Objectifs - Le Web Pedagogique

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LYCÉE ST GATIEN
BTS
MODULE TECHNIQUE
Sécurité des machines
et la mise en conformité
Système :
Sécurité des machines
AMDEC / FMEA
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 machines
1.1. 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 machines
Risques mécaniques
Cisaillement
Happement
Ecrasement
Electrisation
Electrocution
Risques électriques
Risques physico-chimiques
Choc
Substances
dangereuses
Brûlures
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2. L’aspect juridique
2.1. 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 juridiques
Norme
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 normes
Pour déterminer les moyens à mettre en œuvre pour atteindre les objectifs fixés par la
constructeur doit réaliser une analyse du risque de sa machine.
Plusieurs normes sont à prendre en compte pour cette analyse :
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réglementation, chaque
3. Le risque
3.1. Définitions du risque (norme EN292-1)
Risque / Phénomène dangereux
Cause 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.
Risque
Combinaison 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 risque
Estimation 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 EN1050
La 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 risques
Pour 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.
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3.4. Proposer des mesures préventives
Des 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
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5. La méthode ‘’Failure Mode and Effects Analysis – FMEA ‘’
AMDEC = Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité
FMEA = 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. Démarche
1- 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 criticité
Un moyen simple pour mesurer la criticité d'un événement, est d'effectuer le calcul suivant :
G : Gravité
F : Fréquence
D : Détectabilité
Criticité C = G x F x D
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 Fréquence ou probabilité Note
Gravité
F
d'apparition
G
10
Permanent
10
Mort d'homme
Conséquences
5
Fréquent
5
et/ou matérielles
1
Rare
1
Pas grave
Note
Probabilité de détection
D
10
Aucune probabilité de détection
financières
Un système de détection est en place
5
mais n'est pas infaillible
1
Le système de détection est infaillible
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6. Les techniques de la sécurité
Le système de protection d'une machine contre les risques mécaniques peut être réalisé par :
 barrières de suppression du risque
o protecteurs fixes
o protecteurs mobiles
 barrières de détection des personnes dans la zone à risque
o dispositif optoélectronique
o 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. Capteur
En mode négatif
pas d'action sur le capteur : le contact s'ouvre
En 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 combiné
L'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
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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 puissance
Si 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
.
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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 auxiliaire
Si 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. Coordination
La 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'urgence
L'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
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6.7. Les organes de service
Les 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'interverrouillage
Les 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 :
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6.11.
Les commandes bi-manuelles
La 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 nulle
Ils 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
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6.13.
La détection des personnes
Équipements de protection sensibles opto-électroniques
Équipements de protection sensibles à la pression
6.14.
Dispositifs de freinage
6.14.1. 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
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6.14.2. Frein par injection de courant continu
Le freinage du moteur asynchrone est obtenu par l'alimentation du stator en courant continu
La machine devient alternateur
Elle débite dans son rotor en court-circuit
L'intensité du courant continu règle la puissance de freinage
Exemple d'application : module BA 9034
Avantages
 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
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