Fibre ottiche: le attività del CT86

Vincenzo Matera (Segretario CEI/CT 44)

I lavori normativi che caratterizzano l’attività del Comitato Tecnico 44 del CEI sono in genere lo specchio di quanto avviene a livello internazionale IEC ed europeo CENELEC.

Ma non è tutto; il Comitato è stato ed è tuttora promotore di nuove proposte.

Per far fronte ai molteplici impegni, vi è quindi una suddivisione della propria struttura in Gruppi di Lavoro che hanno il compito di entrare compiutamente nel merito delle tematiche in discussione per poi formulare, con un ampio consenso, la posizione italiana da sostenere nelle fasi di sviluppo della normativa (New Proposal, Draft for Comment, Committee Draft, Committee Draft for Vote, Final Draft International Standard) e da discutere nei meeting IEC dei relativi Working Group (WG) e Maintenance Team (MT).

Nelle figure 1 e 2 sono rappresentati i Gruppi di Lavoro del Comitato Nazionale, cosiddetti specchio (mirror), i WG e MT IEC in cui sono presenti gli esperti del CT 44 del CEI e i Comitati Tecnici o SottoComitati CEI con i quali vi è uno stretto collegamento (liasons).

Figura 1 – Gruppi di Lavoro CEI e IEC 44.

 Figura 2 – Collegamenti con altri CT e SC CEI.

Programma dei lavori normativi a livello internazionale ed europeo

La tabella 1 riepiloga il programma dei lavori in corso nel TC 44 IEC e la tabella 2 quelli in ambito TC 44X CENELEC.

Quanto segue è un sintetico resoconto dello stato dell’arte. 

Tabella 1 – IEC/TC 44 Work Programme (2017-05-02)

Tabella 2 – CENELEC/TC 44X Work Programme (2017-05-02)

Il confronto tra i due programmi di lavoro non è perfettamente allineato.

Nel TC 44X il recepimento della Norma EN 60204-1 è ancora in corso nonostante la pubblicazione nell’ottobre del 2016 della equivalente Norma IEC[1].

Le ragioni del ritardo sono da attribuire alle osservazioni poste dai consulenti per le Direttive che hanno rallentato l’iter conclusivo al punto tale che il TC 44X ha richiesto ed ottenuto dal Technical Board CENELEC la richiesta di annullamento della ratifica e del voto positivo del progetto FprEN 60204-1:2016 (edizione V), proposta condivisa dal CEI/CT 44, per ripartire con una nuova ratifica (DOR) di fronte ad un testo EN completo.

Le osservazioni, già discusse ed “evase” dal TC 44X CENELEC ed oggi al vaglio dei medesimi consulenti, erano mirate, in sintesi:

• al non aver coinvolto i consulenti per la Direttiva Bassa Tensione;
• al rumore perché non era chiara la sua esclusione, eppure è chiaro che il testo normativo non tratta i rischi diversi da quelli elettrici;
• all’allegato ZA per il completamento dei riferimenti bibliografici;
• all’allegato ZZ sui requisiti essenziali della Direttiva Macchine (2006/42/CE) coperti dalla norma in questione.

Oggi, almeno questo è il programma stimato, la pubblicazione della identica norma a livello nazionale (Date of publication – DOP) nonché il ritiro (Date of withdrawal – DOW) della precedente Norma EN 60204-1:2006 e del suo Amendment A1:2009[2] è prevista  nel luglio p.v.

Allo stato attuale, le norme in vigore sono rappresentate nella tabella 3.

Tabella 3 – Normativa in vigore 60204-1 (aggiornata ad aprile 2017)

Non rientrano nell’immediato programma CENELEC/TC 44X, il progetto della prima edizione della Norma IEC 63074 sulla security^[3] e il progetto della Norma IEC 61496-3 sugli AOPDDR (Electro-sensitive protective equipment – Part 3: Particular requirements for Active Opto-electronic Protective Devices responsive to Diffuse Reflection), in Europa in veste di Specifica Tecnica CLC/TS 61496-3:2008 identica alla seconda edizione della Norma IEC del 2008[4].

Per queste attività in stand-by, il CLC/TC 44X valuterà nei modi e nei tempi opportuni quando e come inserirli nei lavori di competenza.

È utile ricordare che ogni normativa sulle macchine è classificata ai sensi della Norma EN 414 del 2000 “Safety of machinery – Rules for the drafting and presentation of safety standards” di tipo A, B e C (figura 3) e la natura della presunzione di conformità conferita dall’applicazione di questi tre tipi di norme armonizzate è la seguente:

• Norme di tipo A

Contengono i concetti fondamentali, i principi di progettazione e gli aspetti generali applicabili a tutte le macchine. Sono norme di carattere generale; da sole non sono in genere sufficienti a stabilire una piena presunzione di conformità (esempio EN 12100, EN ISO/TR 14121-2);

• Norme di tipo B

Riguardano gli aspetti comuni a più macchine (B1) e i componenti di sicurezza (B2).

In genere definiscono diverse categorie di soluzioni e la soluzione da adottare dipende dalla valutazione del rischio. Non sono in genere sufficienti per attivare la presunzione di conformità ai rischi coperti se non in combinazione, ad esempio, con la norma sulla valutazione del rischio EN 12100.

Esempi di norme sulla sicurezza del macchinario di tipo B sono la ISO EN 13850 “Arresto di emergenza – Principi di progettazione”, la ISO EN 13849-1 sulle “Parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza – Parte 1: principi generali per la progettazione” e la EN 60204-1 sull’equipaggiamento elettrico delle macchine “Parte 1: prescrizioni generali”.

• Norme di tipo C

Trattano tutti i pericoli significativi relativi ad una macchina o famiglia di macchine e se applicate, qualora esistenti, possono attivare il principio di presunzione di conformità per i rischi coperti. Devono essere applicate congiuntamente alle norme richiamate al loro interno per gli aspetti non direttamente coperti.

Sono esempi si norme di tipo C la EN 1114-1 relativa alle “Macchine per gomma e materie plastiche –  Estrusori e linee di estrusione, la EN 692 sulla sicurezza delle presse meccaniche e la EN 10218-1 sui requisiti di sicurezza per robot industriali.

Figura 3 –  Classificazione delle Norme armonizzate macchine.

Le norme orizzontali di tipo A e B possono essere utili ai fabbricanti che progettano macchine quando non sono disponibili norme di tipo C, queste ultime, quindi, prioritarie rispetto alle prime.

IEC 60204-11 Ed.2 “Safety of machinery – Electrical equipment of machines – Part 11: Requirements for HV equipment for voltages above 1 000 V a.c. or 1 500 V d.c. and not exceeding 36 kV”

Il Maintenance Team ha avviato i lavori per la seconda edizione della Norma nel 2015 e nel maggio del 2016 ha concluso l’esame dei commenti pervenuti al Committe Draft (IEC 44/759/CD).

È in corso lo sviluppo dell’Annex ZZ relativo ai requisiti essenziali di sicurezza (All.I 2006/42/CE) coperti dal progetto di Norma, dopo il quale circolerà un Committee Draft per l’approvazione dei Comitati nazionali (CDV).

I tempi non sono immediati, tanto che la pubblicazione della seconda edizione, anch’essa da armonizzare come la prima agli effetti della Direttiva 2006/42/CE, è programmata nel 2018 per la IEC e nel 2019 per il CENELEC.

IEC 62061 Ed.2 “Sicurezza funzionale dei sistemi di comando e controllo elettrici, elettronici ed elettronici programmabili correlati alla sicurezza”

Pur trattandosi della seconda edizione della norma, essa è stata stravolta rispetto alla prima perché sviluppata sulla base del modello elaborato nel progetto di Norma ISO/IEC 17305, ritirato nell’ottobre 2015[5].

Nella tabella 4 sono riassunte le norme oggi in vigore.

Tabella 4 – Normativa in vigore 62061 (aggiornata ad aprile 2017)

Sovrapposizione tra Norma IEC 61439-2 e IEC 60204-1 (Apparecchiature assiemate – Quadri Elettrici di comando e controllo di una macchina)

Il tema della sovrapposizione tra la Norma IEC (CEI EN) 61439-2 da utilizzare congiuntamente alla Parte 1 e la Norma IEC (CEI EN) 60204-1 è ben noto al Comitato Tecnico 44 italiano dal 2005.

Chiamato dagli operatori del settore a fare chiarezza sull’applicabilità dell’una o dell’altra norma, il CT 44 ha formulato, insieme al SC 121B (ex 17D), una risposta ad un quesito nel quale si ribadisce la priorità della Norma “macchine” rispetto a quelle dei quadri elettrici e la possibilità di applicare la seconda solo dove non si abbiano requisiti tecnici ben precisi, come nel caso non limitativo della sovratemperatura interna ai quadri elettrici ed alla tenuta al cortocircuito.

La risposta completa è stata pubblicata dal servizio quesiti del CEI e consultabile sul sito web del CEI nella sezione “Macchine elettriche industriali” (codice 15879 – 17/10/14).

Il comitato nel 2014 propose all’IEC/SC 121B e al TC 44 un lavoro congiunto finalizzato a una nuova parte della serie di Norme IEC 61439 espressamente dedicata alle apparecchiature assemblate per il comando e controllo delle macchine (Quadri elettrici).

Condiviso l’intento, venne costituito nel 2015 il Gruppo di Lavoro misto (JWG18/IEC) coordinato dall’Italia per il SC 121B e dalla Finlandia per il TC 44, che concluse nel 2016 il compito individuando le differenze e le sovrapposizioni tra le due norme ed indicando, per quanto possibile, tutte le regole e i requisiti di natura generale per facilitare la progettazione, la fornitura e l’assemblaggio, ponendo bene in evidenza in uno specifico allegato quali informazioni dovessero essere oggetto di accordo tra il costruttore e l’utente, spesso origine di contraddittori tra le Parti.

Pur riconoscendone e condividendone l’utilità,  il documento all’uopo redatto non ha sortito i risultati attesi (ovvero, una nuova parte della IEC 61439-8) per ragioni politico-normative che non risiedono affatto nella tecnica e nella volontà di fare da subito chiarezza.

L’esito finale non ha dato vita all’auspicata norma che avrebbe risolto i persistenti problemi applicativi, ma c’è l’impegno sui due fronti (IEC/SC 121B e IEC/TC44) di riesaminarne i risultati nella revisione delle prossime edizioni normative, ossia nella IEC 61439 Parte 2, i cui lavori per la terza edizione prevedono la pubblicazione della norma nel luglio prossimo e sembrano omettere considerazioni in merito, e la IEC 60204 Parte 1, i cui lavori di mantenimento normativo riprenderanno da calendario solo nel 2019 (data di stabilità).

Vista la lunga attesa che avrebbe alimentato il proliferarsi di inutili contraddittori su quale norma applicare e come applicarla, il comitato stava valutando la possibilità di preparare una guida CEI applicativa, ma l’idea è sfumata per la decisione di anticipare la data di inizio del mantenimento normativo della Parte 1 al 2018, nei cui lavori si terrà inevitabilmente conto dell’ottimo lavoro svolto dal JWG 18.

Protezione contro i contatti indiretti dei circuiti in presenza di azionamenti a velocità variabile (PDS) Power Drive System – figura 4)

L’annoso tema dell’inattendibilità della misura dell’impedenza dell’anello di guasto monofase a terra nei sistemi TN e della conseguente difficoltà per i progettisti dell’equipaggiamento elettrico di verificare mediante calcoli la protezione per interruzione automatica del circuito, oggi fault protection, per l’assenza di informazioni che gli consentano di dimensionare adeguatamente il proprio circuito, azionamento, cavi e motore compresi, non è rimasto inascoltato.

Dopo qualche riunione tra il Comitato CEI 44 e il 301/22G che si occupa degli azionamenti elettrici, si è costituito a livello nazionale un Gruppo di Lavoro misto (GLM.it) costituito da:

• CT 22: Elettronica di potenza – SC 22UPS;
• CT 301/22G: Azionamenti elettrici a velocità variabile che ne ha il coordinamento e che ha svolto sin qua un eccellente lavoro;
• CT 44: Equipaggiamento elettrico delle macchine industriali;
• CT 64: Impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione;
• CT 23: Apparecchiatura a bassa tensione – SC 23E (differenziali).

Il Gruppo di Lavoro, con riferimento alla Norma IEC 60364-4 (CEI 64-8), alla Norma di prodotto IEC 61800-5-1 e alla Norma IEC 60204-1, ha esaminato tre scenari di guasto verso terra (figura 5) a monte, all’interno (BDM e CDM – Basic Drive Module e Complete Drive Module) e valle del convertitore di potenza.

L’interesse al sistema TN da cui si è partiti si è poi esteso ai sistemi TT nei limiti di 200 kW e IT, inizialmente omesso ma ora considerato.

Per guasti all’interno o a valle del convertitore, i comitati di prodotto hanno confermato l’impossibilità di definire e misurare l’impedenza dell’anello di guasto perché i circuiti elettronici di potenza sono costituiti da dispositivi a semiconduttore per loro natura non lineari che cambiano in continuazione il loro stato di conduzione e di interdizione.

Per queste ed altre ragioni, verrebbero a cadere le ipotesi sull’ impedenza dell’anello di guasto in presenza di convertitori di potenza e, analogamente, l’inapplicabilità della condizione Z_s x I_a < U₀ per i sistemi TN.

Nei sistemi TT si ritiene invece applicabile la condizione R_E x I_dn < U_L perché la presenza di convertitori di potenza non influisce sostanzialmente sui valori della resistenza di terra dei dispersori.

Ciò è ammissibile per la resistenza di terra dei dispersori misurata con il metodo voltamperometrico, ma per le ragioni esposte per il sistema TN dovremmo considerarla inapplicabile, a parere dell’autore, qualora si scelga di misurare la resistenza dell’anello, facoltà concessa a favore della sicurezza dalla normativa CEI 64-8/6 (61.3.6.1).

Per il sistema IT valgono, in sostanza, i concetti sopra espressi sia in caso di primo guasto a terra, sia per il secondo guasto a terra in funzione del modo di collegamento a terra delle masse (individualmente o a gruppi, oppure collettivamente).

L’analisi del Gruppo di Lavoro misto si è concentrata sui seguenti documenti normativi europei e internazionali, nelle cui varianti (AMD) si registrano interessanti progressi:

• HD 60364-4-41:2007;
• IEC 60364-4-41:2005;
• IEC 60364-4-41 AMD1 Ed. 5.0 (64/2147/FDIS);
• IEC 61800-5-1:2007;
• IEC 61800-5-1:2007 Ed.2 + AMD1:2016;
• IEC 60204-1:2016.

E’ il caso dell’ultima sesta edizione della Norma IEC 60204-1, nella quale la misura dell’impedenza dell’anello di guasto monofase a terra è richiesta solo a monte dell’azionamento elettrico, relegando la regola dell’arte a valle del medesimo e sino al motore, alle informazioni del proprio fabbricante che il progettista dell’equipaggiamento elettrico della macchina dovrà inderogabilmente acquisire, valutare e applicare (tipo di protezione, tipo di cavi, lunghezza e sezione, ecc.).

Al fabbricante dei PDS, la recente Norma di prodotto IEC 61800-5-1:2007 Ed.2 + AMD1:2016 dell’agosto 2016 chiede: il rispetto dei requisiti di sicurezza per guasto fase/fase e ogni fase e la terra a meno che non garantisca un isolamento galvanico su ogni uscita di potenza; il rispetto del requisito di cui alla Norma IEC 60364-4-41:2005 / AMD1:2017 [6], Clausola 411 e dell’allegato D attraverso test sui cortocircuiti o il collegamento equipotenziale supplementare di protezione e, infine, di aggiungere quelle indispensabili informazioni sopra citate per l’adeguato dimensionamento del circuito.

Una nuova IEC 60364-4-41+AMD1 che lascia anche aperta la possibilità di delegare la protezione al convertitore se garante della riduzione della tensione di contatto limite al di sotto dei minimi normativi (50 V AC o 120 V DC)[7] entro un tempo di 40 ms o nei tempi massimi di interruzione del dispositivo di protezione.

Per trovare una soluzione completa al problema in questione, il Gruppo di Lavoro misto ha anche segnalato ai Comitati e SottoComitati impiantistici, macchine e di prodotto, di valutare alcune nuove proposte e di considerare, infine, i seguenti aspetti:

• una modalità alternativa di realizzare la protezione contro i contatti indiretti mediante interruzione automatica dell’alimentazione, sfruttando la possibilità di utilizzare la funzione di rilevamento in sicurezza del guasto a terra del convertitore di potenza (NdA: questa ipotesi potrà valere per qualsiasi guasto);
• la revisione del Rapporto Tecnico TR IEC 60755:2008, al fine di includere anche il guasto a valle del convertitore di potenza, ad oggi non considerato, e la possibilità di impiego dei differenziali di tipo F;
• considerare la revisione della Norma CEI 64-8:2012-06 per includere l’articolo 411.3.2.5 (IEC 60364-4-41 AMD1 Ed. 5) anche nei paragrafi relativi al sistema TT o al sistema IT ad esso riconducibile, al fine di offrire un’ulteriore opzione di protezione.

Proposte e considerazioni contenute in un Rapporto Tecnico (TR) di prossima pubblicazione e al quale si rimanderà per tutti i dettagli tecnici, che mantengono vivo il dibattito normativo in un ambito oggi esteso oltre i confini nazionali.

Interfaccia uomo-macchina

L’interfaccia uomo–macchina è una parte dell’equipaggiamento elettrico, e non solo di esso, da non sottovalutare.

Il corretto utilizzo della macchina in tutte le sue fasi di vita e la sicurezza degli operatori si basano inevitabilmente sul sapere quale significato è stato attribuito al tal dispositivo, sia per esempio un pulsante o una segnalazione ottica e/o acustica e su come l’operatore deve interagire con essi per avviare una azione.

Il principale riferimento normativo passa attraverso la serie di Norme CEI EN 61310-1, 2 e 3 (figura 6), unitamente ad alcune altre di competenza del Comitato Tecnico 3/16 “Strutture delle informazioni, documentazioni, segni grafici, e contrassegni e altre identificazioni”.

Sia le prime sia le altre sotto descritte, prese come esempi principali, sono tutte identiche (IDT) alle corrispondenti IEC ed EN:

• CEI EN 60445 del luglio 2011 (CEI 16-2) sui principi base e di sicurezza per la marcatura e l’identificazione dei morsetti degli apparecchi, delle estremità dei conduttori e dei conduttori, che ha sostituito la Norma CEI EN 60446. C’è un progetto in corso per la sesta edizione IEC che ci aspettiamo presumibilmente nell’estate prossima;
• CEI EN 60447 (CEI 16-4) del marzo 2005 sui principi di manovra, che di fatto è l’equivalente Norma CEI EN 61310-3 richiamata nella IEC 60204-1:2016;
• CEI EN 60073 dell’aprile 2003 (CEI 16-3) sui principi di codifica per gli indicatori e per gli attuatori, che si sovrappone e richiama nei propri esempi di attuatori la IEC 60204-1, quest’ultima con principale riferimento alla serie di Norme IEC 61310 e che a sua volta richiama la IEC 60073.

Un po’ un labirinto o se vogliamo un percorso ripetitivo.

Il quadro normativo potrebbe offrire la possibilità di riordinare le ripetitività lasciando al Comitato pilota CT 3/16 la piena competenza; il TC 44 IEC proseguirebbe come già in atto nel monitoraggio delle attività d’interesse, formulando propri commenti ed eventuali nuove proposte.

Così facendo, e condividendo personalmente la suddivisione dei compiti, sarebbe sufficiente annullare le tre parti della serie IEC 61310 riversando il proprio contenuto nelle norme del comitato pilota.

In ogni caso, per l’equipaggiamento elettrico delle macchine i validi riferimenti normativi per l’interfaccia uomo-macchina sono sempre quelli citati nel testo o nella bibliografia delle norme di pertinenza.

 L’attenzione è anche rivolta alla documentazione che accompagna l’equipaggiamento elettrico, le cui competenze sono principalmente del Comitato 44 con riferimenti alle Norme del CT 3/16 (in IEC TC 3 e in CLC ancora diviso tra i due) per sapere come documentare.

Le fonti normative da consultare per redigere nella giusta forma e chiara lettura la documentazione di un equipaggiamento elettrico si possono trovare nelle pertinenti norme e in modo più esaustivo nell’Annex I informativo della nuova Norma IEC 60204-1.

Infine, è utile ricordare che il CT 3 (e i suoi SC) lavorano sui simboli grafici da riportare sui prodotti e da utilizzare negli schemi.

È così giustificata la possibile differenza di simboli grafici per il medesimo componente, come per il solo switch-disconnector (sezionatore sotto carico) proposto recentemente dal SC 121A (Apparecchiature a bassa tensione) e rappresentato con i contatti mobili sulla destra e non sulla sinistra dei rispettivi contatti fissi (figura 7).

Sarà il CT 3 ad esprimersi se avvallare la nuova simbologia solo per i prodotti o estenderla agli schemi, ma in ogni caso, per una migliore, inconfutabile e univoca lettura e interpretazione della documentazione e nell’interesse di tutti gli operatori, è auspicabile vi sia il più possibile un corrispondente allineamento.

IEC 61010-2-120, Ed. 1: “Safety requirements for electrical equipment for measurement, control and laboratory use – Part 2-120: Particular safety requirements for equipment with aspects of machinery”

Nell’ottobre del 2016, è stata pubblicata la Norma IEC 61010-2-120 che ha esteso il suo campo di applicazione anche alle macchine rientranti nella Direttiva 2006/42/CE; il recepimento europeo è ancora in corso e c’è l’obiettivo di armonizzarla ai sensi della Direttiva macchine.

Questa parte 2-120 è un supplemento e una modifica alla Parte 1 (IEC 61010-1) che tratta le “Prescrizioni di sicurezza per apparecchi elettrici di misura, controllo e per utilizzo in laboratorio Parte 1: Prescrizioni generali” e che specificatamente esclude le apparecchiature rientranti nell’ambito di applicazione dell’equipaggiamento elettrico delle macchine (art. 1.1.2).

Questa nuova Parte 2 tratta principalmente i pericoli dovuti alla mobilità (power driven moving parts) con l’obiettivo di ridurli a livelli tollerabili per la sicurezza del personale di servizio; di fatto aggiunge, modifica o sostituisce alcuni rilevanti requisiti della Parte 1 con un approccio progettistico differente rispetto alla Norma IEC 60204-1 ed è corretto lo sia, perché per il TC 66 l’uso è in laboratorio e per il TC 44 è nell’industria.

In realtà questa è una vecchia interpretazione; oggi, fermo restando che trattasi di norma che copre le macchine e quasi-macchine di misura della precisione e che esse possono essere di piccole e di grandi dimensioni (per es. misura di precisione di un velivolo), non vi è più questa limitazione, perché per una modifica proposta dal TC 66 IEC e approvata dall’SMB (Standardization Management Board) dopo una richiesta di voto ai vari Comitati nazionali, l’uso è “ovunque siano installate”.

Ricordiamoci pertanto dell’esistenza di questa ennesima sovrapposizione normativa, al momento IEC, e delle dovute cautele da prendere allor quando vi sarà concomitanza di macchine rientranti nelle norme del TC 66 e in quelle del Comitato 44 tutte collegate solidalmente per un applicazione ben determinata, per es. le linee di processo.

NOTE

[1] Si rimanda alle pagine seguenti all’articolo di F. Dosio “La nuova 6^a edizione 2016 della Norma IEC 60204-1”.

[2] CEI EN 60204-1:2006-09+A1:2010-02+EC1:2010-05.

[3] Si rimanda alle pagine seguenti all’articolo di M. Copponi e R. Minicucci “IEC 63074 – Safety e Security – Novità per i costruttori di macchine”.

^[4] Si rimanda alle pagine seguenti all’articolo di F. Mirandola “La protezione delle persone con le tecnologie fotoelettriche”.

[5] Si rimanda alle pagine seguenti all’articolo di P. Viviani “IEC 62061: novità per l’edizione 2 in fase di sviluppo”.

[6] IEC 60364-4-41:2005/AMD1:2017 Ed.5.1 del 17/03/2017.

[7] Oppure 25 V AC o 60 DC in determinati ambienti particolari.