Repositorio Institucional de Documentos

Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es Proyecto Fin de Carrera HERRAMIENTA DE AYUDA AL CUMPLIMIENTO DE REGLAMENTACIONES EUROPEAS DE ARMONIZACIÓN TÉCNICA APLICADA AL DISEÑO DE AEROGENERADORES - MEMORIA - Autor Jorge Leciñena Sánchez Titulación: Ingeniería Industrial Director César García Hernández Departamento de Ingeniería de Diseño y Fabricación Escuela de Ingeniería y Arquitectura 2014 HERRAMIENTA DE AYUDA AL CUMPLIMIENTO DE REGLAMENTACIONES EUROPEAS DE ARMONIZACIÓN TÉCNICA APLICADA AL DISEÑO DE AEROGENERADORES RESUMEN Previo a la comercialización de un aerogenerador en Europa, el fabricante o representante legal establecido en la Unión Europea, se ha debido asegurar de que el producto satisface los requisitos legales derivados de la Directiva 2006/42/EC (Directiva de máquinas), culminando el proceso con la emisión de una Declaración CE de conformidad, un manual de instrucciones y el marcado físico de la máquina con el marcado «CE». Históricamente el cumplimiento de los requisitos legales se revisa al final del proceso de diseño lo que es ineficiente y costoso, debido a que se deben realizar rediseños en fases avanzadas del diseño del producto, en las cuales muchos parámetros se encuentran ya congelados, haciéndose necesario un nuevo enfoque, que tiene como objetivo identificar y aplicar los requisitos en la fases tempranas del diseño. Este proyecto trata de conseguir que el fabricante tenga una guía para establecer unos procedimientos estructurados dentro de su Sistema de Gestión de Diseño de Productos, asegurando que el proceso de diseño del producto, y de los procesos de fabricación, integren los requisitos legales y normativos citados. La implantación de estos procedimientos ayudará a que el diseñador cumpla con los requisitos, dentro de los flujos de trabajo habituales, minimizando costosas ineficiencias generadas por la identificación de estos requisitos en fases avanzadas del diseño. De este modo, se definen las pautas para la incorporación de los requisitos legales y normativos en las soluciones técnicas de diseño y la confección de un Expediente Técnico de un aerogenerador, elaborando así una herramienta de ayuda para las Ingenierías de Diseño de Producto y de Fabricación que contenga los procedimientos a seguir en la fase de diseño, asegurando que en la comercialización se cumpla el marco legislativo europeo actual sobre la armonización técnica de productos (Directivas europeas de nuevo enfoque), principalmente la Directiva de máquinas. INDICE MEMORIA: HERRAMIENTA DE AYUDA AL CUMPLIMIENTO DE REGLAMENTACIONES EUROPEAS DE ARMONIZACIÓN TÉCNICA APLICADA AL DISEÑO DE AEROGENERADORES 1 ANTECEDENTES DEL PROYECTO .................................................................................... 1 2 OBJETIVO ............................................................................................................................. 1 3 JUSTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD DE LA DECLARACIÓN CE DE CONFORMIDAD Y DE UN EXPEDIENTE TÉCNICO ...................................................................................................... 2 4 DEFINICIONES Y ACRÓNIMOS ........................................................................................... 2 5 DOCUMENTACIÓN APLICABLE ......................................................................................... 3 6 GESTIÓN DE UN PROYECTO DE DISEÑO DE PRODUCTOS MANUFACTURADOS ...... 4 6.1 Fases y Puertas de proyecto ............................................................................................. 5 6.2 Equipo del proyecto .......................................................................................................... 10 7 ESTRUCTURA DOCUMENTAL DE UN EXPEDIENTE TÉCNICO ..................................... 11 7.1 Documentación de diseño del Aerogenerador asociada al Expediente Técnico de Máquina ...................................................................................................................................... 12 7.2 Despliegue de requisitos a subsistemas y componentes del aerogenerador ............ 14 7.3 Marcado «CE» ................................................................................................................... 15 8 METODO OPERATIVO PARA LA OBTENCION DE UN EXPEDIENTE TÉCNICO ........... 15 8.1 Identificación de requisitos de diseño: Requisitos de seguridad y salud ................... 15 8.2 Evaluación de riesgos ...................................................................................................... 17 8.3 Proceso iterativo de reducción del riesgo ...................................................................... 18 8.4 Recopilación de la Documentación constitutiva del Expediente Técnico ................... 20 8.5 Control interno de la fabricación ..................................................................................... 20 9 METODO OPERATIVO PARA LA REALIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE RIESGOS . 20 9.1 Principios Generales para Evaluación de Riesgos ........................................................ 21 9.2 Determinación de los límites de la máquina .................................................................. 23 9.3 Identificación de los peligros ........................................................................................... 25 9.4 Estimación del riesgo ....................................................................................................... 36 9.5 Valoración del riesgo ........................................................................................................ 39 9.6 Reducción del riesgo ........................................................................................................ 41 9.7 Documentación de la evaluación del riesgo ................................................................... 48 9.8 Aplicaciones informáticas de apoyo ............................................................................... 51 10 COMPROBACIÓN FINAL DE CUMPLIMIENTO DE REQUISITOS ................................... 53 11 CONFECCIÓN Y MANTENIMIENTO DEL EXPEDIENTE TÉCNICO ................................. 53 12 ANEXOS .............................................................................................................................. 53 13 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 53 1 1 ANTECEDENTES DEL PROYECTO Previo a la comercialización de una máquina en Europa, el fabricante o representante legal establecido en la Unión Europea, se ha debido asegurar de que el producto satisface los requisitos legales derivados de la Directiva 2006/42/EC (Directiva de máquinas), culminando el proceso con la emisión de una Declaración CE de conformidad, un manual de instrucciones y el marcado físico de la máquina con el marcado «CE». Es también importante destacar que el marcado «CE» cuando se coloca en el producto, garantiza el cumplimiento de todas las directivas europeas que le afecten. Históricamente el cumplimiento de los requisitos legales y normativos se revisa al final del proceso de diseño lo que es ineficiente y costoso, debido a que se deben realizar rediseños en fases avanzadas del diseño del producto, en las cuales muchos parámetros se encuentran ya congelados, haciéndose necesario un nuevo enfoque, que tiene como objetivo identificar y aplicar los requisitos en la fases tempranas del diseño. Por lo anterior es muy recomendable que el fabricante establezca unos procedimientos estructurados dentro de su Sistema de Gestión de Diseño de Productos, para que de este modo el proceso de diseño del producto, y de los procesos de fabricación, integren estos requisitos. Ayudando de este modo a que el diseñador cumpla con los requisitos, marcados en fases tempranas del proyecto, dentro de los flujos de trabajo habituales, minimizando costosas ineficiencias generadas por la identificación de estos requisitos en fases avanzadas del diseño. 2 OBJETIVO El objetivo de este Proyecto fin de carrera es definir las pautas para la incorporación de los requisitos legales y normativos en las soluciones técnicas de diseño y la confección de un Expediente Técnico de un aerogenerador, elaborando de este modo una herramienta de ayuda para las Ingenierías de Diseño de Producto y de Fabricación que contenga los procedimientos a seguir en la fase de diseño, asegurando que en la comercialización se cumpla el marco legislativo europeo actual sobre la armonización técnica de productos (Directivas europeas de nuevo enfoque), principalmente la Directiva de máquinas. Como objetivos específicos se ha planteado: 1) Identificar los requerimientos técnicos de carácter legal aplicables a un aerogenerador, extractándolos de las normativas técnico-legales de las administraciones públicas en la Unión Europea y de sus normas armonizadas (normas EN, EN ISO, de los organismos normalizadores European Committee for Standardization CEN y European Committee for electrotechnical Standardization CENELEC). 2) Definir procedimientos sistemáticos para que: - Se documenten las especificaciones técnicas adoptadas de cara a demostrar la conformidad de la máquina con los requisitos identificados, mediante la confección del Expediente Técnico; - Se emita la información necesaria a entregar al usuario, mediante el manual de instrucciones; - Se apliquen los procedimientos de evaluación de la conformidad; - Se emita la declaración CE de conformidad; - Se coloque el marcado «CE». Es importante destacar que este Proyecto tiene como alcance aerogeneradores cuyo fin último es ser puestos en servicio dentro de la Comunidad Europea, si bien el contenido es aplicable a aerogeneradores que van a ser puestos en servicio en otros países fuera de Europa, como método de que estos sean productos seguros, incluso para cumplir los requisitos de esos países con modificaciones de algunos estándares a seguir. 2 3 JUSTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD DE LA DECLARACIÓN CE DE CONFORMIDAD Y DE UN EXPEDIENTE TÉCNICO Para acreditar la conformidad de aerogenerador con la Directiva europea sobre máquinas, el fabricante o su representante establecido en la Comunidad, deberá elaborar, para cada una de las máquinas comercializadas o puestas en servicio, una declaración CE de conformidad. Asimismo antes de la comercialización o puesta en servicio, el fabricante o su representante establecido en la Comunidad deberán construir un Expediente Técnico, para cada una de los modelos y variantes (versiones, distintas características,…), cuyo contenido viene definido en el anexo VII de la Directiva de máquinas. Asimismo es necesario tener a disposición de las autoridades competentes, al menos, un Expediente Técnico en el territorio de la UE en el momento que se comercializa o se pone en servicio el producto en la Unión Europea. La puesta en servicio hace referencia a la puesta en marcha de un aerogenerador fabricado y construido en producción completa. La Declaración CE de conformidad y el Expediente Técnico no serán por tanto un requisito para la puesta en marcha de prototipos durante las fases del desarrollo de producto, fundamentalmente prototipos construidos para pruebas de validación del producto. Si bien, aunque que el Expediente Técnico esté disponible no es un requisito, este debe estar en parte desarrollado, ya que durante el diseño del prototipo ya se habrán cerrado a su vez soluciones técnicas. No obstante si el mencionado prototipo, tras las modificaciones que fueran necesarias, es comercializado, deberá tener asociada la correspondiente Declaración CE de conformidad y su Expediente Técnico. El Expediente Técnico constituye un elemento esencial para los procedimientos de evaluación de la conformidad de una máquina y debe estar redactado en una de las lenguas oficiales de la Unión Europea. Hay que tener en cuenta que es un elemento facilitador de la labor inspectora de las autoridades competentes y que debe ser presentado, completo o parcial, ante un requerimiento oficia debidamente motivado. La información que debe contener el Expediente Técnico depende del modelo y/o variante de aerogenerador e incluirá la documentación necesaria para demostrar la conformidad de la máquina con la directiva desde el punto de vista técnico describiendo las soluciones explícitamente adoptadas para cumplir todos los Requisitos Esenciales de seguridad y salud aplicables a la máquina, bien sea a través de aplicación de Normas armonizadas de diseño, o mediante la demostración del cumplimiento de estos Requisitos Esenciales cuando no se hayan aplicado dichas Normas, o cuando sólo se hayan aplicado parcialmente. El cliente, que podrá llegar a acuerdos comerciales que lo incluyan como documentación a entregar con la máquina, en ningún caso puede valerse de las directivas para exigir la presentación del Expediente Técnico. El Expediente Técnico deberá mantenerse durante un periodo de 10 años tras la última fecha de fabricación del producto. La obligación de mantenerlo a disposición de las autoridades competentes recae en el fabricante o su representante establecido en la Unión Europea. Todo aquel responsable de la comercialización o puesta en servicio de un aerogenerador en el mercado comunitario debe disponer del Expediente Técnico o tener la garantía de poder presentarlo en los plazos requeridos por la autoridad competente. El hecho de no presentar la documentación en respuesta a un requerimiento debidamente motivado de las autoridades nacionales competentes, podrá constituir razón suficiente para dudar de la presunción de conformidad con las disposiciones de la directiva, pudiendo obligar al fabricante o a su representante establecido en la UE a adoptar las medidas necesarias para retirar dicha máquina del mercado, prohibir su comercialización y/o puesta en servicio o limitar su libre circulación. 4 DEFINICIONES Y ACRÓNIMOS Para los fines de este procedimiento se aplican los términos y definiciones de la Directiva de máquinas Directiva 2006/42/EC, de la Norma EN ISO 12100:2010 y del glosario de términos siguiente: 3 DFMEA: Análisis de los Modos de Fallo del Diseño y sus Efectos (Design Failure Mode and Effects Analysis) MD: Directiva de Máquinas (Directiva europea 2006/42/EC) RA: Evaluación de Riesgos (Risk Assessment) TF: Expediente Técnico (Technical File) FTA: Análisis del Árbol de Fallos (Fault Tree Analysis) MTBF: Tiempo Medio Entre Fallos (Mean Time Between Failures) PT: Equipo del proyecto (Project Team) PDP: Proceso de Desarrollo de Producto (Product Development Process) PDS: Especificaciones de diseño del producto (Product Design Specifications). RESS: Requisitos Esenciales de Seguridad y Salud RCM: Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad (Reliability Centered Maintenance) RAMS: Fiabilidad, Disponibilidad, Mantenibilidad y Seguridad (Reliability, Availability, Maintainability and Safety) SGP: Sistema de Gestión de Proyecto 5 DOCUMENTACIÓN APLICABLE • Directive 2006/42/EC of the European Parliament and of the Council of 17 May 2006 on machinery (Machinery Directive - MD) y sus normas armonizadas • Directive 2006/95/EC of the European Parliament and of the Council of 12 December 2006 on the harmonisation of the laws of Member States relating to electrical equipment designed for use within certain voltage limits (Low Voltage Directive - LVD) y sus normas armonizadas • Directive 2004/108/EC of the European Parliament and of the Council of 15 December 2004 on the approximation of the laws of the Member States relating to electromagnetic compatibility (Electromagnetic Compatibility - EMC) y sus normas armonizadas • Directive 97/23/EC of the European Parliament and of the Council of 29 May 1997 7 on the approximation of the laws of the Member States concerning pressure equipment (Pressure Equipment - PED) y sus normas armonizadas • Directive 2009/105/EC of the European Parliament and of the Council of 16 September 2009 relating to simple pressure vessels (Simple Pressure Vessels - SPVD) y sus normas armonizadas • Council Directive 89/686/EEC of 21 December 1989 on the approximation of the laws of the Member States relating to personal protective equipment (Personal Protective Equipment - PPE) y sus normas armonizadas • Council Directive 89/106/EEC of 21 December 1988 on the approximation of laws, regulations and administrative provisions of the Member States relating to construction products (Construction Products - CPD) y sus normas armonizadas 4 6 GESTIÓN DE UN PROYECTO DE DISEÑO DE PRODUCTOS MANUFACTURADOS Se parte de la premisa que la organización tipo a la que va dirigido este proyecto y que previsiblemente puede incorporar los requisitos definidos en su gestión interna, dispone de un sistema de Gestión por procesos definido en la norma EN ISO 90001:2008, y que existe un proceso específico que planifique y controle el diseño y desarrollo del producto. En este apartado se describen las actividades necesarias para definir este proceso y pretende definir perfectamente la gestión de productos manufacturados en su parte de tareas específicas al proyecto. Cada compañía dentro de su gestión de proyectos debe desarrollar su modelo de gestión que se ajuste a los productos a manufacturar y a sus circunstancias particulares, si bien en la norma de referencia UNE 66920-3:2001 Sistemas de gestión de diseño. Parte 3: Guía para la gestión del diseño de productos manufacturados, se definen como fases principales del proyecto: 1. Fase de concepto 2. Fase de viabilidad 3. Etapa de diseño y de desarrollo 4. Fase de implantación (o realización) 5. Etapa de fabricación 6. Fase de terminación La figura siguiente muestra un sistema típico de gestión de un proyecto para productos manufacturados, exponiendo las fases principales del proyecto y los resultados esperados de cada etapa del proceso del diseño: Fase del proyecto Proceso Resultado Fase de concepto Iniciación de un producto nuevo o mejorado Análisis de oportunidades Formación del individuo o del núcleo del equipo Análisis del concepto de negocio e identificación del producto y características del producto Formulación del proyecto: objetivos y estrategias Evaluación preliminar y aprobación del proyecto Oportunidades percibidas Interno a la organización Conceptos alternativos de negocio y de producto Identificación y selección del concepto preferido Definición preliminar y propuesta de proyecto Permiso para proceder Criterios de aceptabilidad para la organización Fase de viabilidad Planificación, investigación y estudios de viabilidad conducentes a formulación de una propuesta de proyecto Refinamiento de características. Desarrollo de una especificación funcional Desarrollo de la configuración del proyecto y programa de trabajo Evaluación y aprobación del proyecto por la organización y compromiso de recursos Criterios de aceptabilidad para la organización Descripción del diseño del producto Plan del proyecto. Plan de recursos Aprobación del proyecto 5 Fase del proyecto Proceso Resultado Etapa de diseño y desarrollo Reunión de un equipo multidisciplinar de especialistas para realizar el proyecto Desarrollo del concepto de diseño. Ensayo de la experiencia cliente-producto Esquema del diseño (incorporación del diseño o acuerdo general) Puestos y matriz de responsabilidades Opción preferida Resolución del producto Fase de implantación (o realización) Diseño detallado Construcción y prueba del diseño preproducción Especificación del producto Confirmación de prestaciones incluyendo fiabilidad y mantenimiento Etapa de fabricación Finalización del diseño completo listo para fabricación Apoyo de diseño a fabricación. Provisiones para fabricación y entrega Producto preparado Comienza responsabilidad legal Lanzamiento del producto, introducción, promoción y apoyo continuo al cliente Venta y utilización Vigilancia de funcionamiento en uso para retroalimentación y mejora del diseño si es necesario. Ensayo de productos en funcionamiento Evaluación del proyecto completo e identificación de áreas de mejora en el proceso de gestión del diseño en beneficio de nuevos proyectos Disponibilidad del producto Externo a la organización Cumplimiento de los objetivos de negocio y requisitos del cliente Mejora potencial Mejoras de productos, modificación y ajustes a posteriori Mejoras del proceso de diseño identificadas Fase de terminación Terminación del proyecto Apoyo de diseño a las actividades de cierre definitivo Terminación formal del proyecto Retirada del producto Traslado de responsabilidades y nuevo despliegue de personal La responsabilidad legal continúa Tabla 1 - Modelo del proceso del diseño para productos manufacturados UNE 66920-3:2001 Es necesario que los gestores de proyecto desarrollen un modelo de diseño más detallado que se ajuste a sus productos y circunstancias particulares. La importancia relativa y la secuencia de etapas puede variar y normalmente es necesaria la iteración. Para asegurarse de que el diseño está optimizado, el proceso debería ser capaz de recibir retroalimentación en cualquier etapa. 6.1 Fases y Puertas de proyecto Un modelo moderno generalmente aceptado como base de un proceso de desarrollo de un producto, y sobre el que basaremos el Proyecto, es el descrito en la figura siguiente. 6 Figura 1 - Proceso de desarrollo de un producto (Engineering Design - Fourth Edition 2009) Cada una de las seis fases mostradas en el diagrama termina en una flecha apuntando a la siguiente. Esto simboliza cada una de las puertas de proyecto o revisiones que el proyecto debe pasar satisfactoriamente antes de pasar de una fase a otra. Este sistema “fase - puerta de proyecto” es usualmente usado por muchas compañías para estimular un rápido progreso en el desarrollo de un producto y para sacrificar los proyectos menos prometedores antes de gastar grandes sumas de dinero. Un ejemplo de puertas de proyecto integradas en el proceso anterior es el que se puede observar en los gráficos siguientes: KOM – Kick off Meeting SRR – System Requirements Review PDR – Preliminar Design Review CDR – Critical Design Review FDR – Final Design Review PRR – Production Readiness Review Figura 2 - Proceso de desarrollo de un producto con puertas de proyecto Respecto a las fases, una descripción de las mismas y de las actividades a llevar a cabo en cada una de ellas es la siguiente: La fase 0 es la de la Planificación que debe ser realizada antes de la aprobación del proyecto de desarrollo de un producto. La planificación del proyecto suele hacerse en dos etapas: Fase 0: Planificación La primera etapa es una rápida investigación y definición del alcance del proyecto para determinar los posibles mercados y si el producto está alineado con el plan estratégico de la compañía. Esto también implica una evaluación ingenieril preliminar para determinar la viabilidad tanto técnica como de la fabricabilidad. Este estudio preliminar usualmente se completa en un corto plazo. Si las cosas pintan prometedoras después de este rápido examen, la planificación se convierte en una detallada investigación para construir el Plan de negocio (Business case) para el proyecto. Esto puede llevar un plazo largo para completarse e involucra a personal de departamentos de marketing, diseño, fabricación, finanzas y posiblemente legal. El diseño conceptual es el proceso por el cual el diseño es iniciado, llevado hasta el punto de crear una serie de posibles soluciones técnicas y reduciéndolas hasta el mejor concepto. Esto a veces es llamado “Estudio de viabilidad”. La fase de diseño conceptual es la fase que requiere la mayor creatividad, suponiendo en la que más incertidumbres existen, y que requiere coordinación entre muchas funciones de la organización empresarial. Fase 1: Desarrollo conceptual Fase 3: Diseño de detalle Fase 0: Planificación Fase 1: Desarrollo conceptual Fase 2: Diseño a nivel de sistema Fase 4: Pruebas y perfeccionamiento Fase 5: Rampa de producción Fase 3: Diseño de detalle Fase 0: Planificación Fase 1: Desarrollo conceptual Fase 2: Diseño a nivel de sistema Fase 4: Pruebas y perfeccionamiento Fase 5: Rampa de producción KOM SRR PDR FDR CDR PRR 13 El Expediente Técnico contendrá: Entregables típicos dentro de un Sistema de gestión de proyectos f) cualquier informe técnico que refleje los resultados de los ensayos realizados por el fabricante, por un organismo elegido por este o s u representante autorizado, sobre los elementos del aerogenerador. Se deberán incluir todos los informes de ensayos pertinentes sobre los cuales se basa la conformidad con todos los requisitos esenciales de seguridad y salud que son de aplicación al aerogenerador - Informes de ensayos, - Informes de cumplimiento g) un ejemplar del manual de instrucciones (Construcción, operación y mantenimiento) del aerogenerador - Instrucciones de montaje - Manual de operación - Manual de mantenimiento h) un ejemplar del manual de instrucciones del aerogenerador - Instrucciones de montaje - Manual de operación - Manual de mantenimiento i) la declaración de incorporación de cuasi-máquinas y sus instrucciones de montaje que fuesen de relevancia - Declaraciones CE de incorporación j) la declaración de conformidad CE de maquinas y componentes de seguridad incorporados al aerogenerador - Declaraciones CE de conformidad k) una copia de la declaración CE de conformidad del aerogenerador - Declaraciones CE de conformidad 2. Documentación de la fabricación en serie de aerogeneradores, conteniendo: l) Las disposiciones internas que vayan a aplicarse para mantener la conformidad de las máquinas con la presente directiva el fabricante deberá asegurar la homogeneidad de la producción, de modo que todas los aerogeneradores montados sean “idénticos” a aquél sobre el que se realizaron los ensayos y certificaciones para satisfacer los requisitos esenciales de seguridad y salud de la presente Directiva - Certificados de calidad - Análisis modales de fallos y efectos de proceso - Plan de control - Informe de fabricación - Certificado IPE 14 El Expediente Técnico contendrá: Entregables típicos dentro de un Sistema de gestión de proyectos m) instrucciones para el montaje del aerogenerador, incluyendo: i. las instrucciones de montaje, instalación y conexión, incluidos los planos, diagramas y medi os de fijación; ii. las instrucciones relativas a la instalación y al montaje, dirigidas a reducir el ruido y las vibraciones; iii. las instrucciones relativas a la puesta en servicio y en caso necesario, las instrucciones relativas a la formación de los operadores; iv. las condiciones en las que las máquinas responden al requisito de estabilidad durante su transporte, montaje, desmontaje, situación de fuera de servicio o ensayo; v. instrucciones para que las operaciones de transporte, manutención y almacenamiento intermed io en el proceso de construcción puedan realizarse con total seguridad, con indicación de la masa de la máquina y la de sus diversos elementos cuando, de forma regular, deban transportarse por separado - Flujograma de procesos de montaje - Documentación de montaje - Descripción de operaciones - Documentos relativos a manipulación, envasado, almacenamiento y transporte Tabla 2 - Documentación de diseño del Aerogenerador asociada al Expediente Técnico de Máquina 7.2 Despliegue de requisitos a subsistemas y componentes del aerogenerador En última instancia, el fabricante o representante legal del aerogenerador es responsable de él en su globalidad, incluyendo los subconjuntos que se hayan incorporado al mismo. Ningún fabricante de Subsistemas o componentes deberá poder transferir la responsabilidad de los mismos al fabricante del aerogenerador. Por ello, se deberá justificar en el Expediente Técnico la elección de dichos elementos en la medida en que afecten al cumplimiento de uno o varios Requisitos. 15 El Expediente Técnico contendrá: Entregables típicos dentro de un Sistema de gestión de proyectos 3. Documentación de diseño de subsistemas, y componentes, conteniendo: n) Los requisitos de declaración de conformidad de máquinas o componentes de seguridad, deben aparecer en sus correspondientes especificaciones que darán lugar a que los suministradores entreguen los consiguientes certificados de cumplimiento: - Listado de máquinas, cuasimáquinas y componentes de seguridad del aerogenerador - Especificaciones de diseño - Declaraciones CE de conformidad o) todos informes técnicos o certificados de conformidad de cada uno de los elementos que siendo integrados en la construcción del aerogenerador tuviesen requisitos de seguridad en sus especificaciones. - Informes de ensayos - Informes de cumplimiento - Informes de certificación Tabla 3 - Documentación de diseño de subsistemas del Aerogenerador asociada al Expediente Técnico de Máquina 7.3 Marcado «CE» El marcado CE de conformidad estará compuesto de las iniciales «CE», que se encontrarán visibles en el aerogenerador dentro de la placa de características, diseñadas de la manera siguiente: Marcado «CE» Ejemplo placa de características Figura 5 – Placa de características con marcado «CE» 8 METODO OPERATIVO PARA LA OBTENCION DE UN EXPEDIENTE TÉCNICO 8.1 Identificación de requisitos de diseño: Requisitos de seguridad y salud Con la definición de mercados objetivo de venta del producto se pueden conocer las legislaciones que afectan al producto, por ejemplo realizando estudios requisitos por país o zonas geográficas. Estos datos se deben plasmar en el Plan de negocio. En Europa el marco común de libre comercialización de productos hace que el estudio se deba hacer para toda la Eurozona, sin ser necesario identificar requisitos diferentes por cada país objetivo. En el documento de Especificaciones de diseño del producto “Product Design Specifications (PDS).” se definen las especificaciones de diseño del aerogenerador, que aseguran el cumplimiento de todos los Requisitos esenciales de Seguridad y Salud que la máquinas deberá satisfacer en cada uno de los modos de uso descritos a lo largo del ciclo de vida, en las condiciones previstas, y en situaciones anormales previsibles, incluyendo los requisitos extraídos de las normas armonizadas y otras fuentes. 16 Los Requisitos esenciales de seguridad y salud especificados son imperativos, se deben identificar los que aplican al diseño conceptual de la máquina y analizar como las propuestas de diseño del aerogenerador cumplen con los Requisitos. Se debe realizar una identificación de los requisitos aplicables, tomando como referencia tantas fuentes como sean necesarias, por ejemplo: Directivas, normas armonizadas, normas no armonizadas, guías de diseño y en general cualquier otra fuente que sea necesaria. En el anexo II se muestra un ejemplo de identificación de requisitos. Los requisitos identificados serán tomados como referencia para la confección de las Especificaciones de diseño del producto (PDS) y del despliegue de requisitos de cada subsistema y componente, mediante el correspondiente. Las directivas europeas de armonización técnica de aplicación al producto a desarrollar y las normas armonizadas escogidas a cumplir, son requisitos de mercado recogidos en el documento de especificaciones de diseño de producto por la función de gestión de producto, que aglutina todas las funciones, requisitos y condiciones que el mercado demanda al producto. En términos generales, los requisitos de seguridad y salud recogidos en las directivas de aplicación, se transfieren directamente de las especificaciones de diseño del producto. No obstante, es decisión del equipo de proyecto someterlas al análisis QFD (Quality Function Deployment) para los distintos modos de uso del aerogenerador y realizar un análisis de los requisitos de seguridad, con el resto de requisitos funcionales y de condiciones de operación del aerogenerador, como paso previo a la definición final de los requisitos de diseño. Los siguientes cuadros muestran los documentos a emitir en cada fase del proyecto y el responsable de cada uno de ellos: Fase del proyecto Fase 0: Planificación Documentos relacionados con el Expediente Técnico Plan de negocio: Definición de mercados y legislaciones que afectan al producto, estudios de países objetivos de venta y sus requisitos internos . Directivas europeas de armonización técnica. Responsable de la tarea Gerente de proyecto Fase del proyecto Fase 1: Desarrollo conceptual Documentos relacionados con el Expediente Técnico Especificaciones de diseño del producto : Restricciones relevantes para el diseño del producto, derivadas de las Directivas: Requisitos de cada Directiva y de sus normas armonizadas. Responsable de la tarea Ingeniero jefe Fase del proyecto Fase 2: Diseño a nivel de subsistema Documentos relacionados con el Expediente Técnico Especificaciones de diseño de cada subsistema, componente: Restricciones relevantes para el diseño de cada subsistema y componente del producto, derivadas de las Directivas: Requisitos de cada Directiva y de sus normas armonizadas. Responsables de la tarea Ingeniero jefe / Ingenier ía mecánica / Ingeniería eléctrica / Sistemas y automática 17 8.2 Evaluación de riesgos La evaluación de riesgos permitirá adoptar medidas preventivas que eliminen o minimicen el riesgo mediante la modificación del diseño de la solución técnica empleada o mediante el empleo de elementos adicionales que hagan el diseño aceptable en términos de cumplimiento de los requisitos de seguridad, este análisis pretende prever los peligros inherentes a la solución técnica desarrollada, así como los potenciales peligros que los efectos de los modos de fallo pueden generar para la seguridad de bienes y personas involucrados en los procesos asociados a los modos de uso de cada uno de los modos de uso del aerogenerador: • Aerogenerador en montaje (Proceso de Construcción) • Aerogenerador en operación (Generación de energía) • Aerogenerador en mantenimiento (Mantenimiento predictivo y correctivo) • Aerogenerador en desmantelamiento (Proceso de desmontaje) La evaluación de riesgos se llevará a cabo según procedimiento definido en el apartado 9 de este proyecto y generando el entregable correspondiente, conforme a lo establecido en la norma armonizada a la Directiva de máquinas EN ISO 12100:2010 Safety of machinery - General principles for design - Risk assessment and risk reduction (ISO 12100:2010). Los diseñadores del aerogenerador teniendo transferidas las restricciones en forma de Especificaciones de diseño del producto, encontrarán las soluciones técnicas más adecuadas, y esta evaluación tiene por objeto proporcionar al equipo de diseño el resultado de un análisis objetivo de los riesgos de las propuestas de diseño. Los peligros que pueden suponer los efectos de los modos de fallo se analizarán a partir de los Análisis de los Modos de Fallo y sus Efectos (Design Failure Mode and Effects Analysis - DFMEA), de los Análisis mediante Árbol de Fallos (Fault Tree Analysis - FTA) y de los Análisis de Fiabilidad, Disponibilidad, Mantenibilidad y Seguridad (Reliability, Availability, Maintainability and Safety – RAMS ) y se incorporarán a la Evaluación de riesgos. La Evaluación de Riesgos se llevará a cabo en distintas fases del proceso de desarrollo del producto, evolucionando desde estado preliminar hasta constituir un entregable definitivo que evoluciona conforme el modelo de proceso, correspondiendo la primera de ellas a la fase 1: Desarrollo conceptual, en la que el diseño preliminar del aerogenerador es evaluado en base a la experiencia y el conocimiento adquirido en proyectos anteriores, pero sin existir aún una referencia documentada de los diseños. La Evaluación de Riesgos se completará en la fase 2: Diseño a nivel de sistema y en la fase 3: Diseño de detalle, aumentando su detalle conforme se va aumentando el grado de definición de las soluciones técnicas. Los siguientes cuadros muestran los documentos relacionados con la evaluación de riesgos a emitir en cada fase del proyecto y el responsable de cada uno de ellos: Fase del proyecto Fase 1: Desarrollo conceptual Documentos relacionados con el Expediente Técnico Evaluación de riesgos (Preliminar) Responsable de la tarea Ingeniero jefe Fase del proyecto Fase 2: Diseño a nivel de subsistema Documentos relacionados con el Expediente Técnico Evaluación de riesgos (Preliminar) 18 Responsables de la tarea Ingeniero jefe / Ingenier ía mecánica / Ingeniería eléctrica / Sistemas y automática Fase del proyecto Fase 3: Diseño de detalle Documentos relacionados con el Expediente Técnico Evaluación de riesgos (Definitivo) Responsables de la tarea Ingeniero jefe / Ingenier ía mecánica / Ingeniería eléctrica / Sistemas y automática En caso de que en cualquier fase de la realización de la Evaluación de riesgos se detecten riesgos valorados como no aceptables, se abrirá un proceso iterativo de rediseño, hasta conseguir obtener una solución técnica cuyos riesgos sean aceptables o, si el estado de la técnica no lo permite, definirlos como riesgos residuales que deberán ser declarados en las instrucciones de uso. 8.3 Proceso iterativo de reducción del riesgo A continuación se encuentra la representación esquemática del proceso de reducción de riesgo, incluyendo el método iterativo, reflejado en la EN ISO 12100:2010 19 Figura 6 - Método iterativo de proceso de reducción de riesgo, EN ISO 12100:2010 INICIO Determinación de los límites de la máquina Identificación de peligros Estimación del riesgo Valoración del riesgo ¿Se ha reducido adecuadamente el riesgo? Análisis del del riesgo Evaluación del riesgo FIN SÍ NO Documentación ¿Se puede eliminar el peligro? NO SÍ ¿Se puede reducir el riesgo mediante medias de diseño inherentemente seguro? ¿Se puede reducir el riesgo mediante resguardos, dispositivos de protección? ¿Se pueden identificar de nuevo los límites? NO NO Reducción del riesgo mediante medidas de diseño inherentemente seguro SÍ ¿Se ha conseguido la reducción del riesgo deseada? ¿Se han generado otros peligros ? SÍ NO NO ¿Se ha conseguido la reducción del riesgo deseada? ¿Se ha conseguido la reducción del riesgo deseada? Reducción del riesgo mediante protección. Aplicación de medidas suplementarias Reducción del riesgo mediante información para la utilización SÍ NO SÍ NO SÍ SÍ NO Paso 3 Paso 2 Paso 1 En cada paso del proceso iterativo; estimación del riesgo, valoración del riesgo y, si ha lugar, comparación del riesgo Este proceso iterativo de reducción de riesgos se debe realizar por separado para cada combinación de peligro, en las condiciones de utilización 20 8.4 Recopilación de la Documentación constitutiva del Expediente Técnico Dentro del grupo de actividades en las que el diseño del producto aerogenerador, es formalmente documentado y estructurado (Product Breakdown Structure - PBS) se debe incluir el Expediente Técnico que muestra el cumplimiento de los requisitos esenciales de seguridad de aplicación. Deben figurar todos y cada uno de los requisitos esenciales, indicándose las medidas técnicas, que se han adoptado para cumplir con ellos. Si se han aplicado normas de diseño armonizadas, tan sólo bastaría con hacer referencia a los requisitos exigidos por la propia norma, ya que da la presunción de conformidad. También debe contener la documentación justificativa que contenga las medidas técnicas adoptadas. Siendo la documentación que compone el Expediente Técnico extensa, se propone realizar un índice de trazabilidad a distintos reportes del proyecto, que todos ellos en su conjunto componen el Expediente. El siguiente cuadro muestra los documentos relacionados con el Expediente técnico a emitir en la última fase del proyecto y el responsable de generarlo: Fase del proyecto Fase 4: Pruebas y perfeccionamiento Documentos relacionados con el Expediente Técnico Expediente Técnico completo Responsable de la tarea Ingeniero jefe 8.5 Control interno de la fabricación El fabricante ha de tomar las medidas necesarias para que el proceso de fabricación se desarrolle de modo que quede garantizada la conformidad de la máquina fabricada con el expediente técnico y con los requisitos de la directiva. Se dispondrá de un Sistema aseguramiento de la calidad total para cumplir con esta obligación. Este sistema de calidad asegurará la conformidad de las máquinas con la Directiva y con la documentación de diseño. Todos los elementos requisitos y preceptos adoptados por el fabricante deberán figurar en la documentación generada en cumplimiento del Sistema de calidad y será llevada de manera sistemática y racional en forma de mediciones, procedimientos e instrucciones escritas. La documentación del sistema de calidad permitirá la interpretación uniforme de las medidas de procedimiento y de calidad, como por ejemplo los programas, planos, manuales y registros de calidad. 9 METODO OPERATIVO PARA LA REALIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN DE RIESGOS El objeto de este apartado es la descripción del método de Evaluación de Riesgos relacionado con la Directiva de máquinas que debe formar parte del Expediente Técnico. A nivel general, el diseño de productos seguros conlleva que desde el inicio se apliquen los siguientes principios, en el orden que se indica: 1. Eliminar o reducir los riesgos en la medida de lo posible (integración de la seguridad en el diseño y fabricación de la máquina). 2. Adoptar las medidas de protección que sean necesarias frente a los riesgos que no puedan eliminarse, anteponiendo siempre las protecciones colectivas a las individuales. 3. Informar a los usuarios de los riesgos residuales debidos a la incompleta eficacia de las medidas de protección adoptadas, indicar si se requiere una formación especial y señalar si es necesario un equipo de protección individual. El objetivo de dichas evaluaciones de riesgo es la consecución de diseños inherentemente seguros eliminando cualquier impacto a la seguridad y salud de las personas que se puedan ver afectadas en cualquiera de los modos de uso de la máquina. 21 9.1 Principios Generales para Evaluación de Riesgos Para establecer los principios generales de la elaboración de las Evaluaciones de riesgo relacionadas con la Directiva de máquinas nos basaremos en la norma armonizada a esta Directiva, EN ISO 12100:2010 Safety of machinery - General principles for design - Risk assessment and risk reduction (ISO 12100:2010). La evaluación del riesgo es una serie de pasos lógicos que permite analizar y valorar, de una manera sistemática, los riesgos asociados a las máquinas. La evaluación del riesgo va seguida, siempre que sea necesario, de la reducción del riesgo. Puede ser necesario repetir este proceso para eliminar peligros, en la medida de lo posible, y para reducir adecuadamente los riesgos mediante la implementación de las medidas preventivas. Esta valoración proporcionará la información que se requiere para realizar dictámenes sobre la necesidad o no de rediseñar para reducir el riesgo. Estos dictámenes deben estar sustentados por una estimación cualitativa, y si resulta apropiado, cuantitativa, del riesgo asociado a los peligros presentados por la máquina. Todos los métodos de evaluación del riesgo son subjetivos y piden que se tomen decisiones de juicio en base a la experiencia, el conocimiento de la máquina y su funcionamiento, y cualquier información que tenga disponible en ese momento. La evaluación del riesgo se debe realizar de manera que sea posible documentar el procedimiento seguido (iteraciones de diseño incluidas) y los resultados alcanzados. El método elegido para realizar la Evaluación de riesgos es el Análisis preliminar de riesgos (Preliminary Hazard Analysis - PHA), este método fue desarrollado inicialmente por las Fuerzas Armadas de USA y es utilizado en la fase de desarrollo de instalaciones y para casos en los que no existen experiencias anteriores. Selecciona los peligros existentes, sus causas y consecuencias incluyendo recomendaciones para reducir o eliminar estos peligros, de forma cualitativa. La estimación del riesgo cuantitativa se llevará a cabo mediante el método del HRN (Hazard Rating Number). La definición de este método es debida a J. Steel [STEEL 1990], [CASAL1996], y ha sido documentada en el libro "Safety Reliability & Risk Management: An Integrated Approach " (ISBN: 0-75064016-2) by Sue Cox & Robin Tait de la editorial Butterworth-Heinemann, escrito en el seno de la Universidad de Loughborough en Reino Unido. El método planteado requiere relativamente poca inversión en su realización (reuniones de equipos, compuestos por diseñadores con experiencia en seguridad, normas de diseño y especificaciones), por lo que se considera que es adecuado para examinar los proyectos de diseño de un aerogenerador. Para la adecuada realización de la evaluación se debe tener cierta información previa al análisis, que incluirá los siguientes elementos: a) relativos a la descripción de la máquina: 1) especificaciones del usuario; 2) especificaciones previstas de la máquina: i) descripción de las diversas fases del ciclo de vida completo de la máquinas; ii) planos de diseño u otros medios para definir la naturaleza de la máquina; iii) fuentes de energía requeridas y modo de alimentación; 3) documentación relativa a diseños precedentes de máquinas similares; 4) información para la utilización de la máquina, usos previstos, usos prohibidos; b) relativos a las reglamentaciones, normas y otros documentos aplicables: 1) reglamentaciones aplicables; 2) normas armonizadas a las Directivas aplicables; 3) especificaciones técnicas; c) relativos a la experiencia de utilización: 1) cualquier historial de accidentes, incidentes o disfuncionamientos de la máquina real o de máquinas similares; 22 2) el historial de daños a la salud debidos, por ejemplo, a emisiones (ruido, vibraciones, polvo, humos, etc.), productos químicos utilizados o materiales procesados por la máquina; NOTA: La ausencia de un historial de accidentes, un número reducido de accidentes o una gravedad baja de los accidentes no se deben considerar como presunción automática de riesgo bajo. d) principios ergonómicos De este modo, se define un proceso iterativo de evaluación y reducción de riesgos, incluyendo los siguientes pasos: 1. La evaluación del riesgo incluye a) Análisis del riesgo: 1. Determinación de los límites de la máquina, 2. Identificación de peligros, 3. Estimación de los riesgos, b) Valoración del riesgo Todos los peligros deben someterse a este proceso. Debe repetirse (proceso iterativo) hasta que el riesgo residual sea lo suficientemente bajo. El proceso iterativo necesario para la reducción del riesgo se describe en el siguiente flujograma: Figura 7 - Proceso iterativo de evaluación del riesgo INICIO Determinación de los límites de la máquina Identificación de peligros Estimación del riesgo Valoración del riesgo ¿Se ha reducido adecuadamente el riesgo? Proceso de reducción del riesgo Análisis del riesgo Evaluación del riesgo FIN SÍ NO 29 SISTEMA FUNCIONAL FUNCION DESCRIPCIÓN FS4 Sistema de control de operación Sistema que tiene como función el control del funcionamiento del aerogenerador y la supervisión en todos los modos de uso (validación, puesta en marcha, mantenimiento y operación) Adapta las condiciones de operación para la optimización de la producción de energía en función de las cargas y las condiciones externas (viento, ambiente, requisitos de conexión a red) FS5 Sistema de transmisión de energía mecánica Sistema cuya función es la transmisión de la energía mecánica que se transforma en energía eléctrica. FS6 Sistema de transmisión de cargas Sistema cuya función es la transmisión de la energía mecánica no convertible en el suelo o fondo del mar, así como el posicionamiento de todos los componentes en la posición requerida para optimizar el rendimiento energético FS7 Sistema de aislamiento y climatización Sistema cuya función es la adecuación de todos los subsistemas y componentes de aerogeneradores a las condiciones ambientales en t odas las modalidades de uso de la operación solicitada por medio de acondicionamiento y protección de sistemas (aislamientos anticorrosión, climatización de armarios eléctricos, …) FS8 Sistema de distribución de energía eléctrica Sistema cuyas funciones son: - Distribución de energía eléctrica a los distintos subsistemas y componentes de aerogeneradores, para poder realizar las maniobras necesarias (encender / apagar / control) - Pararrayos y derivación a tierra de fenómenos ambientales - Sistema de tierras - Sistemas de protecciones eléctricas FS9 Sistema de seguridad de la Operación Sistema cuya función es garantizar la integridad de la turbina de viento en todos las condiciones de operación, modificando e incluso deteniendo las condiciones de operación cuando se exceden los límites de operación establecidos FS10 Sistemas que permiten el mantenimiento (accesos, iluminación, …) Sistema cuya función es permitir el acceso a las áreas de trabajo el montaje, puesta en servicio, operación, mantenimiento y desmantelamiento de las instalaciones WTG Integración de sistemas Unión de todos los sistemas para conformar el aerogenerador Incluye validación y redacci ón de instrucciones de uso Tabla 7 – División del aerogenerador en Sistemas Funcionales 30 También se puede llegar al detalle de dividir en subsistemas e incluso componentes, haciendo de este modo la identificación más modular y evitando se puedan obviar peligros. Ejemplo de peligros identificados: 1. Peligro mecánico por movimiento del sistema de transmisión de potencia debido a un arranque intempestivo: Atrapamiento del operario que se encuentra interviniendo en mantenimientos preventivos en la zona del Drive-Train. El operario de mantenimiento debe acceder a la nacelle para realizar mantenimientos periódicos, debiendo estar cerca de la zona de acción del drive-train. El sistema de control del aerogenerador puede ponerlo en marcha automáticamente y que otro operario desde las consolas de control (por ejemplo desde la base de la torre, llamado control del ground) e incluso que desde el telemando se puede poner en marcha, 2. Peligro mecánico por caída de altura al subir al techo de la Nacelle, altura desde el suelo superior a 60 metros: Caída cuando el operario realiza mantenimiento de anemómetros, refrigerador y balizas. El operario debe salir de la nacelle a su techo para realizar mantenimientos periódicos. La altura a buje es desde 60 hasta 80, dependiendo de la altura de buje de la máquina, y la superficie puede estar mojada, además de haber velocidades de aire altas. 3. Peligro eléctrico por arco debido a distancia insuficiente a partes activas en alta tensión (20 KV ) en la zona del trasformador: Electrocución al realizar mantenimiento en zona de torre cercana al transformador y aparamenta de alta tensión. En la zona del ground se instala el transformador (0,690-20Kv) y la aparamenta eléctrica de alta tensión, de tal modo que es una zona accesible a las personas que entren dentro del aerogenerador nada más entrar. 4. Peligro asociado a la instalación de una máquina en zonas de heladas debido a caída de hielo desde las palas en movimiento: Puesta en marcha del aerogenerador con hielo formado en las palas y personas en las inmediaciones del parque eólico. A bajas temperaturas se forma hielo en las palas, que en el momento de la puesta en marcha puede ser despedido hacia zonas cercanas (30 metros de la base de la torre). Las masas de hielo desprendidas suelen ser de menos de 1 Kg. pero compactas. 5. Peligros producidos por no respetar los principios de la ergonomía en el diseño de los accesos por la torre, ascenso o descenso: Zonas de acceso incumpliendo dimensiones mínimas necesarias para una persona equipada con equipo anticaídas para mantenimientos. Los operarios de mantenimiento tienen que poder acceder a las zonas de operación, los accesos deben respetar unas dimensiones mínimas para permitir ese acceso. 6. Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina, caída de rayo en aerogenerador en funcionamiento: Las consecuencias son destrozos en los materiales eléctricos, mecánicos e incluso la generación de un incendio. Los rayos impactan con gran facilidad en los aerogeneradores de un parque eólcio, ya que suelen ser las los puntos más altos de las zonas. Suelen o salir por las palas, dependiendo de la polaridad del rayo, pero también pueden impactar en cualquier parte de la máquina. 7. Peligro eléctrico por sobrecarga del sistema eléctrico que derivaría en un incendio en aerogenerador: La consecuencia más probable es la generación de un incendio. Los incendios en aerogeneradores se producen principalmente por sobreacargas eléctricas o rayos, usualemente se producen sin operarios en la máquinas si bien en un incendio el 30/10/2013 en una máquina V 66-1.75MW en Ooltgensplaat en el sur de Holanda, dos operarios se encontraron atrapados en la nacelle, muriendo al no dar tiempo a ser evacuados. http://renews.biz/52979/two-dead-after-dutch-turbine-fire/ 31 8. Peligro mecánico por aceleración del rotor de la máquina debido a un embalamiento motivado por un fallo del sistema de control que haga que el sistema se haga inestable: Colapso de la máquina completa en funcionamiento. Vestas revela la causa de colapso de su aerogenerador V52 850, ocurrida en el campo de aerogeneradores irlandés Loughderryduff el 25/03/2013. Según palabras del portavoz de la compañía, la investigación concluye que un error en el sistema de control de paso falló, al menos, en una de las palas, llevando a una sobrevelocidad del rotor que por otro lado flectó la pala ocasionándose así el posterior impacto de ésta contra la columna del aerogenerador, causando su colapso por daño estructural y destrucción del rotor. Como dato importante concer que se encontraron trozos de la torre a mas de 800 metros de su ubicación original Uno de los dispositivos de control del aerogenerador se encarga de girar las aspas con el cuando la velocidad del viento supera los 25m/s que es la barrera donde el aerogenerador tiene más peligro de colapso. Si se produce la sobrevelocidad una de las aspas flecta excesivamente y choca contra la torre partiéndola y generando el colapso de la estructura. http://renews.biz/37697/turbine-collapses-in-county-donegal/ 9. Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina por esfuerzos superiores a los admitidos por la máquina debido a un viento huracanado: Colapso de la máquina completa en funcionamiento En función de la velocidad de viento que puede alcanzar el viento en un emplazamiento, el aerogenerador puede colapsar por fallo estructural. 10. Peligro mecánico por caída de altura al subir a plataformas de trabajo, altura desde el suelo superior en función de la zona desde 20 m a 60 m: Caída cuando el operario realiza mantenimientos periódicos por los huecos existentes. Si existen huecos en las plataformas donde los operarios deben acceder para mantenimientos, y estos son los suficientemente grandes, los operarios pueden caer. El 24 de mayo de 2013 un operario murió en un aerogenerador por este motivo. 11. Peligro mecánico por caída de tramos de la torre en transporte por carretera y/o marítimo debido a la inestabilidad del utillaje de transporte. Aplastamiento de personas que colaboran en las tareas de carga, transporte y descarga. Un diseño no adecuado del útil de transporte de los tramos de torre puede causar un accidente en el transporte. 12. Peligro mecánico por caída de las palas en el montaje debido a la inestabilidad del utillaje de montaje. Aplastamiento de personas que colaboran en las tareas de ensamblado de la nacelle. Un diseño no adecuado del útil de montaje de las palas puede causar un accidente en el montaje de las mismas. 32 Ejemplo : Peligro mecánico por movimiento del sistema de transmisión de potencia debido a un arranque intempestivo Peligro mecánico por caída de altura al subir al techo de la Nacelle, altura desde el suelo superior a 60 metros Peligro eléctrico por arco debido a distancia insuficiente a partes activas en alta tensión (20 KV ) en la zona del trasformador Peligro asociado a la instalación de una máquina en zonas de heladas debido a caída de hielo desde las palas en movimiento Peligros producidos por no respetar los principios de la ergonomía en el diseño de los accesos por la torre, ascenso o descenso Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina, caída de rayo en aerogenerador en funcionamiento Peligro eléctrico por sobrecarga del sistema eléctrico que derivaría en un incendio en aerogenerador Peligro mecánico por caída de altura al subir a plataformas de trabajo, altura desde el suelo superior en función de la zona desde 20 m a 60 m Figura 9 - Zonas en las que los Peligros se materializan 33 Peligro mecánico por movimiento del sistema de transmisión de potencia debido a un arranque intempestivo Peligro mecánico por caída de altura al subir al techo de la Nacelle, altura desde el suelo superior a 60 metros Peligro eléctrico por arco debido a distancia insuficiente a partes activas en alta tensión (20 KV ) en la zona del trasformador Peligro asociado a la instalación de una máquina en zonas de heladas debido a caída de hielo desde las palas en movimiento 34 Peligros producidos por no respetar los principios de la ergonomía en el diseño de los accesos por la torre, ascenso o descenso Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina, caída de rayo en aerogenerador en funcionamiento Peligro eléctrico por sobrecarga del sistema eléctrico que derivaría en un incendio en aerogenerador Peligro mecánico por aceleración del rotor de la máquina debido a un embalamiento motivado por un fallo del sistema de control que haga que el sistema se haga inestable 35 Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina por esfuerzos superiores a los admitidos por la máquina debido a un viento huracanado Peligro mecánico por caída de altura al subir a plataformas de trabajo, altura desde el suelo superior en función de la zona desde 20 m a 60 m Peligro mecánico por caída de tramos de torre en transporte por carretera y/o marítimo debido a la inestabilidad del utillaje de transporte Peligro mecánico por caída de las palas en el montaje debido a la inestabilidad del utillaje de montaje 36 9.4 Estimación del riesgo La estimación del riesgo se llevará a cabo mediante el método del HRN (Hazard Rating Number). La definición de este método es debida a J. Steel [STEEL 1990], [CASAL1996], y ha sido documentada en el libro "Safety Reliability & Risk Management: An Integrated Approach " (ISBN: 0-7506-4016-2) by Sue Cox & Robin Tait de la editorial Butterworth-Heinemann. Una vez que el peligro ha sido identificado, usando las tablas de valores numéricos preefinidos y el conocimiento de cómo opera la máquina, se estima la probabilidad de que una persona o personas que entren en contacto con el peligro, la frecuencia de exposición al peligro, la máxima pérdida probable y las personas en riesgo. El siguiente paso es multiplicar todos los números para conseguir el número de índice de peligrosidad (HRN). HRN = LO * FE * DPH * NP Siendo: • LO Probabilidad de ocurrencia (Likelihood of Occurrence - LO): Las posibilidades de que una persona entré en contacto con el peligro o esté en una situación en la que esté expuesta a un peligro. • FE Frecuencia de exposición al peligro (Frecuency of Exposure - FE): ¿Con qué frecuencia la persona está expuesta a un peligro? • DPH Máxima pérdida probable (Degree of Possible Harm - DPH): El grado máximo de las lesiones o daños a la salud que pueden ser causados. • NP Personas en riesgo (Number of People - NP): El número de personas que están expuestas al peligro en un momento dado. 37 EVALUACIÓN DE RIESGOS BASADA EN HAZARD RATING NUMBER Probabilidad de ocurrencia (Likelihood of Occurrence - LO) Valor Exposición / Contacto 0 Imposible, no puede pasar bajo ninguna circunstancia 0,1 Casi improbable, posible en circunstancias extremas 0,5 Muy poco probable, concebible 1 Improbable, podría ocurrir 2 Posible, poco común 5 Probable: podría suceder 8 Probable; no sorprendente 10 Probable; cabe esperarlo 15 Cierto; no hay duda Frecuencia de exposición al peligro (Frecuency - FE) Valor Frecuencia 0,1 Poco frecuente 0,2 Anual 1 Mensual 1,5 Semanal 2,5 Todos los días 4 Cada hora 5 Constantemente Máxima pérdida probable (Degree of Possible Harm - DPH) Valor Pérdida 15 Fatalidad 8 Enfermedad / lesión importante permanente 4 Enfermedad / lesión importante temporal 2 Enfermedad / lesion mayor 1 Enfermedad / lesion menor 0,5 Herida punzante 0,1 Arañazo / contusión Personas en riesgo (Number of People at risk at any one time - NP) Valor Número 1 1-2 2 3-7 4 8-15 8 16-50 12 >50 Tabla 8 - Valores numéricos de método Hazard Rating Number 38 Peligro Ejemplo: LO FE DPH NP HRN Peligro mecánico por movimiento del sistema de transmisión de potencia debido a un arranque intempestivo 10 1,5 15 1 225 Peligro mecánico por caída de altura al subir al techo de la Nacelle, altura desde el suelo superior a 60 metros 10 1 15 1 150 Peligro eléctrico por arco debido a distancia insuficiente a partes activas en alta tensión (20 KV ) en la zona del trasformador 15 1,5 15 1 337,5 Peligro asociado a la instalación de una máquina en zonas de heladas debido a caída de hielo desde las palas en movimiento 5 2,5 15 1 187,5 Peligros producidos por no respetar los principios de la ergonomía en el diseño de los accesos por la torre, ascenso o descenso 5 1,5 2 1 15 Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina, caída de rayo en aerogenerador en funcionamiento 10 0.2 15 1 30 Peligro eléctrico por sobrecarga del sistema eléctrico que derivaría en un incendio en aerogenerador 2 5 8 1 80 Peligro mecánico por aceleración del rotor de la máquina debido a un embalamiento motivado por un fallo del sistema de control que haga que el sistema se haga inestable 8 5 15 2 1200 45 Peligro HRN inicial Valoración inicial Medida de control LO FE DPH NP Nuevo HRN Nueva valoración Riesgo residual Peligros producidos por no respetar los principios de la ergonomía en el diseño de los accesos por la torre, ascenso o descenso 15 Relevante Acceso a los puestos de trabajo o puntos de intervención según especificaciones de norma EN ISO 14122 y EN 547 0,1 1,5 2 1 0,3 Insignificante Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina, caída de rayo en aerogenerador en funcionamiento 30 Relevante Sistema de canalización de rayos consiguiendo continuidad en toda parte metálica 10 0,2 0,1 1 0,2 Insignificante Peligro eléctrico por sobrecarga del sistema eléctrico que derivaría en un incendio en aerogenerador 80 Alto Protecciones para sobrecargas del sistema eléctrico según especificaciones de norma EN 60204-1 0,1 5 8 1 4 Muy bajo Peligro mecánico por aceleración del rotor de la máquina debido a un embalamiento motivado por un fallo del sistema de control que haga que el sistema se haga inestable 1200 Inaceptable Diseño robusto de sistema de control automático 0 5 15 2 0 Insignificante 46 Peligro HRN inicial Valoración inicial Medida de control LO FE DPH NP Nuevo HRN Nueva valoración Riesgo residual Peligro asociados al medio ambiente en el que se utiliza la máquina por esfuerzos superiores a los admitidos por la máquina debido a un viento huracanado 48 Relevante Diseño estructural resistente y estable del aerogenerador adecuado a velocidades de viento clasificado huracán de 40 m/s 0,1 0,2 15 2 0,6 Insignificante Peligro mecánico por caída de altura al subir a plataformas de trabajo, altura desde el suelo superior en función de la zona desde 20 m a 60 m 24 Relevante Plataformas según especificaciones de norma EN ISO 14122 0,1 1,5 15 1 2,25 Muy bajo Peligro mecánico por caída de tramos de torre en transporte por carretera y/o marítimo debido a la inestabilidad del utillaje de transporte 180 Muy alto Diseño estructural resistente y estable de los utillajes de transporte de tramos de torre 0,1 0,2 15 4 1,2 Muy bajo 47 Peligro HRN inicial Valoración inicial Medida de control LO FE DPH NP Nuevo HRN Nueva valoración Riesgo residual Peligro mecánico por caída de las palas en el montaje debido a la inestabilidad del utillaje de montaje 180 Muy alto Diseño estructural resistente y estable de los utillajes de montaje de palas 0,1 0,2 15 4 1,2 Muy bajo (1) Existencia de riesgo residual en caso de no usar los Equipos de protección individual adecuadamente: Risk of falling down: Reducción del riesgo mediante información al usuario y procedimientos de trabajo incluyendo uso de equipos de protección individual, a incluir en manual de instrucciones y en señalización en la máquina 48 9.7 Documentación de la evaluación del riesgo La documentación debe probar el procedimiento que se ha seguido y los resultados que se han alcanzado. Esta documentación incluye, cuando sea pertinente, documentación de: a) la máquina para la que se ha llevado a cabo la evaluación (por ejemplo, especificaciones, límites, uso previsto); b) cualquier hipótesis pertinente que se haya hecho (cargas, resistencias, factores de seguridad, etc.); c) los peligros y situaciones peligrosas identificados y los sucesos peligrosos considerados en la evaluación del riesgo; d) la información en la que se ha basado la evaluación de riesgos; 1. los datos utilizados y su procedencia (historial de accidentes, experiencia adquirida en la reducción del riesgo; aplicada a una máquina similar, etc.), 2. la incertidumbre asociada a los datos utilizados y su repercusión en la evaluación de riesgos, e) los objetivos de reducción de riesgos a obtener mediante las medidas preventivas; f) las medidas preventivas aplicadas para eliminar los peligros identificados o para reducir los riesgos, referenciando las normas utilizadas para seleccionar las medidas preventivas; g) los riesgos residuales asociados a la máquina; h) el resultado de la evaluación final de riesgos; i) cualquier formato completado durante la evaluación de riesgos. 49 Ejemplo de formato de registro manual (fuente: Manual aplicación mCom de TÜV SUD) 50 Figura 11 – Modelo ficha registro de evaluación de riesgo (Fuente: Manual aplicación mCom de TÜV SUD) 51 9.8 Aplicaciones informáticas de apoyo Se ha realizado una búsqueda de aplicaciones informáticas de ayuda a la gestión y al registro de las evaluaciones de riesgos, de tal modo que este registro sea fácilmente archivado como documentación perteneciente al Expediente Técnico y además, que los trabajos realizados con anterioridad sean aprovechables para los posteriores. Se han estudiado varias aplicaciones informáticas comerciales, destacando por su versatilidad las que siguen. 9.8.1 Machinery compliance software mCom de TÜV SÜD El software mCom Machinery Compliance es un Sistema de software para la gestión y evaluación de riesgos, proveniente de la empresa focalizada en temas de seguridad en máquinas Laidler Associates. Las principales características son: • mCom simplifica y agiliza el proceso de evaluación asegurando que no se olvida ningún paso vital. • Se obtiene una evaluación de riesgos comprensible, cumpliendo los requisitos esenciales de seguridad y salud de la Directiva de máquinas. • Contiene referencias cruzadas con las normas EN aplicables con presunción de conformidad una vez que han sido aplicadas. • Ofrece asistencia para determinar el “Performance level required (PLr)” de cada función de seguridad conforme a la norma EN 13849-1. • Compila el Expediente técnico de la máquina. • Genera la Declaración CE de conformidad. Figura 12 - Capturas de pantalla de la aplicación mCom 52 9.8.2 Safexpert de SICK AG Safexpert® es un sistema software para el Marcado CE de maquinas e instalaciones. Desde 1995 Safexpert sirve de ayuda en los proyectos de marcado CE con estas características principales: • Sirve de guía para el marcado CE según la directiva de máquinas incluida la evaluación de riesgos según la norma ISO 12100 • Dispone de una base de datos de normas armonizadas • Sirve de asistente para el registro y la aceptación de la evaluación de riesgos Figura 13 - Capturas de pantalla de la aplicación Safexpert 9.8.3 RASWin de SOLIDSAFE RASWin es una aplicación informática, que genera la documentación para el Marcado CE según la Directiva Máquinas 2006/42/CE y la lista de las normas utilizadas, con las soluciones adoptadas para prevenir los riesgos presentados por una máquina o conjunto de máquinas. Funciones principales de RASWin: • Realiza un Análisis Preliminar de Peligros (técnica basada en un método inductivo) • Identifica en toda las fases de la vida de un sistema / subsistema los peligros, las situaciones y los sucesos peligrosos que podrían provocar un accidente. • Basado en un análisis cuantitativo para la estimación de los riesgos (método HRN). • Tratamiento de imágenes y videos como herramienta de ayuda para realizar el análisis. • Incluye recomendaciones y cálculos basados en normas armonizadas, permitiendo aplicar las medidas correctoras según dichas normas. • Motor de ayuda para determinar la categoría de una máquina o zona de ella. • Motor para el cálculo del Nivel de Prestaciones requerido (Performance Level required) • Definición de especificaciones de la función de seguridad y el cálculo del Nivel de Prestaciones según UNE-EN ISO 13849 53 Figura 14 - Capturas de pantalla de la aplicación RASWin 10 COMPROBACIÓN FINAL DE CUMPLIMIENTO DE REQUISITOS Previamente a la puesta en servicio del aerogenerador se realizará una última comprobación mediante la evaluación de riesgos cualitativa del cumplimiento de los requisitos esenciales de seguridad y salud de la Directiva 2006/42/EC, bien sea mediante la demostración de la aplicación de las normas armonizadas de diseño para asegurar la conformidad de cada unos de los puntos o, alternativamente, de los métodos alternativos a las normas armonizadas descritos. El ETM deberá estar concluido en el momento de la puesta en servicio del aerogenerador, una vez finalizada su validación y antes del inicio de la fase 5: Rampa de producción, es decir en la puerta “Final Design Review – FDR” del proyecto. 11 CONFECCIÓN Y MANTENIMIENTO DEL EXPEDIENTE TÉCNICO El Expediente Técnico debe actualizarse a lo largo del ciclo de vida del aerogenerador como consecuencia de las posibles actualizaciones de las directivas o las normas aplicables y de los cambios realizados al producto mediante un procedimiento de Gestión de Cambios. La Documentación deberá mantenerse durante un periodo de 10 años tras la última fecha de fabricación del último producto. 12 ANEXOS • Anexo I: Requisitos esenciales y normas armonizadas • Anexo II: Ejemplo de identificación Requisitos de diseño • Anexo III: Modelo de Declaración de Conformidad CE 13 BIBLIOGRAFÍA • Guide to application of the Machinery Directive 2006/42/EC – 2nd Edition - June 2010 • UNE-EN ISO 9001:2008. Sistemas de gestión de la calidad. Requisitos. • Managing Product Design Projects. For Managers Commissioning Design Projects. DBA Guide Five. 2003 Copyright Design Business Association 2003 54 • Engineering Design – McGraw-Hill International Edition – Fourth edition 2009 – George E. Dieter and Linda C. Schmidt – Chapter 2 Product Development Process • NASA Procedural Requirements, Subject: NASA Systems Engineering Processes and Requirements, Appendix G Responsible Office: Office of the Chief Engineer, NPR 7123.1A, Effective Date: March 26, 2007, Expiration Date: March 26, 2012 • EN ISO 12100:2010 Safety of machinery - General principles for design - Risk assessment and risk reduction (ISO 12100:2010) • EN 61400-1:2005, Wind turbines – Part 1: Design requirements • IEC 61400-22:2010: Wind turbines – Part 22: Conformity testing and certification • Safety Reliability & Risk Management (ISBN: 0-7506-4016-2) by Sue Cox & Robin Tait of Loughborough University in United Kingdom • A practical guide to Machinery safety, Edition 4 – TÜV SÜD Product Service • Guidelines for Safe Machinery, Six Steps to a Safe Machine – SICK Inc. • Machinery compliance software mCom de TÜV SÜD: http://www.tuv-sud.co.uk/uken/industry/manufacturing-industrial-machinery/risk-assessment-software, última visita 22/12/2013 (actualmente el soporte a este producto no está disponible) • Safexpert de SICK AG: http://www.safexpert.eu/ce_software_safexpert.html, última visita 05/03/2013 • RASWin de SOLIDSAFE: http://www.raswin.eu/, última visita 05/03/2014