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La Sicurezza delle Macchine alimentate a tensione di rete

Sezione Toscana e Umbria Toscana

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Dott. Ing. Lorenzo Spinelli

Direzione Elettra s.r.l. – Organismo Notificato n. 2 321 Direttiva Macchine, Direttiva Bassa Tensione, Direttiva EMC

D.Lgs 81/2008(Integrato con il D.Lgs n. 106/2009)

TITOLO III – CAPO III

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TITOLO III – CAPO III

“IMPIANTI E APPARECCHIATURE ELETTRICHE”

• 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

Titolo III – Capo I – Uso delle attrezzature di lavoro

Art. 70 – Requisiti di sicurezza

D.Lgs 81/2008 (Integrato con il D.Lgs n. 106/2009)

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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

• 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”

Applicazione del nuovo approccio

D.Lgs 81/2008

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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

• EN 60204-1 Sicurezza del macchinario. Equipaggiamento elettrico delle macchine

Il riferimento per la regola dell’arte

Norme EN 60204-1/EN 60439/EN 61439

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• Una lunga storia…..praticamente tutte le macchine nuove ed usate ne sono coinvolte:

• CEI 44-5 prima edizione 1985• EN 60204-1 seconda edizione 1993 +Ec 1995• EN 60204-1 terza edizione 1998• EN 60204-1 quarta edizione 2006 + A1:2010 +Ec:2010

• La EN 60204-1 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 60439-1) sostituita dal 2010 dalla EN

EN 60439-1/EN61439-1 + EN 61439-2

Quadri elettrici di macchina

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la CEI 17-13/1 (EN 60439-1) sostituita dal 2010 dalla EN 61439-1 ed EN 61439-2 ; le prescrizioni della EN 60439-1 ed EN 614391/2 vanno ad integrare la EN 60204-1 in merito al quadro elettrico

• Si possono riassumere in 13 punti di base, al di là poi degliapprofondimenti e dettagli costruttivi, che devono essereosservati nella progettazione, rimessa a nuovo, revamping osemplicemente verifica di macchine elettriche

13 regole di base per la progettazione/verifica di conformità

Sicurezza elettrica macchine

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• Si ricorda che per la Direttiva Macchine CE 2006/42 e suorecepimento DLgs 17/2010 le modifiche sostanzialiapportate ad una macchina ne comportano la suarimarcatura CE con tutti gli oneri certificative documentalidel caso

• 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.

Regola 1 – chiarire il contesto di utilizzo


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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

Regola 1 – chiarire il contesto di utilizzo

• IP ?• Ta• Atmosfera

corrosiva• ….

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• ….

• Scegliere componenti conformi alle rispettive norme di prodotto ed installarli secondo le indicazioni del costruttore

Regola 2 – scelta dei componenti


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?

• Fissare la posizione e la protezione del dispositivo generale o principale di sezionamento in testa al quadro elettrico dedicato al macchinario di fornitura

Regola 3 – Posizione e tipo di sezionatore generale

• L'equipaggiamento elettrico deve comprendere un dispositivo di sezionamento manuale per ognuna delle

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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).

• 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


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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 delcontattore, il sezionatore deve garantire l’interruzione dellaalimentazione.


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Natura della corrente

Categorie di utilizzazione

Categorie Applicazioni tipiche

Corrente alternata

AC-20AAC-21A

AC22-A

AC-20BAC-21B

AC-22B

Stabilimento e interruzione a vuotoManovra di carichi resistivi consovraccarichi di modesta entitàManovra di carichi misti resistivi e induttivi


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AC22-A

AC-23A

AC-22B

AC-23B

con sovraccarichi di modesta entitàManovra di motori o altri carichi altamenteinduttivi

Corrente continua

DC-20ADC-21A

DC22-A

DC-23A

DC-20BDC-21B

DC-22B

DC-23B

Stabilimento e interruzione a vuotoManovra di carichi resistivi consovraccarichi di modesta entitàManovra di carichi misti resistivi e induttivicon sovraccarichi di modesta entità (es.Motori in derivazione)Manovra di motori o altri carichi altamenteinduttivi


Stabilimento e interruzione

Sezionamento Stabilimento, interruzione e sezionamento

Interruttore di manovra Sezionatore Interruttore di manovra-sezionatore

Interruttore di manovra con Sezionatore con fusibile Interruttore di manovra-

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Interruttore di manovra con fusibile

Sezionatore con fusibile Interruttore di manovra-sezionatore

Interruttore di manovra-fusibile

Sezionatore-fusibile Interruttore di manovra-sezionatore-fusibile

• 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


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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

• Riportare tutti i conduttori di protezione ed equipotenziali ad una sbarra di messa a terra installata in testa al quadro elettrico in prossimità

Regola 4 – Equipotenzialità e protezione contatti indiretti


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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 .

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

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dell’isolamento

Devono essere forniti i mezzi per la protezione daicontatti indiretti secondo il tipo di sistema didestinazione (es. differenziali per sistemi TT).

• 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.

Regola 5 – Grado IP


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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 54. - Involucri ventilati contenenti soltanto resistori stagni: IP 22- Canali portacavi: IP 33. - Scatole di giunzione: IP 23.- 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 66.

Regola 5 – Grado IP

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•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.

Regola 6 – Accesso agli involucri – protezione dai contatti diretti

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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 uguale a IP 2X o IP XXB


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• 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


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- 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.

• 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


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essere tolte solo con l'impiego di un utensile appropriato, oppure la loro rimozione deve causare il sezionamento automatico dell'alimentazione.

• 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 60950 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

Regola 7 – Protezione mediante PELV

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- 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

• 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

Regola 8 – Circuiti di comando

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• La categoria/Performance level è riferita ai componenti e a come sono collegati

Elementi dicomando

Dispositivo di sicurezza

ElementiattuatoriA

zion

e

Input Output

Interfaccia d’ingresso Interfaccia d’uscita


G F E CategorieGravità del

dannoFrequenza di esposizione al pericolo

Possibilità di evitare l’infortunio o limitare

i danni

Leggero reversibile Possibile a det.

condizioniG1

E1

1

1; 2

• EN 954Fino al 11/11

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Individuazionedella categoriadi sicurezza

Serio irreversibile

mortale

Raro, poco frequente

Frequente, continuativa

Scarsamente possibile

Possibile a det. condizioni

Scarsamente possibile

G1

G2F1

F2

E2

E1

2; 3

3

4


• EN 13849

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• EN 13849

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• Architettura per circuiti in DC e AC; salvaguardia contro i guasti a massa

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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 60417 “Segni grafici da utilizzare sulle apparecchiature”

• - EN 60073 “Codifica dei dispositivi indicatori e degli

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• - EN 60073 “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

Significato Colore Applicazioni tipiche Azioni richieste all’operatore

Emergenza ROSSO - Sovratemperatura - Sovrapressione - Oltrecorsa - Guasto ai dispositivi

- Intervento immediato

Funzionamento anormale

GIALLO - Situazione critica incipiente - Situazione anomala

- Controllo e successiva decisione di intervento o meno


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intervento o meno Funzionamento normale

VERDE - Autorizzazione a procedere - Parametri entro i limiti stabiliti

- Acquisizione dell’informazione

Richiesta di operazione

BLU - Istruzione per comandi sequenziali

- Intervento per consentire il corretto proseguimento del ciclo

Informazione generica

BIANCO - Macchina in tensione - Stato particolare

- Controllo sul ciclo


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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

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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.,

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secondo la distinzione tra circuito di comando in a.c., d.c., circuiti di interblocco, circuiti di potenza

• Fattore F1 in funzione della temperatura ambiente :30 °°°°C - 1,15; 35 °°°°C - 1,0340 °°°°C - 1,00; 45 °°°°C - 0,9150 °°°°C - 0,82; 55 °°°°C - 0,7160 °°°°C - 0,58;

• Fattore F2 in funzione del numero di cavi raggruppati


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• Fattore F2 in funzione del numero di cavi raggruppati

• Cavi non isolati in PVC, terzo fattore di correzione (F3).

Numero di cavi o coppie caricatiMetodi di installazione

2 4 6 9

Cavi per c.a. – trifaseB1 e B2CE – singolo stratoE – multistrato

0,800,850,870,86

0,650,750,780,76

0,570,720,750,72

0,500,700,730,68

Coppie in c.c. (indipendentidal metodo di installazione) 1,0 0,76 0,64 0,43


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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.

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• Cavi:

IB < IN < IZIf < 1,45 Iz

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

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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 (i2t) lasciata passare dal fusibile o dall’interruttore è inferiore all’ i2t sopportabile dal contattore.

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

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Minimo 200m

Minimo 400m

Max 2000m

Regola 13 – Cablaggio e layout

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Allegato V – Regole minime da considerare

Requisito Rif. EN 60204-1 Regola2. Dispositivi di

comandoArt. 9; 10 8, 9, 10

9. Segnalazioni Art. 16 1

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9. Segnalazioni indicazioni

Art. 16 1

11. Manutenzione Art. 5 3,6

12. Incendio e esplosione

Art. 7; 11; 12; 13; 14 11, 12

Sezione Toscana e Umbria Toscana

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Grazie per l’attenzione

Lorenzo SpinelliLorenzo SpinelliLorenzo SpinelliLorenzo Spinelli

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