Seconda parte
Esempi pratici
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
NORMA EUROPEA
EN 418
3 Definizioni
Ai fini della presente norma, si applicano le seguenti definizioni.
3.1 arresto d’emergenza (funzione) : Funzione destinata a:
z
Evitare , al loro sorgere, i pericoli per le persone, i danni alle macchine
o alle lavorazioni in corso, oppure ridurli
z
Essere attivata mediante una singola azione umana quando la
normale funzione di arresto è inadeguata per lo scopo previsto
Ai fini della presente norma, i pericoli sono quelli che possono
derivare da:
z
Irregolarità funzionali (disfunzioni della macchina, caratteristiche
inadeguate del materiale lavorato, errori umani ….)
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
z
Dal normale funzionamento
NORMA EUROPEA EN 418
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
NORMA EUROPEA EN 418
4.1.5 L’arresto d’emergenza deve funzionare:
Sia come arresto di categoria 0, cioè arresto mediante:
- Interruzione immediata dell’alimentazione di energia dello/degli attuatori
della macchina.
oppure
Scollegamento meccanico (disinnesto) tra gli elementi pericolosi e i loro
attuatori, se necessario frenatura (arresto non comandato)
Sia come arresto di categoria 1, cioè un arresto comandato con gli attuatori
della macchina alimentati al fine di ottenere l’arresto e l’interruzione
dell’alimentazione di energia ad arresto avvenuto
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Una provocazione:
che differenza c’è tra questi due funghi?
Fungo d’emergenza
conforme alla EN 418
Fungo d’emergenza
non conforme alla EN
418
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NORMA EUROPEA EN 418
4.1.11 ” Qualsiasi azione sull’attuatore che provoca l’intervento del
comando di arresto d’emergenza deve anche determinare il bloccaggio
meccanico del dispositivo di comando in modo che, quando termina
l’azione sull’attuatore, il comando di arresto d’emergenza rimanga
trattenuto fino a che il dispositivo di comando non sia stato ripristinato
(sbloccato). Non deve essere possibile ottenere il bloccaggio
meccanico del dispositivo di comando senza provocare il comando di
arresto. In caso di guasto del dispositivo di comando (mezzi di
bloccaggio compresi), la funzione che provoca il comando di arresto
deve avere la priorità sulla funzione di bloccaggio.”
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
NORMA EUROPEA EN 418
z
z
4.1.12 Il ripristino del dispositivo di comando deve essere
possibile soltanto attraverso un’azione manuale sul dispositivo
stesso.
Il ripristino del dispositivo di comando non deve di per se stesso
provocare un comando di riavviamento. Non deve essere
possibile riavviare la macchina fino a che tutti i dispositivi di
comando azionati non siano stati ripristinati manualmente,
singolarmente ed intenzionalmente.
4.1.13 La condizione nella quale si trova una macchina a seguito
un comando di arresto d’emergenza, non deve modificarsi in
modo accidentale (imprevisto) fino a che il dispositivo di comando
è azionato.
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Serve sempre il “fungo d’emergenza?”
z
z
z
Risposta:
Si o no?
(D.p.r. 459/96)
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Esempi SEMPLICI di circuiti
elettrici delle macchine
Pericoloso
da evitare
Orientato in
sicurezza
corretto
Esempio di collegamento di 2 circuiti
ausiliari che introducono rischio derivante
da differenza di fase
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ESEMPIO DI CIRCUITO DA EVITARE.
Questo circuito alimenta 2 diversi rami, il primo
con CC il secondo con AC. In caso di guasto il
tratto CC viene alimentato con AC
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Esempio corretto:
per alimentare due diversi circuiti di comando di
una macchina con due trasformatori con
secondario a terra – O Volt Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Esempio di conduttori danneggiati che
chiudono il circuito verso terra inficiando il
comando di arresto
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Alcune tensioni di comando
possono compromettere il
funzionamento dei componenti
elettromeccanici che si basano su
bobine o su principi di induzione
elettromagnetica
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
z
la caduta massima accettata è pari a 85% della
tensione nominale
z
la caduta della alimentazione principale è del 10% in
tensione, quella ammessa dal trasformatore è del 3%.
z
Quindi la caduta massima accettabile è del 2% per
incidenza della impedenza del circuito di comando e
controllo
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Conseguentemente la tabella
successiva illustra i massimi
valori accettabili per una caduta
di tensione pari al 2%
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Esempio di circuiti che possono essere insicuri
perché non riescono ad attivare la funzione di
comando necessaria
Tensione di Caduta 2 % Impedenza
comando
Ohm limite
24
0,48
0.7
48
0,96
2.8
110
2,2
15
230
4,6
60
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Riassunto per la sicurezza dei
sistemi di comando
z
z
La sicurezza funzionale è un compromesso
tra aspetti che tendono a privilegiare tensioni
bassissime e la necessità di garantire un
buon segnale elettrico di comando
In alcuni casi, vedi macchine estese con
contatti in serie (per esempio controlli
accesso alle zone di lavoro)
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LA TENSIONE DI COMANDO PER
LE MACCHINE E’ AMMESSA FINO
A
277 V
SECONDO LA NORMA
ARMONIZZATA EN 60204-1
(CLASSIFICAZIONE CEI 44/5)
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TENSIONI BASSE POSSONO
ESSERE INSIDIOSE PER LA
SICUREZZA FUNZIONALE
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Funzione di arresto
È necessario progettare, scegliere e dimensionare in
un contesto più ampio del solo dispositivo (fungo
d’emergenza).
•
•
•
•
•
Dispositivo
Circuito di comando e controllo (potenza
e/o carico)
Caratteristiche del movimento da
fermare
Inerzie del sistema
Probabilità e casistiche di guasto
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Avviamento inatteso [accidentale]
Mantenere una macchina in condizioni di arresto mentre vi sono
persone presenti in zone pericolose è una delle condizioni più
importanti per l'impiego sicuro della macchina e quindi rappresenta
uno degli obiettivi principali del progettista di macchine e
dell'utilizzatore delle macchine stesse.
In passato, i concetti di "macchina in funzione" e "macchina ferma"
erano generalmente chiari; una macchina era:
- in funzione quando i suoi elementi mobili, o alcuni di essi, erano
in movimento;
- ferma quando i suoi elementi mobili erano a riposo.
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Avviamento inatteso [accidentale]
Qualsiasi avviamento inatteso causato da:
ripristino dell'alimentazione di energia dopo
un'interruzione;
DEFINIZIONE TRATTA DALLA EN 1037
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Avviamento inatteso [accidentale]
Un comando di avviamento risultante da un guasto del
sistema di comando o da un'influenza esterna su di esso:
Incollaggio del pulsante di marcia
Bloccaggio meccanico (polveri, sabbia, calcestruzzo,
ecc.)
Incollaggio, guasto o cattivo funzionamento di contattori,
invert , ecc..
Disturbo EMC
Ecc….
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Avviamento inatteso [accidentale]
Un comando di avviamento generato da un'azione
inopportuna su un comando di avviamento o altre
parti della macchina come:
un sensore
un organo di comando del circuito di potenza.
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Avviamento inatteso [accidentale]
influenze esterne/interne (gravità, vento,
autoaccensione in motori a combustione interna...)
su parti della macchina.
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Un esempio di utilizzo scorretto dei
dispositivi di emergenza
z
Sono presenti sul
medesimo quadro due
pulsanti di emergenza:
linea sezionatore (fungo
grande), linea ausiliari
(fungo piccolo)
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Esempio di test per un dispositivo marciaarresto con pulsante di emergenza
z
z
Verificare che nelle varie posizioni del
pulsante di start (che corrisponde ad una
pressione più o meno forte sul pulsante) la
marcia non diventi prioritaria anche
quando il fungo di emergenza è totalmente
inserito e bloccato,
Nessuna azione infatti dovrebbe essere
possibile in questa fase, tantomeno un
riavviamento, seppur con azione volontaria
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UNI EN 954-1
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UNI EN 954-1
La norma EN 954-1 definisce le
categorie e i requisiti di sicurezza
principali dei sistemi di comando e
controllo delle macchine.
Questa norma è applicabile a tutti i
dispositivi di comando e controllo
(elettrici, idraulici, pneumatici, ecc..)
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UNI EN 954-1: riferimenti normativi
z
z
z
z
z
z
z
z
EN 292-1:1991 Sicurezza del macchinario - Concetti fondamentali,
principi generali di progettazione - Terminologia, metodologia di base
EN 292-2:1991/A1:1995 Sicurezza del macchinario - Concetti
fondamentali, principi generali di progettazione - Specifiche e principi
tecnici
EN 418:1992 Sicurezza del macchinario - Dispositivi di arresto
d’emergenza, aspetti funzionali - Principi di progettazione
EN 999:1998 Sicurezza del macchinario - Posizionamento dei dispositivi
di protezione in funzione delle velocità di avvicinamento delle parti del
corpo
EN 1037:1995 Sicurezza del macchinario - Prevenzione dell'avviamento
inatteso
EN 1050:1996 Sicurezza del macchinario - Principi per la valutazione del
rischio
EN 60204-1:1997 Sicurezza del macchinario - Equipaggiamento elettrico
delle macchine - Regole generali (IEC 204-1:1992, modificata)
EN 60447:1993 Interfaccia uomo-macchina (MMI) - Principi di manovra
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UNI EN 954-1
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1
Ciascuna parte del sistema di comando ha una
propria categoria e differenti categorie possono
coesistere all’interno della stessa macchina.
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Affidabilità e sicurezza
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Combinazione di parti legate alla sicurezza
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Analisi dei rischi sulla
macchina
EN 292-1 e EN 1050
Valutazione del rischio sulla macchina
EN 292-1 e EN 1050
Procedura
iterativa per la
progettazione
degli elementi dei
sistemi di
comando e
controllo relativi
alla sicurezza.
Fase 1
Stabilire le misure per ridurre il rischio
art. 5 EN 292-1
Progettazione
della macchina
Altri metodi
(protezioni,
ecc...)
Sistema di
controllo
Normative specifiche
Fase 2
Specificare i requisiti di sicurezza per quanto
concerne:
le caratteristiche delle funzioni di sicurezza
e
la realizzazione delle funzioni di sicurezza
e
Verificare
la scelta della categoria del sistema di
comando e controllo
Fase 3
Progettare le parti del sistema di
comando e controllo relative alla
sicurezza
Fase 4
Validare le funzioni e categorie
applicate
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Fase 5
UNI EN 954-1: Progettazione ergonomica
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Categoria B
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Categoria 1
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Categoria 1
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Categoria 2 Autocontrollo
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Categoria 2 Autocontrollo
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Categoria 3 Ridondanza e/o Diversità
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Categoria 3 Ridondanza e/o Diversità
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Categoria 4 Ridondanza + Autocontrollo
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Categoria 4 Ridondanza + Autocontrollo
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UNI EN 954-1
Categoria
Requisito
Esigenze del sistema di comando
Comportamento del sistema di
comando in caso di difetto
Guasto del dispositivo porta alla
perdita della funzione di sicurezza.
B
Utilizzo di componenti di
sicurezza conformi alle norme
relative
Controllo corrispondente alle regole
vigenti in materia
1
Selezione dei componenti e dei
principi di sicurezza
Utilizzo di componenti e principi di
sicurezza provati.
2
AUTOCONTROLLO
Struttura dei circuiti di sicurezza:
Guasto rilevato ad ogni test
Test per ciclo, la periodicità del test deve
essere adatta alle macchine e alla
applicazione utilizzata.
3
RIDONDANZA
Un unico difetto non deve condurre alla
perdita della funzione di sicurezza
questo difetto se possibile deve essere
se possibile rilevato
4
AUTOCONTROLLO +
RIDONDANZA
Un serie di difetti non deve condurre alla Funzione di sicurezza sempre garantita
perdita della funzione di sicurezza.
Questo difetto deve essere se possibile
rilevato al momento o subito prima del
successivo richiamo alla funzione di
sicurezza.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
In caso di guasto possibile perdita della
funzione di sicurezza con minore
probabilità che in B.
Funzione di sicurezza garantita in caso
di guasto semplice, in caso di più
guasti si ha la perdita della funzione di
sicurezza.
VALUTAZIONE DEL RISCHIO, SCELTA DELLA
CATEGORIA DEL SISTEMA DI COMANDO
Per la determinazione della categoria degli elementi del sistema di
comando si utilizza la tabella dei rischi in funzione dei fattori S,F,P
precedentemente stimati.
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Esempio di determinazione
S Risultato dell’incidente
S2 Lesione grave e permanente
F Presenza nella zona pericolosa
F2 Operatore sempre presente
P
Possibilità di prevenzione
dell’incidente
P2 Quasi impossibile
IL CIRCUITO DEVE ESSERE REALIZZATO IN
CATEGORIA 4
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Manutenzione
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UNI EN 954-1: Informazioni per l’uso
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Avarie e guasti significativi
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
UNI EN 954-1: Avarie e guasti significativi
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Esempi di anomalie di sistemi di
comando e controllo rispetto alla
norma EN 954-1
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
I pallettizzatori
z
È frequente il caso di
Pallettizzatori gestiti
tramite inverter, le
barriere di sicurezza
inserite per migliorare il
grado di sicurezza della
macchina in realtà
interrompono SOLO il
ciclo automatico ma
LASCIANO IN POTENZA
GLI INVERTER
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
I pallettizzatori
z
Le barriere sono state
realizzate in categoria 4,
secondo la norma EN
954-1 ma
l’interfacciamento con gli
elementi in potenza è in
categoria B: in caso di
anomalia la macchina
non si ferma
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Risultato delle modifiche introdotte
sugli impianti:
1.
Le barriere immateriali sono state inserite senza
prima valutare l’impatto e l’interazione con
l’esistente
2.
Sono stati sostenuti costi notevoli per
l’installazione delle barriere
3.
Il risultato ottenuto in definitiva è che l’operatore
è convinto erroneamente che la macchina sia
sicurezza, facendo intervenire le barriere di
sicurezza, in realtà è possibile il riavviamento
intempestivo
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Il caso: infortunio grave per funzionamento anomalo
di barriere immateriali
L’infortunio è avvenuto perché il
sistema di sicurezza non è
intervenuto correttamente
durante la funzione di scambio
tra due sistemi di fotocellule
(muting).
z Il sistema nascondeva una
insidia funzionale.
z Si deve aggiungere una
posizione di montaggio errato
delle barriere
z Non si può affidare l'incolumità
della persona a componenti di
rilevamento immateriale,
soprattutto se il segnale
elettrico proveniente da questi
viene gestito da un sistema
elettronico.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
z
Esempi di finecorsa che non garantiscono un
livello adeguato di sicurezza
z
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
I finecorsa
consentono
un’apertura di circa
15° prima di
intervenire e
permettono l’accesso
alla zona pericolosa
PrEN 60204-1
Allo stato attuale di bozza della nuova revisione della
norma, all’art. 9.2.5.4.2 viene eliminata la prescrizione
che l’arresto di emergenza in categoria 0 sia realizzato
con componenti elettromeccanici senza uso di elettronica
o software e che la soppressione finale dell’alimentazione
di potenza degli attuatori per arresto di emergenza in cat.
1 sia ottenuto solo con componenti elettromeccanici.
Inoltre è eliminato il cap. 11 che vieta l’elettronica
programmabile per le funzioni di arresto di emergenza in
cat. 0.
di fatto si apre la strada al libero utilizzo
dell’elettronica purché, ovviamente, di sicurezza
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 62061
Sicurezza del macchinario – Sicurezza
funzionale delle parti elettriche,
elettroniche e dei sistemi di controllo
programmabili per le macchinario
SCOPO
La presente Norma Internazionale fornisce le prescrizioni e le
raccomandazioni per la progettazione, integrazione e convalida
dei sistemi elettrici, elettronici ed elettronici programmabili di
comando relativi alla sicurezza (SRECS) per macchine.
È applicabile a sistemi di controllo usati, da soli o in
combinazione, per svolgere funzioni di sicurezza su macchine
non portatili, inclusi i gruppi di macchine che lavorano insieme
in modo coordinato.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 62061
L’affidabilità dei SRECS viene quantificata da un livello
discreto (detto SIL,
SIL Safety Integrity Level) inteso come la
capacità della parte elettrica di un sistema di controllo legato
alle funzioni di sicurezza nell’eseguire in modo corretto le
funzioni di sicurezza assegnate, secondo le condizioni
definite, all’interno di un periodo di tempo stabilito.
stabilito
NB esiste un SIL 4, ma non è applicabile alle macchine
(p.e. impianti nucleari)
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 954-1
In questa norma sono presentati dei concetti che
sono già presenti nel PrEN 62061 e che spostano
la definizione delle categorie di sicurezza
dall’ambito deterministico a quello probabilistico. In
particolare:
• Livello della prestazione (PL)
• Tempo medio di un guasto pericoloso (MTTF)
• Copertura diagnostica (DC)
• Stima del guasto da cause comuni (CCF)
CCF
La valutazione delle categorie dovrà soddisfare
anche questi parametri.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 954-1
Livello della prestazione (PL)
E’ la capacità, da parte di una funzione di sicurezza, di
riuscire a ridurre il rischio previsto (sotto determinate
condizioni). È un parametro espresso in probabilità media di
un guasto pericoloso nell’intervallo di un’ora ed è evidente
che più è alta questa probabilità (ad esempio livello “a”) e
peggiore è il livello di prestazione.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 954-1
Tempo medio di un guasto pericoloso (MTTF)
E’ un parametro che indica qual è l’intervallo di tempo medio
che si prevede possa trascorrere senza avere guasti
pericolosi da parte di un singolo componente (finecorsa,
sensore, contattore, ecc.). Viene misurato in anni – tab. 3 - e
dovrebbe essere indicato dal costruttore, o, in alternativa, si
possono assumere i tempi standard che saranno indicati
nell’appendice C della nuova EN 954-1.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 954-1
Copertura diagnostica (DC)
E’ un parametro che identifica il rapporto tra la probabilità di
rilevare un guasto pericoloso e la probabilità di rilevare il
totale dei guasti pericolosi. Anche questo è un parametro,
come il precedente, che può essere riferito ad una singola
parte o ad un singolo componente. Si misura in percentuale.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 954-1
Stima del guasto da cause comuni (CCF)
CCF
In una tabella vengono indicate sei misure contro questi tipi
di guasti. L’osservanza di ognuno di questi provvedimenti
determina un punteggio percentuale. I vari punteggi si
sommano per arrivare ad un totale: se questo totale risulta
maggiore del 65% si può dire che il sistema di sicurezza
prescelto soddisfa i requisiti necessari ad eliminare i guasti
da cause comuni.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
PrEN 954-1
Non sarà più sufficiente
assegnare la categoria
di sicurezza, ma
occorrerà che la
categoria scelta soddisfi
e sia compatibile con i
quattro nuovi parametri.
Innanzitutto il CCF deve
essere superiore al
65%, poi è necessario
che gli altri tre parametri
PL, MTTF e DC
soddisfino i legami
raffigurati.
Il materiale didattico non può essere riprodotto (anche parzialmente) e/o utilizzato senza autorizzazione di AC&E s.r.l.
