Dispositivos Reduntantes de Segurana Em Maquinas

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implementao NR12

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  • Dispositivos redundantesde Segurana em

    Maquinas

    Marcelo Del Vecchiomarcelovecchio@ladder.com.br

    (011)9440-0256

  • Causas tpicas de acidentes em mquinas

    Operador invadindo nas reas noprotegidas

    Dispositivos de segurana que foramburlados

    Pessoa no autorizada interagindo com o equipamento

    Falta ou perda dos dispositivos de segurana da mquina

    Projeto Eltrico do Sistema de Segurana inapropriado

    Tentando fazer a coisa certa na horaerrada

    Acidentes ocorrem quando o operador est tentando fazer seu servio

  • NR 12 Conceito Bsico

    O homem no apto, por si s, em seu meio de trabalho, a se

    proteger sem dispositivos de segurana.

    As mquinas e Equipamentos devem se integrar, aos dispositivos de

    segurana. Dispositivos de segurana normalizados diminuem

    sensivelmente os riscos existentes, mas no os eliminam totalmente.

    Aes adicionais tais como capacitao contnua para operadores e

    pessoal da manuteno se faz sempre necessrio bem como

    manutenes preventivas conforme manuais so imprescindveis.

    Os 3 pilares Bsicos da Segurana : Protees adequadas,

    Procedimentos e Capacitao

  • Brasil

    - 4 em Acidentes de Trabalho fatais (El Salvador, Coreia e

    ndia);

    - 15 e Acidentes gerais;

    - 83 acidentes a cada hora;

    - 3,5 Mortes ao Dia

    - 2,3 % PIB destinados a custos relativos a acidentes (2009)

    - 14 Bilhes R$ - Aposentadorias A.T. (2009)

    NR 12 Cenrio Por que?

    10 anos = 7.727.795 acidentes (124k doenas ocupacionais,

    206k incapacitantes e 49k Obitos; (fonte Conselho Nacional de

    Sade)

  • Evoluo das protees

    Filosofia

    de segurana

    Barreira

    Fisicas

    Controle e

    IntertravamentoOperador Segurana funcional

    Objetivo Segurana

    Segurana

    +

    Produtividade

    Produtos/

    Tecnologias

    Segurana+ Produtividade+ Inteligencia /

    Flexibilidade+ Integrao

    Normas

    Chaves Segurana Reles Segurana Outros Dipositivos

    Cortina de luz Laser Scanners Tapetes segurana Acesso seguro Controlador Segurana

    CLP SeguranaRede SeguranaServiosUnidades Inteligentes

    MediesStatus

    BarreirasFisicas

    Normas

    funcionaisIEC/EN 61508

    Segurana

    +

    Produtividade

    Normas de segurana convencionais

  • Diferentes Necessidades = Tecnologias

    Laser Scanner

    Light Curtains

    Safety Mats

    E-Stops &

    Signaling

    Gate Switches

    Non- Contact

    Switches

    Trap Key

    Safety

    Contactors

    Safety Relays

    Cable Pull

    Switches

    Safety Drives

    Safety Enable

    SwitchesSafety Edges

    Safety PLC

  • FALHAS = Preocupao

    quando algo ocorre de maneira

    diferente do normal e previamente

    esperado

    E como as Falhas so geradas?

  • Incorreta avaliao de risco; Instalao errada e ou insuficiente; Equipamentos no certificados (MTTFd); Local de instalao no apropriado; Produtos instalados fora de um corretosistema de segurana;

    Falta de um plano de manutenoadequado;

    Principais Problemas Encontrados

  • FALHAS

    As falhas podem ser:

    - Aparentes

    - Ocultas

    - Acumulativas

    Para segurana no interessa quando tudo funciona.

    Mas sim quando um nico componente falha e como

    ele reage a essa FALHA!

  • Essncia da Segurana

    O ponto operacional da mquina cuja operao expor o operrio ao

    acidente dever ser protegido. O dispositivo de segurana dever

    estar em conformidade com Normas apropriadas.

    O nvel de segurana determinado por todo o conjunto de

    Segurana relacionado s partes de um sistema de controle e

    no somente das caractersticas de dispositivos protetores.

    No conecte as sadas de um dispositivo de segurana

    um PLC convencional !

    NBR14153

    (ANSI B11.1 - Appendix B4) - (ANSI B11.19 Sec. 5.5)

  • O que Redundncia?

  • O que Redundncia?

    Redundncia: aplicao de mais de um componente,

    dispositivo ou sistema, a fim de assegurar que,

    havendo uma falha em um deles na execuo de sua

    funo o outro estar disponvel para executar esta

    funo.

    NR-12

  • O que Redundncia!

    Saida segura

    Saida segura

    Everything

    OK?

    Monitorao

    Monitorao

    Cada 20 ms

    IBM

    Mac

  • O que so Componentes de Segurana?

    Componentes de Segurana: So elementos projetados,

    construdos, testados, aprovados e certificados para

    executar esta funo

    So componentes CONFIVEIS com alto capacidade de

    gerar, quando em falha, uma condio segura.

    NR-12 Falha segura: o princpio de falha segura requer que um sistema entre em

    estado seguro, quando ocorrer falha de um componente relevante segurana. A

    principal pr-condio para a aplicao desse princpio a existncia de um estado

    seguro em que o sistema pode ser projetado para entrar nesse estado quando

    ocorrerem falhas. ....,deve ser usado o princpio de vida segura, que requer a

    aplicao de redundncia e de componentes de alta confiabilidade para se ter a

    certeza de que o sistema sempre funcione.

  • O que Componentes de Segurana?

  • Qual a opo a seguir?

    Qual o MTTF?

    MTTFd = Mean Time to dangerFailure

    Micro........ MTTFd < 3 anos

    Micro........ MTTFd > 385 anos

    MTTFd - Indicao MTTFd - Alcance

    Baixo 3 anos < MTTFd < 10 anos

    Medio 10 anos < MTTFd < 30 anos

    Alto 30 anos < MTTFd < 100 anos

  • O que uma interface de Segurana?

    Interface de segurana: dispositivo responsvel por realizar o

    monitoramento, verificando a interligao, posio e

    funcionamento de outros dispositivos do sistema, impedindo a

    ocorrncia de falha que provoque a perda da funo de

    segurana, como rels de segurana, controladores

    configurveis de segurana e CLP de segurana.

    NR-12

  • O que so entradas de segurana (funo)? Chave de intertravemento, Tapetes, Cortinas de Luz, Bi-Manual de

    Segurana, etc

    Tipos de Alimentao dos reles: Alimentao 120, 240 Vac, ou 24 Vdc/Vac

    Contatos de sada requeridos (3 NA 1 NF,.6 NF 3 N.F + Aux), temporizado, etc.

    Tipos de Rearme (Automatico/Manual ou Manual Monitorado)

    Como especificar Reles de Segurana?

  • Canal dplo

    Temporizador

    Detetor de movimento

    Contra fora eletromotriz

    Canal Simples

    -Cortinas de Luz

    -Bi-Manual.

    -Tapetes e batentes

    Multi-funcional

    Reles Modulares

    Reles Programaveis

    Reles de Segurana

  • Controle CLPs

    CLPS DE SEGURANA

    Qual o SIL do CLP?

    Safety Integrity Level

    SIL 1 , 2 , 3

  • O que so sistemas de Segurana?

    Sistemas de segurana.

    12.38. As zonas de perigo das mquinas e equipamentos devem possuir

    sistemas de segurana, caracterizados por protees fixas, protees

    mveis e dispositivos de segurana interligados, que garantam proteo

    sade e integridade fsica dos trabalhadores.

    12.42. Para fins de aplicao desta Norma, consideram-se dispositivos de

    segurana os componentes que,

    por si s ou interligados ou associados a protees, reduzam os riscos de

    acidentes e de outros agravos

    sade, sendo classificados em:

    a) comandos eltricos ou interfaces de segurana:

    b) dispositivos de intertravamento:

    c) sensores de segurana:

    d) vlvulas e blocos de segurana:

    e) dispositivos mecnicos:

    f) dispositivos de validao:

    NR-12

  • Sistema de Segurana

    ENTRADA LGICA SADA

    ELEMENTO

    CONFIVEL

    ELEMENTO

    CONFIVEL

    ELEMENTO

    INTELIGENTE

    MONITORIZAO

  • Sistema de Segurana Canal simples

  • Sistema Segurana Canal duplo

    A1 S11 S52 S12 13 23 33 41

    S21 S22 S34 A2 14 24 34 42

    MSR 127

    K1

    K2

    K2

    K1

    RESET

    M

    Componentede segurana

    Rele de segurana

    Contatora

    INPUT

    LOGIC

    OUTPUT

    EN954 Cat. 4

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

  • Sistema de Segurana Integrado

  • RSNetworx

    GuardPLC I/O

    Extensions(4 Modules)

    GuardLogix(V14)

    GuardLogix(V14)

    ArmorBlock

    MaXum(2 Modules)

    GuardPLC I/O(3 Modules)

    Logix-based

    Platforms

    EtherNet/IP

    RSLogix

    RSView

    VersaViewLogix-based

    Platforms

    DeviceNet

    Safety

    DeviceNet Safety I/O(3 Modules)

    VersaViewRSLogix Guard

    OPC Server -

    GuardPLC

    GuardPLC Ethernet

    Sistema em Arquitetura com CLP s

  • Est

    Seguro?

    O atendimento as Normas Fundamental

    Como quantificar o risco??

  • Os projetistas de mquinas

    devem determinar todas as

    reas de risco, e mitigar os

    riscos nveis aceitveis

    Definio de Risco

    Material e Qumico

    Mecnico

    Eltrico

    Termico

    Rudo

    Vibrao

    Radiao

    Ergonmico

  • Conforme NBR 14153 Anexo B

    S- Severidade do ferimento

    S1 leve (reversvel)

    S2 grave (irreversvel) inclusive fatal

    F- Freqncia e ou tempo de exposio

    F1 raramente e/ou pequena exposio

    F2 freqente at contnuo e/ou longa exposio

    P- Possibilidades de evitar o perigo(referem-se geralmente velocidade e freqncia com

    a qual a pea analisada movimenta-se e a distncia do

    operador da mesma.

    P1 possvel sob determinadas condies

    P2 pouco possvel

    Ponto de partida para

    avaliao do risco de

    segurana.B 1 2 3 4

    S1

    S2

    F1

    F2

    P1

    Categorias

    P2

    P2

    P1

  • SIL EN/IEC 62061

    A estimativa de risco feita, considerando-se

    a gravidade do(s) ferimento(s),

    a freqncia e durao da exposio ao perigo (F),

    a probabilidade da ocorrncia de um evento que gere perigo (W) e

    a possibilidade evitar ou limitar o dano (P).

    Classificao da gravidade (S):

    Efeito Gravidade (S)

    irreversvel: morte, perda da viso ou brao 4

    irreversvel: membros quebrados, perda de um/vrios dedo(s) 3

    reversvel: necessidade de tratamento por um mdico 2

    reversvel: Requeridos primeiros socorros 1

  • SIL EN/IEC 62061

    Classificao da freqncia e durao da exposio:

    Freqncia da exposio Durao (F) > 10 m*

    1 h a 1 dia a 2 semanas a 1 ano 2

    * Se a durao for inferior a 10 min, o valor pode ser rebaixado para o prximo nvel

    .

    Classificao da probabilidade:

    Probabilidade da ocorrncia Probabilidade (W)

    muito alta 5

    provvel 4

    possvel 3

    rara 2

    desprezvel 1

  • SIL EN/IEC 62061

    Classificao da possibilidade de se evitar ou limitar um dano:

    Possibilidade de evitar ou limitar Evitar e limitar

    impossvel 5

    rara 3

    provvel 1

    Matriz da classificao SIL:

    Gravidade

    (S)

    Classe (K)

    3 - 4

    Classe (K)

    5 7

    Classe (K)

    8 - 10

    Classe (K)

    11 - 13

    Classe (K)

    14 - 15

    4 SIL 2 SIL 2 SIL 2 SIL 3 SIL 3

    3 (OM) * SIL 1 SIL 2 SIL 3

    2 (OM) SIL 1 SIL 2

    1 (OM) SIL 1

    * OM = outras medidas

    A definio do SIL feita com base na tabela seguinte, onde

    K = F+W+P .

  • ANSI / RIA R15.061999 Grfico do Risco

    Simples (Cat. B)

    Canal Simples (Cat. 1)

    Canal Simples (Cat. 1)

    Canal Simples com monitorao (Cat. 2)

    Controle Confivel (Cat. 4 / 3)

    Controle Confivel (Cat. 4)R1

    R2A

    R2B

    R4

    R2C

    R3A

    R3B

    S2

    E2

    E1

    A2

    A1

    A2

    A1

    S1

    E2

    E1

    A2

    A1

    A2

    A1

    Canal Simples com monitorao (Cat. 2)R2B

    Simples (Cat. B)

    Incio

    ANSI EN-954

    Severidade

    ExposioPosso evitar

    Faixa

    Risco

    Requisitos do circuito de segurana

  • Atender requisitos de normas relevantes ao

    sistema de parada de Emergncia em funo da

    abertura da porta

    M

    Controle de

    mquina

    Ind. auxiliar

    Categoria B

    100S-C

  • Utilizao de componentes seguros para atender ao

    sistema de parada de Emergncia em funco da

    abertura da porta

    M

    Controle de

    mquina

    Ind. auxiliar

    Categoria 1

  • Categoria 2

    Controle de parada efetuado por um Rele

    com Monitorao

    Rele

    Controle de

    mquina

    M

  • Rele

    Categoria 3

    No perde a funo de segurana com uma

    simples falha Redundncia o mtodo usual

    Controle de

    mquina

    Mmonitorao

  • Categoria 4

    Excluso de falha

    Excluso de falha

    No perde a funo de segurana com uma simples falha ou

    acumulo Redundncia e Diversidade o mtodo usual

    Rele

    Controle de

    mquina

    MMmonitorao

  • Rel

    Controle de

    mquina

    M

    Exemplo: Categoria

    4 referente ao nvel

    de risco e a

    proteo requerida

    para proteger o

    operador.

    Sistema de parada de EmergnciaEN954 / NBR 14153 - Categoria 4

  • Categoria 0 Parada sem controle

    Desernegizao total se necessrio

    Categoria 2 Parada controlada

    Sem desernegizao

    Categoria 1 Parada controlada

    Desernegizao total aps a

    parada da mquina.

    Paradas de EmergnciaEN 418, IEC 60204-1, NBR 13759

  • Sistema de parada de EmergnciaEN954 / NBR 14153 - Categoria 4

    Rele

  • Sistema de parada de EmergnciaEN954 / NBR 14153 - Categoria 3

  • Chave de

    seguranaPLC - Safety

    PLC - Comum

    INTERFACES ELETRO-ELETRNICAS

  • INTERFACES ELETRO-ELETRNICAS

  • Segurana Basica!

    Qual a Categoria de

    RISCO?

  • Diferenas CAT e PL / SIL

    CAT:

    Determinstica

    Qualitativa

    Focalizada em componentes

    Segurana convencional

    PL e SIL:

    Probabilstica

    Quantitativa

    Focalizada em Sistemas

    Segurana funcional

    EN-954

    NBR14153

    ISO-13849

    IEC-61508

    IEC-62061

  • ISO13849 Performance Level

    S1

    S2

    F2

    F1

    Performance

    Level, PLr

    a

    b

    P1

    P2

    e

    c

    d

    P1

    P2

    P1

    P2

    P1

    P2

    F2

    F1

    Contribuio para

    Reduo do risco

    Baixo

    Alto

    Deterrminado a cada funo de segurana

    S = Severidade

    F = Frequencia ou Durao da exposio

    P = Possibiliddae de Evitar o Perigo

    1 = baixo

    2 = alto

  • PL X Categorias

  • SIL3, CAT4, AK5

    D1

    D2

    D3

    D4

    A1

    A2

    A1

    A2

    E1

    E2

    E1

    E2

    P3 P2 P1

    1 1

    0

    2 1

    1

    3 3

    1

    4 3

    2

    6

    3

    7

    4

    8

    4

    0

    0

    1

    0

    2

    1

    3

    1

    4 4

    5

    3

    6

    3

    7

    4

    0 B

    0

    0 B

    0

    1 1

    0

    2 2

    1

    3

    1

    4

    2

    5

    3

    6

    3

    2

    5 >4

    3

    DIN EN

    IEC

    Parmetros de Risco:

    D Extenso do danoD1: Pequeno Ferimento

    D2: Ferimento severo/irreversvel a uma

    ou mais pessoas; morte de uma pessoa

    D3: Morte de algumas pessoas

    D4: Consequncias catastrficas; mortes

    mltiplas

    E - Tempo de Exposio

    E1: Raro a Pouco Frequente

    E2: Frequente a Contnuo

    A Atenuao / Mitigao do RiscoA1: Possvel sob certas circunst6ancias

    A2: Pouco possvel / Impossvel

    P Probabilidade de OcorrnciaP1: Muito Baixa

    P2: Baixa

    P3: Relativamente AltaDIN 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

  • Safety Integrity Level (SIL)

    Continuous

    Level PFH

    4 1 in 1 billion

    3 1 in 100 million

    2 1 in 10 million

    1 1 in 1 million

    PFH / Probability of Dangerous Failure per Hour

  • Mais termos

    MTBF

    Fault Tolerant

    2oo3

    Failsafe

    1oo3

  • 1oo1 System

  • 1oo2 System

  • Arquitetura 1oo2

    12.37. O circuito eltrico do comando da partida e parada do

    motor eltrico de mquinas deve possuir, no mnimo, dois

    contatores com contatos positivamente guiados, ligados em

    srie, monitorados por interface de segurana ou de acordo

    com os padres estabelecidos pelas normas tcnicas

    nacionais vigentes e, na falta destas, pelas normas tcnicas

    internacionais, se assim for indicado pela anlise de risco, em

    funo da severidade de danos e frequncia ou tempo de

    exposio ao risco.

  • 2oo2 System

  • 2oo3 System

  • A VIDA

    VALE

    ESSE

    RISCO?

  • INTERFACES ELETRO-ELETRNICAS

  • INTERFACES ELETRO-ELETRNICAS

  • INTERFACES ELETRO-ELETRNICAS

    A.R.T.

  • Um dos rgos mais complexos do corpo.

    Composto por:

    Nervos

    Tendes

    Tecidos

    Ossos

    Informaes Relevantes

  • Nossas Mos !

    Os acidentes envolvendo as mos

    representam 49% e os acidentes

    envolvendo os braos representam

    7%, juntos (mos e braos) totalizam

    56%, sendo assim, devemos

    concentrar nossos esforos visando

    estes tipos de acidentes sem, no

    entanto, esquecermos de procurar

    melhorias para prevenir os demais.

    Informaes Relevantes

  • Nossas Mos !

    TESTE

    Com o polegar dobrado em direo

    palma da mo, e mantendo ele assim

    tente abotoar dois botes de sua

    camisa. Utilizando apenas 4 dedos

    CONSEGUIU ?

    Informaes Relevantes

  • Amai o prximo como a ti mesmo

    Jesus