Los estándares y su gestión en el diseño de potencia
Potencialmente, cientos de estándares de seguridad, EMC y materiales se aplican al diseño de una fuente de alimentación y pueden variar en función de la aplicación final y el área geográfica. Aunque algunos países han establecido sus propias regulaciones, la mayoría de ellas se originan en la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y se adaptan y adoptan localmente.
En Europa, por ejemplo, los estándares IEC están “armonizados” como documentos EN (EuroNormas) que se convierten en ley. Normalmente, la designación numérica permanece, por ejemplo, IEC 62368-1 pasa a ser EN 62368-1. Incluso dentro de la UE, los Estados miembros pueden tener sus propias “desviaciones” de los estándares EN, por lo que IEC opera como un “esquema CB”, que permite la aceptación de un informe de un laboratorio acreditado por parte de cualquier Estado miembro con un mínimo de pruebas y verificaciones adicionales. La Figura 1 muestra la jerarquía de las principales organizaciones de normalización y las marcas de certificación aplicadas para IEC 62368-1.
Terminología de seguridad
Los equipos eléctricos se dividen en tres grandes clases, que deben conocerse antes de realizar un diseño de potencia.
La Clase I posee una conexión del equipo a la tierra de protección (PE), que garantiza que, en caso de un fallo que haga que las partes conductoras accesibles estén activas, una corriente peligrosa fluirá a tierra en lugar de al usuario, lo que fundirá un fusible. Los equipos Clase II no cuentan con una PE, por lo que la protección se proporciona a través de una barrera de aislamiento para cualquier tensión peligrosa, con un mínimo espesor y la máxima robustez, por lo que no hay una parte conductora accesible. Los equipos Clase III se alimentan mediante una tensión extra baja separada que se considera inherentemente segura contra las descargas eléctricas. Actualmente, también existe una Clase 0 que se identifica como un producto con partes conductoras accesibles y sin PE, pero generalmente no está permitida al ser intrínsecamente insegura.
La terminología empleada por los principales estándares, a veces, puede ser confusa. A continuación, se muestra una lista con algunos términos comunes que aparecen en las normativas:
- Primario: un circuito conectado directamente a la red de alimentación de CA entrante.
- Secundario: un circuito sin conexión directa al primario (por ejemplo, aislado a través de un transformador o alimentado desde una batería).
- Tensión peligrosa (HV): una tensión que supera los 42,5 Vac pk o 60 Vdc (por ejemplo, la de la red de alimentación CA).
- Baja tensión (LV): una tensión que NO supera los 42,5 Vac pk o 60 Vdc.
- Tensión extra baja (ELV): una tensión que es LV y está separada de la HV a través de algún tipo de aislamiento (protección).
- Tensión extra baja de seguridad (SELV): un circuito secundario cuya tensión es ELV, incluso en condiciones de fallo de HV (por ejemplo, L o N o E abierto).
- Nivel de energía peligrosa: la energía almacenada de 20 J o más, o superior a 240 VA a 2 Vac o más.
- Tierra de protección (PE): una conexión segura a tierra.
La protección ante la descarga eléctrica se consigue mediante un aislamiento o una separación física. Para el aislamiento, la regla a seguir en el diseño de potencia es que siempre deben estar presentes dos medidas de protección para dar suficiente confianza en la seguridad. Una medida por sí misma se denomina protección BÁSICA, por lo que para lograr dos medidas se debe añadir un nivel COMPLEMENTARIO.
Un ejemplo que ayuda a comprender
Un ejemplo en una fuente de alimentación AC-DC es la combinación de una distancia mínima desde una tensión peligrosa hasta una estructura metálica accesible para un nivel BÁSICO, junto con una conexión a tierra segura de la estructura metálica como protección adicional, por lo que se funde un fusible si falla el aislamiento básico. Juntas, las dos medidas de protección se denominan aislamiento DOBLE.
Una sola capa de aislamiento o una separación amplia, que es tan poco propensa al fallo como un aislamiento doble, también se denomina aislamiento REFORZADO. Los usuarios también encontrarán los términos aislamiento OPERATIVO o FUNCIONAL – relativos al aislamiento o al espacio que permite a un circuito trabajar correctamente, pero sin proporcionar ninguna barrera de seguridad garantizada.
En el diseño de potencia de los productos médicos, los términos son diferentes; las medidas de protección (MOP) están referenciadas, con una MOP equivaliendo al aislamiento básico y dos MOP correspondiéndose al aislamiento doble o reforzado. Las MOP se dividen en medidas de operador y protección del paciente (MOOP y MOPP) con diferentes requisitos en las distancias de separación.
La Figura 2 es un ejemplo del caso de uso más estricto en entornos sanitarios, con las medidas de protección necesarias. Esto se dirige a la protección de paciente – catéter de flotación (CF) con conexiones de señal no especificadas en equipos de Clase I.
Al seleccionar una fuente de alimentación, resulta importante tener en cuenta que las medidas de protección sólo se logran bajo condiciones específicas. Por ejemplo, una tensión de sistema máxima, una altura de operación máxima, un grado de contaminación ambiental determinado y una categoría de sobretensión de sistema. Si el producto opera fuera de estos límites, su certificación de seguridad no resulta válida.
