In questo articolo vengono discusse situazioni e concatenazioni di eventi che portano a incidenti imputabili al contatto con la parte in movimento delle macchine. Le persone che operano e si occupano della manutenzione dei macchinari corrono il rischio di essere coinvolte in gravi incidenti. Le statistiche statunitensi suggeriscono che 18,000 amputazioni e oltre 800 decessi negli Stati Uniti ogni anno sono attribuibili a tali cause. Secondo il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) statunitense, nel 1979 la categoria di infortuni "catturati in, sotto o tra" nella loro classificazione si è classificata al primo posto tra i tipi più importanti di infortuni sul lavoro. Tali infortuni generalmente hanno coinvolto macchine ( Etherton e Myers 1990). Da quando questa categoria è stata introdotta nelle statistiche svedesi sugli infortuni sul lavoro nel 10, il "contatto con parti mobili della macchina" è stato segnalato come il principale evento lesivo in poco più del 1979% degli infortuni sul lavoro.

La maggior parte delle macchine ha parti mobili che possono causare lesioni. Tali parti mobili possono trovarsi nel punto di operazione in cui viene eseguito il lavoro sul materiale, ad esempio dove avviene il taglio, la sagomatura, l'alesatura o la deformazione. Si trovano negli apparecchi che trasmettono energia agli organi della macchina che effettuano il lavoro, quali volani, pulegge, bielle, giunti, camme, alberini, catene, manovelle e ingranaggi. Possono trovarsi in altre parti mobili della macchina come ruote su attrezzature mobili, motoriduttori, pompe, compressori e così via. I movimenti pericolosi della macchina si possono riscontrare anche tra altri tipi di macchinari, in particolare nelle parti ausiliarie dell'attrezzatura che movimentano e trasportano carichi come pezzi da lavorare, materiali, rifiuti o utensili.

Tutte le parti di una macchina che si muovono durante l'esecuzione del lavoro possono contribuire a incidenti causando lesioni e danni. Sia i movimenti rotatori che quelli lineari della macchina, così come le loro fonti di energia, possono essere pericolosi:

Moto rotatorio. Anche gli alberi rotanti lisci possono afferrare un capo di abbigliamento e, ad esempio, portare il braccio di una persona in una posizione pericolosa. Il pericolo in un albero rotante aumenta se presenta parti sporgenti o superfici irregolari o taglienti, come viti di regolazione, bulloni, fessure, tacche o spigoli taglienti. Le parti rotanti della macchina danno origine a "nip points" in tre modi diversi:

1. Ci sono i punti tra due parti rotanti che ruotano in direzioni opposte e hanno assi paralleli, come ingranaggi o ruote dentate, rulli del carrello o mangani.
2. Ci sono i punti di contatto tra parti rotanti e parti in movimento lineare, come ad esempio tra una cinghia di trasmissione di potenza e la sua puleggia, una catena e una ruota dentata, o un pignone e cremagliera.
3. I movimenti rotatori della macchina possono comportare il rischio di tagli e lesioni da schiacciamento quando avvengono in prossimità di oggetti fermi: questo tipo di condizione esiste tra un trasportatore a coclea e il suo alloggiamento, tra i raggi di una ruota e il basamento della macchina, oppure tra una mola e una maschera per utensili.

Movimenti lineari. Il movimento verticale, orizzontale e alternato può causare lesioni in diversi modi: una persona può ricevere uno spintone o un colpo da una parte della macchina e può rimanere intrappolata tra la parte della macchina e qualche altro oggetto, oppure può essere tagliata da un bordo tagliente o essere una ferita da pizzicamento rimanendo intrappolati tra la parte mobile e un altro oggetto (figura 1).

Figura 1. Esempi di movimenti meccanici che possono ferire una persona

Fonti di alimentazione. Frequentemente, per far funzionare una macchina vengono impiegate fonti di energia esterne che possono comportare notevoli quantità di energia. Questi includono sistemi elettrici, a vapore, idraulici, pneumatici e meccanici, i quali, se rilasciati o incontrollati, possono dar luogo a lesioni o danni gravi. Uno studio sugli incidenti verificatisi nell'arco di un anno (dal 1987 al 1988) tra gli agricoltori di nove villaggi dell'India settentrionale ha dimostrato che le macchine per il taglio del foraggio, tutte altrimenti dello stesso tipo, sono più pericolose se azionate da un motore o da un trattore. La frequenza relativa degli incidenti con più di un infortunio minore (per macchina) era del 5.1 per mille per le taglierine manuali e dell'8.6 per mille per le mototroncatrici (Mohan e Patel 1992).

Lesioni associate ai movimenti della macchina

Poiché le forze associate ai movimenti della macchina sono spesso piuttosto elevate, si può presumere che le lesioni che provocano saranno gravi. Questa ipotesi è confermata da diverse fonti. Secondo le statistiche britanniche (HSE 5), il "contatto con macchinari in movimento o materiale in lavorazione" ha rappresentato solo il 10% di tutti gli infortuni sul lavoro, ma fino al 1989% degli incidenti mortali e gravi (fratture, amputazioni e così via). Gli studi su due stabilimenti di produzione di veicoli in Svezia puntano nella stessa direzione. Gli infortuni causati da movimenti di macchine hanno dato luogo a un numero doppio di giorni di assenza per malattia, misurati dai valori mediani, rispetto agli infortuni non legati alle macchine. Gli incidenti meccanici differivano dagli altri incidenti anche per quanto riguarda la parte del corpo lesionata: i risultati hanno indicato che l'80% delle lesioni subite in incidenti “macchina” erano alle mani e alle dita, mentre la proporzione corrispondente per gli “altri” incidenti era 40% (Backström e Döös 1995).

La situazione di rischio negli impianti automatizzati si è rivelata sia diversa (in termini di tipologia di incidente, sequenza degli eventi e grado di gravità della lesione) sia più complicata (sia in termini tecnici sia per quanto riguarda la necessità di competenze specialistiche) rispetto a impianti in cui vengono utilizzati macchinari convenzionali. Il termine automatizzato qui si intende fare riferimento a un'apparecchiatura che, senza l'intervento diretto di un essere umano, può avviare un movimento della macchina o modificarne la direzione o la funzione. Tali apparecchiature richiedono dispositivi sensori (ad es. sensori di posizione o microinterruttori) e/o qualche forma di controlli sequenziali (ad es. un programma per computer) per dirigere e monitorare le loro attività. Negli ultimi decenni, a controllore logico programmabile (PLC) è sempre più utilizzato come unità di controllo nei sistemi di produzione. I piccoli computer sono oggi il mezzo più comune utilizzato per controllare le apparecchiature di produzione nel mondo industrializzato, mentre altri mezzi di controllo, come le unità elettromeccaniche, stanno diventando sempre meno comuni. Nell'industria manifatturiera svedese, l'uso di macchine a controllo numerico (NC) è aumentato dall'11 al 12% all'anno negli anni '1980 (Hörte e Lindberg 1989). Nella moderna produzione industriale, essere feriti da "parti mobili di macchine" sta diventando sempre più equivalente a essere feriti da "movimenti di macchine controllati dal computer".

Gli impianti automatizzati si trovano in un numero sempre maggiore di settori dell'industria e hanno un numero crescente di funzioni. La gestione dei negozi, la movimentazione dei materiali, la lavorazione, l'assemblaggio e l'imballaggio sono tutti automatizzati. La produzione in serie è arrivata ad assomigliare alla produzione di processo. Se l'alimentazione, la lavorazione e l'espulsione dei pezzi sono meccanizzate, l'operatore non ha più bisogno di trovarsi nella zona di rischio durante la produzione regolare e indisturbata. Studi di ricerca sulla produzione automatizzata hanno dimostrato che gli incidenti si verificano principalmente nella gestione dei disturbi che interessano la produzione. Tuttavia, le persone possono anche intralciare i movimenti della macchina nell'esecuzione di altre attività, come la pulizia, la regolazione, il ripristino, il controllo e la riparazione.

Quando la produzione è automatizzata e il processo non è più sotto il controllo diretto dell'essere umano, aumenta il rischio di movimenti imprevisti della macchina. La maggior parte degli operatori che lavorano con gruppi o linee di macchine interconnesse ha sperimentato movimenti della macchina così imprevisti. Molti incidenti di automazione verificarsi come risultato proprio di tali movimenti. Un incidente di automazione è un incidente in cui l'apparecchiatura automatica ha controllato (o avrebbe dovuto controllare) l'energia che ha provocato la lesione. Ciò significa che la forza che ferisce la persona proviene dalla macchina stessa (ad esempio, l'energia del movimento di una macchina). In uno studio su 177 incidenti di automazione in Svezia, è emerso che le lesioni erano causate dall'"avvio imprevisto" di una parte di una macchina nell'84% dei casi (Backström e Harms-Ringdahl 1984). Un tipico esempio di lesione causata da un movimento della macchina controllato da computer è mostrato in figura 2.

Figura 2. Un tipico esempio di lesione causata da un movimento della macchina controllato dal computer

Uno degli studi di cui sopra (Backström e Döös 1995) ha dimostrato che i movimenti della macchina controllati automaticamente erano causalmente collegati a periodi più lunghi di congedo per malattia rispetto agli infortuni dovuti ad altri tipi di movimenti della macchina, il valore mediano era quattro volte superiore in uno dei luoghi di lavoro . Il modello di lesioni degli incidenti di automazione era simile a quello di altri incidenti di macchina (che coinvolgevano principalmente mani e dita), ma la tendenza era che il primo tipo di lesioni fosse più grave (amputazioni, schiacciamenti e fratture).

Il controllo del computer, come il manuale, presenta punti deboli dal punto di vista dell'affidabilità. Non vi è alcuna garanzia che un programma per computer funzionerà senza errori. L'elettronica, con i suoi bassi livelli di segnale, può essere sensibile alle interferenze se non adeguatamente protetta, e le conseguenze dei guasti risultanti non sono sempre prevedibili. Inoltre, le modifiche alla programmazione spesso non vengono documentate. Un metodo utilizzato per compensare questa debolezza è, ad esempio, il funzionamento di sistemi "doppi" in cui sono presenti due catene indipendenti di componenti funzionali e un metodo di monitoraggio tale che entrambe le catene mostrino lo stesso valore. Se i sistemi visualizzano valori diversi, ciò indica un errore in uno di essi. Ma c'è la possibilità che entrambe le catene di componenti soffrano dello stesso errore e che entrambe possano essere messe fuori servizio dallo stesso disturbo, dando così una lettura falsa positiva (poiché entrambi i sistemi concordano). Tuttavia, solo in pochi dei casi indagati è stato possibile ricondurre un incidente al guasto di un computer (vedi sotto), nonostante sia comune che un singolo computer controlli tutte le funzioni di un impianto (anche l'arresto di una macchina a seguito dell'attivazione di un dispositivo di sicurezza). In alternativa, si può considerare di fornire un sistema collaudato con componenti elettromeccanici per le funzioni di sicurezza.

Problemi tecnici

In generale si può affermare che un singolo incidente ha molte cause, tra cui tecniche, individuali, ambientali e organizzative. A scopo preventivo, è meglio considerare un incidente non come un evento isolato, ma come un sequenza di eventi o di un processo (Backström 1996). Nel caso degli incidenti di automazione, è stato dimostrato che i problemi tecnici fanno spesso parte di tale sequenza e si verificano o in una delle prime fasi del processo o in prossimità dell'evento lesivo dell'incidente. Gli studi in cui sono stati esaminati i problemi tecnici coinvolti negli incidenti di automazione suggeriscono che questi sono alla base del 75-85% degli incidenti. Allo stesso tempo, in ogni caso specifico, di solito ci sono altre cause, come quelle di natura organizzativa. Solo in un decimo dei casi è stato riscontrato che la fonte diretta dell'energia che ha provocato un infortunio potrebbe essere attribuita a un guasto tecnico, ad esempio un movimento della macchina che si verifica nonostante la macchina sia in posizione di arresto. Cifre simili sono state riportate in altri studi. Di solito, un problema tecnico causava problemi con l'attrezzatura, cosicché l'operatore doveva cambiare compito (ad esempio, riposizionare una parte che si trovava in una posizione storta). L'incidente si è poi verificato durante l'esecuzione dell'incarico, provocato dal guasto tecnico. Un quarto degli incidenti di automazione è stato preceduto da un disturbo nel flusso dei materiali, ad esempio un pezzo che si bloccava o si trovava in una posizione storta o altrimenti difettosa (vedere figura 3).

Figura 3. Tipi di problemi tecnici coinvolti negli incidenti di automazione (numero di incidenti = 127)

In uno studio su 127 incidenti che coinvolgono l'automazione, 28 di questi incidenti, descritti nella figura 4, sono stati ulteriormente esaminati per determinare i tipi di problemi tecnici coinvolti come fattori causali (Backström e Döös, in corso di stampa). I problemi specificati nelle indagini sugli incidenti erano più frequentemente causati da componenti bloccati, difettosi o usurati. In due casi, un problema è stato causato da un errore del programma del computer e in uno da un'interferenza elettromagnetica. In più della metà dei casi (17 su 28) i difetti erano presenti da tempo ma non sanati. Solo in 5 dei 28 casi in cui è stato fatto riferimento a un guasto tecnico o a una deviazione, il difetto era presente non si è manifestato in precedenza. Alcuni guasti erano stati riparati solo per riapparire in seguito. Alcuni difetti erano presenti fin dal momento dell'installazione, mentre altri derivavano dall'usura e dall'impatto dell'ambiente.

Secondo la maggior parte degli studi, la percentuale di incidenti di automazione verificatisi durante la correzione di un disturbo alla produzione è compresa tra un terzo e due terzi di tutti i casi. In altre parole, c'è un consenso generale sul fatto che la gestione dei disturbi della produzione è un compito professionale pericoloso. La variazione nella misura in cui si verificano tali infortuni ha molte spiegazioni, tra cui quelle legate al tipo di produzione e alla classificazione delle mansioni lavorative. In alcuni studi sui disturbi sono stati presi in considerazione solo i problemi ei fermi macchina nel corso della normale produzione; in altri è stata trattata una gamma più ampia di problemi, ad esempio quelli relativi all'organizzazione del lavoro.

Una misura molto importante nella prevenzione degli incidenti di automazione è predisporre procedure per rimuovere le cause dei disturbi della produzione in modo che non si ripetano. In uno studio specializzato sui disturbi della produzione al momento dell'incidente (Döös e Backström 1994), è emerso che il compito più comune a cui i disturbi davano origine era il liberare o la correzione della posizione di un pezzo che si era bloccato o si era bloccato collocato. Questo tipo di problema ha avviato una delle due sequenze di eventi piuttosto simili: (1) la parte è stata liberata ed è entrata nella sua posizione corretta, la macchina ha ricevuto un segnale automatico per avviarsi e la persona è stata ferita dal movimento della macchina avviato, (2 ) non c'era tempo per liberare o riposizionare la parte prima che la persona venisse ferita da un movimento della macchina che si è verificato inaspettatamente, più rapidamente o con una forza maggiore di quanto previsto dall'operatore. Un'altra gestione dei disturbi comportava la richiesta di un impulso del sensore, la liberazione di una parte della macchina inceppata, l'esecuzione di semplici tipi di ricerca guasti e l'organizzazione del riavvio (vedere la figura 4).

Figura 4. Tipo di gestione del disturbo al momento dell'incidente (numero di incidenti =76)

Sicurezza dei lavoratori

Le categorie di personale che tendono ad essere ferite negli incidenti di automazione dipendono da come è organizzato il lavoro, ovvero da quale gruppo professionale svolge i compiti pericolosi. In pratica, si tratta di quale persona sul posto di lavoro è incaricata di affrontare problemi e disturbi su base regolare. Nella moderna industria svedese, gli interventi attivi sono solitamente richiesti dalle persone che utilizzano la macchina. Questo è il motivo per cui, nel già citato studio sul posto di lavoro nella produzione di veicoli in Svezia (Backström e Döös, accettato per la pubblicazione), è emerso che l'82% delle persone che hanno subito lesioni da macchine automatizzate erano lavoratori o operatori di produzione. Gli operatori avevano anche una frequenza relativa degli infortuni più elevata (15 incidenti di automazione per 1,000 operatori all'anno) rispetto ai manutentori (6 per 1,000). I risultati degli studi che indicano che i lavoratori della manutenzione sono più colpiti sono almeno in parte da spiegare con il fatto che gli operatori non sono autorizzati ad accedere alle aree di lavorazione in alcune aziende. Nelle organizzazioni con un diverso tipo di distribuzione dei compiti, ad altre categorie di personale, ad esempio gli incastonatori, può essere affidato il compito di risolvere eventuali problemi di produzione che si presentano.

La misura correttiva più comune adottata a questo proposito per aumentare il livello di sicurezza personale è proteggere la persona da movimenti pericolosi della macchina utilizzando un qualche tipo di dispositivo di sicurezza, come la protezione della macchina. Il principio fondamentale qui è quello della sicurezza “passiva”, cioè la fornitura di una protezione che non richiede un intervento da parte del lavoratore. Tuttavia, è impossibile giudicare l'efficacia dei dispositivi di protezione senza un'ottima conoscenza delle effettive esigenze di lavoro sulla macchina in questione, una forma di conoscenza che normalmente è posseduta solo dagli stessi operatori della macchina.

Ci sono molti fattori che possono mettere fuori uso anche quella che è apparentemente una buona protezione della macchina. Per svolgere il proprio lavoro, gli operatori potrebbero aver bisogno di disinnestare o aggirare un dispositivo di sicurezza. In uno studio (Döös e Backström 1993), è emerso che tale disimpegno o elusione si era verificata in 12 dei 75 incidenti di automazione coperti. Spesso è una questione di ambizione dell'operatore e non è più disposto ad accettare né i problemi di produzione né il ritardo del processo di produzione coinvolto nella correzione dei disturbi secondo le istruzioni. Un modo per evitare questo problema è rendere impercettibile il dispositivo di protezione, in modo che non influenzi il ritmo di produzione, la qualità del prodotto o l'esecuzione dell'attività. Ma questo non è sempre possibile; e dove si verificano ripetuti disturbi alla produzione, anche piccoli inconvenienti possono indurre le persone a non utilizzare i dispositivi di sicurezza. Ancora una volta, dovrebbero essere rese disponibili routine per rimuovere le cause dei disturbi della produzione in modo che questi non si ripetano. La mancanza di un mezzo per confermare che i dispositivi di sicurezza funzionino realmente secondo le specifiche è un ulteriore fattore di rischio significativo. Connessioni difettose, segnali di avviamento che rimangono nel sistema e che successivamente danno origine ad avviamenti imprevisti, accumulo di pressione dell'aria e sensori che si sono allentati possono tutti causare guasti ai dispositivi di protezione.

In breve

Come è stato dimostrato, le soluzioni tecniche ai problemi possono dar luogo a nuovi problemi. Sebbene le lesioni siano causate da movimenti di macchine, che sono essenzialmente di natura tecnica, ciò non significa automaticamente che il potenziale per la loro eradicazione risieda in fattori puramente tecnici. I sistemi tecnici continueranno a non funzionare correttamente e le persone non riusciranno a gestire le situazioni che tali malfunzionamenti provocano. I rischi continueranno a esistere e potranno essere tenuti sotto controllo solo con un'ampia varietà di mezzi. Legislazione e controllo, misure organizzative presso le singole aziende (sotto forma di formazione, turni di sicurezza, analisi dei rischi e segnalazione di disturbi e quasi incidenti) e un'enfasi su miglioramenti costanti e continui sono tutti necessari come complementi allo sviluppo puramente tecnico.

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