I dispositivi di comando ei dispositivi utilizzati per il sezionamento e la commutazione devono sempre essere discussi in relazione a sistemi tecnici, termine utilizzato in questo articolo per includere macchine, impianti e attrezzature. Ogni sistema tecnico assolve a un compito pratico specifico e assegnato. Affinché questo compito pratico sia realizzabile o addirittura possibile in condizioni di sicurezza, sono necessari dispositivi di controllo e commutazione di sicurezza adeguati. Tali dispositivi vengono utilizzati per avviare il controllo, interrompere o ritardare la corrente e/o gli impulsi di energie elettriche, idrauliche, pneumatiche ed anche potenziali.

Isolamento e Riduzione Energetica

I dispositivi di isolamento vengono utilizzati per isolare l'energia scollegando la linea di alimentazione tra la fonte di energia e l'impianto tecnico. Il dispositivo di sezionamento deve normalmente comportare un'effettiva interruzione dell'alimentazione elettrica univocamente determinabile. L'interruzione dell'alimentazione elettrica dovrebbe inoltre essere sempre abbinata alla riduzione dell'energia immagazzinata in tutte le parti dell'impianto tecnico. Se l'impianto tecnico è alimentato da più fonti di energia, tutte queste linee di alimentazione devono poter essere isolate in modo affidabile. Le persone addestrate a gestire il tipo di energia pertinente e che lavorano all'estremità energetica del sistema tecnico utilizzano dispositivi di isolamento per proteggersi dai pericoli dell'energia. Per motivi di sicurezza, queste persone verificheranno sempre che non rimanga energia potenzialmente pericolosa nell'impianto tecnico, ad esempio accertando l'assenza di potenziale elettrico nel caso di energia elettrica. La manipolazione senza rischi di determinati dispositivi di isolamento è possibile solo per specialisti qualificati; in tali casi il dispositivo di sezionamento deve essere reso inaccessibile alle persone non autorizzate. (Vedi figura 1.)

Figura 1. Principi dei dispositivi di isolamento elettrico e pneumatico

L'interruttore principale

Un dispositivo di manovra generale disconnette l'impianto tecnico dalla rete di alimentazione. A differenza del dispositivo di sezionamento, può essere manovrato senza pericoli anche da “specialisti non energetici”. Il dispositivo interruttore generale serve per disinserire impianti tecnici in un dato momento non utilizzati qualora, ad esempio, il loro funzionamento sia ostacolato da terzi non autorizzati. Viene anche utilizzato per effettuare una disconnessione per scopi quali manutenzione, riparazione di malfunzionamenti, pulizia, ripristino e rimontaggio, a condizione che tale lavoro possa essere eseguito senza energia nel sistema. Naturalmente, quando un dispositivo master-switch possiede anche le caratteristiche di un dispositivo di sezionamento, può anche assumerne e/o condividerne la funzione. (Vedi figura 2.)

Figura 2. Illustrazione esemplificativa di dispositivi di commutazione generale elettrici e pneumatici

Dispositivo di disconnessione di sicurezza

Un dispositivo di disconnessione di sicurezza non disconnette l'intero sistema tecnico dalla fonte di energia; piuttosto, rimuove energia dalle parti del sistema critiche per un particolare sottosistema operativo. Interventi di breve durata possono essere designati per sottosistemi operativi, ad esempio per l'installazione o il ripristino/rimontaggio del sistema, per la riparazione di malfunzionamenti, per la pulizia regolare e per i movimenti e le sequenze di funzioni essenziali e designate richieste durante il corso di set-up, reset/refitting o test run. In questi casi, attrezzature e impianti di produzione complessi non possono essere semplicemente spenti con un interruttore principale, poiché l'intero sistema tecnico non potrebbe riavviarsi da dove si era interrotto dopo la riparazione di un malfunzionamento. Inoltre, il dispositivo master-switch è raramente collocato, negli impianti tecnici più estesi, nel luogo in cui deve essere effettuato l'intervento. Pertanto, il dispositivo di disconnessione di sicurezza deve soddisfare una serie di requisiti, come i seguenti:

• Interrompe il flusso di energia in modo affidabile e in modo tale che movimenti o processi pericolosi non vengano attivati ​​da segnali di controllo inseriti o generati erroneamente.
• Viene installato proprio dove devono essere effettuate interruzioni nelle aree pericolose dei sottosistemi operativi dell'impianto tecnico. Se necessario, l'installazione può avvenire in più luoghi (ad esempio su più piani, in più stanze, o in vari punti di accesso su macchinari o attrezzature).
• Il suo dispositivo di controllo ha una posizione "off" chiaramente contrassegnata che si registra solo una volta dopo che il flusso di energia è stato interrotto in modo affidabile.
• Una volta in posizione "off", il suo dispositivo di controllo può essere protetto contro il riavvio non autorizzato (a) se le aree di pericolo in questione non possono essere sorvegliate in modo affidabile dall'area di controllo e (b) se le persone che si trovano nell'area di pericolo non possono vedere esse stesse il dispositivo di controllo prontamente e costantemente, o (c) se il lock-out/tag-out è richiesto dal regolamento o dalle procedure organizzative.
• Dovrebbe disconnettere solo una singola unità funzionale di un sistema tecnico esteso, se altre unità funzionali sono in grado di continuare a lavorare da sole senza pericolo per chi interviene.

Se il dispositivo di manovra principale utilizzato in un dato impianto tecnico è in grado di soddisfare tutti i requisiti di un dispositivo di sezionamento di sicurezza, può anche assumere questa funzione. Ma questo sarà naturalmente un espediente affidabile solo in sistemi tecnici molto semplici. (Vedi figura 3.)

Figura 3. Illustrazione dei principi elementari di un dispositivo di disconnessione di sicurezza

Dispositivi di controllo per sottosistemi operativi

Gli alimentatori consentono di implementare e controllare in sicurezza i movimenti e le sequenze funzionali necessarie per i sottosistemi operativi del sistema tecnico. Potrebbero essere necessari dispositivi di controllo per i sottosistemi operativi per la configurazione (quando devono essere eseguite le prove di funzionamento); per la regolazione (quando devono essere riparati malfunzionamenti nel funzionamento del sistema o quando devono essere eliminati i blocchi); o scopi di formazione (operazioni dimostrative). In tali casi, il normale funzionamento del sistema non può essere semplicemente ripristinato, in quanto la persona che interviene sarebbe messa in pericolo da movimenti e processi innescati da segnali di controllo erroneamente immessi o erroneamente generati. Un alimentatore per sottosistemi operativi deve essere conforme ai seguenti requisiti:

• Dovrebbe consentire l'esecuzione sicura dei movimenti e dei processi richiesti per i sottosistemi operativi del sistema tecnico. Ad esempio, alcuni movimenti verranno eseguiti a velocità ridotte, gradualmente oa livelli di potenza inferiori (a seconda di quanto appropriato), e i processi interrotti immediatamente, di norma, se il pannello di controllo non è più presidiato.
• I suoi quadri di comando devono essere posizionati in zone dove il loro funzionamento non metta in pericolo l'operatore e da cui siano completamente visibili i processi controllati.
• Se in un unico luogo sono presenti più pannelli di controllo che controllano vari processi, questi devono essere chiaramente contrassegnati e disposti in modo distinto e comprensibile.
• L'unità di controllo per i sottosistemi operativi dovrebbe entrare in funzione solo quando il normale funzionamento è stato disinserito in modo affidabile; cioè, deve essere garantito che nessun comando di controllo possa emettere efficacemente dal normale funzionamento e scavalcare l'unità di controllo.
• L'uso non autorizzato dell'unità di alimentazione per i sottosistemi operativi dovrebbe essere impedito, ad esempio, richiedendo l'uso di una chiave o di un codice speciale per abilitare la funzione in questione. (Vedi figura 4.)

Figura 4. Dispositivi di azionamento negli alimentatori per sottosistemi operativi mobili e fissi

L'interruttore di emergenza

Gli interruttori di emergenza sono necessari laddove il normale funzionamento dei sistemi tecnici potrebbe comportare pericoli che né un'appropriata progettazione del sistema né l'adozione di adeguate precauzioni di sicurezza sono in grado di prevenire. Nei sottosistemi operativi, l'interruttore di emergenza fa spesso parte dell'ingranaggio di controllo del sottosistema operativo. Se azionato in caso di pericolo, l'interruttore di emergenza implementa processi che riportano il sistema tecnico in uno stato operativo sicuro il più rapidamente possibile. Per quanto riguarda le priorità di sicurezza, la protezione delle persone è di primaria importanza; la prevenzione del danno materiale è secondaria, a meno che quest'ultima non sia suscettibile di mettere in pericolo anche le persone. L'interruttore di emergenza deve soddisfare i seguenti requisiti:

• Deve portare il più rapidamente possibile una condizione operativa sicura dell'impianto tecnico.
• Il suo pannello di controllo deve essere facilmente riconoscibile e posizionato e progettato in modo tale da poter essere azionato senza difficoltà dalle persone in pericolo e può essere raggiunto anche da altri che rispondono all'emergenza.
• I processi di emergenza che innesca non devono comportare nuovi pericoli; ad esempio, non devono rilasciare dispositivi di bloccaggio o scollegare dispositivi di ritenuta magnetici o bloccare dispositivi di sicurezza.
• Dopo l'attivazione di un processo di commutazione di emergenza, il sistema tecnico non deve poter essere riavviato automaticamente mediante il ripristino del pannello di controllo dell'interruttore di emergenza. Piuttosto, deve essere richiesta l'immissione consapevole di un nuovo comando di controllo della funzione. (Vedi figura 5.)

Figura 5. Illustrazione dei principi dei pannelli di controllo negli interruttori di emergenza

Dispositivo di controllo dell'interruttore di funzione

I dispositivi di controllo dell'interruttore di funzione vengono utilizzati per accendere il sistema tecnico per il normale funzionamento e per avviare, eseguire e interrompere i movimenti e i processi previsti per il normale funzionamento. Il dispositivo di controllo dell'interruttore di funzione viene utilizzato esclusivamente nel corso del normale funzionamento dell'impianto tecnico, vale a dire durante l'esecuzione indisturbata di tutte le funzioni assegnate. Viene utilizzato di conseguenza dalle persone che gestiscono il sistema tecnico. I dispositivi di controllo dell'interruttore di funzione devono soddisfare i seguenti requisiti:

• I loro pannelli di controllo devono essere accessibili e facili da usare senza pericoli.
• I loro quadri di comando devono essere disposti in modo chiaro e razionale; ad esempio, le manopole di controllo dovrebbero funzionare "razionalmente" per quanto riguarda i movimenti controllati su e giù, destra e sinistra. (I movimenti di controllo "razionali" e gli effetti corrispondenti possono essere soggetti a variazioni locali e talvolta sono definiti per stipula.)
• I loro pannelli di controllo devono essere etichettati in modo chiaro e comprensibile, con simboli facilmente comprensibili.
• Processi che richiedono la completa attenzione dell'utente per la loro sicura esecuzione non devono poter essere innescati né da segnali di controllo generati erroneamente né dall'azionamento involontario dei dispositivi di controllo che li governano. L'elaborazione del segnale del pannello di controllo deve essere adeguatamente affidabile e il funzionamento involontario deve essere impedito da un'adeguata progettazione del dispositivo di controllo. (Vedi figura 6).

Figura 6. Rappresentazione schematica di un pannello di controllo delle operazioni

Interruttori di monitoraggio

Gli interruttori di monitoraggio impediscono l'avvio dell'impianto tecnico finché le condizioni di sicurezza monitorate non sono soddisfatte e interrompono il funzionamento non appena una condizione di sicurezza non è più soddisfatta. Sono utilizzati, ad esempio, per monitorare le porte nei vani protetti, per verificare la corretta posizione delle protezioni di sicurezza o per garantire che i limiti di velocità o di percorso non vengano superati. Gli interruttori di monitoraggio devono pertanto soddisfare i seguenti requisiti di sicurezza e affidabilità:

• L'apparecchiatura di manovra utilizzata per il monitoraggio deve emettere il segnale di protezione in modo particolarmente affidabile; ad esempio, un interruttore di monitoraggio meccanico potrebbe essere progettato per interrompere automaticamente e con particolare affidabilità il flusso del segnale.
• Lo strumento di commutazione utilizzato per scopi di monitoraggio deve essere azionato in modo particolarmente affidabile quando la condizione di sicurezza non è soddisfatta (ad esempio, quando l'astina di un interruttore di monitoraggio con interruzione automatica viene forzata meccanicamente e automaticamente nella posizione di interruzione).
• L'interruttore di monitoraggio non deve poter essere spento impropriamente, almeno non involontariamente e non senza qualche sforzo; questa condizione può essere soddisfatta, ad esempio, da un interruttore meccanico, comandato automaticamente, con interruzione automatica, quando l'interruttore e l'elemento operativo sono montati in modo sicuro. (Vedi figura 7).

Figura 7. Schema di un interruttore con manovra meccanica positiva e disconnessione positiva

Circuiti di controllo di sicurezza

Molti dei dispositivi di commutazione di sicurezza sopra descritti non eseguono direttamente la funzione di sicurezza, bensì mediante l'emissione di un segnale che viene poi trasmesso ed elaborato da un circuito di controllo di sicurezza e raggiunge infine quelle parti dell'impianto tecnico che esercitano la funzione di sicurezza vera e propria. Il dispositivo di sezionamento di sicurezza, ad esempio, provoca spesso indirettamente la disconnessione dell'energia nei punti critici, mentre un interruttore generale di solito interrompe direttamente l'alimentazione di corrente all'impianto tecnico.

Poiché i circuiti di controllo di sicurezza devono trasmettere segnali di sicurezza in modo affidabile, è necessario tenere in considerazione i seguenti principi:

• La sicurezza dovrebbe essere garantita anche quando l'energia esterna è assente o insufficiente, ad esempio durante disconnessioni o perdite.
• I segnali di protezione funzionano in modo più affidabile interrompendo il flusso del segnale; ad esempio, interruttori di sicurezza con contatto di apertura o contatto di relè aperto.
• La funzione protettiva di amplificatori, trasformatori e simili può essere ottenuta in modo più affidabile senza energia esterna; tali meccanismi includono, ad esempio, dispositivi di commutazione elettromagnetici o sfiati che sono chiusi quando sono a riposo.
• I collegamenti errati e le perdite nel circuito di controllo-sicurezza non devono provocare false partenze o impedimenti all'arresto; in particolare nei casi di cortocircuito tra i condotti di ingresso e di uscita, dispersione verso terra o messa a terra.
• Le influenze esterne che influenzano il sistema in misura non superiore alle aspettative dell'utente non devono interferire con la funzione di sicurezza del circuito di controllo di sicurezza.

I componenti utilizzati nei circuiti di controllo di sicurezza devono eseguire la funzione di sicurezza in modo particolarmente affidabile. Le funzioni dei componenti che non soddisfano tale requisito devono essere implementate predisponendo una ridondanza il più diversificata possibile e devono essere tenute sotto sorveglianza.

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