Equipotencial: ¿medida de seguridad sensata o gasto innecesario?

Cuando se trata de la seguridad de la maquinaria, las discusiones se centran principalmente en la protección contra riesgos mecánicos como el aplastamiento y el cizallamiento o giran en torno a los sistemas de control relacionados con la seguridad. Sin embargo, la seguridad de la maquinaria también significa lograr la seguridad eléctrica, es decir, la protección contra descargas eléctricas peligrosas. ¿Es esto simplemente una cuestión de rutina? Muchos sistemas de maquinaria conllevan un potencial de riesgo oculto, ya que la cerca de protección alrededor del sistema no está incluida en el sistema de unión protectora de la máquina. 

Desde hace un par de años, siguen apareciendo problemas relacionados con la unión protectora o la unión equipotencial de las cercas de guardia. Muchos esperaban que la nueva versión de en (IEC) 60204-1 finalmente encontrara una respuesta definitiva a la pregunta de que esta era una medida de seguridad sensata o un gasto innecesario. Pero, desafortunadamente, incluso la nueva norma sigue siendo algo ambivalente y abierta a la interpretación. ¿Cuáles son entonces los beneficios de la unión protectora (equipotencial) en los vallados de seguridad? 

Peligro por contacto con "partes conductoras extrañas" 

Primero, no es necesario discutir que las vallas de protección de metal son partes conductoras de electricidad. Esto es cierto incluso si están lacados o recubiertos de polvo; porque el recubrimiento puede ser defectuoso, y la mayoría de las cercas de protección se instalan con sujetadores de metal liso. Si una pieza es eléctricamente conductora, puede adquirir un "potencial" eléctrico, por ejemplo, el de la "tierra" local. Es decir, la carga eléctrica presente en la ubicación de sujeción del poste de una cerca podría ser conducida por la propia cerca. Por lo tanto, la cerca de protección se encuentra bajo la definición de "parte conductora extraña" establecida en EN (IEC) 60204-1 sección 3.1.28. 

¿Por qué tocar una "parte conductora extraña" podría ser peligroso? Si una persona toca el panel de seguridad y una parte con un potencial diferente al mismo tiempo, por ejemplo, una superficie de máquina conductora, una corriente puede fluir a través de su cuerpo. El resultado sería una "igualación potencial". Dependiendo del voltaje, tales corrientes de ecualización potencial pueden ser peligrosas. Todo el mundo ha experimentado un fenómeno similar al caminar a través de una alfombra: el cuerpo de uno se carga eléctricamente. A continuación, se toca una pieza metálica con una carga eléctrica diferente, como una manija de la puerta. La carga luego pasa del cuerpo a la parte metálica, lo que resulta en una descarga eléctrica. 

Tal "ecualización potencial" causada por la carga electrostática normalmente no resulta en más que un susto, porque el flujo de corriente no es peligrosamente alto. En un edificio de fábrica, sin embargo, las cosas pueden terminar de manera muy diferente. Por ejemplo, un fuerte campo magnético cercano puede cargar una cerca de guardia. El campo puede originarse con un sistema de sujeción electromagnética grande y fuerte, un gran calentador de inducción o el motor de media tensión de un vehículo ferroviario eléctrico. Los rayos que caen cerca del edificio, también, pueden aumentar sustancialmente el potencial de tierra local. 

Teóricamente, el peligro de las corrientes de ecualización es fácil de manejar. La cerca protectora se puede conectar eléctricamente a todas las demás partes conductoras metálicas de la máquina que se pueden tocar. Por lo tanto, todas estas partes siempre tendrían el mismo potencial (el mismo voltaje) y las corrientes de ecualización no podrían ocurrir. La forma más simple y consistente de lograrlo es conectar el vallado de protección al sistema de conductores de protección de la máquina que rodea. Los edificios de fábricas modernos incluyen un sistema de ecualización de potencial y aseguran la ecualización de potencial por un número y densidad suficientes de electrodos de tierra a los que se pueden conectar piezas conductoras. 

Si se incluye un vallado de protección en el sistema de unión protectora, se excluye la descarga eléctrica de la "ecualización potencial".

Peligro de voltajes extraños que se "desvían" de dispositivos defectuosos 

Un riesgo al menos igualmente alto es planteado por fuentes de "voltajes extraños" cerca de un vallado de protección. ¿Dónde podría originarse dicho voltaje? El conductor de fase de un cable defectuoso podría tocar una cerca de protección, por ejemplo. El cable podría pertenecer a una herramienta eléctrica que se utiliza durante el mantenimiento de la maquinaria. El voltaje se "desviaría" del cable defectuoso a la cerca conductora. Una descarga eléctrica resultaría si alguien ahora tocara la cerca. 

¿Es tal caso construido o exagerado? No, porque los elementos de la valla de protección en sí podrían dañar un cable. Las puertas con bisagras y correderas pueden pellizcar los cables y dañar su aislamiento. Y el uso de aparatos eléctricos durante la limpieza y el mantenimiento es la regla en lugar de una excepción.  

Pero en el caso descrito anteriormente, ¿no se cortaría un disyuntor o fusible? Sí, eso sería deseable. Sin embargo, si la cerca de protección no está incluida en la unión protectora en el sitio, es probable que no se corte ningún disyuntor o fusible. Ni siquiera la unión protectora del aparato eléctrico ayudaría, porque la cerca tampoco tiene conexión con él. 

La solución al problema es la misma que la que evita posibles corrientes de ecualización: todos los elementos conductores de la valla de protección simplemente deben estar conectados al sistema de unión protectora de la máquina que rodea. Si un conductor de fase defectuoso toca la cerca de protección o si el voltaje se desvía hacia la cerca de alguna otra manera, un disyuntor se cortará inmediatamente y apagará la fuente de alimentación. 

Si un cable defectuoso toca un vallado de protección, la unión protectora puede convertirse repentinamente en una cuestión de vida o muerte.

Teóricamente, reducir estos riesgos es muy simple. Sin embargo, cuando se pone en práctica, la ecualización potencial y la vinculación protectora (la combinación se conoce como "vinculación equipotencial protectora") significan bastante esfuerzo. A menudo, todos los postes y paneles de la cerca deben perforarse, luego se debe colocar una manga de contacto y los elementos se conectan por medio de cables de tierra a un conductor de unión protector colocado a lo largo de toda la cerca (el conductor de unión se muestra en color naranja en la ilustración).

No es de extrañar, muchos rehúyen tal esfuerzo y gasto. El argumento en contra a menudo es que el riesgo es bajo y los requisitos de las normas no son 100 % claros. No se puede contradecir fácilmente este último argumento.

Qué dicen las normas 

ISO 14120: 2015 en la sección 5.13 dice: "Cuando los protectores están hechos de material conductor de electricidad y se utilizan en máquinas eléctricas, es posible que deban considerarse como 'partes conductoras extrañas de la máquina' de acuerdo con IEC 60204 1: 2005, Cláusula 8". Eso está casi claro, si no fuera por el "podría necesitar" en la oración. 

IEC 60204-1:2018 en la sección 8.1 contiene la figura 4 y una tabla que explica las características de un sistema de unión equipotencial protectora. El cuadro contiene un subtítulo que dice: "Partes conectadas al circuito de unión de protección que no deben utilizarse como conductor de protección". Bajo este epígrafe enumera, entre otros: "partes conductoras extrañas, por ejemplo, tuberías metálicas, cercas, escaleras, pasamanos". 

Por lo tanto, la norma indica que puede ser necesario conectar las cercas de protección y la barandilla al sistema de unión protectora de la maquinaria. Ese sería el caso si pudieran considerarse "partes conductoras extrañas"; porque estos deben incluirse en la unión protectora.

La sección 17.2 d), que se ocupa principalmente de la documentación de la instalación eléctrica de una máquina, enumera las vallas de protección y la barandilla entre las "partes conductoras extrañas" conectadas al sistema de unión equipotencial protectora de la máquina, que se pueden tocar simultáneamente "en las proximidades de la máquina (por ejemplo, dentro de los 2,5 m)". Pero aquí, también, el estándar no requiere expresamente la conexión de la cerca de protección al sistema de unión equipotencial protectora. Sorprendentemente, sin embargo, el texto de la Fig. 4 en la norma establece claramente que tales partes "no deben usarse como conductor protector". Esto parece un poco ambivalente.

Decidir durante la evaluación de riesgos 

¿Cómo se puede tomar una decisión razonable con respecto a la conexión de los paneles de protección y la barandilla al sistema de unión equipotencial protectora de la maquinaria? Por un lado, todos quieren garantizar la máxima seguridad, pero por otro lado se deben evitar costos exagerados o incluso innecesarios. 

Como siempre, cuando las normas no contienen requisitos claros, se necesitan análisis y evaluación de riesgos. Debemos considerar estas preguntas: 

• ¿La naturaleza de la instalación eléctrica local hace aconsejable tomar medidas de seguridad adicionales, porque el sistema de ecualización potencial existente es insuficiente? 
• ¿Podrían las cercas de protección y la barandilla ancladas al suelo adquirir un voltaje sustancial, lo que podría hacer que las posibles corrientes de ecualización fluyan una vez que se tocan? (Es decir, si la distancia entre una cerca/ barandilla de protección y otras partes conductoras de la máquina <2,5 m, y una persona podría tocar el panel / barandilla de protección y una parte conductora al mismo tiempo). 
• ¿Es probable que se utilicen dispositivos eléctricos como lámparas, herramientas eléctricas, etc. cerca de cercas de protección (por ejemplo, para configurar, reequipar, limpiar o realizar trabajos de mantenimiento)? 

La decisión debe ser tomada por un electricista o ingeniero eléctrico en función de la situación en el sitio. Los sistemas de maquinaria pueden ser bastante diferentes y las propiedades de los edificios de la fábrica con respecto a la ecualización potencial pueden variar sustancialmente. Axelent considera ventajoso incluir paneles de protección y barandillas de protección contra caídas en la unión equipotencial protectora del sistema respectivo. Sin embargo, la decisión debe dejarse en manos del fabricante o de la empresa que opera el sistema de maquinaria. 

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