Dispositivos de controle e dispositivos usados ​​para isolamento e comutação devem sempre ser discutidos em relação a sistemas técnicos, termo utilizado neste artigo para incluir máquinas, instalações e equipamentos. Cada sistema técnico cumpre uma tarefa prática específica e atribuída. Dispositivos de controle e comutação de segurança apropriados são necessários para que esta tarefa prática seja viável ou mesmo possível em condições seguras. Tais dispositivos são utilizados para iniciar o controle, interromper ou retardar a corrente e/ou os impulsos de energias elétricas, hidráulicas, pneumáticas e também potenciais.

Isolamento e Redução de Energia

Dispositivos de isolamento são usados ​​para isolar a energia desconectando a linha de alimentação entre a fonte de energia e o sistema técnico. O dispositivo de isolamento deve normalmente produzir uma desconexão real inequivocamente determinável do fornecimento de energia. A desconexão do fornecimento de energia também deve ser sempre combinada com a redução da energia armazenada em todas as partes do sistema técnico. Se o sistema técnico for alimentado por várias fontes de energia, todas essas linhas de alimentação devem poder ser isoladas de forma confiável. Pessoas treinadas para lidar com o tipo relevante de energia e que trabalham na extremidade de energia do sistema técnico usam dispositivos de isolamento para se protegerem dos perigos da energia. Por questões de segurança, essas pessoas sempre verificarão se nenhuma energia potencialmente perigosa permanece no sistema técnico - por exemplo, verificando a ausência de potencial elétrico no caso de energia elétrica. O manuseio sem riscos de certos dispositivos de isolamento é possível apenas para especialistas treinados; nestes casos, o dispositivo de isolamento deve ser inacessível a pessoas não autorizadas. (Veja a figura 1.)

Figura 1. Princípios dos dispositivos de isolamento elétrico e pneumático

O interruptor mestre

Um dispositivo de chave mestre desconecta o sistema técnico do fornecimento de energia. Ao contrário do dispositivo de isolamento, ele pode ser operado sem perigo mesmo por “não especialistas em energia”. O dispositivo de chave geral é utilizado para desligar os sistemas técnicos que não estiverem em uso em determinado momento caso, digamos, seu funcionamento seja obstruído por terceiros não autorizados. Também é usado para efetuar uma desconexão para fins de manutenção, reparo de avarias, limpeza, reinicialização e remontagem, desde que esse trabalho possa ser feito sem energia no sistema. Naturalmente, quando um dispositivo de chave geral também possui as características de um dispositivo de isolamento, ele também pode assumir e/ou compartilhar sua função. (Veja a figura 2.)

Figura 2. Exemplo de ilustração de dispositivos elétricos e pneuméticos de chave mestre

Dispositivo de desconexão de segurança

Um dispositivo de desconexão de segurança não desconecta todo o sistema técnico da fonte de energia; em vez disso, ele remove a energia das partes críticas do sistema para um determinado subsistema operacional. Intervenções de curta duração podem ser designadas para subsistemas operacionais - por exemplo, para a configuração ou reinicialização/reequipamento do sistema, para a reparação de avarias, para limpeza regular e para movimentos essenciais e designados e sequências de funções necessárias durante o curso de configuração, reinicialização/reinstalação ou execuções de teste. Nestes casos, equipamentos e instalações de produção complexos não podem ser simplesmente desligados com um dispositivo de chave geral, pois todo o sistema técnico não pode ser iniciado novamente de onde parou após o reparo de um defeito. Além disso, o dispositivo de chave geral raramente está localizado, nos sistemas técnicos mais extensos, no local onde a intervenção deve ser feita. Assim, o dispositivo de desconexão de segurança é obrigado a cumprir uma série de requisitos, como os seguintes:

• Ele interrompe o fluxo de energia de forma confiável e de forma que movimentos ou processos perigosos não sejam acionados por sinais de controle que são inseridos ou gerados erroneamente.
• Ele é instalado exatamente onde as interrupções devem ser feitas em áreas perigosas de subsistemas operacionais do sistema técnico. Se necessário, a instalação pode ser em vários locais (por exemplo, em vários andares, em várias salas ou em vários pontos de acesso em máquinas ou equipamentos).
• Seu dispositivo de controle tem uma posição "desligada" claramente marcada, que é registrada apenas uma vez após o fluxo de energia ter sido cortado de forma confiável.
• Uma vez na posição "desligado", seu dispositivo de controle pode ser protegido contra reinicialização sem autorização (a) se as áreas de perigo em questão não puderem ser supervisionadas de forma confiável a partir da área de controle e (b) se as pessoas localizadas na área de perigo não puderem ver as dispositivo de controle prontamente e constantemente, ou (c) se o bloqueio/sinalização for exigido por regulamentação ou procedimentos da organização.
• Deve desligar apenas uma única unidade funcional de um sistema técnico ampliado, se outras unidades funcionais puderem continuar a trabalhar por conta própria sem perigo para a pessoa que intervém.

Onde o dispositivo de chave geral usado em um determinado sistema técnico é capaz de atender a todos os requisitos de um dispositivo de desconexão de segurança, ele também pode assumir esta função. Mas é claro que isso será um expediente confiável apenas em sistemas técnicos muito simples. (Veja a figura 3.)

Figura 3. Ilustração dos princípios elementares de um dispositivo de desconexão de segurança

Engrenagens de Controle para Subsistemas Operacionais

As engrenagens de controle permitem que os movimentos e as sequências funcionais necessárias para os subsistemas operacionais do sistema técnico sejam implementados e controlados com segurança. Engrenagens de controle para subsistemas operacionais podem ser necessárias para configuração (quando testes devem ser executados); para regulação (quando é necessário reparar avarias no funcionamento do sistema ou quando é necessário desobstruir bloqueios); ou fins de treinamento (demonstração de operações). Nesses casos, a operação normal do sistema não pode ser simplesmente reiniciada, pois a pessoa interveniente estaria em perigo por movimentos e processos desencadeados por sinais de controle inseridos ou gerados erroneamente. Um reator para subsistemas operacionais deve atender aos seguintes requisitos:

• Deve permitir a execução segura dos movimentos e processos necessários para os subsistemas operacionais do sistema técnico. Por exemplo, certos movimentos serão executados em velocidades reduzidas, gradualmente ou em níveis de potência mais baixos (conforme o que for apropriado), e os processos serão interrompidos imediatamente, via de regra, se o painel de controle não for mais atendido.
• Seus painéis de controle devem estar localizados em áreas onde sua operação não coloque em risco o operador e de onde os processos controlados sejam totalmente visíveis.
• Se vários painéis de controle controlando vários processos estiverem presentes em um único local, eles devem ser claramente marcados e dispostos de maneira distinta e compreensível.
• O mecanismo de controle para subsistemas operacionais deve se tornar efetivo apenas quando a operação normal for desativada de forma confiável; ou seja, deve ser garantido que nenhum comando de controle possa ser emitido efetivamente da operação normal e anular o mecanismo de controle.
• O uso não autorizado do equipamento de controle para subsistemas operacionais deve ser evitado, por exemplo, exigindo o uso de uma chave ou código especial para liberar a função em questão. (Veja a figura 4.)

Figura 4. Dispositivos acionadores nos redutores de comando dos subsistemas operacionais móveis e estacionários

O Interruptor de Emergência

Os interruptores de emergência são necessários sempre que o funcionamento normal de sistemas técnicos possa resultar em perigos que nem a conceção adequada do sistema nem a adoção de precauções de segurança adequadas são capazes de prevenir. Em subsistemas operacionais, a chave de emergência frequentemente faz parte do mecanismo de controle do subsistema operacional. Quando operado em caso de perigo, o interruptor de emergência implementa processos que retornam o sistema técnico a um estado operacional seguro o mais rápido possível. No que diz respeito às prioridades de segurança, a proteção das pessoas é a principal preocupação; a prevenção de danos ao material é secundária, a menos que este também possa colocar pessoas em perigo. O interruptor de emergência deve cumprir os seguintes requisitos:

• Deve trazer uma condição operacional segura do sistema técnico o mais rápido possível.
• Seu painel de controle deve ser facilmente reconhecível e colocado e projetado de forma que possa ser operado sem dificuldade por pessoas em perigo e também possa ser alcançado por outras pessoas que respondem à emergência.
• Os processos de emergência que desencadeia não devem trazer novos perigos; por exemplo, eles não devem liberar dispositivos de fixação ou desconectar fixações magnéticas ou bloquear dispositivos de segurança.
• Após o acionamento de um processo de comutação de emergência, o sistema técnico não deve poder ser reiniciado automaticamente pela reinicialização do painel de controle do comutador de emergência. Em vez disso, a entrada consciente de um novo comando de controle de função deve ser necessária. (Veja a figura 5.)

Figura 5. Ilustração dos princípios dos painéis de controle em chaves de emergência

Dispositivo de controle do interruptor de função

Dispositivos de controle de chave de função são usados ​​para ligar o sistema técnico para operação normal e para iniciar, implementar e interromper os movimentos e processos designados para operação normal. O dispositivo de controle do interruptor de função é usado exclusivamente durante a operação normal do sistema técnico, ou seja, durante a execução sem interrupções de todas as funções atribuídas. Ele é usado adequadamente pelas pessoas que executam o sistema técnico. Os dispositivos de controle do interruptor de função devem atender aos seguintes requisitos:

• Seus painéis de controle devem ser acessíveis e fáceis de usar sem perigo.
• Seus painéis de controle devem ser organizados de forma clara e racional; por exemplo, os botões de controle devem operar “racionalmente” em relação aos movimentos controlados para cima e para baixo, para a direita e para a esquerda. (Movimentos de controle “racionais” e efeitos correspondentes podem estar sujeitos a variação local e às vezes são definidos por estipulação.)
• Seus painéis de controle devem ser rotulados de forma clara e inteligível, com símbolos de fácil compreensão.
• Processos que exijam total atenção do usuário para sua execução segura não devem poder ser acionados nem por sinais de controle gerados erroneamente, nem por operação inadvertida dos dispositivos de controle que os regem. O processamento do sinal do painel de controle deve ser adequadamente confiável e a operação involuntária deve ser evitada pelo projeto apropriado do dispositivo de controle. (Ver figura 6).

Figura 6. Representação esquemática de um painel de controle de operações

Chaves de monitoramento

Os interruptores de monitoramento impedem a partida do sistema técnico enquanto as condições de segurança monitoradas não forem atendidas e interrompem a operação assim que uma condição de segurança não for mais atendida. Eles são usados, por exemplo, para monitorar portas em compartimentos de proteção, para verificar a posição correta das proteções de segurança ou para garantir que os limites de velocidade ou percurso não sejam ultrapassados. As chaves de monitoramento devem atender aos seguintes requisitos de segurança e confiabilidade:

• O aparelho de comutação utilizado para fins de monitoramento deve emitir o sinal de proteção de forma particularmente confiável; por exemplo, uma chave de monitoração mecânica pode ser projetada para interromper o fluxo de sinal automaticamente e com confiabilidade particular.
• A ferramenta de comutação usada para fins de monitoramento deve ser operada de maneira particularmente confiável quando a condição de segurança não for atendida (por exemplo, quando o êmbolo de uma chave de monitoramento com interrupção automática é forçado mecânica e automaticamente na posição de interrupção).
• A chave de monitoramento não deve poder ser desligada indevidamente, pelo menos não involuntariamente e não sem algum esforço; esta condição pode ser satisfeita, por exemplo, por um interruptor mecânico controlado automaticamente com interrupção automática, quando o interruptor e o elemento de operação estão montados de forma segura. (Ver figura 7).

Figura 7. Diagrama de uma chave com operação mecânica positiva e desconexão positiva

Circuitos de controle de segurança

Vários dos dispositivos de comutação de segurança descritos acima não executam a função de segurança diretamente, mas sim emitindo um sinal que é então transmitido e processado por um circuito de controle de segurança e finalmente atinge as partes do sistema técnico que exercem a função de segurança real. O dispositivo de desconexão de segurança, por exemplo, freqüentemente causa a desconexão de energia em pontos críticos indiretamente, enquanto um interruptor principal geralmente desconecta diretamente o fornecimento de corrente ao sistema técnico.

Como os circuitos de controle de segurança devem transmitir sinais de segurança de forma confiável, os seguintes princípios devem ser levados em consideração:

• A segurança deve ser garantida mesmo quando a energia externa é insuficiente ou insuficiente, por exemplo, durante desconexões ou vazamentos.
• Os sinais de proteção funcionam de forma mais confiável pela interrupção do fluxo do sinal; por exemplo, chaves de segurança com contato de abertura ou um contato de relé aberto.
• A função de proteção de amplificadores, transformadores e similares pode ser alcançada de forma mais confiável sem energia externa; tais mecanismos incluem, por exemplo, dispositivos de comutação eletromagnéticos ou respiradouros que são fechados quando em repouso.
• Conexões feitas por engano e vazamentos no circuito de controle de segurança não devem levar a falsas partidas ou impedimentos à parada; particularmente nos casos de curto-circuito entre os condutos de entrada e saída, fuga à terra ou aterramento.
• Influências externas que afetem o sistema em uma medida que não exceda as expectativas do usuário não devem interferir na função de segurança do circuito de controle de segurança.

Os componentes usados ​​em circuitos de controle de segurança devem executar a função de segurança de maneira especialmente confiável. As funções dos componentes que não cumpram este requisito devem ser implementadas providenciando uma redundância tão diversificada quanto possível e devem ser mantidas sob vigilância.

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