Os seus sistemas pneumáticos estão a funcionar sem circuitos de segurança adequados, colocando os trabalhadores em risco e expondo as suas instalações a violações regulamentares dispendiosas? Os sistemas de segurança pneumáticos não conformes causam mais de 15.000 lesões no local de trabalho anualmente, com coimas que atingem $140.000 por incidente por violações das normas de segurança.
Circuitos de segurança ISO 13849 para sistemas pneumáticos1 exigem monitorização de canal duplo, funções de paragem de emergência, modos de falha seguros e cálculos de nível de desempenho para atingir níveis de integridade de segurança de categoria 3 ou 4 que protejam o pessoal e o equipamento da libertação de energia pneumática perigosa.
No mês passado, recebi uma chamada urgente de Robert, um engenheiro de segurança de uma fábrica de fabrico de metais no Wisconsin, cujas instalações enfrentavam uma coima de $75.000 da OSHA porque os seus circuitos de segurança de cilindros sem haste não cumpriam os requisitos de conformidade da ISO 13849 durante uma inspeção de rotina.
Índice
- Quais são os principais requisitos da norma ISO 13849 para circuitos de segurança pneumáticos?
- Como é que se calculam os níveis de desempenho para sistemas de segurança pneumáticos?
- Que componentes de segurança são essenciais para circuitos pneumáticos em conformidade com a norma ISO 13849?
- Que erros comuns devem ser evitados na implementação de circuitos pneumáticos de segurança?
Quais são os principais requisitos da norma ISO 13849 para circuitos de segurança pneumáticos?
Compreender os requisitos da norma ISO 13849 é crucial para criar sistemas de segurança pneumáticos conformes!
Os circuitos de segurança pneumáticos ISO 13849 devem incluir canais de segurança redundantes, cobertura de diagnóstico para deteção de falhas, análise de falhas por causas comuns e verificação sistemática da capacidade para atingir os níveis de desempenho exigidos (PLa a PLe) com base em cálculos de avaliação de riscos.
Categorias de segurança e arquitetura
Requisitos da categoria 3:
Arquitetura de segurança de canal duplo com monitorização cruzada2 garante que falhas isoladas não comprometam as funções de segurança, exigindo sensores, lógica e elementos finais redundantes.
Normas da categoria 4:
Deteção de falhas e cobertura de diagnóstico melhoradas para além da categoria 3, com capacidade sistemática para detetar falhas acumuladas antes de afectarem o desempenho da segurança.
Quadro de avaliação de riscos
Determinação do nível de desempenho:
Calcular o nível de desempenho necessário utilizando a gravidade (S1-S2), a frequência de exposição (F1-F2) e a possibilidade de evitar (P1-P2) para determinar os requisitos de PLa a PLe.
Perigos específicos da pneumática:
Endereço libertação de energia armazenada3, A Comissão Europeia tem um papel importante a desempenhar na prevenção de lesões causadas por movimentos inesperados, forças de esmagamento e lesões relacionadas com a pressão específicas dos accionadores pneumáticos e cilindros sem haste.
Requisitos de documentação
| Elemento ISO 13849 | Aplicação pneumática | Documentação necessária | Método de validação |
|---|---|---|---|
| Função de segurança | Paragem de emergência do cilindro | Especificação funcional | Ensaios de prova |
| Nível de desempenho | PLd para risco de esmagamento | Matriz de avaliação dos riscos | Verificação do cálculo |
| Categoria | Cat 3 de canal duplo | Diagrama de arquitetura | Revisão do projeto |
| Cobertura de diagnóstico | 90% deteção de falhas | Análise FMEA4 | Teste de injeção de falhas |
As instalações da Robert implementaram o nosso projeto recomendado de circuito de segurança em conformidade com a norma ISO 13849 para as suas aplicações de cilindros sem haste, o que não só resolveu os seus problemas de conformidade como também evitou três potenciais incidentes de segurança durante o primeiro mês de funcionamento.
Como é que se calculam os níveis de desempenho para sistemas de segurança pneumáticos?
Os cálculos corretos do nível de desempenho garantem que os seus circuitos de segurança pneumáticos cumprem os requisitos regulamentares!
Os cálculos do Nível de Desempenho combinam os valores de Tempo Médio até à Falha Perigosa (MTTFd), Cobertura de Diagnóstico (DC) e Falha por Causa Comum (CCF) utilizando as fórmulas da ISO 13849 para determinar se o seu circuito de segurança pneumático atinge o nível de integridade de segurança PLa até PLe exigido.
Cálculos MTTFd
Dados de fiabilidade dos componentes:
Utilize os valores B10d fornecidos pelo fabricante para componentes pneumáticos, normalmente 20.000.000 ciclos para válvulas de segurança de qualidade e 10.000.000 ciclos para actuadores padrão.
Cálculos ao nível do sistema:
Para sistemas de canal duplo de categoria 3, calcular o MTTFd equivalente utilizando fórmulas de fiabilidade paralelas que tenham em conta os benefícios da redundância.
Avaliação da cobertura de diagnóstico
Monitorização do sistema pneumático:
Implementar a monitorização da pressão, o feedback da posição e a verificação da resposta da válvula para atingir a DC ≥ 90% necessária para níveis de desempenho mais elevados.
Métodos de deteção de falhas:
Utilizar a comparação cruzada entre canais redundantes, verificações de plausibilidade e monitorização temporal para detetar falhas nos componentes pneumáticos.
Análise de falhas por causa comum
Requisitos de separação:
A separação física, eléctrica e de software entre canais de segurança evita falhas de modo comum em sistemas de controlo pneumático.
Factores ambientais:
Considerar os efeitos da temperatura, vibração, contaminação e interferência electromagnética na fiabilidade dos componentes de segurança pneumáticos.
Verificação do nível de desempenho
Ferramentas de cálculo:
Utilizar ferramentas de software ISO 13849 ou cálculos manuais para verificar se o nível de desempenho alcançado corresponde ao nível exigido pela avaliação de riscos.
Testes de validação:
Realizar testes sistemáticos, incluindo injeção de falhas, medição do tempo de resposta e verificação do modo de falha para confirmar o nível de desempenho calculado.
Na Bepto, fornecemos dados de fiabilidade detalhados para os nossos cilindros sem haste e componentes de segurança, permitindo cálculos precisos do Nível de Desempenho para sistemas em conformidade com a norma ISO 13849.
Que componentes de segurança são essenciais para circuitos pneumáticos em conformidade com a norma ISO 13849?
A seleção dos componentes de segurança corretos é fundamental para atingir a conformidade com a norma ISO 13849! ⚙️
Os componentes essenciais de segurança pneumática ISO 13849 incluem válvulas de segurança de canal duplo classificadas para SIL 3/PLe5O sistema de controlo de segurança da energia é composto por sensores de posição redundantes com tecnologia diversificada, dispositivos de monitorização de pressão com classificação de segurança e válvulas de exaustão de emergência com capacidades de reposição manual para um controlo completo da energia perigosa.
Seleção da válvula de segurança
Válvulas de segurança de canal duplo:
Utilize válvulas de segurança 5/2 ou 5/3 com ligação mecânica positiva entre canais, assegurando que ambos os canais são activados simultaneamente para paragens de emergência.
Capacidade do caudal de escape:
Dimensionar as válvulas de segurança para um alívio rápido da pressão, exigindo normalmente 2 a 3 vezes a capacidade de fluxo normal para atingir os tempos de paragem necessários.
Sistemas de monitorização da posição
Tecnologia de sensores redundantes:
Implementar diversos tipos de sensores (magnéticos + indutivos) para evitar falhas de causa comum e atingir os níveis de cobertura de diagnóstico necessários.
Sensores com classificação de segurança:
Utilize sensores certificados para aplicações de segurança funcional com taxas de falha documentadas e capacidades de diagnóstico.
Sistemas de segurança de pressão
Monitorização da pressão de canal duplo:
Monitorizar a pressão de alimentação e a pressão do atuador com transmissores redundantes para detetar condições de pressão perigosas ou falhas de componentes.
Níveis de pressão seguros:
Estabelecer pressões de funcionamento máximas seguras e implementar um alívio automático da pressão quando os limites são excedidos.
Comparação de componentes
| Tipo de componente | Grau padrão | Grau de segurança | Vantagem Bepto | Fator de custo |
|---|---|---|---|---|
| Válvula de segurança | Válvula básica 3/2 | SIL 3 de canal duplo | Certificação ISO 13849 | 3x padrão |
| Sensor de posição | Proximidade padrão | Diversos redundantes | Diagnóstico integrado | 2,5x padrão |
| Controlo da pressão | Medidor simples | Transmissor com classificação de segurança | Saída de canal duplo | 4x padrão |
| Lógica de controlo | PLC básico | PLC/relé de segurança | Segurança pré-configurada | 2x padrão |
Sarah, gestora de uma fábrica de montagem automóvel no Michigan, actualizou os seus sistemas de segurança pneumática com os nossos componentes compatíveis com a norma ISO 13849 e obteve a certificação PLd, reduzindo a complexidade do circuito de segurança em 40% em comparação com o seu projeto anterior.
Que erros comuns devem ser evitados na implementação de circuitos pneumáticos de segurança?
Evitar os erros comuns de implementação garante o sucesso da conformidade com a norma ISO 13849! ⚠️
Os erros mais comuns dos circuitos de segurança pneumáticos incluem cálculos inadequados de cobertura de diagnóstico, análise incorrecta de falhas por causas comuns, documentação insuficiente das funções de segurança, mistura de circuitos de segurança e não-segurança e não validação do nível de desempenho real através de procedimentos de teste sistemáticos.
Erros na fase de conceção
Avaliação inadequada dos riscos:
A não identificação correta de todos os perigos pneumáticos conduz a requisitos de nível de desempenho insuficientes e a medidas de segurança inadequadas.
Pensamento de canal único:
Aplicação de conceitos de segurança eléctrica sem ter em conta os requisitos específicos da pneumática, como a energia armazenada e as caraterísticas do fluxo.
Erros de implementação
Arquitetura de circuitos mistos:
A combinação de funções de segurança e de controlo standard no mesmo circuito pneumático compromete a integridade da segurança e complica a validação.
Separação insuficiente:
A separação física e funcional inadequada entre canais de segurança redundantes permite falhas de causa comum.
Supervisões de validação
Lacunas na documentação:
As especificações incompletas das funções de segurança, a falta de análise do modo de falha e os procedimentos de manutenção inadequados impedem uma certificação bem sucedida.
Deficiências nos testes:
Testes de prova insuficientes, falta de validação da injeção de falhas e verificação inadequada do tempo de resposta comprometem a fiabilidade do sistema de segurança.
Considerações sobre manutenção
Requisitos de ensaios periódicos:
Estabelecer calendários de ensaios de prova sistemáticos com base nos dados de fiabilidade dos componentes e na manutenção do nível de desempenho exigido.
Gestão de peças sobressalentes:
Manter os componentes sobresselentes com certificação de segurança e evitar a substituição de peças normais por componentes com certificação de segurança durante a manutenção.
A nossa equipa técnica Bepto fornece um apoio abrangente à implementação da ISO 13849, ajudando os clientes a evitar estes erros comuns e a obter uma certificação bem sucedida do sistema de segurança para as suas aplicações de cilindros sem haste.
Conclusão
A implementação de circuitos de segurança pneumáticos em conformidade com a norma ISO 13849 protege o pessoal, assegurando simultaneamente a conformidade regulamentar e a fiabilidade operacional! ️
FAQs sobre circuitos pneumáticos de segurança
P: Que nível de desempenho é normalmente exigido para sistemas de segurança pneumáticos?
A maioria das aplicações pneumáticas requer níveis de desempenho PLc ou PLd, sendo que as aplicações de alto risco, como grandes actuadores ou sistemas de alta pressão, requerem frequentemente PLd ou PLe para uma proteção adequada contra ferimentos graves ou morte.
P: Com que frequência é que os circuitos de segurança pneumáticos devem ser testados para garantir a conformidade com a norma ISO 13849?
Os intervalos dos testes de prova dependem dos valores MTTFd calculados, mas normalmente variam entre mensal para os sistemas PLe e anual para os sistemas PLc, com funções de diagnóstico monitorizadas continuamente durante o funcionamento.
P: Os sistemas pneumáticos existentes podem ser actualizados para cumprir os requisitos da norma ISO 13849?
Sim, a maioria dos sistemas existentes pode ser readaptada com componentes de segurança, monitorização redundante e arquitetura de controlo adequada, embora uma remodelação completa possa ser mais rentável para sistemas complexos.
P: Que documentação é necessária para a certificação do circuito de segurança pneumático ISO 13849?
A documentação necessária inclui a avaliação dos riscos, as especificações das funções de segurança, os diagramas de arquitetura, a análise FMEA, os cálculos do nível de desempenho, os resultados dos testes de validação e os procedimentos de manutenção para uma demonstração completa da conformidade.
P: Quanto custam normalmente os sistemas de segurança pneumática em conformidade com a norma ISO 13849 em comparação com os sistemas padrão?
Os sistemas pneumáticos compatíveis com a segurança custam normalmente mais do que os sistemas padrão, mas evitam acidentes dispendiosos, multas regulamentares e reclamações de seguros que excedem em muito o investimento adicional.
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“ISO 13849-1:2023 Segurança de máquinas - Partes dos sistemas de controlo relativos à segurança - Parte 1”,
https://www.iso.org/standard/73481.html?browse=tc. A norma ISO 13849-1 especifica a metodologia e os requisitos para a conceção e a integração de partes de sistemas de controlo relacionadas com a segurança, incluindo tecnologias pneumáticas em modos contínuos e de alta exigência. Função da evidência: general_support; Tipo de fonte: standard. Suporta: ISO 13849 circuitos de segurança para sistemas pneumáticos. ↩ -
“ISO/DIS 13849-2 Segurança de máquinas - Partes dos sistemas de controlo relativos à segurança - Parte 2”,
https://www.iso.org/standard/87709.html. O projeto de revisão da Parte 2 da ISO fornece requisitos e orientações para a conceção e validação de sistemas de controlo mecânicos, pneumáticos, hidráulicos e eléctricos relacionados com a segurança. Função da evidência: general_support; Tipo de fonte: standard. Suporta: Arquitetura de segurança de canal duplo com monitorização cruzada. ↩ -
“29 CFR 1910.147 - O controlo de energia perigosa (bloqueio/etiquetagem)”,
https://www.osha.gov/laws-regs/regulations/standardnumber/1910/1910.147. A norma de bloqueio/etiquetagem da OSHA identifica a energia pneumática como uma fonte de energia perigosa e exige que a energia perigosa armazenada ou residual seja aliviada, desligada, restringida ou tornada segura de outra forma. Função da evidência: general_support; Tipo de fonte: governo. Suporta: libertação de energia armazenada. ↩ -
“Diretrizes para a análise dos modos de falha e dos efeitos e para a avaliação dos riscos”,
https://standards.nasa.gov/standard/GSFC/GSFC-HDBK-8004. O manual da NASA fornece uma abordagem uniforme para a realização de análises de modo de falha, efeitos e criticidade como um documento vivo de avaliação de risco. Função de evidência: general_support; Tipo de fonte: government. Suporta: Análise FMEA. ↩ -
“IEC 62061:2021 Segurança de máquinas - Segurança funcional dos sistemas de controlo relacionados com a segurança”,
https://webstore.iec.ch/en/publication/59927. A IEC 62061 especifica os requisitos e recomendações para a conceção, integração, validação e verificação de sistemas de controlo relacionados com a segurança para máquinas. Função da evidência: general_support; Tipo de fonte: standard. Suporta: SIL 3/PLe. ↩
