Man mano che i costruttori di macchine diventano più abili nella scienza dell’applicazione di standard di sicurezza più recenti, hanno iniziato a dare uno sguardo più approfondito alla sicurezza all’interno di un sistema pneumatico. Quando si progetta un sistema pneumatico, ci sono cinque funzioni di sicurezza chiave che devono essere considerate. La costruzione di macchine è diventata più complessa con l’introduzione di sistemi più automatizzati e i progettisti devono dedicare maggiore attenzione ai nuovi standard di sicurezza applicabili. Gli standard di sicurezza meccanica dovevano essere integrati con nuove procedure per la sicurezza funzionale e l’affidabilità delle prestazioni.
Protezione contro l’avvio involontario
Una delle funzioni di sicurezza più importanti in un sistema pneumatico, o addirittura in qualsiasi sistema automatizzato, è la protezione contro l’avviamento accidentale della macchina. Il modo più comune per farlo è con una valvola di sicurezza pneumatica che è stata costruita per lo scopo e certificata secondo il PLr appropriato. Per PLc è sufficiente una semplice elettrovalvola, con un singolo elemento valvola che si inserirà. Per le applicazioni PLd o e sono necessarie costruzioni di valvole più sofisticate, che spesso richiedono elementi valvola ridondanti per garantire la piena funzionalità di sicurezza.
Alcuni prodotti possono avere un’elettronica integrata per questa funzione, mentre altri possono richiedere un PLC di sicurezza o un relè di sicurezza esterno per soddisfare i requisiti per la certificazione di sicurezza. Potenzialmente la più comune di tutte le sicurezze pneumatiche, e spesso utilizzata in combinazione senza funzioni di sicurezza pneumatica, la protezione dall’avviamento involontario è una funzione di sicurezza di vitale importanza su molte macchine.
Questa funzione viene spesso raggiunta da una valvola di sicurezza pneumatica appositamente costruita che è stata certificata per raggiungere il livello di prestazioni richiesto. Le valvole semplici ad azionamento a solenoide con un singolo elemento valvola che sono certificate per il livello di prestazione (PL) c sono disponibili da diversi produttori. Le applicazioni che richiedono PL d o e spesso richiedono una valvola più sofisticata con elementi valvola ridondanti per ottenere questa funzione. Quando si specifica questo componente, verificare se è necessario un relè di sicurezza esterno o un PLC di sicurezza per soddisfare i requisiti di certificazione. Alcuni prodotti raggiungono questi livelli di prestazioni con l’elettronica integrata.
Estenuante
I requisiti per questa funzione sono spesso molto simili ai requisiti per la protezione contro l’avvio imprevisto. Questa funzione può essere realizzata all’interno dello stesso componente che fornisce la protezione contro l’avvio imprevisto. In questo caso, poiché il dispositivo di scarico è anche la valvola di alimentazione della pressione, occorre prestare attenzione affinché il guasto del dispositivo che interrompe la pressione in ingresso non interferisca con il comportamento in scarico del sistema. Nel caso dei dispositivi certificati PL e, ciò si ottiene spesso consentendo un flusso molto maggiore nella direzione di scarico rispetto alla direzione di mandata.
La pressione a valle può comunque decadere rapidamente a un livello di sicurezza anche se il flusso in entrata non si interrompe. La funzione estenuante può essere facilmente annullata da un elemento del silenziatore ostruito da materiale estraneo. Assicurati di avere un silenziatore sicuro con la tua valvola. Sono disponibili silenziatori di sicurezza appositamente progettati che impediscono l’intasamento avendo un ampio percorso di scarico forato trasversalmente, garantendo così la capacità di scarico.
Lo scarico o l’esaurimento della pressione dell’aria si verificheranno probabilmente contemporaneamente a un avvio imprevisto e molti componenti di sicurezza moderni combinano le due funzioni. Una valvola di alimentazione della pressione interromperà l’alimentazione dell’aria in caso di guasto, prevenendo l’accumulo di pressione dell’aria in eccesso nel sistema. Allo stesso tempo, la pressione dell’aria all’interno del sistema verrà scaricata in modo sicuro, sebbene sia possibile installare anche un rilascio manuale dello scarico come riserva.
Nel sistema a due canali e tre valvole comunemente utilizzato con applicazioni PL più elevate, il flusso a valle sarà maggiore dell’alimentazione in ingresso, in modo che la pressione a valle possa comunque essere ridotta a un livello di sicurezza, anche se la valvola di ingresso non riesce a spento. È probabile che la tecnologia più recente incorpori valvole di avviamento progressivo e sensori di posizione per controllare avviamenti imprevisti e cali di pressione.
Inversione del movimento
In applicazioni semplici che richiedono un basso livello di prestazioni, questa funzione può essere realizzata applicando una semplice elettrovalvola con ritorno a molla. Nelle applicazioni che richiedono un PL più elevato, è necessaria una soluzione più robusta. Ciò si ottiene utilizzando elementi valvolari ridondanti, collegati a piombo in modo tale da estendere il cilindro solo quando entrambi gli elementi valvolari si sono spostati.
Rilevando la posizione di ciascun elemento della valvola e restituendo questi segnali al PLC di sicurezza, è possibile realizzare un’architettura di controllo di Categoria 4. Questo assicurerà che il cilindro possa estendersi solo se entrambi gli elementi della valvola si sono spostati. Mentre è possibile ottenere queste prestazioni con componenti discreti, sono disponibili componenti certificati che realizzano questa funzione in un pacchetto integrato.
Fermarsi, trattenere, bloccare
La tenuta, il blocco o l’arresto delle apparecchiature operative è una delle funzioni di sicurezza chiave in un sistema pneumatico e si applica a tutti i tipi di applicazioni in un’ampia gamma di PL. Può essere semplice come installare una valvola di ritegno a pressione nella porta del cilindro. Le applicazioni semplici possono talvolta essere soddisfatte utilizzando una valvola di ritegno pilotata installata nell’attacco del cilindro. La pressione dell’aria intrappolata nel cilindro manterrà il carico e assicurerà che non possa muoversi, e un pressostato aggiunto al circuito potrebbe fornire corrente continua.
Mentre le applicazioni più complesse con requisiti di livello di prestazioni più elevati spesso richiedono un freno meccanico dello stelo o un morsetto che utilizza la pressione della molla per mantenere lo stelo del pistone in posizione quando applicato in combinazione con una valvola appropriata. Questo blocca l’asta del pistone in posizione utilizzando la pressione della molla e una valvola appropriata. Un’altra versione del fermastelo prevede un dispositivo pneumatico installato sullo stelo del pistone. Questo dispositivo consente il movimento del cilindro solo se la pressione dell’aria è diretta ad una porta sul bloccastelo stesso.
Riduzione della velocità
La riduzione della velocità è probabilmente la più semplice da implementare tra le principali funzioni di sicurezza pneumatica. Semplici controlli di flusso possono essere resi resistenti alla manomissione dopo la convalida iniziale per garantire che i parametri di movimento non vengano modificati in un secondo momento. Richiede l’installazione di semplici controlli di flusso che possono essere convalidati con i parametri di movimento appropriati. Possono essere installate serrature antimanomissione per garantire che questi parametri non vengano alterati.