Come si determina il PLr secondo la EN ISO 13849-1: guida pratica per costruttori e integratori
Che cos'è il PLr
Il PLr (Performance Level required) è il livello di prestazione che una funzione di sicurezza deve raggiungere per ridurre un rischio a un livello accettabile. La EN ISO 13849-1 lo esprime su cinque livelli, da PL a (il meno esigente) a PL e (il più esigente).
Determinarlo è il primo passo della progettazione delle parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza (SRP/CS), ed è spesso sottovalutato. Dal PLr dipendono l'architettura del circuito, la scelta dei componenti, la diagnostica e quindi i costi: un PLr sovrastimato rende il sistema inutilmente complesso, uno sottostimato lascia un rischio residuo non accettabile.
Il PLr non si calcola: si stima, con un metodo strutturato, a partire dalla valutazione del rischio. È il valore di riferimento con cui, a progetto finito, si confronta il PL effettivamente conseguito.
Il quadro di riferimento: legge e norma tecnica
La legge fissa l'obiettivo, la norma tecnica offre un metodo per raggiungerlo. Tenere distinti i due piani evita equivoci frequenti.
Legislazione. La Direttiva 2006/42/CE, recepita in Italia con il D.Lgs. 17/2010, richiede al requisito essenziale 1.2.1 dell'Allegato I che i sistemi di comando siano progettati in modo sicuro e affidabile. Lo stesso requisito si ritrova all'Allegato III del Regolamento (UE) 2023/1230, che sostituisce la Direttiva e si applica dal 20 gennaio 2027. Né la Direttiva né il Regolamento parlano di PLr: stabiliscono il risultato, non il metodo.
Norma tecnica. La EN ISO 13849-1 fornisce il metodo per progettare le SRP/CS e per determinarne il livello di prestazione richiesto. L'edizione vigente è la EN ISO 13849-1:2023 (in Italia UNI EN ISO 13849-1:2023). Con la Decisione di esecuzione (UE) 2024/1329 è stata citata in Gazzetta ufficiale come norma armonizzata ai sensi della Direttiva macchine; l'edizione 2015 esce dall'elenco delle norme armonizzate dal 15 maggio 2027.
Applicare una norma armonizzata è volontario, ma conferisce presunzione di conformità ai requisiti che copre. Chi segue un metodo diverso deve dimostrare con altri mezzi di soddisfare il requisito essenziale. Per le macchine immesse sul mercato dal 20 gennaio 2027 andranno verificate le norme citate ai sensi del Regolamento.
La EN ISO 13849-1:2023 si applica ai sistemi che operano in alta domanda o in modo continuo, non a quelli in bassa domanda. Un'alternativa per i sistemi elettrici ed elettronici è la EN IEC 62061, che ragiona per SIL anziché per PL.
Il punto di partenza: valutazione del rischio e funzioni di sicurezza
Il PLr si determina per ciascuna funzione di sicurezza, non per la macchina nel suo insieme. Prima occorre quindi sapere quali funzioni servono e a quale rischio rispondono.
Valutazione del rischio. Secondo la EN ISO 12100:2010 si identificano i pericoli, si stima e si valuta il rischio per ogni situazione pericolosa, compresi manutenzione, regolazione e pulizia.
Scelta delle misure. Si applica la gerarchia della riduzione del rischio: prima la progettazione intrinsecamente sicura, poi le protezioni e le misure di sicurezza complementari, infine le informazioni per l'uso. Solo le misure affidate al sistema di comando diventano funzioni di sicurezza.
Definizione delle funzioni. Per ogni funzione si specifica che cosa la attiva, quale reazione deve produrre, quale stato sicuro raggiungere e in quanto tempo. Esempi tipici: arresto all'apertura di un riparo interbloccato, prevenzione dell'avviamento inatteso, limitazione della velocità in regolazione.
Se esiste una norma di tipo C per quella famiglia di macchine e indica il PLr di una funzione, quel valore prevale sulla stima generica descritta di seguito.
I tre parametri e il grafo di rischio
L'Allegato A della norma, informativo, propone un grafo di rischio basato su tre parametri. Per ciascuno si sceglie uno di due valori; la combinazione indica il PLr.
S – Gravità della lesione
S1: lieve, di norma reversibile.
S2: grave, di norma irreversibile, incluso il decesso.
F – Frequenza e/o durata dell'esposizione al pericolo
F1: da rara a poco frequente e/o esposizione breve.
F2: da frequente a continua e/o esposizione lunga.
Come criterio orientativo, l'Allegato A suggerisce F2 quando l'esposizione avviene più di una volta ogni 15 minuti, oppure quando il tempo complessivo di esposizione supera 1/20 del tempo di funzionamento della macchina.
P – Possibilità di evitare o limitare il danno
P1: possibile in determinate condizioni.
P2: scarsamente possibile.
Il PLr risultante
S1 · F1 · P1 → PL a
S1 · F1 · P2 → PL b
S1 · F2 · P1 → PL b
S1 · F2 · P2 → PL c
S2 · F1 · P1 → PL c
S2 · F1 · P2 → PL d
S2 · F2 · P1 → PL d
S2 · F2 · P2 → PL e
Un esempio di lettura: una lesione grave (S2), un'esposizione frequente (F2) e una scarsa possibilità di evitare il danno (P2) portano al PL e, il livello più esigente.
Che cosa cambia con l'edizione 2023
Il grafo di rischio resta lo stesso; cambia il modo di stimare P e di trattare la probabilità che l'evento pericoloso si verifichi.
P separato dalla probabilità di accadimento. Nell'edizione 2015 le due grandezze confluivano nel solo parametro P. Ora sono distinte: P descrive soltanto la possibilità di evitare o limitare il danno.
P stimato con cinque fattori. La norma guida la scelta tra P1 e P2 attraverso:
utilizzo da parte di personale esperto o non esperto;
velocità con cui si presenta la situazione pericolosa;
possibilità di sottrarsi al pericolo nello spazio disponibile;
percepibilità del pericolo;
complessità delle operazioni richieste.
Alcuni fattori, se valutati sfavorevoli, bastano da soli a giustificare P2. In generale P1 va scelto solo se esiste una possibilità realistica di evitare il danno o di ridurlo in modo significativo.
Probabilità di accadimento. Per default va considerata elevata. Se una probabilità bassa è motivata, il PLr ricavato dal grafo può essere ridotto di un livello. La scelta va giustificata e documentata nel fascicolo tecnico.
Errori frequenti
Un PLr per tutta la macchina. Ogni funzione di sicurezza ha il suo PLr; un arresto d'emergenza e un interblocco di un riparo raramente coincidono.
P1 per ottimismo. Contare sulla prontezza dell'operatore senza una possibilità concreta di sottrarsi al pericolo porta a sottostimare il PLr.
F stimato sul turno «tipico». Regolazione, cambio formato e pulizia spesso aumentano l'esposizione: vanno considerati tutti i modi di funzionamento.
Riduzione di livello non documentata. Abbassare il PLr per la bassa probabilità di accadimento senza una motivazione scritta non regge a una verifica.
Norma di tipo C ignorata. Se la norma di prodotto indica il PLr, la stima generica non si applica.
PLr confuso con PL. Il PLr è l'obiettivo; il PL è ciò che il sistema progettato raggiunge davvero, e va verificato.
Dal PLr al PL conseguito
Una volta fissato il PLr, si progetta la funzione e se ne verifica il PL effettivo, che deve essere almeno pari al PLr. Il PL conseguito dipende da:
categoria dell'architettura (B, 1, 2, 3, 4), cioè struttura dei canali e comportamento in caso di guasto;
MTTFD, il tempo medio al guasto pericoloso di ciascun canale;
DCavg, la copertura diagnostica media;
misure contro i guasti di causa comune (CCF), che per le categorie 2, 3 e 4 devono raggiungere almeno 65 punti su 100 secondo l'allegato della norma;
requisiti per i guasti sistematici e per il software di sicurezza.
Ogni PL corrisponde a un intervallo della probabilità media di guasto pericoloso per ora (PFHD, in 1/h):
PL a: da 10⁻⁵ a meno di 10⁻⁴
PL b: da 3 × 10⁻⁶ a meno di 10⁻⁵
PL c: da 10⁻⁶ a meno di 3 × 10⁻⁶
PL d: da 10⁻⁷ a meno di 10⁻⁶
PL e: da 10⁻⁸ a meno di 10⁻⁷
La validazione della funzione realizzata segue la EN ISO 13849-2. Calcolo e validazione entrano nel fascicolo tecnico della macchina.
In sintesi
Il PLr traduce la valutazione del rischio in un requisito di progetto misurabile. Una stima corretta, motivata e documentata evita sia sistemi di comando sovradimensionati sia rischi residui non accettabili, e regge alle verifiche di un organismo notificato o dell'autorità di vigilanza.
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Riferimenti
Direttiva 2006/42/CE, Allegato I, requisito 1.2.1; D.Lgs. 17/2010.
Regolamento (UE) 2023/1230, Allegato III, requisito 1.2.1; applicazione dal 20 gennaio 2027.
Decisione di esecuzione (UE) 2024/1329, che modifica la Decisione di esecuzione (UE) 2023/1586 sulle norme armonizzate per le macchine.
EN ISO 13849-1:2023, in particolare l'Allegato A; EN ISO 13849-2; EN ISO 12100:2010; EN IEC 62061.
