Implementamos a segurança utilizando muito baixa tensão

A corrente é a fonte do perigo

Quando uma pessoa entra em contacto com uma parte activa, ocorre a passagem de uma corrente eléctrica que, dependendo da intensidade, pode provocar desde uma leve sensação, até a um choque grave.

Se ultrapassados os seguintes limites, a corrente pode ser mortal:

• 25 mA em corrente alternada (CA) a 50 Hz;
• 50 mA em corrente contínua (CC).

Estes são valores indicativos e podem variar segundo determinados condições específicas.

O corpo humano e a sua resistência eléctrica

A resistência eléctrica do corpo humano não é comparável a nenhum elemento condutivo de um circuito, mas o seu valor é suficiente para permitir que a corrente eléctrica passe através do mesmo, criando um fenómeno conhecido como electrocussão. O corpo humano é composto por cerca de 70% de água que, devido ao seu conteúdo de sais dissolvidos, o converte num bom condutor.

Dados experimentais indicam que a resistência do corpo humano se encontra entre 1000 e 5000 Ω,dependendo de muitos factores. Podemos sobretudo considerar dois valores:

• A resistência eléctrica é de cerca de 1000 Ω, se o indivíduo tiver a pele molhada, não usar sapatos e estiver numa zona húmida;
• Em condições adequadas, com a pele seca e num local seco, a resistência alcança um valor de cerca de 5000 Ω.

Cálculo do limite da tensão perigosa com uma resistência de 2000 Ω:

• Caso CA U <2000 Ω x 25 mA = 50 V CA
• Caso CC U <2000 Ω x 50 mA = 100 V CC

A Lei de Ohm e a segurança

Segundo a resistência eléctrica de uma pessoa num determinado ambiente e o limiar de corrente perigosa, podemos utilizar a Lei de Ohm para calcular a tensão máxima, que garanta a segurança em caso de contacto com as partes activas do sistema.

Estes valores são comparáveis aos valores máximos de tensão da norma IEC HD 60364, no que diz respeito à baixa tensão de segurança:

• Em CA: U <50 V CA;
• Em CC: U <120 V CC, sem ondulações.

A utilização de uma tensão de 12 V ou 24 V resulta, portanto, numa protecção adicional. Na realidade, com estes valores de tensão, a corrente apenas se pode tornar perigosa se a resistência eléctrica da pessoa tiver um valor menor que 240 Ω ou 480 Ω, com corrente contínua (para 12 V e 24 V, respectivamente).

Estes valores de resistência apenas são alcançados em casos muito críticos, como em zonas húmidas, por exemplo em piscinas, onde, conforme indicado pela norma, as tensões máximas são de 12 V CA ou 30 V CC.

A segurança das pessoas poderia ser garantida, ao alimentar um circuito com uma tensão de 12 V ou 24 V. Geralmente, os fornecimentos em tensão reduzida abastecem estas duas tensões de saída, em corrente contínua ou alternada. À primeira vista, a utilização de um transformador ou o fornecimento de energia eléctrica em tensão reduzida parece ser suficiente, mas não é.

O perigo pode surgir de diferentes partes do sistema:

• Se uma avaria a montante do transformador ou da alimentação gerar um aumento na tensão até um valor de vários kV, o isolamento entre o primário e o secundário pode quebrar-se, resultando numa tensão muito elevada para o secundário, com um consequente risco de electrocussão. A solução para evitar este problema é a utilização de uma alimentação com um isolamento especial entre o primário e o secundário;
• O sistema de ligação à terra poderia, em certos casos, ter um potencial que não fosse igual a zero. Pode ocorrer que uma corrente de ligação à terra noutro local do sistema aumente o potencial do dispositivo, até um valor que é suficientemente elevado para causar danos às pessoas. A solução para este problema é evitar a ligação em tensão reduzida do equipamento à terra, e separar as partes activas dos diferentes circuitos.

Diferentes classes de tensão muito baixas

Tendo em conta estes dois dados, a alimentação em tensão reduzida classifica-se em três tipos, segundo a norma HD 60364:

• Partindo de um circuito Functional Extra Low Voltage (FELV) substitui-se a alimentação com um equipamento com isolamento especial, obtendo um circuito Protection Extra Low Voltage (PELV). Assim, obtemos um circuito Safety Extra Low Voltage (SELV), eliminando a ligação entre a terra e o equipamento. Nem sempre é possível isolar a massa da terra;
• A norma indica que a protecção contra contactos directos e indirectos está assegurada por tensões SELV menores do que 25 V CA e 60 V CC. O circuito SELV é, portanto, a solução mais segura.

Exemplo de aplicação com tensão SELV:

• Iluminação subaquática de piscinas;
• Jactos de água, fontes;
• Campainhas;
• Controlo de painéis publicitários;
• Iluminação pública;
• Bombas de líquidos para manter os alimentos frescos;
• Fabrico de componentes electrónicos em CC, PLC;
• Nos centros de dados, alimentação eléctrica em CC com selectividade em caso de avaria.

Soluções para fornecimento de energia em tensão reduzida de segurança:

Circuito SELV e PELV em corrente alternada:

• Os transformadores modulares são adequados para o fornecimento de energia para cargas de utilização descontínua;
• Para alimentar cargas para uma utilização contínua, como por exemplo para um sistema de iluminação, tanto o transformador modular TS-C como o TM-S da ABB são equipamentos adequados.

Circuito FELV em corrente alternada:

• Neste caso não é necessário um transformador com isolamento especial; portanto, o transformador TM-C com as tensões do secundário de 12-24 V é o indicado.

Circuitos SELV, PELV ou FELV em corrente alternada:

• Os acessórios de comutação de alimentação de várias marcas são adequados;
• Se existe uma grande quantidade de linhas ligadas à água através de uma fonte de alimentação, é possível utilizar uma protecção selectiva com dispositivos EPD24. Qualquer avaria nas linhas é monitorizada devido a um contacto de sinalização, a linha é desligada enquanto a ligação operacional é mantida nas outras linhas.

Todas as soluções permitem uma alimentação no primário de 230 V CA.

Vantagens da alimentação em circuitos de tensão com segurança SELV:

• Não é necessária protecção, tanto no caso dos contactos directos como indirectos;
• Continuidade de serviço, inclusivamente nos casos de contacto directo ou indirecto;
• O circuito é sempre seguro, mesmo quando não é mantido sob controlo;
• Utilização em várias aplicações, desde residenciais (casa de banho) até industriais (Datacenters, PLC).