Pergunta: Como projetar um circuito de 'Controle de Segurança de Duas Mãos' usando válvulas pneumáticas duplas para proteção do operador?

Resposta: Para projetar um Controle de Segurança de Duas Mãos eficaz circuito Pneumático , os engenheiros devem utilizar duas válvulas de pressão manualmente operadas, normalmente fechadas, de 3/2 vias, conectadas a um bloco especializado de controle pneumático de segurança para uso com ambas as mãos, que atua como um dispositivo lógico AND com autorrevisão. De acordo com normas internacionais de segurança, como a EN 574 e a ISO 13851, o circuito deve exigir que o operador pressione simultaneamente ambas as válvulas de pressão dentro de um limite de tempo rigoroso de 0,5 segundo. Se apenas um botão for pressionado ou se forem pressionados sequencialmente com um atraso excessivo, o bloco de controle de segurança deve bloquear o sinal de ar piloto e esgotar com segurança qualquer pressão retida. Isso impede que os operadores contornem o sistema de segurança amarrando ou fixando com fita adesiva um dos botões, garantindo assim que ambas as mãos do operador estejam ocupadas e mantidas com segurança longe de pontos perigosos de prensagem, como os presentes em prensas pneumáticas, estampas de alta força ou dispositivos de fixação pesados durante o ciclo de trabalho sob alta pressão.

Introdução: A filosofia da proteção do operador em sistemas pneumáticos

Na fabricação industrial moderna, a segurança do operador é um objetivo de engenharia primário. Os atuadores pneumáticos são capazes de gerar forças maciças e movimentos rápidos, o que representa um risco grave de esmagamento ou amputação caso as mãos do operador entrem na área de trabalho de uma máquina. Os sistemas de controle de segurança com duas mãos são o padrão de controle de engenharia utilizado para eliminar esse risco.

Ao obrigar o operador a usar ambas as mãos para acionar e manter o ciclo da máquina, o sistema garante fisicamente que as mãos do operador não possam estar dentro da zona de perigo quando a máquina desce, prende ou corta. Como fabricante líder de componentes pneumáticos industriais de alta resistência, a AIRWORK fornece aos projetistas de automação e integradores de sistemas as válvulas confiáveis, blocos de segurança e layouts de circuito necessários para implementar controles de segurança com duas mãos robustos, conformes e economicamente viáveis.

Normas Internacionais de Segurança e Conformidade

Ao projetar um sistema de controle com duas mãos, os engenheiros devem cumprir normas internacionais reconhecidas, principalmente a ISO 13851 (que substituiu a EN 574). Essas normas classificam os sistemas de controle com duas mãos em diferentes tipos com base no seu nível de integridade de segurança:

• Tipo I: Exige dois acionadores manuais, mas não exige acionamento simultâneo nem monitoramento contra fraudes. Não é adequado para máquinas de alto risco.
• Tipo II: Exige que ambos os acionadores manuais sejam liberados antes que outro ciclo possa ser iniciado, mas não exige acionamento simultâneo.
• Tipo III: O nível mais alto de segurança. Esse tipo exige acionamento simultâneo. Ambos os botões devem ser pressionados dentro de uma janela de 500 milissegundos (0,5 segundo). Se essa condição não for atendida, o sistema não será acionado. Os sistemas do Tipo III são ainda subdivididos em Tipo III A, III B e III C, dependendo da redundância e das capacidades de monitoramento dos elementos de controle pneumático.

Para a maioria das aplicações pneumáticas perigosas, como prensas ou estações de fixação, um circuito de segurança do Tipo III é a exigência padrão da indústria. Projetar manualmente tal sistema utilizando válvulas lógicas convencionais é extremamente complexo e propenso a falhas, razão pela qual os blocos de segurança integrados são a solução preferida.

Componentes Essenciais de um Circuito de Segurança com Dupla Válvula

Para construir um circuito de controle de segurança de duas mãos em conformidade e confiável, você precisará dos seguintes componentes essenciais AIRWORK:

• Duas Válvulas de Botão de Acionamento de 3/2 Vias: Estas devem ser válvulas operadas manualmente, com retorno por mola e normalmente fechadas (NC). Devem estar fisicamente separadas e protegidas por capas para evitar acionamento acidental por um único braço, cotovelo ou objeto pesado.
• Um Bloco de Controle de Segurança de Duas Mãos AIRWORK: Este é o cérebro do circuito de segurança. Ele possui duas entradas de sinal piloto e uma saída de sinal. Internamente, contém um conjunto especializado de pistão deslizante e diafragma projetado para monitorar a elevação de pressão em ambas as entradas. Ele emitirá um sinal piloto pneumático somente se ambas as entradas forem pressurizadas dentro de 0,5 segundo uma da outra.
• Uma Válvula Direcional de 5/2 vias com acionamento duplo por sinal piloto Válvula de controle : Esta válvula controla o cilindro pneumático de dupla ação principal. Ela requer um sinal piloto proveniente do bloco de segurança para mudar para a posição de curso de trabalho.
• Um Cilindro Pneumático de Dupla Ação: O atuador que executa o trabalho de alta força, equipado com controladores de velocidade e sensores de monitoramento de curso adequados.
• Botões de Parada de Emergência e Válvulas de Escape: Essenciais para despressurizar o sistema em caso de falha de energia ou condições de emergência.

Projeto passo a passo do circuito e lógica operacional

Compreender a lógica mecânica exata do circuito de controle com duas mãos é essencial para a integração do sistema. O sistema opera em quatro fases distintas:

• Fase 1: Estado de repouso. Na posição de repouso, ambos os botões de pressão estão soltos. O suprimento de ar de entrada é bloqueado nas válvulas dos botões de pressão. O bloco de controle de segurança com duas mãos não possui pressão em suas portas de entrada, e sua porta de saída é liberada para o escape. A válvula de controle principal de 5/2 vias permanece na posição inicial, mantendo a haste do cilindro totalmente retráida.
• Fase 2: Atuação simultânea. O operador pressiona ambos os botões de pressão no prazo de 0,5 segundos. O ar comprimido flui dos botões para as duas entradas do bloco de controle de segurança AIRWORK. Como as pressões chegam quase simultaneamente, o carretel interno desloca-se para vedar a saída de escape e conectar o caminho de entrada de ar à porta de saída. Este sinal piloto de saída é enviado à porta piloto da válvula de controle principal de 5/2 vias, deslocando o carretel e estendendo o cilindro pneumático para executar a operação de fixação ou prensagem.
• Fase 3: Pressão Atrasada ou Anulada. Se o operador tentar contornar o sistema de segurança fixando com fita adesiva ou prendendo um dos botões, e depois pressionar o segundo botão posteriormente, o bloqueio de segurança detectará a discrepância temporal. Quando o primeiro botão é mantido pressionado, a pressão entra em uma das portas de entrada, deslocando o êmbolo interno de segurança para uma posição de exaustão bloqueada. Ao pressionar o segundo botão, o ar que entra na segunda porta de entrada é imediatamente descarregado pela exaustão do bloco. Nenhum sinal piloto é gerado e o cilindro permanece com segurança retráido. Para reiniciar o bloco, ambos os botões devem ser totalmente soltos.
• Fase 4: Liberação e Retorno. Assim que o ciclo de trabalho for concluído, o operador solta ambos os botões de pressão. O ar de entrada no bloco de segurança é interrompido e descarregado de volta pela exaustão dos botões de pressão normalmente fechados (NC). O sinal de saída do bloco de segurança cai imediatamente, permitindo que a válvula direcional principal de 5/2 vias retorne à sua posição padrão, o que retrai com segurança o cilindro.

Práticas Recomendadas de Projeto Mecânico para Integradores de Sistemas

Para garantir que o circuito de segurança não possa ser fisicamente contornado, os integradores de sistemas devem seguir estas regras de projeto mecânico:

• Distância Física: De acordo com as normas de segurança, os dois botões manuais devem ser montados a uma distância mínima de 260 milímetros entre seus centros. Isso impede que um operador pressione ambos os botões com uma única mão ou com uma mão e o cotovelo do mesmo braço.
• Capas Protetoras: Cada botão deve estar inserido em uma capa protetora ou carcaça. Isso evita ativações acidentais causadas por uma ferramenta que caia, por um funcionário que passe próximo ou pelo operador que apoie o corpo contra o painel de controle.
• Cálculo da Distância Segura: A estação de controle deve ser posicionada a uma distância segura calculada em relação à zona de perigo. Essa distância é determinada pelo tempo de parada do cilindro pneumático. O operador não deve ser capaz de soltar os botões e alcançar a máquina antes que o cilindro tenha interrompido seu movimento perigoso.
• Tubulação Resistente: Utilize tubos rígidos ou altamente protegidos entre os botões de acionamento e o bloco de controle de segurança para evitar esmagamento ou dobramento, o que poderia simular um sinal piloto contínuo.

Padronização em Pneumáticos de Segurança AIRWORK

Ao adquirir válvulas pneumáticas duplas e blocos de segurança de duas mãos integrados da AIRWORK, fabricantes de máquinas OEM e distribuidores industriais podem garantir operações de alta confiabilidade. As válvulas de segurança AIRWORK são projetadas com carretéis de baixo atrito e molas de retorno robustas para assegurar milhões de ciclos de segurança sem falhas, mesmo em ambientes de manufatura severos.

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