Principais funções de segurança
Os relés de segurança desempenham funções críticas de proteção em ambientes industriais, monitorando entradas de segurança e garantindo que a máquina entre em um estado seguro ao detectar perigos. Suas funções principais incluem monitoramento de parada de emergência, onde detectam a ativação de um botão de parada de emergência e interrompem imediatamente a energia para interromper as operações, evitando acidentes durante emergências.[1] A comutação de portas de segurança é outra função fundamental, permitindo que os relés supervisionem proteções interligadas em pontos de acesso e desenergizem máquinas se uma porta for aberta, protegendo assim o pessoal de peças móveis.[2] As funções de controle bimanual exigem a atuação simultânea de dois botões para iniciar ou manter movimentos perigosos, garantindo que as mãos do operador estejam longe de zonas de perigo durante a operação.[45] Além disso, a integração com barreiras de luz, como cortinas de luz, permite que os relés monitorem sensores ópticos quanto à intrusão em áreas protegidas e acionem desligamentos para evitar colisões ou aprisionamentos. As cortinas de luz de segurança funcionam segundo um princípio simples, mas eficaz. Eles emitem uma série de feixes de luz paralelos através da área protegida. Uma unidade transmissora envia os feixes, enquanto uma unidade receptora os detecta. Quando um objeto ou pessoa interrompe esses feixes, a unidade receptora sinaliza ao relé de segurança para interromper sua operação imediatamente.[46][47]
Além dessas capacidades básicas, os relés de segurança incorporam funções especializadas para lidar com necessidades operacionais diferenciadas, mantendo a proteção. Os desligamentos retardados permitem a desaceleração controlada das máquinas, proporcionando uma breve janela — normalmente de até 30 segundos — para paradas seguras, sem paradas abruptas que possam causar riscos secundários.[48] As funções de muting ignoram temporariamente as entradas dos sensores, como as das cortinas de luz, durante o transporte planejado de materiais através de zonas perigosas, garantindo que a segurança seja suspensa apenas sob condições predefinidas para evitar falsos disparos.[49]
Em resposta a falhas, os relés de segurança desconectam automaticamente a energia para movimentos perigosos, desenergizando rapidamente as saídas para parar inversores e atuadores ao detectar anomalias como falhas de entrada ou problemas de fiação.[50] O monitoramento de circuito cruzado aumenta a confiabilidade, verificando continuamente discrepâncias entre canais de entrada duplos, como falhas cruzadas de cabos comprimidos ou vazamentos à terra, garantindo que nenhuma falha única permita a continuação da operação insegura.[51]
Essas funções contribuem para altos níveis de desempenho, com relés de segurança alcançando Nível de Integridade de Segurança 3 (SIL 3) ou Nível de Desempenho e (PLe) por meio de caminhos redundantes de canal duplo que fornecem operação tolerante a falhas e cobertura de diagnóstico superior a 99%.[52]
Padrões e Certificações Internacionais
Os relés de segurança devem cumprir vários padrões internacionais para garantir a segurança funcional em aplicações industriais, particularmente aquelas que envolvem sistemas elétricos, eletrônicos ou eletrônicos programáveis (E/E/PE). A norma fundamental é a IEC 61508, que descreve os requisitos para o ciclo de vida de segurança de tais sistemas, definindo Níveis de Integridade de Segurança (SIL) de 1 a 4 para quantificar a redução de riscos.[53] Esta norma serve de base para adaptações específicas do setor, enfatizando a análise de perigos, avaliação de riscos e verificação para evitar falhas sistemáticas. Para a segurança de máquinas, a EN ISO 13849-1 especifica níveis de desempenho (PL) de a a e, concentrando-se no projeto e na validação de peças de sistemas de controle relacionadas à segurança, incluindo cobertura de diagnóstico e tolerância a falhas.[54] Além disso, a EN IEC 60947-5-1 aborda equipamentos de manobra e controle de baixa tensão, incluindo dispositivos de circuito de controle eletromecânico, como relés de segurança, com sua edição internacional de 2024 (adotada como Norma Europeia em 2025) incorporando atualizações sobre desempenho, testes e integração com requisitos de segurança funcional.[55]
Nos Estados Unidos e na União Europeia, os padrões regionais complementam os internacionais. A UL 508 abrange equipamentos de controle industrial, garantindo segurança em dispositivos de partida, parada e proteção de motores elétricos e circuitos relacionados. A VDE 0113-1, alinhada com a EN 60204-1, fornece diretrizes para equipamentos elétricos em máquinas, exigindo segurança funcional para sistemas de Categoria 3 e 4, que exigem tolerância a falhas únicas e detecção de falhas para manter a operação segura mesmo sob falhas únicas.[51]
Os processos de certificação envolvem validação por terceiros para confirmar a conformidade, muitas vezes por organizações como TÜV Rheinland ou UL. Essas avaliações avaliam métricas como Tempo Médio até Falha Perigosa (MTTFd), normalmente exigindo valores superiores a 10 anos para que relés de segurança de alta confiabilidade atinjam PL d/e ou SIL 2/3, juntamente com prova de exclusão de falhas e testes ambientais.[56] Os produtos certificados ostentam marcações como CE para conformidade da UE com requisitos essenciais de saúde e segurança, ou EAC para mercados da União Económica da Eurásia, o que significa adesão aos regulamentos técnicos.[57]
Os desenvolvimentos pós-2016 integraram a cibersegurança nos padrões de segurança, impulsionados pela conectividade da Indústria 4.0. A IEC 62443 estabelece requisitos de segurança cibernética para sistemas de automação e controle industrial, incluindo configurações de rede seguras para proteger os relés de segurança contra ameaças cibernéticas que podem comprometer a integridade funcional.[58] Isto inclui disposições para ciclos de vida de desenvolvimento seguros e estratégias de defesa aprofundada, garantindo que os sistemas de segurança em rede mantêm as classificações SIL ou PL no meio da transformação digital.[59]