Relé de condução forçada

Utilização no fabrico de máquinas e na indústria de processos

Desde o final dos anos 1970, os relés de condução forçada tornaram-se a estrela secreta na área de segurança. Os relés de condução forçada são erroneamente também designados por relés de segurança.

Como funcionam efetivamente relés de segurança com guia forçado? E onde são utilizados?

Descobrir agora os relés de segurança
Indústria de processos

Hoje em dia, o relé de condução forçada tornou-se a estrela secreta na área de segurança. Até ao desenvolvimento de relés de condução forçada, no final dos anos 70 do século XX, as aplicações duvidosas em termos de segurança eram solucionadas com componentes padrão (por exemplo, contactor auxiliar). O número de acidentes de trabalho mortais na Alemanha diminuiu ao longo dos anos. Para este desenvolvimento, contribuiu seguramente de forma positiva a inserção bem-sucedida do relé de condução forçada.

Segurança no trabalho Número de acidentes de trabalho mortais na Alemanha entre 1974 e 2018

Gráfico sobre o número de acidentes de trabalho mortais na Alemanha entre 1974 e 2018

Fonte: estatísticas da DGUV para a prática 2018

Os relés de condução forçada são erroneamente também designados por relés de segurança. No caso de um relé de segurança, trata-se de um dispositivo de comutação operacional. O relé de condução forçada é uma variante de um relé elementar eletromecânico e pode servir de componente base para um relé de segurança.

O que diferencia um relé padrão de um relé de condução forçada?

Simplificando: num relé de condução forçada, o conjunto de contactos é ligado mecanicamente entre si. Na construção mais simples, é constituído por um contacto normalmente fechado e um contacto normalmente aberto. Ambos estão ligados um ao outro e durante a totalidade da vida útil, mesmo em caso de falha, a distância do contacto normalmente fechado tem de ser 0,5 mm. Desta forma, é possível determinar o estado do contacto normalmente aberto através do estado do contacto normalmente fechado. Este facto torna o relé de condução forçada um componente base ideal para um relé de segurança.

Estados de um relé de condução forçada

Estados de um relé de condução forçada

Como referido, um relé de condução forçada é um componente importante de um relé de segurança. Basicamente, é feita a distinção, por um lado, entre relés de segurança que surgem como elementos lógicos centrais dentro do circuito de segurança e, por outro lado, relés de acoplamento que são uma parte de um elemento lógico.

Relés de segurança para aplicações "High-Demand"

Circuito de segurança de relés de segurança para aplicações "High-Demand"

Tipicamente, são encontrados relés de segurança com relés elementares de condução forçada em aplicações de "High-Demand" no fabrico de máquinas. Eles enquadram-se nas diretivas Máquinas. "High-Demand" significa que o requisito da função de segurança ocorre mais do que uma vez por ano. A partir do nível de segurança PL c, os diagnósticos abrangentes são vantajosos, realçando as propriedades dos relés elementares de condução forçada. O diagnóstico solicitado, ou seja, a taxa de cobertura de diagnóstico DC, pode ser alcançado com pouco esforço com a ajuda do guia forçado. Por este motivo, os relés elementares de condução forçada estabeleceram-se no fabrico de máquinas.

Relé de acoplamento seguro para aplicações "Low-Demand"

A segunda categoria dos relés de segurança são os relés de acoplamento seguros, que são utilizados prioritariamente na indústria de processos. Ao contrário do fabrico de máquinas, a lógica central do circuito de segurança é, na maioria dos casos, um "Safety Instrumented System" (SIS). Existe um SIS paralelamente ao "Distributed Control System" DCS, o sistema produtivo que controla o processo. O SIS monitoriza o processo e intervém apenas se surgir algum motivo de segurança que o justifique.

Circuito de segurança SIS System

No circuito de segurança, o relé de acoplamento seguro é uma parte da unidade lógica. Em determinadas condições, pode-se dispensar o relé de acoplamento seguro, desde que a saída digital consiga conduzir a carga e não seja necessário nenhum isolamento galvânico. Ao contrário do fabrico de máquinas, a maioria das aplicações na indústria de processos tem uma taxa de requisitos da função de segurança inferior a uma vez por ano ("Low-Demand"). Daqui resultam outros requisitos para o relé de acoplamento seguro, por exemplo, não é necessária a implementação de um diagnóstico contínuo. Por outro lado, a tendência atual aponta para um aumento da segurança e disponibilidade das aplicações, através da instalação de uma função de diagnóstico pronunciada.

No campo da indústria de processos, existem atualmente duas variantes diferentes de relés de acoplamento seguros dominantes: distingue-se entre relé de acoplamento seguro com relé elementar padrão e uma estrutura 1oo3 e relé de acoplamento seguro com relé elementar de condução forçada com uma estrutura 1oo2. Relacionado com aplicações de "Emergency-Shutdown" (ESD), uma estrutura 1oo2 ou 1oo3 significa que são montados dois ou três relés elementares em série. Cada entidade operadora de uma instalação tem de realizar um ensaio obrigatório em intervalos regulares. Neste processo, os componentes integrados num circuito de segurança são verificados quanto à sua funcionalidade. Aqui, os relés de condução forçada apresentam uma grande vantagem. Com a ajuda do guia forçado, o estado do contacto de carga é determinado através da monitorização do estado do contacto normalmente fechado. Tal pode ocorrer também durante a operação com um diagnóstico integrado. Resumindo: para efetuar o ensaio do relé de acoplamento seguro, a saída digital é comutada uma vez. No caso de um relé elementar padrão, não é assim tão simples implementar o ensaio. Na maioria dos casos, o relé de acoplamento seguro é desmontado e cada relé elementar instalado é verificado individualmente quanto à condução ou substituído por um novo.

Numa estrutura 1oo2, ao contrário da estrutura 1oo3, pode ser assegurada uma disponibilidade mais elevada da instalação. A probabilidade de um acidente é inferior na estrutura 1oo2, porque estão instalados menos componentes passíveis de falha. A figura das "estruturas de segurança em relação com a tensão da disponibilidade e segurança" fornece uma visão geral desta situação.

Representação numa pirâmide: estrutura de segurança de relés