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La tensión extra baja ( ELV ) es una tensión de suministro de electricidad y forma parte de la banda de baja tensión [1] en un rango que conlleva un bajo riesgo de descarga eléctrica peligrosa . [2] [3] [4] [5] Existen varias normas que definen la tensión extra baja. La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y la IET del Reino Unido ( BS 7671 :2008) definen un dispositivo o circuito ELV como uno en el que el potencial eléctrico entre dos conductores o entre un conductor eléctrico y tierra (tierra) no supera los 120 voltios (V) para corriente continua (CC) sin ondulación o 50 V RMS ( voltios cuadráticos medios ) para corriente alterna (CA).
La IEC y la IET definen los tipos reales de sistemas de tensión extra baja, por ejemplo, tensión extra baja separada (SELV), tensión extra baja protegida (PELV) y tensión extra baja funcional (FELV). Estos pueden suministrarse mediante fuentes que incluyen grupos electrógenos de combustible fósil o de motor, transformadores, fuentes de alimentación conmutadas o baterías recargables. SELV, PELV y FELV se distinguen por diversas propiedades de seguridad , características de suministro y tensiones de diseño.
Algunos tipos de iluminación de paisajes utilizan sistemas SELV/PELV (voltaje extra bajo). Las herramientas manuales modernas que funcionan con baterías entran en la categoría SELV. En condiciones más difíciles, se puede especificar una corriente alterna de 25 V RMS o una corriente continua de 60 V (sin ondulaciones) para reducir aún más el riesgo. Se puede aplicar un voltaje más bajo en condiciones húmedas o conductoras donde existe un potencial aún mayor de descarga eléctrica. Estos sistemas aún deben estar dentro de las especificaciones de seguridad SELV/PELV (ELV).
La IEC define un sistema SELV como "un sistema eléctrico en el que la tensión no puede superar el ELV en condiciones normales y en condiciones de falla única, incluidas las fallas a tierra en otros circuitos". El acrónimo puede significar tensión extra baja de seguridad o tensión extra baja separada . En general, se acepta que el acrónimo: BS EN 60335 e IEC se refieren a él como tensión extra baja de seguridad , mientras que la tensión extra baja separada (separada de la tierra) se utiliza y define en las normas de instalación (por ejemplo, BS 7671 ). [6]
Un circuito SELV debe tener:
La seguridad de un circuito SELV está garantizada por
El diseño de un circuito SELV generalmente implica un transformador de aislamiento , distancias mínimas garantizadas entre conductores y barreras de aislamiento eléctrico . Los conectores eléctricos de los circuitos SELV deben diseñarse de manera que no se acoplen con los conectores que se usan comúnmente para circuitos que no son SELV.
Ejemplos típicos de circuitos SELV: iluminación decorativa para exteriores, cargador de batería de clase III , alimentado desde una fuente de alimentación de clase II . Las herramientas manuales inalámbricas modernas se consideran equipos SELV.
La norma IEC 61140 define un sistema PELV como "un sistema eléctrico en el que el voltaje no puede exceder el ELV en condiciones normales y en condiciones de falla única, excepto fallas a tierra en otros circuitos".
Un circuito PELV solo requiere separación protectora de todos los circuitos que no sean SELV y PELV (es decir, todos los circuitos que puedan transportar voltajes más altos), pero puede tener conexiones a otros sistemas PELV y a tierra.
A diferencia de un circuito SELV, un circuito PELV puede tener una conexión a tierra de protección . Un circuito PELV, al igual que un SELV, requiere un diseño que garantice un bajo riesgo de contacto accidental con un voltaje más alto. Para un transformador, esto puede significar que los devanados primario y secundario deben estar separados por un aislamiento reforzado, o por un blindaje conductor con una conexión a tierra de protección, o que el propio devanado secundario tenga un terminal conectado a tierra, de modo que cualquier falla del primario al secundario provoque una desconexión automática. (El principio de doble falla ante peligro requiere que falle el aislamiento básico y adicional o que el aislamiento básico y la conexión a la tierra de protección fallen simultáneamente antes de que surja el peligro).
Un ejemplo típico de un circuito PELV es una computadora con carcasa metálica y una fuente de alimentación de clase I.
El término tensión extra baja funcional (FELV) describe cualquier otro circuito de tensión extra baja que no cumpla con los requisitos de un circuito SELV o PELV. Aunque la parte FELV de un circuito utiliza una tensión extra baja, no está adecuadamente protegida contra el contacto accidental con tensiones más altas en otras partes del circuito. Por lo tanto, los requisitos de protección para la tensión más alta deben aplicarse a todo el circuito.
Entre los ejemplos de circuitos FELV se incluyen aquellos que generan un voltaje extra bajo a través de un dispositivo semiconductor , un potenciómetro o un autotransformador . Un ejemplo típico es una tostadora controlada electrónicamente, en la que el circuito temporizador electrónico funciona con un voltaje extra bajo derivado de una toma en el elemento calefactor . Otro ejemplo podría ser la señalización ELV entre alarmas de humo alimentadas por la red eléctrica, con el voltaje de señalización referido al neutro de suministro. En tales casos, las piezas de voltaje extra bajo deben estar encerradas o aisladas de acuerdo con el estándar del voltaje de la red eléctrica.
La IET/BSI (BS 7671) también define el voltaje bajo reducido (RLV), que puede ser monofásico o trifásico de CA. Este sistema se ha utilizado durante muchos años en sitios de construcción, tanto en configuraciones monofásicas como trifásicas. El voltaje monofásico es de 110 V CA, aunque tiene una "toma de tierra central" que reduce el voltaje a tierra a 55 V CA. El sistema trifásico es de 110 V fase a fase y 63 V a neutro/tierra. Este voltaje del sistema está ligeramente por encima del límite ELV, pero todavía se usa muy comúnmente para herramientas manuales alimentadas por cable e iluminación temporal en áreas peligrosas. Como se deriva del transformador, el voltaje expuesto durante una falla a tierra se reduce por debajo del nivel ELV.
El cableado de los sistemas ELV, como los sistemas de energía en áreas remotas (RAPS), está diseñado para minimizar las pérdidas de energía y maximizar la seguridad. Los voltajes más bajos requieren una corriente más alta para la misma potencia. La corriente más alta da como resultado mayores pérdidas resistivas en el cableado. Por lo tanto, el dimensionamiento del cable debe considerar la demanda máxima, la caída de voltaje en el cable y la capacidad de transporte de corriente . La caída de voltaje suele ser el factor principal que se considera, pero la capacidad de transporte de corriente es igualmente importante cuando se consideran tramos cortos y de alta corriente, como entre un banco de baterías y un inversor.
Los arcos eléctricos son un riesgo en los sistemas ELV de CC y algunos tipos de fusibles que pueden causar arcos eléctricos no deseados incluyen los fusibles semicerrados, recableables y para automóviles . En cambio, los fusibles de alta capacidad de ruptura y los disyuntores con la capacidad nominal adecuada son el tipo recomendado para los RAPS. La terminación y las conexiones de los cables también deben realizarse correctamente para evitar los arcos eléctricos y no se recomienda la soldadura .
Las definiciones precisas de "voltaje extra bajo" se dan en las regulaciones de cableado aplicables en cada región.
Según la norma DIN EN 61140:2016, capítulo 4.2, tabla 1 (versión alemana de la norma de la UE EN 61140), la tensión extra baja (≤ 50 V CA o ≤ 120 V CC) se define como una subcategoría de la tensión baja (≤ 1000 V CA o ≤ 1500 V CC). Esta definición es similar a la proporcionada en la norma IEC 61140:2016. [7]
Por otra parte, las directivas de la Unión Europea no definen el voltaje extra bajo. Lo más cerca que llegan a este concepto es la Directiva de baja tensión (2014/35/UE), [8] que se aplica al rango entre 50 V CA / 75 V CC y 1000 V CA / 1500 V CC. La Directiva de seguridad general de los productos (2001/95/CE) cubre los bienes de consumo con un voltaje inferior a 50 V para corriente alterna, o inferior a 75 V para corriente continua. [8] La directiva solo cubre los equipos eléctricos y no los voltajes que aparecen en el interior de los equipos o los voltajes en los componentes eléctricos.
La publicación de seguridad básica IEC 61140:2016 define ELV como ≤ 50 V RMS CA y ≤ 120 V CC sin ondulación.
La publicación de seguridad grupal IEC 60364-4-41:2017 define ELV como ≤ 50 V RMS CA y ≤ 120 V CC sin ondulación.
Las reglas de cableado AS/NZS 3000 definen "voltaje extra bajo" como "que no exceda los 50 V CA o 120 V CC sin ondulación". Sin embargo, la cláusula 3.1.78.1 de AS/ACIF S009, voltaje extra bajo (ELV), establece: "un voltaje que no exceda los 42,4 V pico o 60 V CC [AS/NZS 60950.1:2003]" y agrega una nota: "Esta definición difiere de la definición de ELV contenida en AS/NZS 3000:2000", que está más alineada con los límites de voltaje de la red de telecomunicaciones (TNV), es decir, 120 V CC o 70,7 V CA pico (50 V RMS CA)", que admite el voltaje de timbre del teléfono en el suministro de batería de CC nominal de −48 V que podría encontrarse en una línea telefónica y no se consideró peligroso, mientras que 120 V CA sin limitación de corriente en su fuente puede inyectar 115 mA en individuos provocando fibrilación cardíaca.
En Brasil, el VLE ( Extra-baixa tensão o EBT en portugués ) está definido oficialmente en la Norma Regulatoria nº 10 del Ministerio de Trabajo y Empleo de Brasil como cualquier tensión "que no exceda los 50 voltios de corriente alterna o los 120 voltios de corriente continua". [9] Aunque esa norma define las reglas de seguridad para la electricidad, la Norma Regulatoria nº 12 exige una tensión aún menor para los dispositivos de arranque y parada de las máquinas y equipos fabricados a partir de marzo de 2012, indicando que no debe exceder los 25 voltios de corriente alterna o los 60 voltios de corriente continua [10]