Normele de siguranță au existat de decenii în industria de putere și, după cum bine știm, au trecut printr-o mulțime de revizuiri. Și deși fiecare revizuire le-a făcut mai stricte și adaptate afacerilor noastre, frustrant ne-am familiarizat cu proiectarea produselor pentru a se conforma cu cele mai recente versiuni. Totuși, de ce modifică autoritățile lucruri existente de atât de mulți ani în zona siguranței?
Aceasta este o întrebare pe care o auzim de multe ori de la proiectanții de putere, iar fără a cunoaște istoria și fondul din spatele problemelor ar fi dificil de înțeles motivația pentru IEC/EN 62368-1. Într-adevăr, tranziția de la standardul bine consacrat 1952 la ceva fundamental diferit necesită explicații, lucru pe care încearcă să îl facă prezentul articol.
Termenul limită vine curând!
Figura 1: IEC/EN 62368-1 nu este o combinație a celor 2 standarde IEC/EN 60065 și IEC/EN 60950, ci unul complet nou, introducând o nouă modalitate de lucru.
Pe 20 decembrie 2020 va deveni aplicabil în Europa și S.U.A. standardul IEC/EN 62368-1 pentru produse de înaltă tehnologie și va înlocui bine consacratele standarde IEC/EN 60065 și IEC/EN 60950. Preocuparea IEC/EN 62368-1 este un pas important înainte, în principal dorind să facă mai sigure produsele destinate piețelor audio/video, de informații și comunicație, dar de fapt, implicațiile sale în industria electronicii, și în plaja de produse implicate trece mult dincolo de segmentul definit.
Poate părea că până în 20 decembrie 2020 mai este timp, dar nu așa de mult dacă luăm în considerare timpul necesar pentru: identificarea produselor vechi și/sau componentelor pentru tranziția de la IEC/EN 60065/60950 la IEC/EN 62368-1; identificarea și diminuarea problemelor potențiale de neconformitate și determinarea modului de rezolvare a lor; înțelegerea noului standard și cum vor afecta noile proiecte și schimbări modul nostru de lucru!
Când piața se mișcă rapid – modalitățile de lucru convenționale nu sunt suficiente!
Datorită dezvoltării rapide a noilor tehnologii în telecomunicații, experții în siguranță și standardizare au considerat, cu mai mult de 20 de ani în urmă, că numărul în creștere de echipamente, încorporând comunicații accesibile pentru utilizatori profesioniști și neprofesioniști, ar putea necesita standarde de siguranță specifice pentru ceea ce va deveni tehnologia informației și comunicațiilor (ICT – Information and Communication Technologies).
În ultima parte a anilor ’90, vechiul standard IEC/EN 60065 din 1952, care guverna echipamentele audio/video, a trecut prin șase revizuiri. În ciuda noului (la vremea aceea) IEC/EN 60950 cu privire la siguranța în echipamentele IT, ce a fost lansat în octombrie 2001 și luând în considerare foaia de parcurs tehnologic prezentată de lideri ai ICT (de exemplu Ericsson, Cisco, Nokia), experții în siguranță și reguli și-au dat seama că, atunci când sunt lansate pe piață miliarde de dispozitive conectate, IEC/EN 60065 și IEC/EN 60950 ar putea să nu fie suficient de relevante fără menționarea aplicațiilor care, în acele zile, erau mai mult science fiction decât realitate.
Cu scopul de a se pregăti pentru fluxul masiv de noi dispozitive și aplicații, în 2001, Comisia Internațională de Electrotehnică (IEC – International Electrotechnical Commission) a unit două comitete tehnice, TC74 (echipament de procesare de date și mașini de birou) și TC92 (echipamente electronice pentru utilizare casnică și echipamente similare), formând Comitetul tehnic 108 (TC108) responsabil pentru siguranța echipamentelor electronice în domeniile audio/video și tehnologia informației și comunicațiilor (figura 1).
TC 108 a fost punctul formal de start al unui proiect privind dezvoltarea unui standard potrivit pentru schimbările din industria telecomunicațiilor și industriilor înrudite acesteia. A fost necesară o cantitate mare de muncă pentru schițarea bazelor a ceea ce s-a materializat în iunie 2010, ca prima ediție a IEC/EN 62368-1.
Comparativ cu ceea ce eram obișnuiți, cu ce este diferit IEC/EN 62368-1?
Figura 2: Principiile ingineriei de siguranță pe bază de hazard (HBSE) integrează siguranța încă din etape foarte timpurii în ciclul de proiectare al produsului, astfel eliminând necesitatea în etapele subsecvente.
În primul rând, este important de înțeles că IEC/EN 62368-1 nu este o uniune a celor două standarde IEC/EN 60065 și IEC/EN 60950, ci un standard complet nou ce lansează noi modalități de lucru.
Luând în considerare că valul de noi produse din zona audio/video, ICT plus domeniile colaterale va intra în folosința unui număr mare de utilizatori profesioniști și neprofesioniști, dar, de asemenea, că un număr de noi aplicații, inclusiv comunicații în afara scopului standardelor existente IEC/EN 60065 și IEC/EN 60950 ar putea să nu fie acoperite de aceste standarde sau ar necesita revizuiri complexe, comitetul tehnic (TC 108) a adoptat o abordare complet diferită.
În loc de dezvoltarea unui nou standard ,,directiv și restrictiv” s-a decis dezvoltarea unuia bazat pe cele mai bune practici deja definite de Asociația Producătorilor Europeni de Computere (ECMA – European Computer Manufacturers Association) în ECMA-287.
ECMA-287 este un standard de siguranță pentru echipamente electronice dezvoltat în ultima parte a anilor ’90 pentru a răspunde noilor condiții de piață în acel segment de business. În opoziție cu ceea ce eram obișnuiți, ECMA-287 este un standard ingineresc bazat pe hazard, ce definește un hazard ca o sursă de energie care depășește limitele susceptibilității corpului uman de a fi rănit.
Prima ediție a fost lansată în 1999, urmată în decembrie 2002 de a doua ediție. Schița finală a celei de-a doua ediții a fost utilizată de echipa de dezvoltare bazată pe hazard IEC TC108 ca referință de bază în dezvoltarea IEC/EN 62368-1.
Trecerea de la modul de lucru bazat pe incidente la cel bazat pe hazard!
Figura 3 : Trei clase de surse de energie de la efect fără durere, până la rănire
În mod istoric, standardele de siguranță urmează un set de reguli și criterii dezvoltate în jurul unei metodologii bazate pe incidente. Această metodologie a fost practicată mulți ani pe principiul utilizării inversării experiențelor rele, analizei incidentelor istorice și prescriind metode constructive limitate acceptabil pentru un segment specific de business și o gamă de aplicații.
Privind înapoi, multe revizuiri ale standardelor de siguranță au fost legate de incidente cu potențial de a cauza daune, care, după multe revizuiri, s-a ajuns la un set de reguli pentru segmentele specifice de business. S-a lucrat bine atunci când segmentul țintă era stabil, dar lucrurile se complică în cazul unei evoluții rapide și a apariției unor noi aplicații în afara scopului original. IEC/EN 60950 și IEC/EN 60065 sunt foarte directe asupra modului de proiectare a produselor, dar lente în actualizarea regulilor și costisitoare pentru companii în ceea ce privește recalificarea produselor.
De asemenea, un standard cu un domeniu de aplicare prea restrâns limitează și restricționează aplicarea acestuia, care, dacă luăm în considerare viteza de introducere a noilor tehnologii și dispozitive conectate lansate în fiecare an, face aproape imposibilă alinierea la norme.
Este evident că în noile condiții de piață, standardele bazate pe incidente și-au atins limitele, iar acesta este motivul pentru care TC-108 a luat în considerare o nouă modalitate de lucru.
Figura 4: Proiectat pentru aplicații de alimentare de putere, PRBX OFI600A-12 include lichidul de răcire ca unul dintre parametrii de siguranță incluși ca protecție.
Ingineria de siguranță bazată pe hazard (HBSE – Hazard-Based Safety Engineering) a fost utilizată în alte industrii de mai bine de 25 de ani și a fost utilizată de agenții de reglementare ca o referință la elaborarea standardelor de siguranță. HBSE este o metodologie care definește un număr de procese pentru a garanta siguranța utilizatorului.
Bazat pe experiența și implementarea ECMA-287 în echipamente electronice, IEC/EN 62368-1 a extins standardul pentru a acoperi o categorie mai largă de echipamente și aplicații care, datorită constrângerilor de timp, nu au fost acoperite de ECMA-287 Revizia 2.
Trecerea de la standarde bazate pe incident la standarde bazate pe hazard este o călătorie, iar dacă pentru proiectanții de surse de tensiune în industria medicală, obișnuiți cu IEC 60601-1 și metodologia de gestionare a riscurilor, este una relativ simplă, pentru mulți alții va însemna învățarea unui nou mod de lucru.
Când definirea hazardului este cheia!
Principiile ingineriei de siguranță bazate pe hazard (HBSE) integrează siguranța încă de foarte devreme în ciclul de proiectare al produselor, astfel încât se elimină necesitatea implementării în etapele subsecvente (figura 2). Pentru a face acest lucru, proiectanții utilizează ingineria celor mai bune practici oferită de cercetare și date din teren, inclusiv riscul rănirii, standarde relevante de echipament și documente pilot.
Ceea ce este nou pentru mulți este că HBSE nu numai că acoperă șocul electric precum era în standardele anterioare, ci și alte hazarduri potențiale și surse de energie. Pentru a simplifica, principiul HBSE poate fi exemplificat în trei puncte:
- Au fost luate în considerare toate evenimentele hazard potențiale, capabile de cauza durere sau daune utilizatorilor. Asemenea pericole pot fi de exemplu șocuri electrice, mecanice, chimice, termice, incendii cu cauză electrică și radiații (inclusiv șocuri acustice și optice).
- Sunt aplicate scheme de protecție corespunzătoare pentru prevenirea evenimentelor de tip hazard.
- Măsurarea eficienței acestor scheme.
Pe durata procesului de proiectare, când este identificată o sursă de energie și un hazard, proiectanții vor trebui să ia în considerare cum poate fi transferată această energie către un utilizator și care ar fi nivelul riscului de rănire. IEC/EN 62368-1 clasifică trei nivele de surse de energie, de la nedureroasă la rănire (figura 3). După cum este definit în standard, cele trei categorii se referă la efectul asupra utilizatorului (corp) și efectul asupra materialelor combustibile.
Odată făcut acest lucru, proiectanții vor trebui să garanteze protecții de siguranță corespunzătoare și să măsoare eficiența lor (figura 2).
Înțelegerea noilor terminologii!
Trecerea de la metodologia bazată pe incident la cea bazată pe hazard solicită necesitatea înțelegerii nomenclatorului HBSE și a celor mai bune practici. După cum s-a menționat anterior, noile terminologii au fost introduse în IEC/EN 62368-1 precum ,,Surse de energie” (Energy Sources) și „Protecții” (Safeguards). De asemenea, au fost introduse acronime, cum ar fi de exemplu SELV (Safety Extra Low Voltage) și LCC (Limited Current Circuits); dacă în 60950-1 acestea erau combinate, acum intră la categoria Surse de energie Clasă 1 (Energy Source Class 1), care este nivelul în care au acces persoane obișnuite.
În cazul oricărui hazard care ar putea să îl afecteze pe utilizator și/sau operator, mijloacele de siguranță Clasă 2 și Clasă 3 trebuie interpuse între sursa de energie și corp.
Înțelegerea terminologiei este cheia procesului de învățare a IEC/EN 62368-1.
Ce se poate spune despre noile aplicații?
De la prima sa versiune, IEC/EN 62368-1 a trecut prin trei revizuiri, ultima (Rev. 3) fiind adăugată în octombrie 2018. A treia ediție a luat în considerare o gamă largă de noi aplicații.
Au fost adăugate cinci noi arii de aplicații. Acestea sunt echipamente pentru exterior, lichide izolatoare, celule de lucru, transmițătoare de putere wireless și sârmă de bobinare complet izolată (FIW – fully isolated winding wire). De asemenea, există trei noi cerințe pentru alte arii, acestea fiind în radiația optică, o metodă alternativă pentru determinarea deschiderilor superioară, inferioară și laterală pentru carcasele de incendiu, precum și cerințe alternative pentru presiunea sunetului.
Considerând cazul unei surse de tensiune imersate într-un lichid de răcire utilizată pentru alimentarea unui server de date pentru servicii cloud (figura 4), sursa de tensiune este testată în acord cu IEC/EN 62368-1, asigurând că ea lucrează în siguranță (fără risc de rănire pentru utilizator), dar, de asemenea, că izolația sa nu ar trebui să se deterioreze pe durata sa de viață. În acest caz, lichidul de răcire, care nu este inflamabil și prezintă o impedanță electrică foarte ridicată este parte a mijloacelor de siguranță, ce nu a fost în mod clar inclusă în standardele de siguranță anterioare.
Un nou nivel de libertate pentru proiectanții de putere
Sursa de alimentare imersată este un bun exemplu pentru a ilustra flexibilitatea metodologiei HBSE și posibilitatea de a acoperi mai mult decât un produs specific. EN 62368-1 este în mod clar un standard de siguranță independent de tehnologie, introducând nivele mai mari de libertate pentru inginerii de putere, deschizând uși pentru o mulțime de inovații.
Autor: Patrick Le Fèvre, Director Marketing & Communication
Powerbox – A Cosel Group Company| www.prbx.com
Referințe:
PRBX: https://www.prbx.com
ECMA-287: https://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-287.htm
IEC 62368-1:2018: https://webstore.iec.ch/publication/27412