La Sicurezza delle Macchine alimentate a tensione di rete

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1 Sezione Toscana e Umbria Toscana La Sicurezza delle Macchine alimentate a tensione di rete Dott. Ing. Lorenzo Spinelli Direzione Elettra s.r.l. Organismo Notificato n Direttiva Macchine, Direttiva Bassa Tensione, Direttiva EMC 1

2 D.Lgs 81/2008 (Integrato con il D.Lgs n. 106/2009) TITOLO III CAPO III IMPIANTI E APPARECCHIATURE ELETTRICHE 2

3 D.Lgs 81/2008 (Integrato con il D.Lgs n. 106/2009) Titolo III Capo I Uso delle attrezzature di lavoro Art. 70 Requisiti di sicurezza Salve quanto previsto al comma 2 le attrezzature di lavoro messe a disposizione dei lavoratori devono essere conformi alle specifiche disposizioni legislative e regolamentari di recepimento delle direttive comunitarie di prodotto Le attrezzature di lavoro costruite in assenza di disposizioni legislative e regolamentari di cui al comma 1 e quelle messe a disposizione dei lavoratori antecedentemente alla emanazione di norme legislative e regolamentari di recepimento delle direttive comunitarie di prodotto, devono essere conformi ai requisiti di sicurezza di cui all allegato V 3

4 D.Lgs 81/2008 Applicazione del nuovo approccio Il nuovo approccio prevede il rispetto della buona tecnica (regola dell arte) L abrogazione del DPR n. 547/55 segna la fine delle valutazioni predefinite e dei limiti precisi che risolvono le situazioni di rischio in termini per così dire duali Occorre procedere ad una puntuale valutazione del rischio, caso per caso, ed adottare i provvedimenti previsti dalle norme tecniche che costituiscono il riferimento oggettivo alla regola dell arte (v. anche Legge 1 marzo 1968) In questo contesto il mancato rispetto di una norma armonizzata richiede la dimostrazione di aver raggiunto un equivalente livello di sicurezza. Anche sulle macchine nuove marcate CE occorre verificare l assenza dei vizi palesi 4

5 Norme EN /EN 60439/EN Il riferimento per la regola dell arte EN Sicurezza del macchinario. Equipaggiamento elettrico delle macchine Una lunga storia..praticamente tutte le macchine nuove ed usate ne sono coinvolte: CEI 44-5 prima edizione 1985 EN seconda edizione Ec 1995 EN terza edizione 1998 EN quarta edizione A1:2010 +Ec:2010 5

6 Quadri elettrici di macchina EN /EN EN La EN richiede che componenti e dispositivi elettrici.. Siano conformi alle norme IEC che li riguardano, quando queste norme esistono Essendo il quadro un componente, la norma di riferimento è la CEI 17-13/1 (EN ) sostituita dal 2010 dalla EN ed EN ; le prescrizioni della EN ed EN /2 vanno ad integrare la EN in merito al quadro elettrico 6

7 Sicurezza elettrica macchine 13 regole di base per la progettazione/verifica di conformità Si possono riassumere in 13 punti di base, al di là poi degli approfondimenti e dettagli costruttivi, che devono essere osservati nella progettazione, rimessa a nuovo, revamping o semplicemente verifica di macchine elettriche Si ricorda che per la Direttiva Macchine CE 2006/42 e suo recepimento DLgs 17/2010 le modifiche sostanziali apportate ad una macchina ne comportano la sua rimarcatura CE con tutti gli oneri certificative documentali del caso 7

8 Sicurezza elettrica macchine Regola 1 chiarire il contesto di utilizzo Chiarire le caratteristiche essenziale dell impianto a monte, dell alimentazione della macchina, dell ambientazione di esercizio, con particolare attenzione alla temperatura ambiente ed al grado di inquinamento e riportare i dati in targa e doc. accompagnamento. In particolare: - Icc nel punto di installazione; - T ambiente; - Grado inquinamento (polvere, acqua) La macchina deve riportare il valore della corrente di dispersione in ma; questo parametro può condizionare la scelta degli interruttori differenziali presenti a monte 8

9 Regola 1 chiarire il contesto di utilizzo IP? Ta Atmosfera corrosiva. 9

10 Sicurezza elettrica macchine Regola 2 scelta dei componenti Scegliere componenti conformi alle rispettive norme di prodotto ed installarli secondo le indicazioni del costruttore? 10

11 Regola 3 Posizione e tipo di sezionatore generale Fissare la posizione e la protezione del dispositivo generale o principale di sezionamento in testa al quadro elettrico dedicato al macchinario di fornitura L'equipaggiamento elettrico deve comprendere un dispositivo di sezionamento manuale per ognuna delle alimentazioni di cui usufruire. Può essere: a) - interruttore automatico adatto all'isolamento; b) - interruttore-sezionatore nella categoria d'impiego AC- 23B oppure DC-23B; c) - sezionatore, dotato di un contatto ausiliario che, prima dell'apertura dei contatti principali, provochi la completa interruzione dei circuiti di carico; d) - presa - spina; purché la potenza della macchina non superi 3KW (limitazione rimossa nell ultima edizione). 11

12 Regola 3 Posizione e tipo di sezionatore generale Interruttore di manovra: apparecchio destinato a stabilire, portare ed interrompere correnti in condizioni normali del circuito. E in grado di portare (per tempo di 1s) correnti di c.c. ma non è in grado di interromperle deve essere protetto con un dispositivo di protezione contro il corto-circuito (interruttore automatico o fusibile) E definito interruttore di manovra-sezionatore se in posizione di aperto soddisfa le prescrizioni per i sezionatori può essere utilizzato per sezionamento, manutenzione elettrica e non elettrica e come interruttore di emergenza. Nel caso di rotore bloccato e di incollatura dei contatti del contattore, il sezionatore deve garantire l interruzione della alimentazione. 12

13 Regola 3 Posizione e tipo di sezionatore generale 13

14 Regola 3 Posizione e tipo di sezionatore generale Natura della corrente Categorie di utilizzazione Categorie Applicazioni tipiche Corrente alternata AC-20A AC-21A AC22-A AC-23A AC-20B AC-21B AC-22B AC-23B Stabilimento e interruzione a vuoto Manovra di carichi resistivi con sovraccarichi di modesta entità Manovra di carichi misti resistivi e induttivi con sovraccarichi di modesta entità Manovra di motori o altri carichi altamente induttivi Corrente continua DC-20A DC-21A DC22-A DC-23A DC-20B DC-21B DC-22B DC-23B Stabilimento e interruzione a vuoto Manovra di carichi resistivi con sovraccarichi di modesta entità Manovra di carichi misti resistivi e induttivi con sovraccarichi di modesta entità (es. Motori in derivazione) Manovra di motori o altri carichi altamente induttivi 14

15 Regola 3 Posizione e tipo di sezionatore generale Stabilimento e interruzione Sezionamento Stabilimento, interruzione e sezionamento Interruttore di manovra Sezionatore Interruttore di manovrasezionatore Interruttore di manovra con Sezionatore con fusibile Interruttore di manovra- fusibile sezionatore Interruttore di manovrafusibile Sezionatore-fusibile Interruttore di manovrasezionatore-fusibile 15

16 Regola 3 Posizione e tipo di sezionatore generale Coordinamento con il dispositivo di protezione: A) protezione da c.c.: l interruttore di manovra deve essere coordinato con un interruttore automatico o con fusibili posti a monte, secondo le indicazioni del costruttore. B) Sovraccarichi: è sufficiente che l interruttore di manovra abbia una corrente termica nominale superiore alla corrente nominale dei dispositivi di protezione da sovraccarico a monte o superiore alla somma delle correnti nominali dei dispositivi a valle. Colore (racc.): A) Rosso se anche per funzione di emergenza B) Nero o grigio se solo per sezionamento 16

17 Sicurezza elettrica macchine Regola 4 Equipotenzialità e protezione contatti indiretti Riportare tutti i conduttori di protezione ed equipotenziali ad una sbarra di messa a terra installata in testa al quadro elettrico in prossimità dell allacciamento dei conduttori di fase, dimensionando il morsetto di allacciamento esterno e contrassegnando soltanto questo con il simbolo PE o morsetto giallo-verde. Da questa barra di terra vengono riportati collegamenti di protezione delle varie unità ed azionamenti. 17

18 Regola 4 Equipotenzialità e protezione contatti indiretti Classe I: connessione di tutte le masse al circuito equipotenziale ed al circuito di terra Classe II: doppio isolamento o isolamento rinforzato. Nessun collegamento a terra Separazione elettrica: dispositivo di sorveglianza dell isolamento Devono essere forniti i mezzi per la protezione dai contatti indiretti secondo il tipo di sistema di destinazione (es. differenziali per sistemi TT). 18

19 Sicurezza elettrica macchine Regola 5 Grado IP Assicurare il rispetto del grado di protezione IP sia per la protezione dai contatti diretti sia per la protezione da polvere ed acqua Il grado di protezione Ip degli involucri contenenti le varie parti dell'equipaggiamento elettrico va commisurato alle situazioni più critiche in cui la macchina potrebbe trovarsi a funzionare. Esempi (non mandatori da verificare in funzione del luogo): - Armadio elettrico: grado minimo di protezione pari ad IP Involucri ventilati contenenti soltanto resistori stagni: IP 22 - Canali portacavi: IP Scatole di giunzione: IP Dispositivi di comando e segnalazione: IP 54 o, meglio ancora, IP55. - In presenza di polveri fine, il grado deve essere elevato a IP65. - Macchina lavata con getti d'acqua: IP

20 Regola 5 Grado IP 20

21 Regola 6 Accesso agli involucri protezione dai contatti diretti 1) Chiusura tramite chiave/dispositivo per il cui funzionamento si rende necessario l'impiego di un utensile; Soluzione adatta per: - intervenire per sostituire fusibili, ripristinare relè, regolare temporizzatori ecc. - accesso autorizzato solo al personale avvertito o istruito che detiene appunto le chiavi o gli attrezzi necessari per l'apertura dell'involucro. Onde evitare contatti accidentali con parti in tensione si devono assicurare: - per i morsetti degli apparecchi montati sulle porte grado IP maggiore o uguale a IP 1X o IP XXA - per i morsetti e le altre parti attive dei dispositivi sui quali s'interviene un grado di protezione IP maggiore o 21 uguale a IP 2X o IP XXB

22 Regola 6 Accesso agli involucri protezione dai contatti diretti 22

23 Regola 6 Accesso agli involucri protezione dai contatti diretti 2 - Interblocco meccanico o elettrico, tale per cui: - la porta possa essere aperta solo dopo aver aperto il dispositivo di sezionamento generale, oppure determini, all'atto dell'apertura, il sezionamento automatico della linea d'alimentazione; - l'interblocco si ripristini automaticamente alla chiusura della porta; - l'interblocco possa, se necessario, essere neutralizzato per accedere sotto tensione: purché l'operazione sia consentita solo al personale in possesso di un dispositivo o di un utensile speciale e sia sempre possibile aprire il sezionatore ad interblocco neutralizzato. - Bloccabile in posizione di aperto a sportello aperto - Tutte le parti destinate a rimanere in tensione ad involucro aperto presentano un grado di protezione maggiore o uguale a IP 2X o IP XXB e sono marcate con segno grafico della folgore su triangolo a fondo giallo ed i conduttori di colore arancio. 23

24 Regola 6 Accesso agli involucri protezione dai contatti diretti 3- Protezione a prova di dito. - Consente l'apertura degli involucri senza chiavi, utensili o interblocchi, assicurando però su tutti i componenti interni un grado di protezione minimo pari a IP 2X o IP XXB. Le barriere eventualmente utilizzate allo scopo devono poter essere tolte solo con l'impiego di un utensile appropriato, oppure la loro rimozione deve causare il sezionamento automatico dell'alimentazione. 24

25 Regola 7 Protezione mediante PELV Protezione PELV dai contatti indiretti. - Ricorrendo a sistemi PELV per la protezione contro i contatti indiretti usare trasformatori di sicurezza (EN 61558) e/o alimentatori conformi a EN o batterie e non superare la tensione secondaria di 25V c.a. o 60 V c.c.; - il punto di messa a terra funzionale (PE) deve essere posizionato a valle di tutti gli elementi attivi/passivi del circuito secondario - adottare prese a spina non intercambiabili con quelle di qualsiasi altro circuito (la protezione dai contatti diretti o dai contatti indiretti nei luoghi non asciutti può essere ottenuta con tensioni inferiori a 6V c.c. o 15V c.c. - Ricordarsi di separare i circuiti PELV da quelli a tensione di rete 25

26 Regola 8 Circuiti di comando Progettare e realizzare le funzioni di comando e controllo con tutte le caratteristiche e, all occorrenza, le ridondanze e diversità, per garantire le sicurezze volute a seconda del livello di rischi presenti e con particolare attenzione alle possibili deficienze hardware e software. La categoria/performance level è riferita ai componenti e a come sono collegati Azione Elementi di comando Interfaccia d ingresso Input Dispositivo di sicurezza Interfaccia d uscita Output Elementi attuatori 26

27 Regola 8 Circuiti di comando EN 954 Fino al 11/11 Individuazione della categoria di sicurezza G F E Categorie Gravità del danno Leggero reversibile G1 G2 Serio irreversibile mortale Frequenza di esposizione al pericolo Raro, poco frequente F1 F2 Frequente, continuativa E1 E2 E1 Possibilità di evitare l infortunio o limitare i danni Possibile a det. condizioni Scarsamente possibile Possibile a det. condizioni Scarsamente possibile 1 1; 2 2;

28 Regola 8 Circuiti di comando EN

29 Regola 8 Circuiti di comando EN

30 Regola 8 Circuiti di comando Architettura per circuiti in DC e AC; salvaguardia contro i guasti a massa 30

31 Regola 9 Marcature e colori dispositivi di comando Adottare, per i dispositivi di segnalazione i pulsanti luminosi e per gli attuatori in genere i colori indicati al cap. 10 della norma; adottare per gli attuatori i sensi di manovra e le relative marcature in accordo a: - IEC Segni grafici da utilizzare sulle apparecchiature - EN Codifica dei dispositivi indicatori e degli attuatori con colori o con mezzi supplementari. Il colore non dev'essere impiegato per distinguere una parte della macchina da un'altra (ad esempio: lampada verde per indicare"pompa 1 in marcia" e lampada blu per indicare "pompa 2 in marcia"). I colori normalizzati sono quelli primari ed inequivocabili: ROSSO GIALLO VERDE BLU BIANCO 31

32 Regola 9 Marcature e colori dispositivi di comando Significato Colore Applicazioni tipiche Azioni richieste all operatore Emergenza ROSSO - Sovratemperatura - Sovrapressione - Oltrecorsa - Guasto ai dispositivi - Intervento immediato Funzionamento anormale Funzionamento normale Richiesta di operazione Informazione generica GIALLO - Situazione critica incipiente - Situazione anomala VERDE - Autorizzazione a procedere - Parametri entro i limiti stabiliti BLU - Istruzione per comandi sequenziali BIANCO - Macchina in tensione - Stato particolare - Controllo e successiva decisione di intervento o meno - Acquisizione dell informazione - Intervento per consentire il corretto proseguimento del ciclo - Controllo sul ciclo 32

33 Regola 9 Marcature e colori dispositivi di comando 33

34 Regola 10 Rispettare la logica di collegamento degli I/O Rispettare la logica di collegamento ingresso-uscite dei dispositivi elettronici, la protezione delle uscite dalla commutazione dei carichi induttivi 34

35 Regola 11 Dimensionamento cavi Dimensionare e collocare i cablaggi tenendo conto delle temperature dell aria ambiente quali assunte per il macchinario e dei coefficienti di riduzione della portata connessi al numero di conduttori raggruppati, al tipo di isolante, ed al tipo di posa. Identificare i conduttori secondo la distinzione tra circuito di comando in a.c., d.c., circuiti di interblocco, circuiti di potenza 35

36 Regola 11 Dimensionamento cavi Fattore F1 in funzione della temperatura ambiente : 30 C - 1,15; 35 C - 1,03 40 C - 1,00; 45 C - 0,91 50 C - 0,82; 55 C - 0,71 60 C - 0,58; Fattore F2 in funzione del numero di cavi raggruppati Metodi di installazione Cavi per c.a. trifase B1 e B2 C E singolo strato E multistrato Numero di cavi o coppie caricati ,80 0,85 0,87 0,86 Cavi non isolati in PVC, terzo fattore di correzione (F3). 0,65 0,75 0,78 0,76 0,57 0,72 0,75 0,72 0,50 0,70 0,73 0,68 Coppie in c.c. (indipendenti dal metodo di installazione) 1,0 0,76 0,64 0,43 36

37 Regola 11 Dimensionamento cavi 37

38 Regola 12 Protezione da sovraccarico Realizzare la protezione dei circuiti di potenza e di comando dalle sovracorrenti dovute a c.c. o sovraccarico, dalle temperature anormali, dalle sovravelocità, dai contatti indiretti. Cavi: IB < IN < IZ If < 1,45 Iz 38

39 Regola 12 Protezione da sovraccarico - coordinamento Protezione del relè termico: la curva di intervento del fusibile o dell interruttore selezionato è posta alla sinistra della curva di danneggiamento del relè termico Protezione del contattore: il punto di intersezione delle curve di intervento del relè termico e del fusibile individua un valore di corrente inferiore al potere di apertura del contattore (requisito non necessario se si utilizza un interruttore automatico) punto di intersezione delle curve tale che l energia specifica (i 2 t) lasciata passare dal fusibile o dall interruttore è inferiore all i 2 t sopportabile dal 39 contattore.

40 Regola 13 Cablaggio e layout Rispettare le regole di cablaggio (cavi in canalette, guaine se fuori da involucri, un conduttore per morsetto, ecc) e corretta disposizione dei componenti Max 2000m Minimo 400m Minimo 200m 40

41 Regola 13 Cablaggio e layout 41

42 Allegato V Regole minime da considerare Requisito Rif. EN Regola 2. Dispositivi di comando Art. 9; 10 8, 9, Segnalazioni Art indicazioni 11. Manutenzione Art. 5 3,6 12. Incendio e esplosione Art. 7; 11; 12; 13; 14 11, 12 42

43 Sezione Toscana e Umbria Toscana Grazie per l attenzione Lorenzo Spinelli 43