Princípios Básicos de Engenharia para Máquinas e Equipamentos Seguros
Para uma máquina ser considerada segura, tanto do ponto de vista da Norma Regulamentadora Nº 12 - Segurança no Trabalho em Máquinas e Equipamentos, quanto da NBR ISO 13849-2 Segurança de máquinas - Partes de sistemas de comando relacionadas à segurança, esta deve ser projetada e construída seguindo alguns Princípios Básicos de Engenharia.
Uma máquina ou equipamento é constituída de diversos sistemas diferentes, como por exemplo:
- sistema mecânico;
- sistema elétrico;
- sistema pneumático;
- sistema hidráulico; dentre outros.
Todos esses sistemas devem ser projetados e construídos de forma que a máquina seja segura, não apenas na sua fase de operação, mas durante todo o seu ciclo de vida, que envolve:
- Transporte;
- Montagem, instalação e comissionamento;
- Ajustes, programação/configuração e/ou mudança de processo;
- Operação;
- Limpeza e manutenção;
- Diagnóstico e solução de problemas;
- Desmontagem e descarte.
A parte 2 da NBR 13849, voltada à validação dos sistema de segurança de uma máquina, especifica procedimentos e as condições a serem seguidos para a validação por análise e ensaio, das funções de segurança especificadas, da categoria atingida, e do nível de desempenho das partes do sistema de comando relacionadas à segurança (SRP/CS). Nesta Norma são listados os princípios básicos de segurança conforme os diferentes sistemas que podem estar presentes em uma máquina, além de observações e exemplos.
A seguir alguns dos princípios básicos de segurança estão descritos, assim como suas observações adaptadas das Normas:
Sistemas mecânicos
Uso de materiais adequados e fabricação adequada.
Seleção de material, métodos de fabricação e tratamento em relação à, por exemplo, tensão, durabilidade, elasticidade, atrito, desgaste, corrosão, temperatura.
Dimensionamento e configuração corretos
Considerar, por exemplo, tensão, deformação, fadiga, rugosidade superficial, tolerâncias, empenamento, fabricação.
Seleção, combinação, disposições, montagens e instalação adequadas de componentes/sistemas
Aplicar as recomendações de aplicação do fabricante, por exemplo, folhas de catálogo, instruções de instalação, especificações e uso das boas práticas de engenharia em componentes/sistemas similares.
Uso do princípio da desenergização
O estado seguro é obtido pela interrupção do suprimento de energia. A energia é fornecida para o início do movimento de um mecanismo. Considerar diferentes modos, por exemplo, modo de operação, modo de manutenção.
Este princípio não é para ser seguido quando a perda de energia criar um perigo, por exemplo, liberação da peça de trabalho causada pela perda da foça de fixação.
Fixação adequada
Para a aplicação de travamento do parafuso, considerar a recomendações de aplicação do fabricante. A sobrecarga pode ser evitada e a resistência adequada para liberação pode ser atingida empregando-se técnica de aplicação de torque adequado.
Limitações nos sistemas de geração e/ou transmissão de força e parâmetros similares
Os exemplos são pino de trava, chapa de fixação e embreagem limitadora de torque. Este princípio não é para ser seguido quando a integridade continua dos componentes for essencial para manter o nível de controle requerido.
Limitações dos parâmetros ambientais
Os exemplos são temperatura, umidade e contaminação no local de instalação.
Limitação da velocidade e parâmetros similares
Considerar, por exemplo, velocidade, aceleração e desaceleração requeridas pela aplicação.
Tempo de reação adequado
Considerar, por exemplo, fadiga da mola, atrito, lubrificação, temperatura, inércia durante a aceleração e desaceleração, combinações de tolerâncias.
Proteção contra partida inesperada
Considerar a partida inesperada causada por energia armazenada e após a restauração da fonte de energia para os diferentes modos (modo de operação, modo de manutenção, etc.). Aplicações especiais, por exemplo, para manter a energia de dispositivos de fixação ou assegurar uma posição, precisam ser consideradas separadamente.
Simplificação
Evitar componentes desnecessários no sistema relacionado à segurança.
Separação
Separação de funções relacionadas à segurança de outras funções.
Lubrificação adequada
Considerar a necessidade de dispositivos de lubrificação, informações sobre lubrificantes e intervalos de lubrificação.
Prevenção adequada da entrada de fluidos e poeira
Considerar a classificação IP (ABNT NBR IEC 60529)
Sistemas Elétricos
Uso de materiais adequados e fabricação adequada.
Seleção de material, métodos de fabricação e tratamento em relação a. por exemplo, tensão, durabilidade, elasticidade, atrito, desgaste, corrosão, temperatura, condutividade, rigidez dielétrica.
Dimensionamento e configuração corretos
Considerar, por exemplo, tensão, deformação, fadiga, rugosidade superficial, tolerâncias, fabricação.
Seleção, combinação, disposição, montagem e instalação adequadas de componentes/sistema.
Aplicar as recomendações de aplicação do fabricante, por exemplo, folhas de catálogo, instruções de instalação, especificações e uso de boas práticas de engenharia.
Proteção correta da ligação elétrica
Um lado do circuito de controle, um terminal de bobina de operação de cada dispositivo eletromagnético operado, ou um terminal de outro dispositivo elétrico é conectado ao circuito de ligação elétrica de proteção. (IEC 60204-1)
Monitoramento do isolamento
Uso de um dispositivo de monitoramento do isolamento que indique uma fuga à terra ou interrompa o circuito automaticamente após uma fuga à terra.
Uso da desenergização
Um estado seguro é obtido por desenergização de todos os dispositivos relevantes, por exemplo, pelo uso de contato normalmente fechado (NF) para entradas (botões de comando e interruptores de posição) e contato normalmente aberto (NA) para relés (ABNT NBR ISO 12100)
Exceções podem existir em algumas aplicações, por exemplo, quando a perda do suprimento elétrico gerar um perigo adicional. As funções de retardo de tempo podem ser necessárias para atingir um estado seguro do sistema. (IEC 60204-1)
Supressão de surtos
Uso de um dispositivo de supressão (RC, diodo, varistor) paralelo à carga, porém não em paralelo aos contatos.
Redução do tempo de resposta
Minimizar o retardo na desenergização de componentes de comutação
Compatibilidade
Uso de componentes compatíveis com as tenções e correntes utilizadas
Resistência às condições ambientais
Projetar o equipamento de modo que ele seja capaz de trabalhar em todos os ambientes esperados e em quaisquer condições adversas previsíveis, por exemplo, temperatura, umidade, vibração e interferência eletromagnética.
Fixação segura dos dispositivos de entrada
Fixação de dispositivos de entrada, por exemplo, chaves de intertravamento, interruptores de posição, interruptores limitadores, sensores de proximidade, de modo que a posição, o alinhamento e a tolerância de comutação sejam mantidos em todas as condições esperadas, por exemplo, vibração, desgaste normal, entrada de corpos estranhos, temperatura.
Proteção contra partida inesperada
Evitar a partida inesperada, por exemplo, após a restauração da fonte de energia.
Proteção do circuito de comando
Convém que o circuito de comando seja protegido de acordo com a IEC 60204-1:2005.
Comutação sequencial para circuito de contatos em série para sinais redundantes
Para evitar falha de modo comum pela soldagem de ambos os contatos, ligação e desligamento não acontecem simultaneamente, de como que um contato sempre comuta sem corrente.
Sistemas Pneumáticos
Uso de materiais adequados e fabricação adequada.
Seleção de material, métodos de fabricação e tratamento em relação à, por exemplo, tensão, durabilidade, elasticidade, atrito, desgaste, corrosão, temperatura.
Dimensionamento e configuração corretos
Considerar, por exemplo, tensão, deformação, fadiga, rugosidade superficial, tolerâncias, empenamento, fabricação.
Seleção, combinação, disposições, montagens e instalação adequadas de componentes/sistemas
Aplicar as recomendações de aplicação do fabricante, por exemplo, folhas de catálogo, instruções de instalação, especificações e uso das boas práticas de engenharia em componentes/sistemas similares.
Uso do princípio da desenergização
O estado seguro é obtido pela interrupção do suprimento de energia em todos os dispositivos relevantes.
Considerar diferentes modos, por exemplo, modo de operação, modo de manutenção.
Este princípio não é para ser seguido quando a perda de energia criar um perigo, por exemplo, onde a perda de pressão pneumática cria um perigo adicional.
Fixação adequada
Para a aplicação, por exemplo, travamento do parafuso, conexões, colagem ou anel de fixação, considerar as notas de aplicação do fabricante.
A sobrecarga pode ser evitada e a resistência adequada para liberação pode ser atingida empregando-se técnica de aplicação de torque adequado.
Limitações de pressão
Exemplos são válvulas de alívio de pressão, válvula de redução/controle de pressão.
Limitação da velocidade/redução de velocidade
Um exemplo é a limitação de velocidade aplicada em um atuador por uma válvula controladora/reguladora de fluxo.
Prevenção suficiente de contaminação do fluído
Considerar a filtração e a separação de partículas sólidas e água no fluído.
Faixa adequada do tempo de comutação
Considerar, por exemplo, o comprimento da tubulação, pressão, capacidade de exaustão, força, fadiga da mola, atrito, lubrificação, temperatura, inércia durante a aceleração e desaceleração e combinação de tolerâncias.
Resistência às condições ambientais
Projetar o equipamento de modo que ele seja capaz de trabalhar em todos os ambientes esperados e em quaisquer condições adversas previsíveis, por exemplo, temperatura, vibração, contaminação.
Proteção contra partida inesperada
Considerar a partida inesperada causada por energia armazenada e após a restauração da fonte de energia para os diferentes modos (modo de operação, modo de manutenção, etc.). Aplicações especiais, por exemplo, para manter a energia de dispositivos de fixação ou assegurar uma posição, precisam ser consideradas separadamente.
Simplificação
Evitar componentes desnecessários no sistema relacionado à segurança.
Faixa de temperatura adequada
A ser considerada em todo o sistema
Separação
Separação de funções relacionadas à segurança de outras funções.
Sistemas Hidráulicos
Uso de materiais adequados e fabricação adequada.
Seleção de material, métodos de fabricação e tratamento em relação à, por exemplo, tensão, durabilidade, elasticidade, atrito, desgaste, corrosão, temperatura, fluido hidraulico.
Dimensionamento e configuração corretos
Considerar, por exemplo, tensão, deformação, fadiga, rugosidade superficial, tolerâncias, empenamento, fabricação.
Seleção, combinação, disposições, montagens e instalação adequadas de componentes/sistemas
Aplicar as recomendações de aplicação do fabricante, por exemplo, folhas de catálogo, instruções de instalação, especificações e uso das boas práticas de engenharia em componentes/sistemas similares.
Uso do princípio da desenergização
O estado seguro é obtido pela interrupção do suprimento de energia em todos os dispositivos relevantes.
Considerar diferentes modos, por exemplo, modo de operação, modo de manutenção.
Este princípio não é para ser seguido quando a perda de energia criar um perigo, por exemplo, onde a perda de pressão pneumática cria um perigo adicional.
Fixação adequada
Para a aplicação, por exemplo, travamento do parafuso, conexões, colagem ou anel de fixação, considerar as notas de aplicação do fabricante.
A sobrecarga pode ser evitada por meio da aplicação de torque adequado.
Limitações de pressão
Exemplos são válvulas de alívio de pressão, válvula de redução/controle de pressão.
Limitação da velocidade/redução de velocidade
Um exemplo é a limitação de velocidade aplicada em um atuador por uma válvula controladora/reguladora de fluxo ou de estrangulamento.
Prevenção suficiente de contaminação do fluído
Considerar a filtração e a separação de partículas sólidas e água no fluído. Considerar também uma indicação da necessidade de manutenção do filtro.
Faixa adequada do tempo de comutação
Considerar, por exemplo, o comprimento da tubulação, pressão, capacidade de alívio de evacuação, fadiga da mola, atrito, lubrificação, temperatura/viscosidade, inércia, durante a aceleração e desaceleração, combinação de tolerâncias.
Resistência às condições ambientais
Projetar o equipamento de modo que ele seja capaz de trabalhar em todos os ambientes esperados e em quaisquer condições adversas previsíveis, por exemplo, temperatura, vibração, contaminação.
Proteção contra partida inesperada
Considerar a partida inesperada causada por energia armazenada e após a restauração da fonte de energia para os diferentes modos (modo de operação, modo de manutenção, etc.). Aplicações especiais, por exemplo, para manter a energia de dispositivos de fixação ou assegurar uma posição, precisam ser consideradas separadamente.
Simplificação
Evitar componentes desnecessários no sistema relacionado à segurança.
Faixa de temperatura adequada
A ser considerada completamente em todo o sistema
Separação
Separação de funções relacionadas à segurança de outras funções.
Conclusões
Vimos que para alguns dos sistemas presentes em uma máquina, princípios básicos de engenharia são semelhantes, mas também possuem características que os diferenciam decorrentes da natureza física dos sistemas.
Para validar uma máquina pra NR-12 Segurança no Trabalho em Máquinas e Equipamentos é imprescindível que se faça uma boa e correta validação dos seu sistema de segurança.
Um dos passos importantes é a verificação dos princípios básicos de engenharia que devem estar conformes, e de acordo com os sistemas escolhidos para uso na máquina.
Recomendação
Ao fabricar, montar ou mesmo pra garantir que todas as máquinas estejam seguras e de acordo com a NR-12, a recomendação realizar um Laudo de Conformidade NR-12.
Em um laudo de conformidade, os princípios básicos de engenharia são verificados, assim como diversos outros itens da NR-12 e da ISO 13849 - Partes de Sistemas de Comando Relacionadas à Segurança, que são imprescindíveis para atingir um nível de risco aceitável e evitar acidentes de trabalho.
Mais informações podem ser obtidas clicando aqui.
Caso queira mais informações sobre o assunto ou queira contratar o serviço de Laudo de Conformidade NR-12 da Ziel Engenharia, entre contato pelo nosso e-mail
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Muito obrigado pela sua atenção!
Estamos todos sempre buscando por máquinas mais seguras e zero acidentes!
