Introducción a la Seguridad Eléctrica

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1 Introducción a la Seguridad Eléctrica Índice ÍNDICE: 1. Introducción Tipología de ensayos 3.1 Ensayos eléctricos. 4. Seguridad Eléctrica vs. EMC 1

2 Introducción La Seguridad Eléctrica está ligada a la Directiva 2006/95/EC Directiva de Baja Tensión ( Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión). Campo de aplicación: Material eléctrico a utilizarse con una tensión nominal comprendida entre los 50 y los voltios en corriente alterna y los 75 y los de corriente continua. Exclusiones: Material eléctrico destinado a utilizarse en una atmósfera explosiva (ATEX). Material eléctrico para electrocardiología y para usos médicos. Partes eléctricas de los ascensores y montacargas. Etc. Introducción Diseñar un equipo seguro lleva asociado un coste añadido. Por ello, la Seguridad Eléctrica de un equipo tiene que ser función de: Quién va a utilizarlo (técnico de mantenimiento vs. niño). Dónde se va a usar (invernadero vs. entorno doméstico) Cuál es la aplicación del equipo (electrocardiógrafo vs. multímetro) La Seguridad Eléctrica es un compendio de requisitos a los que se deben comprometer: Fabricante.- Diseño seguro y producción fiable. Instalador.- Utilización de material adecuado siguiendo las instrucciones del fabricante. Usuario.- Debe conocer y seguir las instrucciones del manual del equipo. Personal de mantenimiento.- Mantenimientos preventivos + repuestos correctos. 2

3 Tipos de Seguridad Eléctrica: Introducción Incondicional: - Eliminación de peligros por diseño (los avisos complementan pero no sustituyen un buen diseño). Condicional: minimiza el peligro que no se puede evitar por diseño (utilización de barreras, ) - Minimizar el peligro que se NO puede evitar por diseño (utilización de barreras, ) - El peligro está ligado a la funcionalidad final del producto (acceso a tensiones para tareas de mantenimiento). Descriptiva: - Realizar una descripción de las condiciones de uso para mantener la seguridad. - Utilizable cuando no es posible utilizar alguna de las anteriores. - Aplicable sólo para productos destinados a personal cualificado. Introducción Con la Seguridad Eléctrica se pretende dar las pautas para el diseño de equipos seguros cubriendo múltiples disciplinas: Choque eléctrico (paso de corriente a través del cuerpo humano): - Los efectos fisiológicos producidos dependen de el valor, la duración y el camino de la corriente que atraviesa el cuerpo humano, así como de las condiciones ambientales. Peligros mecánicos: - Bordes y esquinas cortantes, inestabilidad del equipo, partes móviles capaces de causar lesiones, etc. Peligros térmicos: - Quemaduras debido al contacto con partes accesibles, ignición de líquidos inflamables, degradación de aislamientos, etc. Radiación, Peligros químicos, etc Tipología y número de ensayos 3

4 Índice ÍNDICE: 1. Introducción Tipología de ensayos 3.1 Ensayos eléctricos. 4. Seguridad Eléctrica vs. EMC Aislamiento (1/3) Aislamiento básico: es el que existe entre partes activas de distinta polaridad o entre partes activas y partes accesibles conectadas a tierra en equipos de Clase I. Se consigue con un material adecuado o con un gap de aire mantenido rígidamente. Debe presentar unas buenas características respecto a: - Rigidez mecánica. - Resistencia a la temperatura. - Resistencia a la humedad (materiales no higroscópicos). - CTI (Comparative Tracking Index) - Inflamabilidad. 4

5 Aislamiento (2/3) Aislamiento suplementario: aislamiento independiente instalado además del aislamiento básico para reducir el riesgo de choque eléctrico en caso de un defecto en el aislamiento básico. Aislamiento doble: aislamiento básico + aislamiento suplementario. Aislamiento utilizado en equipos de Clase II. Ejemplos: Aislamiento (3/3) Aislamiento reforzado: aislamiento único que proporciona un grado de protección contra los choques eléctricos equivalente al aislamiento doble. - Los niveles de ensayos para aislamiento reforzado son mucho más severos (60950: 2 veces más) que para el aislamiento básico o suplementario. - Es aconsejable utilizar aislamiento doble frente a aislamiento reforzado. Las normas establecen guías para la elección del aislamiento apropiado: 5

6 [Def.] Distancia en el aire (clearance): Distancia más corta entre dos partes conductoras. Depende de: - Tensión de trabajo. - Tensión de impulso asignada. [Def.] Línea de fuga (creepage distance): Distancia más corta a lo largo de un material aislante entre dos partes conductoras. Depende de: V - Tensión de trabajo. - Grado de contaminación. Solución - Tipo de material aislante (CTI). conductora grupo I: CTI 600 grupo II: 600 CTI 400 grupo IIIa: 400 CTI 175 Electrodos grupo IIIb: 175 CTI 100 Material aislante Clases de equipos Los equipos se clasifican en función de cómo consiguen la protección frente a choque eléctrico: - Clase III: La protección recae en la baja tensión (MBTS). - Clase II: La protección recae en el aislamiento. - Clase I: La protección recae en un aislamiento básico + puesta a tierra. Categoría de los equipos Determina las sobretensiones transitorias a las que pueden estar sometidas los equipos. Se establecen cuatro categorías: Distancia en el aire ( + ) Sobretensión ( - ) - Categoría IV - Categoría III - Categoría II - Categoría I 6

7 Grado de contaminación Establece el nivel de contaminación que puede aparecer en el microambiente (interior del equipo). [Def.] Contaminación: cualquier adición de cuerpos extraños, sólidos, líquidos o gaseosos que puedan producir una reducción de la rigidez dieléctrica o de la resistividad superficial. Es función del entorno de trabajo y del número / dimensión (grado IP) de aperturas del equipo. Se establecen 4 grados de contaminación: ( - ) Líneas de fuga ( + ) - Grado de contaminación 1: Ninguna contaminación o únicamente contaminación seca no conductora. - Grado de contaminación 2: Sólo se produce contaminación no conductora que ocasionalmente puede llegar a ser conductora provocada por una condensación. - Grado de contaminación 3: Contaminación conductora o contaminación no conductora que puede llegar a ser conductora por efectos de condensación - Grado de contaminación 4: La contaminación genera una conductividad persistente causada por el polvo conductor, por la lluvia o la nieve. Índice ÍNDICE: 1. Introducción Tipología de ensayos 3.1 Ensayos eléctricos. 4. Seguridad Eléctrica vs. EMC 7

8 Tipología de ensayos Dado que las normas de Seguridad Eléctrica pretenden evitar riesgos de origines muy distintos la tipología de ensayos es muy diversa: Tª / H.R. de funcionamiento Almacenaje y transporte Niebla salina Etc. Ambientales Componentes Trafos Motores Etc. Tª de partes accesibles Hilo incandescente Llama vertical Etc. Térmicos ENSAYOS SE Eléctricos Vibraciones Choques Partes móviles Etc. Mecánicos etc, etc. Ensayos Eléctricos Los ensayos eléctricos típicos que aparecen en la mayor parte de las normas de Seguridad Eléctrica son: Continuidad de tierra. Resistencia de aislamiento. Rigidez dieléctrica (Ensayo de tensión). Corriente de fugas Norma Campo de aplicación Continuidad de tierra Resistencia de aislamiento Rigidez dieléctrica Corriente de fugas EN60065 Autómatas 1 EN Equipo eléctrico de máquinas No EN Electrodomésticos EN Luminarias EN Equipos médicos No EN60950 Tecnología de la información EN Medida, control y uso en labs. No 8

9 Ensayos Eléctricos Ensayo de Continuidad de Tierra: Objetivo: Verificar que todas las partes metálicas accesibles del equipo bajo prueba están correctamente conectadas al terminal de tierra de protección del mismo. Condiciones de ensayo: Intensidad: 10 A, 25 A o 2 In (AC ó DC). Fuente MBTS: 6 ó 12 V (AC ó DC). Resistencia medida < 0.1 Ω, 0.2 Ω ó0.5 Ω. Tiempo de ensayo > 5 s., 60 s. o no especificado. Resultado del ensayo: Setup de ensayo: Ensayos Eléctricos Ensayo de Resistencia de Aislamiento: Objetivo: Comprobar la calidad de los aislamientos empleados en el equipo bajo ensayo. Condiciones de ensayo: Tensión: 500 V (DC). Resistencia medida > 1 MΩ hasta 10 M Ω. Tiempo de ensayo: 60 s. o no especificado. Resultado del ensayo: Setup de ensayo: Fase Tierra Neutro 9

10 Ensayos Eléctricos Ensayo de Rigidez Dieléctrica: Objetivo: Verificar que en el diseño del equipo se han respetado las distancias en el aire y que las distancias de los aislamientos se han cumplido. Condiciones de ensayo: Tensión: del orden de kv (DC ó AC) o pulso 1,2 / 50 µs. Intensidad medida < 200 ma // No aparezcan descargas disrruptivas o contorneamientos. Tiempo de ensayo: 1 s. 60 s. Resultado del ensayo: Setup de ensayo: I Imáx Equipo NO CUMPLE Imín Equipo CUMPLE Equipo NO CUMPLE Fase Tierra Neutro t Ensayo de Corriente de Fugas: Ensayos Eléctricos Objetivo: Detectar la corriente que puede circular por una persona que toca la envolvente de un equipo cuando éste trabajo en sus condiciones normales de funcionamiento. Condiciones de ensayo: Tensión: Un ó 106% de Un ó 109% de Un ó 110% de Un. Intensidad medida < 0,5 7 ma (AC) ó 2 ma (DC) Circuito de medida: Impedancia del cuerpo humano Setup de ensayo: 10

11 Índice ÍNDICE: 1. Introducción Tipología de ensayos 3.1 Ensayos eléctricos. 4. Seguridad Eléctrica vs. EMC Seguridad Eléctrica vs. EMC Paradoja: La solución propuesta ante problemas de EMC implica, en muchos casos, un problema añadido para cumplir los requisitos de Seguridad Eléctrica, y viceversa. Ejemplos: Sencuencia de ensayos: 11

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