Ing. Paolo Corbo – Villasanta (MB), 10 Febbraio 2015 

La Direttiva Europea Macchine stabilisce che i costruttori garantiscano i requisiti minimi di sicurezza per i macchinari e le apparecchiature commercializzati all’interno dell’Unione Europea. 

Le macchine devono essere adeguate ai requisiti fondamentali di salute e sicurezza elencati nell’Allegato I della Direttiva, garantendo in tal modo un livello minimo di protezione e sicurezza comune, anche attraverso l’adozione di dispositivi di sicurezza e protezione.

Riduzione del rischio
Norme Europee e Internazionali applicabili
Barriere fotoelettriche
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Riduzione del rischio

L’obiettivo della valutazione dei rischi è predisporre tutti provvedimenti necessari per la salvaguardia della sicurezza e salute dei lavoratori, principalmente individuando tutte le fonti di pericolo e valutandone la possibile incidenza sui lavoratori e sui beni, eliminando già al progetto di base i fattori di rischio e ivi riducendoli, anche attraverso dispositivi di sicurezza, di protezione e mitigazione; laddove il rischio non sia eliminabile la valutazione dei rischi è tesa a fornire adeguati dispositivi di protezione individuale ai singoli lavoratori esposti; programmare ed attuare i necessari percorsi di informazione e formazione sui rischi; predisporre tutte le attività necessarie per ottemperare alla vigente normative in materia di salute e sicurezza nei luoghi di lavoro. 

In relazione a tali obiettivi, i provvedimenti necessari al conseguimento delle migliori condizioni di salubrità e sicurezza, possono essere così classificati: a) misure legate alla progettazione e di sicurezza; b) misure di tutela generali; c) misure di tutela specifiche;  c) misure di emergenza. 

L’approccio relativo ai requisiti progettazione e di sicurezza funzionale è desunto ai metodi basati sull’analisi dei rischi ISO 12100. 

L’approccio affidabilistico promuove i requisiti di affidabilità definiti dalle norme relative al componente e alle comuni pratiche accettate 

Norme Europee e Internazionali applicabili

Alcune delle norme più significative in ambito macchine, peraltro armonizzate alla Direttiva Macchine 2006/42/CE e convergenti sul tema della sicurezza funzionale dei dispositivi di sicurezza, sono le seguenti: 

EN ISO 13849-1:2008 Sicurezza del macchinario – Parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza – Parte 1: Principi generali per la progettazione (ISO 13849-1:2006) 

E’ la norma che, sviluppata in sede ISO, descrive gli SRP/CS attraverso le Categorie e PL – Performance LevelQuesta norma si applica a qualunque sistema sia esso di natura elettrico, meccanico, elettromeccanico, specifica i requisiti di sicurezza e fornisce linee guida sui principi di progettazione  delle parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza. Per queste parti specifica le categorie e descrive le caratteristiche delle funzioni di sicurezza. Sostituisce definitivamente, a partire dal 1 gennaio 2012, la norma superata EN954-1:1996. 

EN ISO 13849-2:2008 Sicurezza del macchinario – Parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza – Parte 2: Validazione (ISO 13849-2:2003) 

Questa norma va usata in modo congiunto alla precedente e specifica il processo di validazione, comprendente sia l’analisi che le prove, per le funzioni di sicurezza e le categorie per le parti del sistema di comando legate alla sicurezza. 

EN 62061:2005 Sicurezza del macchinario – Sicurezza funzionale dei sistemi di comando e controllo elettrici, elettronici ed elettronici programmabili correlati alla sicurezza (IEC 62061:2005) 

E’ la norma che, sviluppata in sede IEC, duale della EN13849-1, descrive i sistemi SRECS in termini di SIL (Safety Integrity Level) come la EN61508 ma solo fino ad un livello di integrità funzionale SIL3 e ciononostante è applicabile alle macchine e determina risultati equivalenti. In linea di principio può essere applicata solo a sistemi elettrici. 

Barriere fotoelettriche

Nella fase di riduzione del rischio, qualora non fosse possibile procedere attraverso una costruzione conforme a principi di progettazione intrinsecamente sicura alla necessaria rimozione del pericolo generante cifra di rischio, il passo da intraprendere è l’adozione di misure tecniche di sicurezza. Queste possono prevedere ad esempio l’installazione di ripari fissi o mobili, rilevatori di presenza per evitare avviamenti inattesi, dispositivi di interblocco.  

Le misure tecniche di sicurezza devono impedire il raggiungimento  involontario o meno di un elemento pericoloso che implica un rischio di lesione personale, oppure deve eliminare la fonte di pericolo portando la macchina o selettivamente il centro di pericolo ad uno stato sicuro prima che si possa entrare in contatto con esso. 

I ripari possono essere fissi per limitare o mantenere la distanza da un pericolo, o mobili (interbloccati o regolabili manualmente o automaticamente). 

I riapri mobili basano il loro funzionamento sulla base dell’intercettazione della condizione pericolosa attuata da dispositivi o rivelatori di sicurezza.  

Una famiglia specifica di dispositivi di sicurezza che basa il proprio principio di funzionamento su effetto fotoelettrico, presentando pertanto una rivelazione priva di contatto, va sotto il nome di barriere fotoelettriche.  

Le barriere fotoelettriche sono elementi elettrosensibili (fotosensibili) costituiti da un elemento emettitore ed un elemento ricevitore che opportunamente posizionati possono determinare un volume sensibile attivabile con azione che non necessita di contatto fisico. 

Il dispositivo di sicurezza scelto è una barriera fotoelettrica (AOPD Active Optoelectronic Protective Device) qualora questo sia identificato come di tipo 2 oppure di tipo 4 ai sensi della IEC 61496 . 

Le barriere fotoelettriche sono normate infatti  attraverso i seguenti documenti di riferimenti aventi anche valenza Europea quando declinate in forma di Norma Europea EN: 

 IEC 61496-1 ed3.0 – 2012 

Safety of machinery – Electro-sensitive protective equipment – Part 1: General requirements and tests 

IEC 61496-2 ed3.0 -2013 

Safety of machinery – Electro-sensitive protective equipment – Part 2: Particular requirements for equipment using active opto-electronic protective devices (AOPDs) 

Caratteristiche di riferimento per le barriere fotoelettriche 

Le caratteristiche di riferimento per le barriere fotoelettriche sono in sintesi le seguenti: 

  • Livello di sicurezza 
  • Risoluzione 
  • Altezza oggetto di protezione 
  • Portata nel target di protezione 
  • Tempo di risposta 

Il livello di sicurezza definisce i principi di affidabilità e diagnostica propri del dispositivo così rappresentando una misura comparabile alle categorie espresse nella ISO 13849.  Il livello di rischio risultanti dalla valutazione del rischio eseguita sulla macchina condiziona la corretta selezione del tipo necessario ovvero del richiesto livello di rischio associato allo AOPD.  

La risoluzione di una barriera fotoelettrica è la dimensione minima che un oggetto affinché questo determini con certezza l’intervento del dispositivo fotoelettrico quando attraverso la regione immateriale di rivelazione ottica. Nel caso delle barriere mono-raggio la risoluzione coincide con il diametro della lente, mentre nelle barriere multi-raggio la risoluzione  è pari alla somma del diametro della lente più la distanza tra due lenti adiacenti. L’altezza oggetto di protezione (che può essere anche intesa come profondità oggetto di protezione qualora la barriera foto-elettrica sia stesa in senso orizzontale) equivale all’altezza oggetto di controllo immateriale da parte della barriera. La portata costituisce la massima distanza operativa ammissibile che può essere instaurata tra emettitore e ricevitore. Qualora si utilizzassero elementi riflettori / deviatori la distanza operativa può essere ridotta a causa del coefficiente di assorbimento ottico dei riflettori stessi. Tali attenuazioni devono essere tenute in considerazione qualora siano adottati riflettori. Il tempo di risposta rappresenta il tempo intercorrente tra il momento in cui la barriera intercetta un target e il momento in cui l’evento viene effettivamente trasformato in un segnale utile sul canale elettrico. 

Corretta adozione delle barriere fotoelettriche 

L’adozione delle barriere fotoelettriche deve essere corretta e deve essere attuata attraverso la giusta selezione e definizione della zona da proteggere. A tale scopo si deve prendere in considerazione lo stato di fatto della zona immateriale da proteggere apprezzandone larghezza, profondità e altezza, con particolare riferimento all’area di accesso; si deve correttamente apprezzare la  posizione degli organi pericolosi e di tutti i possibili punti di accesso a questi. Lo scopo della barriera è quello di rendere impraticabile l’accesso alla zona pericolosa da qualunque possibile punto di accesso senza interruzione del fascio ottico da parte della parte ledibile; questo risultato può essere ottenuto, oltre che con diretto posizionamento di emettitore e ricevitore anche attraverso il corretto utilizzo dei riflettori.  

Le barriere fotoelettriche devono essere peraltro selezionate in accordo al tipo di target da rilevare tenendo in considerazione che questo può essere costituito da dita, mani, braccia, testa, piedi, gambe corpo umano. 

La corretta distanza tra barriera di sicurezza e punto origine del pericolo deve essere determinata sulla basa della profondità di rilevazione, della risoluzione, dei tempi di intervento. 

Infine, la precedente definizione del livello di sicurezza da adottare secondo ISO 13849-1, IEC 62061 o IEC 61496 condiziona la corretta selezione dell’intera catena di sicurezza, ivi compresa la barriera fotoelettrica. A tale scopo è peraltro molto importante porre in rilievo il fatto che non deve essere possibile un avviamento involontario della macchina qualora un target, avendo attraversato l’area sensibile, venga a trovarsi – non rilevata – all’interno dell’area pericolosa. 

Muting 

La funzione, impostata volontariamente sulla catena di sicurezza, e nota come Muting è l’esclusione temporanea ed effettuata in condizioni di sicurezza della barriera di protezione in relazione al ciclo macchina. La funzione di muting consente l’introduzione di parti ledibili in regione pericolosa durante fasi non critiche del  ciclo macchina, anche in modalità selettiva. Tale funzione costituisce una sospensione temporanea della funzione di sicurezza attivabile e disattivabile anche in modo automatico, il cui livello di sicurezza deve essere pari a quella della funzione di sicurezza che viene temporaneamente disabilitata. L a sequenza di attivazione e disattivazione deve avvenire solo attraverso segnali cablati indipendenti e attivati sulla base di condizioni temporali/spaziali prestabilite e garantite il Muting deve pertanto poter essere attivato in specifiche fasi del ciclo macchina ovvero solo quando non esistono rischi per l’operatore 

Blanking 

La funzione di “Blanking consente l’introduzione di oggetti opachi nel campo protetto della barriera senza che questo causi l’arresto della macchina controllata.  

La funzione di “Blanking” trova utilità qualora il campo protetto dalla barriera fotoelettrica possa essere oggetto di attraversamento di materiale di lavorazione oppure da parti proprie della macchina senza che si determini una corrispondente attuazione della funzione di sicurezza: ciò viene attuato mascherando la funzione di blocco se un sottoinsieme predeterminato di raggi entro il campo immateriale protetto viene intercettato. 

Questa funzione è possibile solo quando sono state preventivamente accertate specifiche condizioni di sicurezza e in accordo a logiche configurabili con adeguato livello affidabilistico.