Medidas de proteção coletiva com sistemas de segurança

MEDIDAS DE PROTEÇÃO COLETIVA
SISTEMAS DE SEGURANÇA
4 – BARREIRAS ÓTICAS

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 www.leuze.com.br
INTRODUÇÃO
Leuze electronic Ltda - Agosto/2014

Na NR 12:
- 12.42 ... 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.
O QUE ESTÁ NA NORMA...

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
PRIMEIROS COMENTÁRIOS

Define os princípios gerais para projeto
de partes de sistemas de comando
relacionados à segurança de máquinas,
e inclui:
- no item 6, a definição das Categorias
de Segurança, de B a 4;
- no Anexo B, o guia para seleção de
categorias.
Durante esta apresentação entraremos
em mais detalhes sobre categoria de
segurança e ligações elétricas
equivalentes.
NBR 14153
SEVERIDADE
FREQUENCIA
POSSIBILIDADE
S1
S2
F1
F2
P1
P2
P1
P2
B 1 2 3 4

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).
DEFININDO AS 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).
CONTEXTO DAS CATEGORIAS

- 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 13855 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 13855 – Posicionamento dos equipamentos de proteção com referência à
aproximação de partes do corpo humano.
DEFININDO AS DISTÂNCIAS DE INSTALAÇÃO

A NBR ISO 13855 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.
DEFININDO AS POSIÇÕES DE INSTALAÇÃO

A NBR ISO 13855 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.
DEFININDO AS POSIÇÕES DE INSTALAÇÃO

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

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

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

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]

Altura da zona
de perigo “a”
Altura da borda superior da cortina de luz “b”
Distância adicional para a zona de perigo “CRO”

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.

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.

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.

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.

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.

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.

D – MUTING
Exemplos de muting 1: saída de embaladora

D – MUTING
Exemplos de
muting 2: saída
de célula
robotizada

D – MUTING
Exemplo de muting 3: acionamento por laços indutivos

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

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).

E – CONCATENAÇÃO (LINKAGE)
Exemplo de uso de cortinas
de luz de segurança em
concatenação.

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

- 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
12100.
CONSIDERAÇÕES FINAIS

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