Le normative richiedono una protezione contro le sovratensioni per i circuiti di sicurezza

Di Brent Purdy, PE, Responsabile prodotto, AutomationDirect

Integrare la sicurezza è un requisito fondamentale per la progettazione di macchinari industriali. Pratiche e sistemi sicuri sono il risultato di un'attenta pianificazione, guidata da codici e specifiche dettagliate che vengono continuamente aggiornate con il miglioramento della tecnologia. Negli ultimi anni, l’asticella è stata alzata molte volte, migliorando la sicurezza dell’operatore e la protezione dei macchinari. Un esempio recente riguarda il requisito aggiuntivo di protezione contro le sovratensioni per i circuiti di interblocco di sicurezza e i controller delle pompe antincendio per garantire la sicurezza del personale.

I circuiti di arresto di emergenza (e-stop) e di interblocco di sicurezza fanno parte da tempo delle normative applicabili. Per i macchinari industriali e i sistemi associati, questi dispositivi di sicurezza assumono la forma di pulsanti di arresto di emergenza, interruttori di finecorsa delle porte, interruttori di finecorsa delle protezioni, barriere fotoelettriche e altri componenti, tutti collegati direttamente a un relè o controller di sicurezza per interrompere l'alimentazione a una macchina in caso di problemi. Pertanto, i costruttori di macchine hanno abbastanza familiarità con queste disposizioni di sicurezza e con la necessità di integrare queste funzioni di sicurezza cruciali nella progettazione delle apparecchiature.

Negli ultimi anni in tutto il settore si è prestata maggiore attenzione alla qualità dell’energia e alla protezione dalle sovratensioni, soprattutto perché i dispositivi elettronici sono più comunemente utilizzati, anche per applicazioni critiche di processo e di sicurezza. Se un circuito di interblocco di sicurezza di qualsiasi tipo si guasta a causa di un sovraccarico elettrico, ciò espone gli operatori a un grave rischio. I nuovi codici riconoscono che i circuiti di interblocco di sicurezza dovrebbero beneficiare della protezione aggiuntiva offerta dai dispositivi di soppressione delle sovratensioni. Questo articolo esamina il contesto del requisito e come conformarsi ai codici aggiornati.

Diversi codici possono avere un impatto sui costruttori di macchine. Negli Stati Uniti, i costruttori di macchine OEM (Original Equipment Manufacturer) hanno maggiore familiarità con lo standard 70 della National Fire Protection Association (NFPA), noto anche come National Electrical Code (NEC). I comuni locali generalmente adottano le versioni del NEC entro pochi anni dalla pubblicazione, quindi gli OEM devono conformarsi entro quel momento. Esiste anche la NFPA 79 con linee guida specifiche per i macchinari industriali e altri standard dell'American National Standards Institute (ANSI), della International Electrotechnical Commission (IEC) e dell'International Organization for Standardization (ISO).

L'elemento di principale interesse aggiunto alla revisione del 2017 del NEC 670.6 afferma che "i macchinari industriali con circuiti di interblocco di sicurezza devono avere una protezione contro le sovratensioni installata". NFPA 79 2018 ha adottato gli stessi requisiti in armonia con il NEC.

La ragione di ciò è che oltre un quarto dei facility manager intervistati nel 2013-2014 ha indicato che i propri siti avevano subito danni ai circuiti di interblocco di sicurezza attribuibili a eventi di sovratensione. Poiché la soppressione dei picchi è una tecnologia ben conosciuta ed economicamente vantaggiosa, ha senso applicarla solo ad applicazioni critiche.

Oltre ai requisiti della normativa, è una buona pratica e un investimento prudente incorporare la soppressione dei picchi per qualsiasi applicazione che utilizzi componenti elettronici o microprocessori a stato solido (Figura 1). Ciò è particolarmente importante per i sistemi installati in qualsiasi tipo di ambiente industriale difficile, ma il fatto è che qualsiasi luogo può essere soggetto a sovratensioni elettriche.

Figura 1: Questa comune presa multipla mostra i risultati di un evento di sovratensione, ma qualsiasi dispositivo che utilizza componenti elettronici a stato solido, anche i dispositivi industriali robusti come sensori e controller, sono suscettibili di danni causati da sovratensioni elettriche.

Qualsiasi dispositivo elettrico è soggetto a guasti se sottoposto a un picco elettrico sufficientemente elevato, noto anche come sovratensione transitoria o picco. Ma molti componenti elettronici e microprocessori a stato solido hanno piccole connessioni e tracce elettriche, che li rendono più delicati e sensibili alle sovratensioni rispetto ai semplici dispositivi elettromeccanici come finecorsa e relè.

Sono ora disponibili molte opzioni di dispositivi di interblocco di sicurezza, come interruttori codificati senza contatto e barriere fotoelettriche, che incorporano elementi elettronici. Questi componenti avanzati possono offrire maggiore sicurezza essendo difficili da sconfiggere e rilevando la presenza dell'operatore prima che una persona si avvicini a un'area pericolosa.