L'arresto di emergenza nelle macchine
15.10.2007
La funzione di emergenza riveste un aspetto basilare nel campo delle macchine industriali ed è applicabile non solo alle singole macchine ma può riguardare in modo più generale interi processi industriali costituiti da più macchine integrate tra loro; a differenza degli impianti elettrici dove, quando applicato, è prevalentemente utilizzato il comando di emergenza (ove si deve agire sull'alimentazione elettrica per eliminare pericoli imprevisti), nel mondo delle macchine l'arresto di emergenza molto spesso costituisce l'ultima arma a disposizione dell'utilizzatore della macchine per contrastare l'effetto di anomalie o situazioni pericolose.
Fino a pochi mesi la funzione dell'arresto di emergenza era regolamentata in ambito della Comunità Europea dalla norma EN 418 ma recentemente è stata sostituita dalla norma EN ISO 13850 (seconda edizione) che ha aggiornato i contenuti della norma EN 418. La cronologia delle normative relative alla funzione di arresto emergenza vede nascere la prima norma inerente a tale argomento nel 1992 con la pubblicazione della prima edizione della norma EN 418 cui è seguita nel 1996 la pubblicazione italiana UNI EN 418 (identica alla pubblicazione europea); sulla scorta della pubblicazione europea si mosse poi anche l'ISO pubblicando nel novembre 1996 la norma ISO 13850 (prima edizione) che di fatto ricalca molto il documento europeo anche se con qualche differenza: si tratta uno dei pochi esempi di norma europea che è stata presa a riferimento dalla normativa applicabile in ambito mondiale. In definitiva fino a pochi mesi fa nell'ambito della Comunità Europea era applicata la EN 418 (soprattutto perché riconosciuta come norma armonizzata per la Direttiva Macchine) mentre negli altri paesi era applicata anche la ISO 13850, ma dal maggio 2007 con la pubblicazione della nuova edizione della norma ISO/IEC 13850 (recepita per ora in ambito europeo solo come EN ISO 13850) di fatto la normativa mondiale ed europea inerente all'argomento risulta unificata.
La seconda edizione della norma ISO 13850 ha costituito inoltre un primo esperimento di preparazione congiunta di una normativa da parte dei due principali organismi mondiali della normazione, ossia l'IEC (che si occupa della normativa del settore elettrico) e l'ISO (che si occupa della normativa del settore non elettrico), da cui appunto la classificazione come ISO/IEC 13850 edizione 2.0 che sarà resa disponibile presto non solo come ISO 13850 ma anche come IEC 13850.
L'aspetto più rilevante di tale norma è che essa non ricopre solo aspetti legati al settore elettrico, ma detta i principi generali per la realizzazione della funzione di arresto emergenza indipendentemente dal tipo di energia utilizzata per realizzare tale funzione: ciò significa che questi principi generali possono essere utilizzati per realizzare circuiti dell'arresto di emergenza di tipo elettrico, di tipo pneumatico, di tipo oleodinamico, eccetera.
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Nel breve spazio riservato a questo articolo saranno illustrati i concetti principali di tale norma con un occhio di riguardo alle novità introdotte nella seconda edizione.
Legislazione: la funzione dell'arresto di emergenza
Quando si parla di legislazione in materia di sicurezza macchine bisogna prestare attenzione sia alla legislazione nazionale che alla legislazione comunitaria inerente alle Direttive. In ambito nazionale le legislazioni che richiamano la funzione di emergenza sono il famoso DPR 547/55 (art. 52 inerente alla messa in moto ed arresto dei motori) e il DPR 459/96 che ha recepito in Italia la Direttiva Macchine. In particolare l'art. 52 sopra citato riporta alla fine testualmente che "se ciò è appropriato e funzionale rispetto ai pericoli dell'attrezzatura di lavoro e del tempo di arresto normale, un'attrezzatura di lavoro deve essere munita di un dispositivo di arresto di emergenza"; in realtà questa frase è stata aggiunta all'art. 52 in seguito a quanto prescritto nell'art. 36 comma 4 del D.Lgs 626/94 ad indicare l'importanza per le attrezzature di lavoro (e quindi anche le macchine) di essere dotate di un dispositivo di arresto emergenza ove ciò risulti necessario. Ma la prescrizione più pressante circa la necessità di dotare le macchine di un dispositivo di arresto emergenza ove questo sia necessario deriva del DPR 459/96 il quale - all'art. 1.2.4 del suo Allegato I - prescrive che ogni macchina sia "munita di uno o più dispositivi di arresto di emergenza che consentano di evitare situazioni di pericolo che rischino di prodursi imminentemente o che si stiano producendo" escluso "le macchine per le quali il dispositivo di arresto di emergenza non può ridurre il rischio perchè non riduce il tempo per ottenere l'arresto normale oppure perchè non permette le misure specifiche che il rischio richiede" e "le macchine portatili e quelle a guida manuale".
Trauardo: giugno 2008
Il DPR 459/96 recepisce come già detto la Direttiva Macchine 89/392/CE e successivi emendamenti (a livello europeo sostituita nel 1998 dalla direttiva 98/37/CE che altro non ha fatto che integrare il tutto in un testo unico senza apportare alcuna modifica alla direttiva 89/392/CE ed ai suoi emendamenti), pertanto applicare tale DPR equivale a soddisfare pienamente la Direttiva Macchine attualmente in vigore; occorre tuttavia tenere presente che il 29 dicembre 2009 entrerà in vigore la nuova Direttiva Macchine (Direttiva 2006/42/CE) che ha introdotto numerose novità aggiornando la precedente direttiva, ed in particolare all'art. 1.2.4 relativo all'arresto di emergenza ha aggiunto ulteriori due prescrizioni e cioè:
• che la funzione di arresto di emergenza sia sempre disponibile e operativa a prescindere dalla modalità di funzionamento;
• che i dispositivi di arresto di emergenza siano soluzioni aggiuntive e non sostitutive di altre misure di protezione. Dunque, il nuovo testo legislativo italiano che dovrà recepire la direttiva 2006/42/CE entro il 29 giugno 2008 dovrà tenere conto di questi nuovi aspetti relativi all'arresto di emergenza.
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La Norma ISO/IEC 13850
L'importanza in ambito elettrico delle normative tecniche, quando applicate, come noto deriva in ambito nazionale dall'automatico riconoscimento della regola d'arte secondo la legge 186/68; in ambito internazionale rivestono invece fondamentale importanza le normative armonizzate ai sensi di una direttiva specifica in quanto automaticamente attivano il "principio di presunzione di conformità" ai requisiti essenziali di sicurezza che esse ricoprono nell'ambito della direttiva specifica per le quali sono armonizzate (e l'armonizzazione è sancita dalla loro pubblicazione sulla Gazzetta Ufficiale CE). In tale contesto la normativa inerente all'arresto di emergenza si inserisce perfettamente essendo armonizzata da anni per la Direttiva Macchine; più precisamente fino all'7 maggio 2007 nel territorio comunitario era applicabile la norma EN 418, ma dall'8 maggio 2007 la EN 418 è stata sostituita dalla norma EN ISO 13850; oltretutto stranamente non è stato concesso nessun periodo nel quale le due norme potessero essere applicate in parallelo, come solitamente accade per lasciare il tempo ai costruttori per adeguarsi alla nuova edizione della norma emanata, ma ciò deriva probabilmente dal fatto che le novità inserite nella norma EN ISO 13850 non sono rilevanti al punto da richiedere tale temporaneo parallelismo.
La norma EN ISO 13850 definisce come "funzione di arresto di emergenza)" una funzione destinata a:
• evitare l'insorgere, o ridurre gli esistenti, pericoli alle persone, danni al macchinario o alle lavorazioni in corso;
• essere attivata mediante una singola azione umana. La definizione evidenzia come la funzione di emergenza sia una funzione che deve essere attivata esclusivamente da una deliberata e singola azione umana, il che significa che non sono considerate funzioni di emergenza le funzioni che vengono avviate da azioni automatiche della macchina (tali azioni rientrano al più tra le funzioni svolte dai circuiti di sicurezza della macchina), ma soprattutto come non possa essere progettato un arresto di emergenza che richieda più di una azione umana per la sua completa attuazione; la giustificazione della prescrizione è evidente in ragione della necessità di tempestività di attivazione della funzione di arresto emergenza.
Tra le prescrizioni principali della norma vi è la richiesta che la funzione di arresto di emergenza sia disponibile in qualsiasi momento e che prevalga su qualsiasi funzione o modo di funzionamento (ossia non devo attendere ad esempio la fine di un ciclo di lavoro per attivare la funzione di arresto emergenza); inoltre non deve essere possibile che qualsiasi comando di avvio (volontario o involontario) possa avere effetto finché la funzione di emergenza non è ripristinata manualmente.
Per le postazioni di comando e controllo che possono essere scollegate dalla macchina (ad esempio pulsantiere) e che contengono il dispositivo di attivazione della funzione di emergenza, occorre poi evidenziare bene quando tale postazione è inattiva per evitare di confonderla con quelle invece attive.
Anche la norma EN ISO 13850, come la Direttiva Macchine, prescrive che la funzione di emergenza non sia sostitutiva ma complementare alle altre misure di sicurezza necessarie (cioè non posso ad esempio sostituire un interblocco di protezione di un riparo con un pulsante di emergenza nelle vicinanze di tale protezione, semmai il pulsante è da aggiungere) ed inoltre precisa che dopo l'attivazione dell'arresto di emergenza i movimenti e le operazioni pericolose siano arrestate nella maniera più appropriata in funzione della valutazione del rischio della macchina; ciò comporta ad esempio la scelta del tipo di arresto da attuare se categoria di arresto 0 (ossia arresto immediato mediante interruzione immediata dell'alimentazione della macchina o della parte pericolosa) oppure categoria di arresto 1 (cioè arresto delle parti pericolose della macchina e poi interruzione dell'alimentazione della macchina o delle parti pericolose) ai sensi della norma EN 60204-1.
Un aspetto importante ed al tempo stesso che può essere complicato per i processi costituiti da più macchine riguarda la prescrizione che la funzione di emergenza sia progettata in modo per cui la decisione di usare la funzione di arresto emergenza non costringa l'operatore a valutare gli affetti finali derivanti dall'attivazione di tale funzione; sebbene il concetto sia intuibile ed elementare, nella realtà talvolta è disatteso soprattutto quando nei grossi processi si è chiamati a frazionare la funzione di emergenza in più parti (ad esempio per reparto o linea produttiva).
La norma EN ISO 13850 prescrive anche, in linea con le disposizioni cogenti della Direttiva Macchine, che dopo l'attivazione della funzione di emergenza l'effetto del comando di emergenza debba essere sostenuto fino al suo ripristino manuale, ripristino che deve essere possibile solo dalla posizione in cui è stato attivato l'arresto di emergenza; il ripristino tuttavia non deve comportare un avvio automatico della macchina ma solo autorizzare il riavvio dopo che tutte le postazioni ove l'arresto di emergenza è stato attivato sono state ripristinate.
Circa la scelta dei dispositivi di attuazione della funzione di emergenza la norma EN ISO 13850 ammette l'uso di
• pulsanti a fungo;
• fili, corde o barre;
• maniglie;
• per applicazioni specifiche pedali senza copertura di protezione. Altri dispositivi di attuazione non sono quindi ammessi.
Nella norma EN ISO 13850 è riportato, come per la norma EN 418, l'obbligo di utilizzare per i dispositivi di attuazione della funzione di emergenza il principio della "operazione di apertura positiva (di un elemento di contatto)" con bloccaggio meccanico del dispositivo. Il principio della operazione ad apertura positiva è definito nella norma EN 60947-5-1 articolo K.2.2 come il "raggiungimento della separazione del contatto come risultato diretto di un movimento specifico dell'attuatore per mezzo di elementi non elastici (per es. senza l'intervento di una molla)"; rientrano tra i dispositivi di comando ad apertura positiva ad esempio i blocchetti di contatti associati al pulsante di emergenza e per attestare il requisito del dispositivo di comando con operazione di apertura positiva il costruttore di tale componente deve apporre su di esso in modo indelebile e leggibile il simbolo indicato in figura 1.
L'uso di contatti ad apertura positiva è un elemento fondamentale poiché l'apertura positiva garantisce, proprio perché non sci sono elementi elastici interposti tra l'attuatore manuale (ad esempio il pulsante) ed il contatto elettrico che apre il circuito di emergenza elettrico, che anche con contatto incollato (ad esempio a causa di un cortocircuito) la forza esterna applicata all'attuatore manuale è in grado di aprire comunque il contatto garantendo la funzione di arresto.
La prescrizione nella norma EN ISO 13850 del bloccaggio meccanico del dispositivo di attuazione di emergenza è una novità della seconda edizione della norma EN ISO 13850, la quale recepisce questa prescrizione già inserita nella norma EN 418 allineandosi così alla filosofia europea indicata nella Direttiva Macchine (anche se a livello ISO la Direttiva Macchine non ha particolare rilevanza essendo la norma EN ISO 13850 una norma valida a livello mondiale).
Fondamentale nella seconda edizione della EN ISO 13850 è l'estensione del riferimento per la prima volta alle prescrizioni della intera norma IEC 60204-1 (e pertanto EN 60204-1 in ambito comunitario) per quanto concerne le parti elettriche che realizzano la funzione di emergenza, il che equivale a dare carattere prevalente e specifico a tali prescrizioni rispetto a quelle inserite nella norma EN ISO 13850; ciò risulta importante soprattutto quando la prescrizione di quest'ultima norma impone la collocazione di un dispositivo di attuazione dell'arresto di emergenza su ciascuna postazione di comando e controllo della macchina (più in altre postazioni necessarie in base all'analisi del rischio della macchina specifica) fatto salvo che l'analisi del rischio indichi che ciò non è necessario, contrariamente alla norma EN 60204-1 che non ammette questa ultima possibilità: proprio per il carattere prevalente delle prescrizioni della norma EN 60204-1 sulla norma ISO 13850 i dispositivi di arresto emergenza di tipo elettrico sono sempre da collocare in tutte le postazioni di comando e controllo, cosa che non vale invece per dispositivi di arresto emergenza relativi che utilizzano altre tipologie di alimentazioni (ad esempio pneumatica).
Altro aspetto chiave del richiamo alla norma EN 60204-1 che investe anche le funzioni di arresto emergenza è la resistenza ai guasti dei circuiti che realizzano tali funzioni; sebbene la funzione di emergenza non sia una funzione di sicurezza ma una misura complementare alle funzioni di sicurezza, ciò non significa che i circuiti elettrici che la realizzano debbano essere di tipo ordinario, ma al contrario dovranno avere una resistenza ai guasti conforme al rischio che essa chiamata a coprire: ne consegue che anche per tali circuiti sono applicabili i requisiti di resistenza indicati nelle norme EN 62061 e/o ISO EN 13849.
A proposito della prevalenza delle prescrizioni riportate nella norma EN 60204-1 rispetto alla norma EN ISO 13850 relativamente agli aspetti elettrici, una importante prescrizione della norma EN 60204-1 è riportata nel suo art. 9.2.5.4.2 il quale, rispetto allo stesso articolo della edizione 1998 della stessa norma, non contiene più il divieto di usare un arresto di categoria 0 per la funzione di arresto di emergenza mediante componenti non elettromeccanici (cioè con componenti elettronici od elettronici programmabili oppure mediante trasmissione di comandi attraverso una rete o una linea di comunicazione), cosi pure come non contiene più la prescrizione di usare solo componenti elettromeccanici per la soppressione finale dell'alimentazione di potenza agli attuatori per arresti di emergenza realizzati in categoria di arresto 1.
La soppressione delle suddette prescrizioni non è cosa da poco in quanto ha aperto la strada all'uso dell'elettronica anche per la realizzazione dei circuiti di emergenza (ad esempio sistemi di comunicazione a mezzo Bus) purché tali circuiti siano realizzati con la necessaria resistenza ai guasti in base alla valutazione del rischio adottando i criteri riportati appunto nelle norme EN 62061 e/o EN ISO 13849 (parti 1 e 2)
L'apertura nel testo dell'ultima edizione della norma CEI EN 60204-1 verso l'elettronica anche per le funzioni di arresto emergenza non deve comunque esonerare il progettista della macchina dal verificare se eventuali norme di tipo "C" relative a precise tipologie di macchine riportano prescrizioni differenti (soprattutto per le norme non ancora aggiornate ei cambiamenti introdotti dalla nuova edizione 2006 della norma EN 60204-1) poiché è possibile che l'uso dell'elettronica o dei BUS di sicurezza non sia comunque ancora consentito.
Nel posizionare i dispositivi di attuazione della funzione di arresto emergenza si deve prestare attenzione affinché questi siano facilmente accessibili, fuori dalle zone pericolose ed identificati dal colore rosso su sfondo giallo; un tipico errore commesso dai costruttori dell'equipaggiamento elettrico è quello di colorare di rosso su sfondo giallo la maniglia del dispositivo generale di sezionamento dell'alimentazione elettrica di macchina (concesso dalla norma EN 60204-1 come attuatore per l'arresto di emergenza) e poi porlo dietro un'anta trasparente di un quadro elettrico: dove finisce in tal caso la facile e rapida accessibilità prescritta dalla norma EN ISO 13850?
Da ultimo è opportuno segnalare che tra le prescrizioni particolari relative alle funzioni di emergenza quando si usano funi di emergenza, nella nuova edizione della norma EN ISO 13850 è stata eliminata la possibilità di ripristinare l'emergenza anche senza vedere tutta la fune purché fosse possibile ispezionabile tale fune per tutta la sua lunghezza: questa prescrizione è stata eliminata (probabilmente perché ritenuta troppo pericolosa ai fini della sicurezza).
Infine nel caso si voglia porre un etichetta identificativa sul pulsante di emergenza deve essere utilizzato il simbolo indicato in figura 2.
L'emergenza negli impianti
La corretta realizzazione di un sistema di emergenza, nonostante l'apparente semplicità legata al suo concetto, pur rispettando le regole contenute nella norma IS0 13850 può risultare complicata soprattutto quando riportata nella realtà degli impianti complessi dove si intrecciano le necessità di integrare i diversi sistemi di arresto emergenza realizzati per ciascuna singola macchina che costituisce l'impianto. La scelta della struttura del sistema di arresto emergenza ottimale comporta la necessità del coordinamento tra i costruttori delle singole macchine e il responsabile dell'integrazione di tali macchine nel processo: qualora il responsabile non sia sufficientemente attento e preparato, potrebbe sovrastimare o sottostimare il sistema di emergenza (sovrastimarlo estendendolo ad esempio anche a parti di impianto che non lo richiedono o sottostimarlo realizzando una insufficiente categoria di sicurezza dei circuiti di emergenza). Il problema della corretta scelta della struttura del sistema di un sistema di arresto emergenza non si presenta solo all'atto della realizzazione di un nuovo processo ma anche ad esempio quando in tale processo viene aggiunta o sostituita una macchina; in tal caso gli stessi utilizzatori finali sono chiamati ad una maggiore attenzione, anche se troppo spesso affidano con leggerezza queste operazioni di sostituzione o integrazione ad installatori esterni i quali magari sono ignari dell'importanza di analizzare adeguatamente se quanto stanno installando incide sulla struttura del sistema di arresto emergenza generale del processo.
Alcuni aspetti della strutturazione della funzione di arresto emergenza da considerare fin dalla fase progettuale sia durante la realizzazione di nuovi processi che durante la loro modifica, possono riguardare ad esempio:
• la scelta della categoria di resistenza ai guasti, del Performance Level (PL ai sensi della norma EN ISO 13849-1) o del SIL (ai sensi della norma EN 62061) dei circuiti elettrici che devono realizzare i circuiti di arresto emergenza;
• la predisposizione nel sistema di arresto emergenza di ciascuna macchina di ricevere il comando di arresto emergenza da altre macchine del processo ed al tempo stesso di dare il comando di arresto emergenza ad altre macchine;
• la suddivisione in una o più parti del sistema di arresto emergenza in funzione di fattori quali la disposizione delle macchine nell'area produttiva e la relativa visibilità, la facile e rapida accessibilità agli attuatori manuali dell'arresto di emergenza, la dislocazione del personale sul processo, la preparazione psico-attitudinale degli operatori e soprattutto la strutturazione della suddivisione dell'arresto di emergenza in modo che l'operatore non abbia incertezze circa quale sistema di arresto emergenza attivare nel momento del bisogno. Da quanto esposto si capisce come anche la scelta delle struttura generale di un sistema di arresto emergenza debba essere il frutto di una seria analisi dei rischi che coinvolge tutto il processo sia esso strutturato da più macchine o da più linee di processo.
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