Introdução à IEC 62061

IEC 62061:2021, intitulado "Segurança de máquinas – Segurança funcional de sistemas de controle relacionados com a segurança", é a norma internacional que especifica requisitos e fornece orientações para o projeto, integração e validação de sistemas de controle relacionados com a segurança (SRCS) para máquinas. É a aplicação específica de máquinas da norma geral de segurança funcional IEC 61508. Lançado pela Comissão Eletrotécnica Internacional, IEC 62061 abrange todo o ciclo de vida dos sistemas de controle de segurança – desde análise de conceito e de perigo através de projeto, verificação e manutenção. Compreender esta norma é essencial para fabricantes, integradores de sistemas, engenheiros de segurança, e para quem estiver envolvido em garantir que as máquinas funcionem com segurança e cumpra com quadros regulatórios, como a Diretiva Europeia de Máquinas e Requisitos OSHA nos Estados Unidos.

O padrão aborda a crescente complexidade das máquinas modernas, onde componentes eletrônicos, programáveis e eletromecânicos cada vez mais substituem circuitos de segurança tradicionais com fios rígidos. A IEC 62061 fornece uma abordagem sistemática e baseada em risco para alcançar a integridade de segurança necessária para cada função de segurança. Ao adotar essa norma, as organizações podem reduzir os riscos de acidentes, proteger os trabalhadores, evitar o tempo de parada dispendioso e demonstrar a devida diligência na gestão da segurança.

O que é o IEC 62061?

A norma IEC 62061 faz parte da série IEC 60000 de normas internacionais de engenharia elétrica e eletrônica. Ela se concentra especificamente nas partes relacionadas com a segurança de sistemas de controle de máquinas (SRCSs). A norma define um quadro para identificar riscos, avaliar riscos e especificar funções de segurança com níveis de integridade de segurança atribuídos (SILs). Ao contrário das normas gerais de segurança, IEC 62061 é adaptada às características únicas das máquinas, incluindo riscos mecânicos, riscos elétricos e interação homem-máquina.

O princípio principal da IEC 62061 é a segurança funcional: a parte da segurança geral de um sistema que depende do funcionamento correto do sistema de controle relacionado à segurança. Isto inclui tudo, desde sensores e solucionadores lógicos até atuadores e redes de comunicação. O padrão abrange tanto os aspectos de hardware e software, incluindo falhas sistemáticas, falhas aleatórias de hardware e falhas de causa comum. Ele fornece uma metodologia clara para determinar o SIL necessário, um indicador da probabilidade de que uma função de segurança será realizada de forma satisfatória quando solicitada.

A IEC 62061 está estreitamente ligada com ISO 13849-1, outra norma de segurança das máquinas que utiliza níveis de desempenho (PL) em vez de SIL. De facto, as duas normas estão agora harmonizadas através do IEC e grupo de trabalho conjunto ISO. Compreender ambas e a sua relação é fundamental para a conformidade global, mas a IEC 62061 continua a ser a principal referência para sistemas de controlo eléctrico e electrónico em máquinas.

Componentes-chave da IEC 62061

Para aplicar eficazmente a IEC 62061, os profissionais devem compreender os seus elementos essenciais de construção, que constituem a espinha dorsal da abordagem sistemática da norma em matéria de segurança.

Avaliação dos riscos e identificação dos riscos

A norma exige uma avaliação de risco exaustiva como primeira etapa, que envolve a identificação de todos os riscos razoavelmente previsíveis associados à maquinaria – mecânica, elétrica, térmica, sonora, ergonômica, entre outros. A avaliação de risco deve considerar todo o ciclo de vida da máquina, incluindo instalação, operação, manutenção, limpeza e desativação. Para cada evento perigoso, o risco associado é avaliado com base na gravidade do dano, na frequência e duração da exposição, na probabilidade de ocorrência do evento perigoso e na possibilidade de evitar ou limitar danos. O resultado é um alvo de redução de risco que orienta a atribuição do SIL.

Funções de segurança e especificação

Após a avaliação de risco, as funções de segurança necessárias para reduzir os riscos a um nível aceitável são identificadas. Cada função de segurança é uma ação de controle específica – por exemplo, "parar o motor quando a cortina de luz é interrompida" ou "prevenir o arranque enquanto a guarda está aberta". A norma requer uma especificação precisa de cada função de segurança, incluindo o seu comportamento em condições normais e de falha. A especificação deve definir o SIL necessário, tempo de resposta e quaisquer outras características de desempenho, tais como tolerância às condições ambientais ou interferência eletromagnética.

Níveis de integridade de segurança (SIL)

O SIL é um nível discreto (1 a 3 para aplicações de máquinas, sendo o SIL 3 o mais alto) que especifica o grau de redução de risco exigido pela função de segurança. Quanto maior o SIL, menor a probabilidade de falha perigosa. O IEC 62061 fornece um processo detalhado para determinar o SIL necessário usando um gráfico de risco ou métodos quantitativos. Ele também define como projetar o sistema de controle relacionado à segurança para atingir o SIL alvo, levando em conta aspectos como tolerância à falha de hardware (HFT), cobertura diagnóstica (DC), métricas de falha de causa comum (CCF) e integridade de segurança sistemática.

Concepção e execução

A norma abrange todo o ciclo de vida do SRCS, desde a arquitectura do sistema e a selecção de hardware até ao desenvolvimento de software. Requer que o projecto seja baseado no conceito de subsistemas: cada função de segurança é realizada por uma cadeia de subsistemas (por exemplo, subsistema de sensores, subsistema lógico, subsistema actuador). Para cada subsistema, o designer deve calcular a probabilidade de falha perigosa por hora (PFHd) e assegurar que não exceda o limite permitido para o SIL atribuído. A norma também aborda a integridade sistemática através da utilização de componentes comprovados em uso, processos de desenvolvimento estruturados e prevenção de modos de falha comuns.

Validação e verificação

Antes de um sistema de controlo relacionado com a segurança poder ser posto em serviço, este deve ser verificado e validado. A verificação confirma que o projecto cumpre as especificações (por exemplo, testes de software, injecção de falha de hardware). A validação confirma que o sistema de máquinas global, incluindo o SRCS, atinge a redução de risco necessária. A IEC 62061 requer provas documentadas de ambas as actividades. A validação deve ser efectuada em condições realistas, incluindo operações normais, falhas previsíveis e cenários excepcionais.

Documentação e Gestão de Alterações

A documentação completa é uma parte obrigatória da IEC 62061, incluindo o registo de avaliação de risco, as especificações da função de segurança, as arquitecturas de projecto, os cálculos SIL, os planos de ensaio, os resultados dos ensaios e os procedimentos de manutenção. Qualquer modificação da máquina ou do seu sistema de controlo que possa afectar a segurança deve ser sujeita a um processo de gestão de alterações, actualização da avaliação de risco e revisão da validação.

Por que é importante a IEC 62061?

A adesão à IEC 62061 proporciona benefícios substanciais às organizações além do mero cumprimento.

Segurança e Redução de Acidentes

O objetivo principal do padrão é proteger as pessoas – operadores, técnicos de manutenção e espectadores – de danos. Ao reduzir sistematicamente os riscos, as empresas podem evitar ferimentos graves e mortes. Acidentes de máquinas muitas vezes resultam de falhas no sistema de controle, como inicialização inesperada, falha em parar ou perda de funções de segurança. A IEC 62061 aborda diretamente esses modos de falha, tornando o equipamento mais seguro.

Muitas regiões exigem máquinas para atender as normas de segurança funcional. Na União Europeia, a Diretiva Máquinas 2006/42/CE pressupõe conformidade quando normas como a IEC 62061 são aplicadas. Em outras jurisdições, como Austrália, China e Japão, a norma é frequentemente referenciada em regulamentos nacionais. A conformidade também apoia a defesa legal em caso de acidentes, demonstrando que o fabricante seguiu práticas de segurança de ponta.

Aceitação de Mercado e Redução de Custo

A adesão à IEC 62061 pode ser uma vantagem competitiva, especialmente em setores como automotivo, embalagem, processamento de alimentos e manuseio de materiais. Além disso, um design robusto de segurança reduz o tempo de inatividade inesperado causado por viagens ou falhas de funções de segurança. Também reduz os custos de seguro de responsabilidade civil e minimiza o risco de recalls ou penalidades de produtos.

Melhor cultura de segurança

A implementação do padrão requer uma abordagem estruturada que promova uma mentalidade de segurança em equipes de engenharia, produção e gestão. Ela incentiva a transparência, documentação rigorosa e melhoria contínua. Ao longo do tempo, isso eleva o desempenho global de segurança da organização, beneficiando todos os stakeholders.

Aplicação da IEC 62061 na prática

Colocar o padrão em uso eficaz requer um processo multifásico. Abaixo estão as etapas práticas que as organizações podem seguir.

Etapa 1: Estabelecer Competência e Formação

O primeiro passo é garantir que o pessoal envolvido no trabalho relacionado à segurança tenha o conhecimento necessário, incluindo a compreensão dos conceitos de segurança funcional, a norma IEC 62061 e sua interação com outras normas.Muitas instituições oferecem programas de treinamento certificados (por exemplo, TÜV Rheinland Functional Safety Engineer). O treinamento deve abranger técnicas de avaliação de risco, determinação de SIL, design de hardware, segurança de software e métodos de validação.

Etapa 2: Realizar uma Avaliação de Riscos Exatas

Utilizar um método sistemático, como o gráfico de risco fornecido na norma ou uma abordagem quantitativa como o LOPA (Layer of Protection Analysis). Envolver uma equipe multifuncional, incluindo operadores, engenheiros de segurança e pessoal de manutenção. Documentar cada perigo, seu risco inicial e a redução de risco necessária. A avaliação de risco deve ser mantida atualizada e revisada sempre que ocorrerem mudanças.

Passo 3: Especificar funções de segurança e determinar SIL

Para cada perigo, defina uma ou mais funções de segurança que reduzirão o risco para um nível aceitável. Usando o gráfico de risco ou o processo de determinação SIL da norma, atribua o SIL necessário. Documente a especificação de requisitos de função de segurança (SFRS). Esta especificação serve de base para o projeto e verificação.

Passo 4: Projete o sistema de controle relacionado à segurança

Configura a arquitectura que compreende subsistemas de sensor, lógica e actuador. Seleciona componentes com dados de fiabilidade adequados (taxas de falha, cobertura diagnóstica, parâmetros de falha de causa comum). O desenho deve satisfazer o alvo calculado do PFHd. Para SILs mais elevados (SIL 2 e 3), é frequentemente necessária tolerância à falha de hardware (HFT) (por exemplo, redundância). Presta atenção à integridade sistemática: usar processos de desenvolvimento bem definidos, evitar modos de falha perigosos e garantir que o software seja construído ao nível de integridade exigido (por exemplo, usando programação estruturada, revisões de código e testes).

Passo 5: Verifique o Desenho

Execute atividades de verificação para verificar se o projeto atende ao SFRS. Isso pode incluir cálculos, simulações, testes de injeção de falhas e inspeções. Documente todos os resultados de verificação. Se forem encontradas discrepâncias, itere o projeto.

Passo 6: Validar o Sistema Geral

Após a integração na máquina, valida-se que as funções de segurança desempenham correctamente em todas as condições previsíveis (normal, anormal, condições de falha), o que implica geralmente ensaios funcionais, medições dos tempos de resposta e ensaios das reacções de avaria.

Passo 7: Manter e Monitorar

Implementar procedimentos para testes periódicos (testes à prova) de funções de segurança. Monitorar o sistema para falhas perigosas e tomar medidas corretivas. Sempre que forem feitas alterações (por exemplo, modificações no sistema de controle, novos perigos introduzidos, obsolescência de componentes), siga o processo de gerenciamento de mudanças definido na norma. Atualizar continuamente a documentação e validar conforme necessário.

Relação com outras normas de segurança

A IEC 62061 não existe isoladamente, faz parte de um ecossistema mais amplo de normas de segurança de máquinas, sendo fundamental para o cumprimento global dessas relações.

IEC 62061 e ISO 13849-1

As duas principais normas para sistemas de controle de segurança de máquinas são IEC 62061 (electric/electronic/programmable electronic) e ISO 13849-1 (todas as tecnologias, incluindo hidráulica, pneumática e mecânica).Em 2015, IEC e ISO emitiram um documento de orientação ] explicando como usar ambas as normas em conjunto.Para sistemas de controle elétrico, qualquer norma pode ser usada, mas a escolha depende frequentemente das preferências regionais e da complexidade do sistema. Ambas as normas agora alinhar seus níveis de integridade de segurança: SIL 1 corresponde a PL c, SIL 2 a PL d, e SIL 3 a PL e. No entanto, a metodologia detalhada difere, de modo que os designers devem estar familiarizados com ambos.

IEC 62061 e IEC 61508

A norma IEC 61508 é a norma de segurança funcional para todas as indústrias. A IEC 62061 é derivada da IEC 61508 mas adaptada para máquinas. Embora a IEC 61508 utilize SIL 1–4 e seja muito detalhada, a IEC 62061 simplifica alguns aspectos (por exemplo, a SIL 4 não é considerada porque raramente é alcançável em máquinas típicas). A norma de máquinas também inclui mais ênfase nos perigos mecânicos e fatores humanos.

Outras Normas Relevantes

As normas adicionais que interagem com a IEC 62061 incluem IEC 60204-1 (equipamento elétrico de máquinas), ISO 12100 (princípios de avaliação de risco) e ISO 13850 (função de parada de emergência). Para o software, IEC 61508-3 fornece orientação, mas IEC 62061 inclui seus próprios requisitos de software específicos para máquinas. As organizações devem adotar uma visão holística das normas de segurança e garantir que todos os documentos aplicáveis sejam considerados.

Desafios e armadilhas comuns

A implementação da IEC 62061 não é isenta de desafios. Reconhecer estes precocemente pode economizar tempo e melhorar os resultados.

  • Avaliação de risco inadequada: Muitas organizações correm através da identificação de perigo, levando a funções de segurança perdidas e atribuições SIL incorretas.
  • Baixa de dados confiáveis: Os cálculos SIL requerem dados precisos da taxa de falha para componentes, que podem não estar disponíveis para todos os dispositivos. Os dados genéricos devem ser usados com cautela, e os pressupostos devem ser documentados.
  • Complexidade de segurança de software: Sistemas eletrônicos programáveis introduzem riscos sistemáticos de falha que são mais difíceis de prever. Práticas de desenvolvimento de software rígidas e técnicas de design sistemático (como programação defensiva) são essenciais.
  • Alterações não documentadas: As modificações de campo nas máquinas sem atualização da documentação de segurança são uma fonte frequente de incumprimento e de risco aumentado.
  • Formação insuficiente: Sem pessoal treinado, o padrão não pode ser aplicado corretamente. Investir em treinamento de segurança funcional certificado é fundamental.

Tendências e Atualizações futuras

A terceira edição da IEC 62061, publicada em 2021, trouxe mudanças significativas, incluindo melhor alinhamento com a ISO 13849-1, requisitos atualizados para segurança de software e novos anexos sobre segurança cibernética e qualificação de ferramentas. À medida que a maquinaria se torna mais conectada e autônoma, espera-se que a norma evolua ainda mais para enfrentar riscos emergentes, como ameaças de segurança cibernética às funções de segurança, inteligência artificial em sistemas de controle e robôs colaborativos (cobots).

Os fabricantes devem manter-se informados sobre revisões e adoptar novas metodologias proactivamente. É recomendada a participação em grupos de trabalho da indústria e a monitorização de actualizações do comité técnico IEC[ (TC 44).

Conclusão

A IEC 62061 é o padrão fundamental para a segurança funcional dos sistemas de controle de máquinas. Ao fornecer um quadro sistemático para avaliação de riscos, especificação de funções de segurança, design e validação, permite aos fabricantes construir máquinas que são inerentemente mais seguras, mais confiáveis e conformes com as normas globais. A implementação da norma requer compromisso, treinamento e diligência, mas o pagamento em termos de proteção dos trabalhadores, paz de espírito legal e eficiência operacional é substancial.As organizações que abrangem a IEC 62061 não só cumprem suas obrigações legais – elas criam um local de trabalho mais seguro e produtivo para todos.

Para aprofundar sua compreensão, consulte o documento oficial IEC 62061 e complemente-o com treinamento prático. A segurança não é um esforço único, mas um processo contínuo de melhoria. Comece avaliando sua maquinaria atual contra as exigências da norma e dê os primeiros passos para a plena conformidade hoje.