LYCÉE ST GATIEN MODULE TECHNIQUE

Sécurité des machineset la mise en conformité

Système :Sécurité des machinesAMDEC / FMEABTS

ÉLECTROTECHNIQUE

L'appréciation du risque consiste en une série d'étapes logiques qui permet d'examiner, de façon systématique, les phénomènes dangereux associés à la machine. Une appréciation du risque est suivie, chaque fois qu'il le faut, de la réduction du risque

1. Les risques liés aux machines1.1. Exemple : Cherchez les erreurs

Chez un fabricant de meubles, un travailleur s’apprête à scier une petite pièce de bois.Trouvez les neuf manquements commis aux règles de sécurité correspondants à la photo.

1.2. Catégories de risques liés aux machinesRisques mécaniques Cisaillement Happement Choc Ecrasement

Risques électriques Electrisation Electrocution

Risques physico-chimiques Substances dangereuses

Brûlures

1 / 12

2. L’aspect juridique2.1. L’obligation

Dans chaque entreprise, veiller à la sécurité et à la santé des travailleurs fait partie des responsabilités de l’employeur.

L’obligation générale de réaliser une évaluation des risques est reprise dans la loi 91-1414 du 31 décembre 1991. Le décret 2001-1016 du 5 novembre 2001 complète la loi et impose la création d’un document relatif à l’évaluation des risques avant le 7 novembre 2002.

2.2. Quelques définitions juridiquesNorme La norme est un document de référence sur un sujet donné. Il indique l'état de la science, de la

technologie et des savoir-faire au moment de la rédaction.Pour être considéré comme une norme, le document doit remplir deux conditions : les moyens et méthodes décrits doivent être reproductibles en utilisant et respectant les conditions

qui sont indiqués, elle doit avoir reçu la reconnaissance de tous.

Standard Un standard est un référentiel publié par une autre entité. En fait on ne parle de standard qu'à partir du moment où le référentiel a une diffusion large, on parle alors de standard de facto (standard de fait), en informatique les formats PDF ou les fichiers Microsoft Word en sont des exemples très connus

Directive Une directive lie tout État membre destinataire quant au résultat à atteindre, tout en lui laissant la compétence quant à la forme et aux moyens ; en d'autres termes, la directive est un texte adopté au stade de l'Union européenne qui fixe des règles que les États membres doivent inclure dans leur législation interne

Décret Dans la hiérarchisation des normes, le décret se situe en dessous des lois auxquelles il doit nécessairement être conforme

.

2.3. Les différentes normesPour déterminer les moyens à mettre en œuvre pour atteindre les objectifs fixés par la réglementation, chaque constructeur doit réaliser une analyse du risque de sa machine.Plusieurs normes sont à prendre en compte pour cette analyse :

2 / 12

R = P x GRisqueProbabilitéGravité

3. Le risque3.1. Définitions du risque (norme EN292-1)

Risque / Phénomène dangereuxCause capable de provoquer une lésion ou une atteinte à la santé.

Rq : employé dans cette acception (phénomène dangereux), le mot risque est généralement accompagné d'autres mots précisant son origine ou la nature de la lésion ou de l'atteinte à la santé redoutée : risque de choc électrique, risque d'écrasement, risque de cisaillement, risque d'intoxication, etc ...Cette définition constitue une approche qualitative du risque.

RisqueCombinaison de la probabilité et de la gravité d'une atteinte à la santé pouvant survenir dans une situation dangereuse.Cette définition constitue une approche quantitative du risque qui pourra être chiffrée dans le cadre de l'estimation du risque.

Estimation du risqueEstimation globale de la probabilité et de la gravité d'une lésion ou d'une atteinte à la santé pouvant survenir dans une situation dangereuse, en vue de sélectionner (ou de définir) les mesures de sécurité appropriées.Cette estimation doit être menée pour chaque phénomène dangereux en déterminant les éléments de risque liés à la gravité et à la probabilité d'occurrence du dommage

3.2. La norme EN1050La norme EN 1050 établit les principes généraux de la procédure dénommée appréciation du risque par laquelle la connaissance et l'expérience de la conception, de l'utilisation, des incidents, des accidents et des dommages liés à la machine sont rassemblées dans le but d'apprécier les risques au cours de toutes les phases de la vie de la machine.Le but de la norme est de donner des conseils sur les décisions à prendre en matière de sécurité des machines et sur le type de documentation nécessaire pour vérifier l'appréciation du risque qui a été menée.

3.3. Evaluer les risquesPour estimer l’importance d’un risque pris isolément, on détermine la gravité des conséquences pouvant en résulter et la probabilité selon laquelle ces conséquences risquent de survenir.L’évaluation du risque doit prendre en compte l’existence et l’efficacité des mesures de prévention existantes.

3 / 12

3.4. Proposer des mesures préventivesDes mesures préventives sont proposées soit pour réduire un risque inconnu ou sous-estimé, soit en complément de mesures existantes mais insuffisantes.Ces mesures sont, bien entendu, classées par ordre de priorité

4. Catégories des commandes relatives à la sécurité selon la norme EN 954-1

4 / 12

5. La méthode ‘’Failure Mode and Effects Analysis – FMEA ‘’AMDEC = Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur CriticitéFMEA = Failure Mode and Effects Analysis

L’AMDEC / FMEA est une méthode structurée et systématique pour: détecter les défaillances (et leurs effets) d'un produit ou d'un processus définir les actions à entreprendre pour éliminer ces défaillances, réduire leurs effets et pour en empêcher ou en

détecter les causes documenter le processus du développement.

5.1. Démarche1- Avant de se lancer dans la réalisation des AMDEC, il faut connaître précisément le système et son environnement.

Ces informations sont généralement les résultats de l'analyse fonctionnelle, de l'analyse des risques et éventuellement du retour d'expériences.

2- Dans un second temps, il faut évaluer les effets des modes de défaillance. Les effets de mode de défaillance d'une entité donnée sont étudiées d'abord sur les composants directement interfacés avec celui-ci (effet local) et de proche en proche (effets de zone) vers le système et son environnement (effet global).Il est important de noter que lorsqu'une entité donnée est considérée selon un mode de défaillance donné, toutes les autres entités sont supposées en état de fonctionnement nominal.

3- Dans un troisième temps, il convient de classer les effets des modes de défaillance par niveau de criticité, par rapport à certains critères de sûreté de fonctionnement préalablement définis au niveau du système en fonction des objectifs fixés (fiabilité, sécurité, etc.).

Les modes de défaillance d'un composant sont regroupés par niveau de criticité de leurs effets et sont par conséquent hiérarchisés.Cette typologie permet d'identifier les composants les plus critiques et de proposer alors les actions et les procédures " juste nécessaires " pour y remédier.

5.2. Mesure de la criticitéUn moyen simple pour mesurer la criticité d'un événement, est d'effectuer le calcul suivant :

Criticité C = G x F x DG : GravitéF : FréquenceD : Détectabilité

En général on utilise des grilles d'évaluations adaptées au problème à étudier. Souvent on utilise une notation allant de 1 à 10 (il ne faut jamais coter zéro). À titre d'exemple voici 3 grilles de cotation graduée de 1 à 10 sur 3 seuls niveaux (1,5 et 10)

Note F

Fréquence ou probabilité d'apparition

Note G Gravité Note

D Probabilité de détection

10 Permanent 10 Mort d'homme 10 Aucune probabilité de détection

5 Fréquent 5 Conséquences financières et/ou matérielles 5 Un système de détection est en place

mais n'est pas infaillible1 Rare 1 Pas grave 1 Le système de détection est infaillible

5 / 12

6. Les techniques de la sécuritéLe système de protection d'une machine contre les risques mécaniques peut être réalisé par :

barrières de suppression du risque o protecteurs fixeso protecteurs mobiles

barrières de détection des personnes dans la zone à risqueo dispositif optoélectroniqueo tapis ou bord sensible à la pression

Diverses techniques sont utilisées pour améliorer la sécurité : contrôle de la présence du protecteur sûreté de fonctionnement de l'arrêt d'urgence contrôle de la défaillance des éléments de sécurité

Les normes prises en compte sont : EN 954 EN 1050, EN 12100-1 EN 12100-2

6.1. CapteurEn mode négatif

pas d'action sur le capteur : le contact s'ouvreEn mode positif  

action sur le capteur : le contact s'ouvre

Si le capteur est unique il doit être installé en mode positif Le capteur installé en mode positif peut être associé à un capteur installé en mode négatif

Mode combinéL'association des 2 modes précédents par l'utilisation d'un capteur en mode positif et d'un capteur en mode négatif permet de s'affranchir des défauts de même nature sur les deux capteurs

6 / 12

6.2. Contacts mécaniquement liés

6.3. La redondance La redondance consiste à palier la défaillance d'un organe par le bon fonctionnement d'un autre en faisant l'hypothèse qu'ils ne seront pas défaillants simultanément

Exemple 1:Utilisation de 2 contacteurs avec mise en série de leurs pôles de puissanceSi un contacteur reste collé l'autre peut quand même ouvrir le circuit

Exemple 2: Utilisation de 2 contacts sur un arrêt d'urgence.Si un contact reste collé l'autre peut quand même ouvrir le circuit

.

7 / 12

6.4. Auto-contrôle (ou auto-surveillance) L'auto-contrôle consiste à vérifier automatiquement le fonctionnement d'un organe.

Si l'un des contacteurs reste collé, ce défaut n'est pas détecté et n'est pas réparé Un défaut sur l'autre contacteur peut ensuite apparaître et mettre la sécurité en cause

Exemple: auto-contrôle par contact auxiliaireSi K4 reste collé, son contact auxiliaire reste ouvert.Un nouveau démarrage de la machine peut alors être interdit par auto-contrôle de ce contact lors de la procédure de démarrage

6.5. CoordinationLa coordination est une association de matériels sur le démarreur qui garantit une sécurité d'emploi. Il existe 3 types de coordination coordination de type 1: les dommages causés aux constituants du démarreur sont admis coordination de type 2 : la soudure des contacts est admise si les contacts sont facilement séparables coordination totale : aucun dommage ni risque de soudure ne sont admis

6.6. Les dispositifs d'arrêt d'urgenceL'arrêt d'urgence peut être de catégorie 0 : coupure immédiate de l'alimentation en énergie de catégorie 1 (arrêt contrôlé) : l'alimentation en énergie n'est coupée que lorsque l'arrêt est obtenu (exemple :

freinage par injection de courant)

Le bouton d'arrêt d'urgence doit : être opérationnel et prioritaire à tout instant pouvoir être actionné facilement (forme de champignon) être de couleur rouge (sur fond jaune) fonctionner suivant le principe d'action positive

L'ordre d'arrêt d'urgence doit pouvoir être maintenu jusqu'au réarmement qui ne doit être possible que par action manuelle et qui ne doit pas entraîner de conditions dangereuses ni provoquer le redémarrage

Exemple d'application : module de surveillance XPS-AC pour circuits d'arrêt d'urgence

8 / 12

6.7. Les organes de serviceLes commandes des machines doivent être facilement identifiables Les manœuvres doivent être rapides, sûres et sans équivoque Les commandes de mise en marche par interrupteur doivent être remplacées par des systèmes auto-alimentés (commandes par impulsion) afin d'éviter les remises en marche intempestives (au rétablissement de la tension)

Les couleurs recommandées sont : blanc (vert) : mise en marche ou mise sous tension noir (rouge) : arrêt ou mise hors tension jaune : suppression des conditions anormales rouge : arrêt d'urgence

Un marquage est recommandé (l , O ...)

6.8. Couleurs des voyants

6.9. Couleur des conducteurs

6.10. Les dispositifs d'interverrouillageLes fonctions dangereuses de la machine ne peuvent être réalisées que si le protecteur est fermé et bloqué : Le protecteur reste fermé et bloqué jusqu'à ce que le risque de blessure dû aux fonctions dangereuses ait disparu La fermeture et le blocage du protecteur ne provoquent pas à eux seuls la mise en marche de la machine

Exemple d’application : module d’interverouillage XCSE 5341 :

9 / 12

6.11. Les commandes bi-manuellesLa commande bi-manuelle est un moyen de protection par occupation simultanée des deux mains tant que subsiste le risque

Pour déclencher le mouvement dangereux les deux unités de commande (boutons-poussoirs) doivent être actionnées simultanément (t < 0,5 sec). Au relâchement d'un seul des deux boutons-poussoirs l'ordre de commande est annulé.

Exemple d'application: module XPS-BA

6.12. Les détecteurs de vitesse nulleIls sont utilisés pour la détection de l'arrêt des moteurs dans les commandes avec inversion du sens de rotation le déblocage du verrouillage des protecteurs mobiles

Lors du ralentissement les moteurs asynchrones produisent une tension due au magnétisme résiduel dont la valeur décroît avec la vitesse de rotation

Cette tension rémanente est mesurée par le module de sécurité pour permettre la détection de l'arrêt du moteur

Exemple d'application : module XPS-VN

10 / 12

6.13. La détection des personnesÉquipements de protection sensibles opto-électroniques

Équipements de protection sensibles à la pression

6.14. Dispositifs de freinage6.14.1. Frein à manque de courant

Lorsque l'alimentation du moteur est coupée, le disque de freinage est plaqué contre les patins sous l'action des ressorts.

Avantages sécurité de freinage, en cas de coupure d'alimentation , déblocage manuel possible

Inconvénients utilisation d'un moteur frein adaptation mécanique importante d'une motorisation

standard associée à un module de freinage

11 / 12

6.14.2. Frein par injection de courant continuLe freinage du moteur asynchrone est obtenu par l'alimentation du stator en courant continuLa machine devient alternateurElle débite dans son rotor en court-circuitL'intensité du courant continu règle la puissance de freinage

Exemple d'application : module BA 9034Avantages freinage doux et constant pas d'usure mécanique pas d'entretien adaptation facile au moteur

Inconvénient perte du freinage en cas d'absence d'alimentation

6.14.3. Automate programmable dédié à la sécurité

12 / 12