MEDIDAS DE PROTEÇÃO COLETIVA SISTEMAS DE SEGURANÇA 4 BARREIRAS ÓTICAS

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1 MEDIDAS DE PROTEÇÃO COLETIVA SISTEMAS DE SEGURANÇA 4 BARREIRAS ÓTICAS

2 INTRODUÇÃO Este trabalho é uma compilação de informações sobre várias formas de proteções em máquinas e equipamentos. A Norma Regulamentadora No. 12 (referenciada a partir daqui como NR 12) é a base para os diversos comentários e propostas de solução. Além disso, vamos nos valer das Normas Técnicas Brasileiras vigentes (NBR) e algumas Normas Européias (EN). As várias soluções apresentadas baseiam-se em nossos entendimentos das normas e experiências de apresentação de soluções. Não dispensam o estudo minucioso das normas nem devem ser adotadas como conclusivas. A Leuze electronic, presente no Brasil há vinte anos, disponibiliza seus produtos e know-how de aplicação. Para contatar-nos, basta acessar o site

3 O QUE ESTÁ NA NORMA... Na NR 12: consideram-se dispositivos de segurança... - c) sensores de segurança: dispositivos detectores de presença mecânicos e não mecânicos... como cortinas de luz, detectores de presença optoeletrônicos, laser de múltiplos feixes, barreiras óticas, monitores de área ou scanners, batentes, tapetes e sensores de posição.

4 PRIMEIROS COMENTÁRIOS Para criarmos uma nomenclatura mais padronizada, definiremos as barreiras óticas da seguinte forma: - Grade de luz: - Composta por Transmissora + Receptora ou Transceiver + Espelhos - 1, 2, 3 ou 4 feixes - Geralmente para controle de acesso e perimetral - Cortina de luz: - Composta por Transmissora + Receptora - Vários feixes Resolução (14mm, 30mm etc.) - Geralmente para proteção frontal de ponto de trabalho

5 SEVERIDADE FREQUENCIA POSSIBILIDADE NBR Define os princípios gerais para projeto de partes de sistemas de comando relacionados à segurança de máquinas, e inclui: S1 F1 P1 B no item 6, a definição das Categorias de Segurança, de B a 4; - no Anexo B, o guia para seleção de categorias. S2 F2 P2 P1 P2 Durante esta apresentação entraremos em mais detalhes sobre categoria de segurança e ligações elétricas equivalentes.

6 DEFININDO AS CATEGORIAS A partir das definições da NBR 14153, é necessário dimensionar: - Severidade do ferimento, S1 ou S2; - Frequência e/ou tempo de exposição ao perigo, F1 ou F2; - Possibilidade de evitar o perigo, P1 ou P2. A categoria resultante definirá a quantidade e forma de ligação dos componentes de intertravamento. Não detalharemos como chegar às categorias, visto que são resultado da análise de risco, mas a aplicação dos equipamentos de proteção coletiva de forma coerente com esta análise. Apenas para efeito de exemplo ilustrativo, um acesso frontal de prensa classifica-se como Categoria 4 (S2-F2-P2).

7 CONTEXTO DAS CATEGORIAS Dada sua relevância e maior incidência nas análises de risco, focaremos nas Categorias 3 e 4: - Cat. 3: Quando um defeito isolado ocorre a função de segurança é sempre cumprida; alguns defeitos serão detectados; o acúmulo de defeitos não detectados pode levar à perda da função de segurança. - No contexto dos sensores de segurança mencionados na NR 12, scanners de área, batentes e tapetes de segurança são equipamentos Tipo 3 (permitem instalações até Cat.3), por serem passivos (respondem a uma ação externa reflexão da luz ou deformação de material); - Cat. 4: Quando os defeitos ocorrem, a função de segurança é sempre cumprida; os defeitos serão detectados a tempo de impedir a perda das funções de segurança. - Somente barreiras óticas, por serem emissor + receptor, podem ser Tipo 4 (e por conseguinte, permitir instalação Cat.4), por serem ativos (monitoração constante do status dos elementos receptores quanto à interrupção da luz).

8 DEFININDO AS DISTÂNCIAS DE INSTALAÇÃO - Diferentemente das proteções mecânicas, em que podem ser tabeladas, as distâncias de instalação dos equipamentos optoeletrônicos levam em consideração, obrigatoriamente, o tempo de resposta total do sistema. A norma NBR ISO apresenta a fórmula: S = ( K x T ) + C onde: S = mínima distância entre o ponto de detecção e o ponto de risco mais próximo K = velocidade de aproximação (definida por norma) T = performance de parada do sistema (medida com equipamento especial) C = distância adicional (relacionada com a resolução da cortina de luz) - A NR 12 traz no Anexo I-B, quadro IV, os valores já calculados para C. NBR ISO Posicionamento dos equipamentos de proteção com referência à aproximação de partes do corpo humano.

9 DEFININDO AS POSIÇÕES DE INSTALAÇÃO A NBR ISO define duas situações principais com base na direção de abordagem da pessoa ou de parte da pessoa: - Ortogonal (em ângulo reto ou normal) para a zona de detecção; - Na prática, vertical em relação ao solo. - Paralela à zona de detecção - Na prática, horizontal em relação ao solo.

10 DEFININDO AS POSIÇÕES DE INSTALAÇÃO A NBR ISO também define as situações de aproximação com as cortinas posicionadas em ângulo: - Ortogonal também é considerada quando o ângulo de instalação é maior que 30 graus em relação ao solo (com tolerância de + 5 graus); - Na prática, o cálculo de S é o mesmo para a instalação vertical. - Paralela também é considerada quando o ângulo de instalação é menor que 30 graus em relação à horizontal; - Na prática, o cálculo de S é o mesmo para a instalação horizontal.

11 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 1 CORTINA DE LUZ, ORTOGONAL, RESOLUÇÃO ATÉ 40MM S = ( K * T ) + C S = ( 2000 [mm/s] * T [ms] ) + C [mm] C = 8 * ( d 14), onde d = resolução 100mm < S < 500mm x < 75mm

12 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 2 CORTINA DE LUZ, PARALELA S = ( K * T ) + C S = ( 1600 [mm/s] * T [ms] ) + C [mm] C = 1200mm + (0,4 * H) 300mm < H < 1000mm X < resolução

13 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 3 GRADE DE LUZ, ORTOGONAL S = ( K * T ) + C S = ( 1600 [mm/s] * T [ms] ) + C [mm] C = 850mm H1 = 1200mm (4 feixes) ou 1100mm (3 feixes) H2 = 300mm

14 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 4 CORTINA DE LUZ, ORTOGONAL, PARA CONTROLE DE ACESSO Cortina de luz Zona de perigo a b Plano de Referência S = ( K * T ) + CRO - Se 100mm < S < 500mm, então: S = ( 2000 [mm/s] * T [ms] ) + CRO [mm] - Se S > 500mm, então: S = ( 1600 [mm/s] * T [ms] ) + CRO [mm]

15 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 4 CORTINA DE LUZ, ORTOGONAL, PARA CONTROLE DE ACESSO Altura da zona de perigo a Altura da borda superior da cortina de luz b Distância adicional para a zona de perigo CRO

16 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO 4 CORTINA DE LUZ, ORTOGONAL, PARA CONTROLE DE ACESSO

17 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS A REDUÇÃO DE RESOLUÇÃO Uma das demandas das cortinas para proteção ortogonal, resolução menor que 30mm, é a necessidade de ignorar a intervenção de um objeto de espessura menor que a resolução. Por projeto, basta que um feixe da cortina de luz seja interrompido para que ela atue em suas saídas OSSD e corte o sinal ao relé de segurança. Obviamente, por menor que seja sua espessura, basta que ele se movimente para, ao menos, interferir no centro de um dos feixes. A função de Redução de Resolução permite atender a essa demanda. Consiste em configurar a cortina de luz para que ela atue em suas saídas somente quando 2 ou mais feixes forem interrompidos. As características de segurança da cortina de luz são preservadas e a nova resolução deve ser levada em conta na fórmula do C = 8 * (d 14). Para efeito de exemplo, uma cortina de resolução nominal 14mm fica com resolução aproximada de 23mm com esta função ativada.

18 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS A REDUÇÃO DE RESOLUÇÃO Exemplo de aplicação de uma cortina de luz com a função de redução de resolução. Neste caso, a chapa pode movimentar-se sem restrições. Enquanto apenas um feixe for interrompido, não haverá parada da máquina.

19 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS B BLANKING FIXO Algumas ferramentas possuem suportes ou calhas de alimentação / saída de material e, por forma de projeto, acabam avançando à área de detecção da cortina de luz e interrompendo os feixes. Apesar de o afastamento da cortina de luz ser uma opção óbvia, muitas vezes isso não é possível por questões de lay-out de fábrica, ergonomia etc. A função Blanking Fixo tem o propósito de aceitar que alguns feixes permanecerão bloqueados e a cortina permanecerá habilitando o funcionamento da máquina. É importante enfatizar: esta função não desabilita os feixes, porque isso é uma condição bastante insegura (criando uma janela invisível). A função Blanking Fixo monitora todos os elementos receptores e em quais posições deve haver sombra. Caso o objeto seja removido, essa condição muda e a cortina interpreta como erro, atuando nas saídas de segurança. Os feixes interrompidos pela programação devem ter suas respectivas áreas protegidas de outra forma, mecânica ou ótica.

20 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS B BLANKING FIXO Exemplo de aplicação de duas cortinas de luz com a função de blanking fixo. Neste caso, por conta da área relativamente grande a ser programada, escolheu-se o uso de duas cortinas de luz. Para efeito de exemplo, a aplicação poderia ter uma cortina de luz, na vertical, e o suporte da ferramenta com abas laterais metálicas, até a borda da máquina, impedindo o acesso pelo espaço não monitorado.

21 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS C BLANKING FLUTUANTE (FLOATING) É a função mais versátil das cortinas de luz configuráveis, pois combina as duas funções anteriores: Redução de Resolução e Blanking Fixo. A resultante é a possibilidade de movimentar um objeto, de largura definida, por toda a extensão da cortina de luz. Há várias vantagens no uso desta função, dentre elas: possibilidade de evitar interrupção da cortina por vibração do objeto; ignorar suportes ou calhas que movimentam-se junto com a ferramenta etc. Todas as precauções de proteção adicional que foram estabelecidas na função Blanking Fixo devem ser levadas em consideração também para o Blanking Flutuante.

22 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS D MUTING A NR 12, em seu Anexo IV Glossário, possui a definição de muting: desabilitação automática e temporária de uma função de segurança por meio de componentes de segurança ou circuitos de comando responsáveis pela segurança, durante o funcionamento normal da máquina. Na prática: em determinadas aplicações, devemos permitir que algum objeto passe pela barreira ótica sem atuá-la e impedir qualquer outro objeto ou pessoa. Isso é conseguido com a função Muting, monitorando-se sensores posicionados de forma específica para detectar o objeto. É uma solução bastante difundida em vários setores da indústria e, certamente, é mais fácil explica-la através de exemplos gráficos. Importante: Muting, acima de ser uma função, é uma solução de segurança. O posicionamento dos sensores deve impedir a burla e seu acionamento acidental.

23 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS D MUTING Exemplos de muting 1: saída de embaladora

24 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS D MUTING Exemplos de muting 2: saída de célula robotizada

25 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS D MUTING Exemplo de muting 3: acionamento por laços indutivos

26 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS D MUTING Exemplo de muting 4: sensores posicionados nos sistemas paralelo (entrada/saída) e Sequencial (somente saída)

27 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS E CONCATENAÇÃO (LINKAGE) Presente nas cortinas de luz programáveis, a função de concatenação consiste em permitir a monitoração, realizada em duas entradas seguras da cortina de luz, de um dispositivos de segurança (botão de emergência, chave eletromecânica ou magnética codificada, scanner, tapete ou até mesmo outra grade/cortina de luz). Na prática, os sinas do primeiro dispositivo entram na cortina de luz, são avaliados em lógica E com o status desta e resultam em uma saída combinada para somente um relé de segurança. As vantagens principais são: - Manter a categoria de segurança do circuito; - Um relé de segurança monitora mais de um dispositivo; - É possível criar combinações de cortinas de luz, simulando a configuração Host- Guest (somando-se seus tempos de resposta).

28 FUNÇÕES ESPECIAIS CONFIGURÁVEIS E CONCATENAÇÃO (LINKAGE) Exemplo de uso de cortinas de luz de segurança em concatenação.

29 FAMÍLIAS DE PRODUTOS Grade de luz, feixe único Grade de luz, 2 feixes Grade de luz, 3 feixes Cortina de luz

30 CONSIDERAÇÕES FINAIS - A instalação de equipamentos optoeletrônicos não pode ser considerada se, durante o funcionamento da máquina/equipamento, possa haver expulsão de material na direção do operador. Se este for o caso, a proteção mecânica é obrigatória; - As soluções de programação disponíveis nos diversos equipamentos optoeletrônicos devem ser implementadas de forma a não permitir o acesso indevido do operador durante esse estado de funcionamento; - Qualquer implementação de proteções coletivas é o resultado de uma apreciação de risco, conforme mencionado na NR 12 e definido pela NBR ISO

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