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SETEMBRO / 200798 REVISTA PROTEÇÃO
PROTEÇÃO DE MÁQUINAS
Dispositivo óptico de segurança impede danos nos trabalhadores e equipamentos
Barreiras que protegem
O termo "proteção de máquinas" refe-
re-se às exigências, equipamentos e méto-
dos usados para proteger as pessoas que
operam ou têm contato com máquinas
perigosas. Os fabricantes de máquinas que
adotam a segurança em seus produtos en-
contram um vasto mercado global dispos-
to a comprar máquinas que estejam de a-
cordo com as normas de segurança. Dis-
positivos normalmente usados em prote-
ção de máquinas são as barreiras ópticas
de segurança.
Uma barreira óptica de segurança, às
vezes chamada de cortina óptica, é um
dispositivo de segurança que evita danos
Robb Weidemann - BSEE (Bachelors of Science in Electrical
Engineering), North Dakota State University. Gerente de
Distribuição no Brasil e Argentina, Engenheiro de Aplicações
para America Latina e Ásia
brasil@bannerengineering.com
Robb Weidemann
às pessoas ou máquinas. Uma barreira óp-
tica de segurança possui dois componen-
tes em forma de barra - um emissor e um
receptor - montados entre o operador e a
área perigosa. Os feixes invisíveis de luz
infravermelha entre os dois componentes
formam uma barreira. Quando qualquer
objeto, como uma mão ou ferramenta, in-
terrompe qualquer um dos feixes, a bar-
reira óptica envia um sinal para a máqui-
na, que então pára o movimento perigoso.
Por exemplo, uma barreira óptica monta-
da para proteger um cortador de alta velo-
cidade envia um sinal para a máquina pa-
rar a lâmina se um dedo cruzar um feixe.
Uma barreira óptica que protege a lateral
aberta de uma célula de fabricação pode
enviar um sinal para o braço do robô e
desativá-lo caso ele faça algum movimen-
to para fora da célula.
CACACACACATEGORIASTEGORIASTEGORIASTEGORIASTEGORIAS
As barreiras ópticas de segurança são
diferentes de barreiras formadas por sen-
sores fotoelétricos comuns. Elas rece-
bem uma certificação, conforme a cate-
goria de segurança, baseada em normas
nacionais ou internacionais. Projetar um
produto em conformidade com essas nor-
mas permite ao fabricante certificar que
seu produto possui a especificação de u-
ma determinada categoria. As duas cate-
gorias mais comuns são a 2 e a 4. Os pro-
dutos da Categoria 4 usam uma tecnolo-
gia mais sofisticada que a Categoria 2 e
são considerados mais seguros. A Cate-
goria 4 é a categoria de segurança mais
alta. A Nota Técnica 16, ou simplesmen-
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SETEMBRO / 2007100 REVISTA PROTEÇÃO
PROTEÇÃO DE MÁQUINAS
te NT-16, exige que a grande maioria das
máquinas perigosas, prensas e similares,
por exemplo, usem a barreira óptica de
segurança Tipo 4 ou equipamentos que
tenham certificação para essa categoria.
No Brasil, também há o Programa de
Prevenção de Riscos em Prensas e Simi-
lares (PPRPS), específico para o Estado
de São Paulo. O Programa é um planeja-
mento estratégico e seqüencial das medi-
das de segurança que devem ser implan-
tadas em prensas e equipamentos simi-
lares com o objetivo de garantir proteção
adequada à integridade física e à saúde
de todos os trabalhadores envolvidos com
as diversas formas e etapas de uso das
prensas e/ou dos equipamentos similares.
CONFIABILIDADECONFIABILIDADECONFIABILIDADECONFIABILIDADECONFIABILIDADE
Uma parte importante de todo progra-
ma corporativo de segurança é a proteção
de máquinas. Os programas de segurança
de máquinas - ou seja, as exigências, equi-
pamentos e métodos usados para prote-
ger pessoas que operam ou têm contato
com máquinas perigosas - beneficiam tra-
balhadores e funcionários de várias for-
mas. Em primeiro lugar, aumentam a pro-
dutividade através da redução de dias per-
didos por lesões. Além disso, os trabalha-
dores se sentem mais confortáveis saben-
do que estão trabalhando em um ambien-
te seguro, o que aumenta a sua disposição
e conseqüentemente mantém-se um alto
nível de produtividade e eficiência. Os
funcionários se sentem confiantes saben-
do que estão em conformidade com as
normas de segurança, minimizando sua
responsabilidade legal.
Se um componente de um dispositivo
de segurança parar de funcionar adequa-
damente, o risco aumenta não apenas
porque a proteção falhou, mas porque o
operador acredita que o dispositivo ainda
é seguro. Por essa razão, uma norma de
segurança fundamental é o controle de
confiabilidade. Quando um dispositivo de
controle confiável falha, o dispositivo en-
via um sinal para a máquina parar o movi-
mento perigoso evitando que a máquina
seja acionada até que o componente com-
prometido seja substituído.
As barreiras ópticas Tipo 4 atendem às
exigências para projeto e construção, as-
segurando que sua capacidade de segu-
rança seja qualificada como de controle
confiável. O uso de microprocessadores
duplos e circuitos de auto verificação as-
seguram que uma falha ou erro interno
sejam detectados fazendo o sistema tra-
var e a máquina parar até que o sistema
seja consertado.
RESOLUÇÃORESOLUÇÃORESOLUÇÃORESOLUÇÃORESOLUÇÃO
Um fator importante ao se avaliar bar-
reiras ópticas para aplicações de seguran-
ça é a resolução. A resolução é a especifi-
cação usada para determinar o menor
objeto detectado com segurança por uma
barreira óptica. As especificações de segu-
rança devem basear-se no diâmetro do fei-
xe e no espaçamento entre feixes, e não
serem confundidas com nenhum destes
dois itens. Existem barreiras ópticas dis-
poníveis com uma variedade de resolu-
ções. Duas das mais comuns são 14 mm e
30 mm. Considera-se que barreiras ópti-
cas com resolução de 14 mm podem de-
tectar com segurança um dedo de tama-
nho médio. As barreiras com resolução de
30 mm detectam com segurança uma
mão, pulso ou braço de tamanho médio.
A resolução afeta diretamente a distân-
cia mínima permitida entre a área definida
de uma barreira óptica e o ponto perigoso
mais próximo. A distância mínima permi-
tida é denominada Distância de Seguran-
ça ou Separação (Ds), e é calculada de
modo que quando um objeto ou pessoa
são detectados (pelo bloqueio de um feixe
de luz), a barreira envia um sinal de para-
da para a máquina, fazendo-a parar antes
que a pessoa possa alcançar qualquer
ponto perigoso da máquina. Cada instala-
ção deve ser avaliada individualmente pa-
ra assegurar que a distância de seguran-
ça adequada seja empregada e de que a
montagem mecânica seja apropriada. Es-
pecialistas em segurança de máquinas po-
dem auxiliar no cálculo e explanação.
APLICAÇÃOAPLICAÇÃOAPLICAÇÃOAPLICAÇÃOAPLICAÇÃO
Cada instalação de barreira óptica de
segurança é diferente, portanto, é impor-
tante maximizar o uso das funções dispo-
níveis para determinar a solução adequa-
da para cada aplicação. Uma função im-
portante de toda barreira óptica de segu-
rança é seu modo de saída. O modo de
saída determina se o sistema entrará no
modo Run automaticamente, ou se ele
exigirá um Reset manual primeiro. Trip e
Latch são os dois modos de parada pa-
drão.
Os sensores no modo Trip ligam suas
saídas quando a energia é aplicada e to-
dos os feixes estão desbloqueados. A cor-
tina desligará suas saídas sempre que o
SETEMBRO / 2007102 REVISTA PROTEÇÃO
PROTEÇÃO DE MÁQUINAS
Outras funções interessantes disponí-
veis em barreiras ópticas de segurança
incluem a habilidade de oferecer resolu-
ção reduzida de detecção para aplicações
especiais em que há passagem de objetos
pela barreira; múltiplas freqüências de
modulação da luz emitida; mostradores de
fácil visualização e configuração no cam-
po sem a necessidade de dispositivos ex-
ternos.
A resolução reduzida aumenta o diâ-
metro mínimo de um objeto que a barrei-
ra óptica possa detectar com segurança
dentro de sua área definida. A função de
múltiplas freqüências de modulação per-
mite que pares separados de barreiras
ópticas sejam montadospróximos uns dos
outros sem problemas de interferência
óptica. Mostradores com números de fá-
cil leitura e códigos de simples entendi-
mento permitem que o pessoal de manu-
tenção e operação resolva, facilmente,
problemas sem a necessidade de um ma-
nual ou CD. A simplificada configuração
no campo é uma função vantajosa para
clientes que usam o mesmo produto em
Complementos fundamentais
Estas barreiras são apenas o começo diante das normas exigidas
aplicações diferentes e, portanto, preci-
sam fazer pequenas mudanças na função
da barreira óptica.
Ao mesmo tempo em que os benefícios
da proteção são óbvios, desenvolver uma
estratégia de proteção de máquina pode
ser muito difícil. Dada a variedade de pro-
jetos de máquinas, mais os diferentes ní-
veis de interação do operador e do pessoal
de manutenção associados às muitas nor-
mas a serem obedecidas, a implantação
de segurança de máquina pode facilmen-
te assombrar as pessoas envolvidas no
processo. Especialistas locais em segu-
rança estão disponíveis para discutir e
avaliar sua situação específica e também
recomendar uma solução que esteja de
acordo com todas as normas aplicáveis.
Este processo é chamado de avaliação
de risco. Estas pessoas qualificadas tam-
bém podem oferecer assistência na ins-
talação e implantação de um programa
completo.
RISCOSRISCOSRISCOSRISCOSRISCOS
A importância de uma avaliação de ris-
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feixe for bloqueado, mas as religará as-
sim que todos os feixes estiverem nova-
mente desbloqueados.
Os sensores no modo Latch exigem um
Reset manual para ligar as saídas. A corti-
na desligará suas saídas sempre que o fei-
xe for bloqueado, mas não as religará as-
sim que todos estiverem novamente des-
bloqueados. Um Reset manual deve ser
feito enquanto todos os feixes estiverem
desbloqueados para que o sensor religue
as saídas.
As cortinas no modo Trip são comuns
na maioria das aplicações já as cortinas
no modo Latch são freqüentemente en-
contradas em aplicações onde o operador
possa passar pela barreira e entrar na área
perigosa. A operação no modo Latch asse-
gura que o operador retorne à posição se-
gura e ative o Reset manual antes que o
sistema retorne ao modo Run que é poten-
cialmente perigoso. Hoje, muitos fabrican-
tes de barreiras ópticas produzem mode-
los que podem ser configurados ou recon-
figurados para o modo Trip ou Latch no
campo. Outros exigem que um modo de
saída específico seja definido antes da
compra.
INOVINOVINOVINOVINOVAÇÃOAÇÃOAÇÃOAÇÃOAÇÃO
Certas aplicações podem exigir que vá-
rias barreiras ópticas sejam instaladas no
mesmo sistema para proteger diversos
pontos perigosos. Uma nova função que
elimina pontos de ligação e auxilia na ins-
talação de várias barreiras é a chamada
função cascata. Muitos fabricantes de bar-
reiras ópticas já oferecem esta função.
As prensas com controle bimanual garantem proteção ao trabalhador
Montar barreiras ópticas juntas em casca-
ta significa que uma única barreira está
enviando o sinal de parada para o sistema,
apesar de todas as barreiras estarem efeti-
vamente protegendo seu ponto perigoso
específico. Uma ou mais barreiras são
conectadas à primeira e enviam suas infor-
mações através da mesma.
Uma aplicação comum desta técnica é
a instalação de duas barreiras ópticas em
uma configuração em "L". A barreira verti-
cal é instalada para evitar que uma pes-
soa possa alcançar o perigo, e a função da
barreira horizontal é detectar a presença
do dorso do operador ou outra pessoa que
possa estar no lado perigoso da barreira
vertical. As duas são facilmente conecta-
das juntas de modo que somente uma das
barreiras esteja fisicamente ligada ao cir-
cuito de parada do sistema.
Diferentes fabricantes possuem méto-
dos ligeiramente distintos para obter a
função cascata. Uma consideração muito
importante em um sistema em cascata é
o tempo de resposta. O tempo de respos-
ta da barreira óptica também afeta a dis-
tância de segurança para as barreiras. A
montagem de dois pares de barreiras em
cascata pode dobrar o tempo de resposta
de algumas barreiras ópticas. Entretan-
to, outras oferecem a possibilidade de
configuração em cascata com o mínimo
efeito sobre o tempo de resposta.
REVISTA PROTEÇÃO 103SETEMBRO / 2007
Uma avaliação de risco pode ser uma
ferramenta útil para aprimorar o proces-
so, simplificando a integração e moder-
nizando as linhas, proporcionando con-
formidade com as exigências de vários
mercados e incorporando a segurança
no início do projeto. A ação reduz altera-
ções futuras de alto custo. Para uma
avaliação eficaz considere os seguintes
aspectos:
- Identificar as tarefas e perigos asso-
ciados no local de trabalho
- Avaliar a probabilidade e severidade
de lesões
- Reduzir o risco de lesões pela elimi-
nação do perigo ou pelo uso de méto-
dos de proteção
- Documentar o processo e os resultados
APRIMORANDO O PROCESSOco formal e sistemática não pode ser su-bestimada. Em proteção de máquinas, a
avaliação de risco é um processo usado
para identificar perigos associados a tare-
fas em cada fase do ciclo de vida da má-
quina e minimizar riscos ao pessoal e equi-
pamentos.
Uma avaliação de risco avalia três fato-
res: freqüência de exposição, probabilida-
de de lesões e severidade de lesões po-
tenciais. A seguinte definição de uma ava-
liação de risco é encontrada na ANSI B
11.TR3: é o processo pelo qual a intenção
do uso da máquina, as tarefas e os peri-
gos, e o nível de risco são determinados
(veja as principais dicas no processo de
avaliação de risco no box).
Executar uma avaliação de risco e uma
avaliação geral de segurança com seu es-
pecialista local é o primeiro passo em di-
reção a um ambiente de trabalho seguro
e produtivo. Barreiras ópticas de seguran-
ça são apenas o começo. Controles bi ma-
nuais, botões de emergência, cordas de
segurança, chaves de interloque e mó-
dulos de segurança são outros dispositi-
vos de segurança que podem colocar a
máquina em conformidade com as normas
exigidas.
Barreira óptica de segurança é uma
tecnologia fascinante que mantêm os
trabalhadores seguros e as fábricas em
perfeita operação. Sua aplicação pode
parecer complicada inicialmente, mas
pode ser simplificada com a ajuda de um
especialista em segurança qualificado
ou pela leitura de manuais e documenta-
ção.
Mas lembre-se que elas não são, neces-
sariamente, as melhores opções para toda
aplicação de proteção de máquina. Outros
dispositivos ou combinação de dispositi-
vos podem proporcionar o grau de prote-
ção necessário.
Para saber mais sobre avaliação de risco,
consulte a ISO 14121, ANSI B11.TR3, e
ANSI/RIA R15.06.
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