MTTFd - Indicação

MTTFd - Alcance

Baixo

3 anos < MTTFd < 10 anos

Medio

10 anos < MTTFd < 30 anos

Alto

30 anos < MTTFd < 100 anos

O que é uma interface de Segurança?

NR-12 Interface de segurança: dispositivo responsável por realizar o monitoramento, verificando a interligação, posição e funcionamento de outros dispositivos do sistema, impedindo a ocorrência de falha que provoque a perda da função de segurança, como relés de segurança, controladores configuráveis de segurança e CLP de segurança.

Como especificar Reles de Segurança?

• O que são entradas de segurança (função)? – Chave de intertravemento, Tapetes, Cortinas de Luz, Bi-Manual de Segurança, etc

• Tipos de Alimentação dos reles: – Alimentação 120, 240 Vac, ou 24 Vdc/Vac

• Contatos de saída requeridos – (3 NA 1 NF,….6 NF 3 N.F + Aux), temporizado, etc.

• Tipos de Rearme (Automatico/Manual ou Manual Monitorado)

Reles de Segurança

Canal Simples

Canal dúplo

Temporizador Detetor de movimento Contra força eletromotriz

Reles Modulares

Multi-funcional -Cortinas de Luz

Reles Programaveis

-Bi-Manual. -Tapetes e batentes

Controle CLP’s CLP’S DE SEGURANÇA

• Qual o SIL do CLP? • Safety Integrity Level SIL 1 , 2 , 3

O que são sistemas de Segurança?

NR-12 Sistemas de segurança. 12.38. As zonas de perigo das máquinas e equipamentos devem possuir sistemas de segurança, caracterizados por proteções fixas, proteções móveis e dispositivos de segurança interligados, que garantam proteção à saúde e à integridade física dos trabalhadores. 12.42. Para fins de aplicação desta Norma, consideram-se dispositivos de segurança os componentes que, por si só ou interligados ou associados a proteções, reduzam os riscos de acidentes e de outros agravos à saúde, sendo classificados em: a) comandos elétricos ou interfaces de segurança: b) dispositivos de intertravamento: c) sensores de segurança: d) válvulas e blocos de segurança: e) dispositivos mecânicos: f) dispositivos de validação:

Sistema de Segurança ENTRADA

ELEMENTO CONFIÁVEL

LÓGICA

ELEMENTO INTELIGENTE

MONITORIZAÇÃO

SAÍDA

ELEMENTO CONFIÁVEL

Sistema de Segurança Canal simples

Sistema Segurança Canal duplo

RESET

INPUT

A1

Componente de segurança

S11

S52

S12

13

23

33

41

OUTPUT

MSR 127

Rele de segurança

K1

Contatora

LOGIC S21 S22 S34

A2

14

24

34

42

K2

K1 EN954 Cat. 4

K2

M

*Note: N.O. and N.C. contacts are mechanically linked

Sistema de Segurança Integrado

Sistema em Arquitetura com CLP s

Logix-based Platforms

GuardLogix (V14)

GuardLogix (V14)

RSLogix RSView VersaView

EtherNet/IP

VersaView

RSLogix Guard OPC Server GuardPLC RSNetworx

GuardPLC Ethernet Logix-based Platforms ArmorBlock MaXum

DeviceNet Safety

(2 Modules)

DeviceNet Safety I/O (3 Modules)

GuardPLC I/O Extensions (4 Modules)

GuardPLC I/O (3 Modules)

Como quantificar o risco??

Está Seguro?

O atendimento as Normas é Fundamental

Definição de Risco Os projetistas de máquinas devem determinar todas as áreas de risco, e mitigar os riscos à níveis aceitáveis

• Material e Químico • Mecânico • Elétrico • Termico • Ruído • Vibração • Radiação • Ergonômico

Conforme NBR 14153 Anexo B Ponto de partida para avaliação do risco de segurança. S-

Categorias B S1

Severidade do ferimento S1 S2

leve (reversível) grave (irreversível) inclusive fatal

P1 F1

P2 S2

P1

F-

Freqüência e ou tempo de exposição

F2 P2

F1 F2

P-

raramente e/ou pequena exposição freqüente até contínuo e/ou longa exposição

Possibilidades de evitar o perigo

(referem-se geralmente à velocidade e freqüência com a qual a peça analisada movimenta-se e a distância do operador da mesma. P1 P2

possível sob determinadas condições pouco possível

1

2

3

4

SIL – EN/IEC 62061 A estimativa de risco é feita, considerando-se a gravidade do(s) ferimento(s), a freqüência e duração da exposição ao perigo (F), a probabilidade da ocorrência de um evento que gere perigo (W) e

a possibilidade evitar ou limitar o dano (P). Classificação da gravidade (S): Efeito

Gravidade (S)

irreversível: morte, perda da visão ou braço

4

irreversível: membros quebrados, perda de um/vários dedo(s)

3

reversível: necessidade de tratamento por um médico

2

reversível: Requeridos primeiros socorros

1

SIL – EN/IEC 62061 Classificação da freqüência e duração da exposição:

Freqüência da exposição

Duração (F) > 10 m*

<= 1 h

5

> 1 h a <= 1 dia

5

> 1 dia a <= 2 semanas

4

> 2 semanas a <= 1 ano

3

> 1 ano

2

* Se a duração for inferior a 10 min, o valor pode ser rebaixado para o próximo nível .

Classificação da probabilidade:

Probabilidade da ocorrência

Probabilidade (W)

muito alta

5

provável

4

possível

3

rara

2

desprezível

1

SIL – EN/IEC 62061 Classificação da possibilidade de se evitar ou limitar um dano:

Possibilidade de evitar ou limitar

Evitar e limitar

impossível

5

rara

3

provável

1

Matriz da classificação SIL:

Gravidade Classe (K) Classe (K) Classe (K) Classe (K) Classe (K) (S) 3-4 5–7 8 - 10 11 - 13 14 - 15 4

SIL 2

3 2

SIL 2

SIL 2

SIL 3

SIL 3

(OM) *

SIL 1

SIL 2

SIL 3

(OM)

SIL 1

SIL 2

(OM)

SIL 1

1 * OM = outras medidas A definição do SIL é feita com base na tabela seguinte, onde K = F+W+P .

ANSI / RIA R15.06–1999 Gráfico do Risco Posso evitar Exposição Severidade

E2

S2

E1 Início

E2 S1

E1

Faixa Risco

Requisitos do circuito de segurança

ANSI

EN-954

A2

R1

Controle Confiável

(Cat. 4)

A1

R2A

Controle Confiável

(Cat. 4 / 3)

A2

R2B

Canal Simples com monitoração

(Cat. 2)

A1

R2B

Canal Simples com monitoração

(Cat. 2)

A2

R2C

Canal Simples

(Cat. 1)

A1

R3A

Canal Simples

(Cat. 1)

A2

R3B

Simples

(Cat. B)

A1

R4

Simples

(Cat. B)

Categoria B

100S-C

M

Controle de máquina Ind. auxiliar

Atender requisitos de normas relevantes ao sistema de parada de Emergência em função da abertura da porta

Categoria 1

M

Controle de máquina Ind. auxiliar

Utilização de componentes seguros para atender ao sistema de parada de Emergência em funcão da abertura da porta

Categoria 2 M

Rele

Controle de máquina Controle de parada efetuado por um Rele com Monitoração

Categoria 3 monitoração

M

Rele

Controle de máquina Não perde a função de segurança com uma simples falha Redundância é o método usual

Categoria 4 monitoração

M

Exclusão de falha

Rele Exclusão de falha

Controle de máquina Não perde a função de segurança com uma simples falha ou acumulo Redundância e Diversidade é o método usual

Sistema de parada de Emergência EN954 / NBR 14153 - Categoria 4 M

Relé

Controle de máquina

Exemplo: Categoria 4 referente ao nível de risco e a proteção requerida para proteger o operador.

Paradas de Emergência EN 418, IEC 60204-1, NBR 13759

Categoria 0

Parada sem controle Desernegização total se necessário

Categoria 1

Parada controlada Desernegização total após a parada da máquina.

Categoria 2

Parada controlada Sem desernegização

Sistema de parada de Emergência EN954 / NBR 14153 - Categoria 4

Rele

Sistema de parada de Emergência EN954 / NBR 14153 - Categoria 3

INTERFACES ELETRO-ELETRÔNICAS

Chave de segurança

PLC - Safety

PLC - Comum

INTERFACES ELETRO-ELETRÔNICAS

Segurança Basica!

• Qual a Categoria de RISCO?

Diferenças CAT e PL / SIL

• • • •

CAT: Determinística Qualitativa Focalizada em componentes • Segurança convencional EN-954 NBR14153

• • • •

PL e SIL: Probabilística Quantitativa Focalizada em Sistemas • Segurança funcional ISO-13849 IEC-61508 IEC-62061

ISO13849 Performance Level Performance Level, PLr P1

F1

Contribuição para Redução do risco

a

Baixo

P2

S1

P1

b

F2 P2

P1

c

F1 P2

S2

P1

d

F2

P2 S = Severidade F = Frequencia ou Duração da exposição P = Possibiliddae de Evitar o Perigo 1 = baixo 2 = alto

e

Deterrminado a cada função de segurança

Alto

PL X Categorias

SIL3, CAT4, AK5 D1 A1

0

2

1 1

1

3 1

2

3 2

3

5 >4 3

4

6

5

E1 A2

3

D2 A1

4

E2 A2 E1

P2

P3 1 1 0

0

E2

7

4 2

1 0

2

2 1 1

3

2 5

3

3 6

4

3

DIN EN IEC DIN VDE-19250 Fundamental safety aspects for measurement and control equipment IEC 61508 Functional safety of programmable electronic systems (PES) EN-954 Safety of machinery - Safety related parts of control systems Source: TUV Product Service

Parâmetros de Risco: D – Extensão do dano D1: Pequeno Ferimento D2: Ferimento severo/irreversível a uma ou mais pessoas; morte de uma pessoa D3: Morte de algumas pessoas D4: Consequências catastróficas; mortes múltiplas

3 4

7 4

1

1

6

8

B 0

1

4 D4

0 0

3

D3

P1 0 B 0

E - Tempo de Exposição E1: Raro a Pouco Frequente E2: Frequente a Contínuo A – Atenuação / Mitigação do Risco A1: Possível sob certas circunst6ancias A2: Pouco possível / Impossível P – Probabilidade de Ocorrência P1: Muito Baixa P2: Baixa P3: Relativamente Alta

Safety Integrity Level (SIL)

Level 4 3 2 1

Continuous PFH 1 in 1 billion 1 in 100 million 1 in 10 million 1 in 1 million

PFH / Probability of Dangerous Failure per Hour

Mais termos

Fault Tolerant 2oo3

Failsafe 1oo3

MTBF

1oo1 System

1oo2 System

Arquitetura 1oo2 12.37. O circuito elétrico do comando da partida e parada do motor elétrico de máquinas deve possuir, no mínimo, dois contatores com contatos positivamente guiados, ligados em série, monitorados por interface de segurança ou de acordo com os padrões estabelecidos pelas normas técnicas nacionais vigentes e, na falta destas, pelas normas técnicas internacionais, se assim for indicado pela análise de risco, em função da severidade de danos e frequência ou tempo de exposição ao risco.

2oo2 System

2oo3 System

A VIDA VALE ESSE RISCO?

INTERFACES ELETRO-ELETRÔNICAS

INTERFACES ELETRO-ELETRÔNICAS

INTERFACES ELETRO-ELETRÔNICAS

A.R.T.

Informações Relevantes

Um dos órgãos mais complexos do corpo.

Composto por: Nervos Tendões Tecidos Ossos

Informações Relevantes Nossas Mãos ! Os acidentes envolvendo as mãos representam 49% e os acidentes envolvendo os braços representam 7%, juntos (mãos e braços) totalizam 56%, sendo assim, devemos concentrar nossos esforços visando estes tipos de acidentes sem, no entanto, esquecermos de procurar melhorias para prevenir os demais.

Informações Relevantes

Nossas Mãos ! TESTE Com o polegar dobrado em direção à palma da mão, e mantendo ele assim tente abotoar dois botões de sua camisa…. Utilizando apenas 4 dedos CONSEGUIU ?

“Amai o próximo como a ti mesmo” Jesus