Un relè di sicurezza è un dispositivo che realizza funzioni di sicurezza, ottenendo un’integrazione efficace nelle installazioni e nei sistemi in cui un normale relè elettromeccanico non è abbastanza sicuro.
Nei complessi impianti industriali moderni grande importanza è posta sui rischi associati al funzionamento di un qualsiasi sistema alfine di raggiungere un livello di sicurezza accettabile. Da un punto di vista progettuale e operativo entra nel campo di applicazione dei sistemi di sicurezza, indicati nella norma internazionale di riferimento IEC 61508 come SIS (Safety Instrumented System).
Ai SIS sono associate una o più funzioni di sicurezza, dette SIF (Safety Instrumented Function), il cui compito è quello di mantenere o raggiungere lo stato sicuro per l’EUC (Equipment Under Control). La funzione di sicurezza può essere valutata attraverso il SIL (Safety Integrity Level). La norma definisce il SIL come la misura dell’integrità della sicurezza, ovvero la probabilità che il sistema di sicurezza sia in grado di eseguire la specifica funzione di sicurezza. I livelli SIL vanno da 1 (il livello più basso) a 4 (livello più alto).
Uno dei requisiti SIL che un sistema di sicurezza deve soddisfare riguarda il PFDavg o PFH, (Average Probability of Failure on Demand / on Demand per Hour) ossia la probabilità di guasti casuali pericolosi, siano essi su domanda o su base oraria. In base ai valori ottenuti la norma riporta due tabelle per la determinazione del livello SIL corrispondente.
Relè di sicurezza
In genere nell’industria si usano relè di accoppiamento per quadri di controllo marshalling, relè di sicurezza SIL2/SIL3, smart relè SIL2/SIL3 con monitoraggio delle linee e dei carichi.
Per applicazioni critiche l’uso di relè di sicurezza è obbligatorio. Ogni volta che è richiesto l’uso di un relè in una funzione di sicurezza SIF deve sussistere la conformità agli standard IEC 61508 e IEC 61511. Casi tipici sono controllori che non possono soddisfare requisiti di alimentazione, gestione di contatti multipli.
Si noti che i relè certificati SIL non sono esclusiva del settore oil&gas e petrolchimico ma anche di quelli ferroviario, automotive, ascensori, distribuzione energia e nei contesti in cui il guasto di un relè può causare un serio incidente.
Applicazioni e caratteristiche
Lato campo, i contatti sono attivati tipicamente dalle uscite digitali di un PLC o un DCS. Applicazioni tipiche riguardano elettrovalvole in sistemi ESD e Fire&Gas, dispositivi di segnalazione, sistemi di gestione dei bruciatori (BMS), motori AC o DC.
Si noti che un relè standard non può essere usato in un SIF, mentre un relè di sicurezza certificato SIL è un relè con nota e garantita capacità di fornire funzioni di sicurezza. Tali funzioni permettono di raggiungere un determinato stato di sicurezza su richiesta (es. aprire una valvola di sfogo o attivare un sistema antincendio).
Nella maggior parte delle applicazioni di emergenza (ESD, HIPPS, BMS ecc.) le funzioni di sicurezza NE (normalmente eccitate) possono essere attivate secondo la procedura “de-energized to safe” (DTS). Nelle applicazioni Fire&Gas (F&G) la maggior parte delle funzioni di sicurezza ND (normalmente diseccitate) possono essere attivate secondo la procedura “energized to safe” (ETS).
Tali procedure danno origine a quattro condizioni operative del relè e del carico che possono essere normalmente eccitati (NE) o diseccitati (NC). Dunque, rispetto a un relè standard, il relè di sicurezza assicura maggiore affidabilità, flessibilità in fase di test e ovviamente più sicurezza per eccitare o diseccitare componenti di sistema.
Ma è soprattutto attraverso l’implementazione di architetture con più relè con applicazioni DTS in serie o ETS in parallelo, e utilizzando un circuito alla volta, che possiamo influire sulla disponibilità e sulle funzioni di sicurezza. Anche un requisito SIL più elevato (ad esempio SIL 3) influisce sull’efficacia di un relè di sicurezza.
Funzioni di diagnostica integrata, controllo manuale, immunità agli impulsi di prova, contatti multipli e placcati in oro (materiale per commutare sia circuiti di potenza, sia di basso livello), oltre che bassi tassi di guasto (determinabili con analisi FMEDA) completano le caratteristiche tipiche di un relè di sicurezza.
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