Coneixements bàsics d'electricitat

Per poder comprendre a fons el tema de la seguretat elèctrica s’ha de recordar que quan el cos humà és travessat pel corrent elèctric es comporta com un conductor complint la llei d’Ohm.

La llei d’Ohm relaciona tres conceptes de manera que el voltatge és directament proporcional a la resistència i a la intensitat, segons la fórmula expressada:

Hi ha una regla mnemotècnica per recordar la llei d’Ohm: en un triangle posem la V a dalt i la R i la I a baix.

On:

  • V = diferència de potencial o tensió
  • I = intensitat
  • R = resistència

Diferència de potencial o tensió: la unitat de mesura és el volt. Per acord se suposa que el terra està a potencial 0 i es pren com a referència per mesurar els potencials.

Intensitat: la unitat de mesura és l’ampere. La intensitat és la quantitat d’electricitat que recorre un circuit elèctric per unitat de temps.

Resistència: la unitat de mesura és l’ohm. D’acord amb la llei d’Ohm, la intensitat que circula és inversament proporcional a la resistència que ofereix el conductor, que ve definida pel coeficient de resistivitat o també anomenat resistivitat elèctrica.

El càlcul de la resistència s’obté per mitjans de la següent fórmula:

On:

  • R = resistència (es mesura en ohms)
  • = coeficient de resistivitat (es mesura en ohms per metre)
  • L = longitud (es mesura en metres)
  • S = secció (es mesura en metres quadrats)

La llei d’Ohm aplicada a la potència és una variant de la llei d’Ohm a la qual s’incorpora un nou concepte: la potència elèctrica.

On:

  • P = potència elèctrica (es mesura en watts)
  • V = diferència de potencial o tensió (es mesura en volts)
  • I = intensitat (es mesura en amperes).

Podem fer servir la mateixa regla mnemotècnica del triangle per a la llei d’Ohm de la potència.

Potència elèctrica: la unitat de mesura és el watt. És la quantitat de treball mesurat en joules partit pel temps en segons. Com indica la fórmula, és directament proporcional al voltatge i a la intensitat.

A partir de la fórmula podem extreure una conclusió i és la següent: si mantenim una potència donada i augmentem el voltatge, automàticament haurà de baixar la intensitat (mantenint la potència com s’ha dit). Aquest és el motiu que fa que el transport de corrent es faci a alts voltatges; d’aquesta manera pels conductors circula menys intensitat i la potència que es transmet és la mateixa.

Si disposem de més voltatge i volem aconseguir la mateixa potència, la intensitat serà menor.

Sistemes de distribució del corrent

El corrent es genera a la central elèctrica. Normalment els generadors són trifàsics de corrent altern, cosa que vol dir que del generador surten tres cables amb una determinada tensió entre ells.

Les torres d’alta tensió sempre tenen grups de tres cables.

Tot el procés de distribució es fa de la manera més eficient possible, és a dir, intentant minimitzar les pèrdues (bàsicament les pèrdues per calor). Per fer-ho es manté la intensitat el més baixa possible, per aconseguir maximitzar la potència al final de la línia.

El consumidor final rep el corrent en funció de l’ús que en farà. Bàsicament podem diferenciar les línies en dos tipus depenent de l’ús: les domèstiques i les industrials; les domèstiques acostumen a ser monofàsiques i les industrials trifàsiques.

Les línies monofàsiques són les que tenim en un endoll normal al qual normalment arriben tres cables, però només un d’ells porta fase, o corrent. Per això s’anomenen monofàsiques. El cable actiu s’anomena fase, el cable que tanca el circuit s’anomena neutre i normalment el proporciona la companyia i el cable que queda és la presa de terra, que depèn de la instal·lació de l’usuari.

Encara que per tancar el circuit tenim dos cables com a mínim, només un porta fase (en un endoll d’un habitatge).

La tensió de què disposa una línia monofàsica depèn de la tensió que existeix entre la fase i el neutre.

Si tenim una tensió entre fases de 400 V, la tensió entre fase i neutre serà de 230 aproximadament, ja que surt del càlcul de la tensió de fase dividit per √3.

Les línies trifàsiques, com el seu nom indica, disposen de tres cables actius que poden ser de diferents voltatges. Les més comunes són les industrials de 400 V entre fases, que a més dels tres cables actius acostumen a tenir (com les monofàsiques) un cable neutre i un de terra: el neutre ve de la companyia i el de terra de la instal·lació de l’usuari.

El corrent a l'habitatge

El corrent que ens arriba al nostre habitatge prové de línies trifàsiques, l’única diferència és que de la línia només ens ve una fase (que porta la tensió) i un neutre (línia de terra de la companyia).

Les línies trifàsiques poden tenir altres sistemes de connexió depenent de la màquina a la qual subministrin energia. La característica fonamental d’aquestes línies està en l’existència de tres cables actius.

L’energia es genera en una central aprofitant un salt d’aigua, amb energia tèrmica, nuclear o d’altres (vegeu figura).

Per tal de minimitzar les pèrdues en una central elèctrica, s’augmenta la tensió en el transport.

Figura Representació de l’esquema de distribució de l’energia elèctrica

Efectes sobre el cos del pas del corrent

Podem diferenciar els efectes que produeix el corrent segons el moment en els tipus següents:

  • Instantanis, és a dir, que es produeixen en el moment del contacte:
    • Enrampament lleuger
    • Contracció muscular involuntària
    • Fibril·lació ventricular i arrítmies
    • Parada respiratòria
    • Asfíxia
  • Posteriors al contacte:
    • Trastorns cardiovasculars
    • Cremades internes i externes
    • Afeccions renals degudes a les toxines de les cremades

Intensitat i durada del pas del corrent

Descàrrega elèctrica

Hi ha ocasions en les que una persona que ha patit una descàrrega elèctrica no presenta danys aparents, hi ha conseqüències que poden aparèixer posteriorment, és per això que es recomana fer una revisió per un especialista.

L’acció del corrent es pot traduir en tres fenòmens que succeeixen a mesura que creix la intensitat i el temps que aquest circula per l’organisme:

  • Llindar de percepció: és el valor mínim d’intensitat a partir del qual es percep el pas del corrent.
  • Contracció involuntària dels músculs de les extremitats (tetanització muscular): impedeix l’afectat deslliurar-se de l’element en tensió.
  • Fibril·lació ventricular: són contraccions descoordinades que suposen la pèrdua de ritme cardíac i dificultat per impulsar la sang i que poden arribar a produir parada respiratòria.

Els efectes del corrent sobre el cos humà són directament proporcionals als factors següents, entre d’altres:

  • Intensitat del corrent (ampers)
  • Durada del pas del corrent
  • Circuit del corrent en el cos humà

Com més intensitat i durada del pas del corrent, més grans són les lesions.

Tensió i intensitat

El que és mes perjudicial pel cos és la intensitat quan travessa els teixits, si existeix un voltatge alt però poca intensitat, com és el cas de les bugies d’un motor d’explosió, no hi ha risc de patir conseqüències greus.

La tensió no determina directament els efectes o lesions, però sí que ho fa de manera indirecta en generar intensitat.

En el gràfic de la figura es mostra una relació aproximada entre la intensitat, la durada i els efectes.

Figura Relació de la intensitat de corrent i el temps d’exposició
  • Zona 1. Es percep el corrent, però no hi ha repercussió del ritme cardíac ni del sistema nerviós. Podem dir que estem dintre de la zona de seguretat.
  • Zona 2. Es caracteritza per una intensitat suportable, l’augment de la pressió sanguínia i la irregularitat del ritme cardíac i del sistema nerviós. Pot produir parada cardíaca reversible.
  • Zona 3 i zona 4. Es dona fibril·lació ventricular i estat de coma.

La corba que separa les zones 1 i 2 s’anomena corba de seguretat.

Resistència elèctrica del cos

En un accident elèctric, la intensitat de corrent que circula pel cos i, en conseqüència, la gravetat de les lesions depèn de la tensió donada i de la resistència present en el circuit que el corrent fa pel cos.

Aquesta resistència està formada per tres elements en sèrie com es pot veure en la figura.

Figura Resistència que oposa el cos al pas del corrent
  • R1 o resistència del punt de contacte: depèn dels materials que recobreixen la part del cos que entra en contacte amb el corrent; així doncs, dependrà de la roba, els guants, etc. que l’operari tingui en el punt de contacte. En cas que el contacte sigui directe amb la pell, el seu valor serà nul.
  • R2 o resistència pròpia del cos humà: la resistència del cos humà depèn de multitud de factors, entre els quals podem esmentar:
    • Grau d’humitat de la pell.
    • Superfície de contacte.
    • Pressió de contacte.
    • Tensió aplicada.
    • Estat fisiològic -per exemple, taxa d’alcohol a la sang.
    • Duresa de l’epidermis.
  • R3 o resistència del punt de sortida: inclou la resistència del calçat i del terra. Pel que fa a aquest segon element, es considera que no és conductor quan la resistència que presenta un individu a la sortida de corrent per ambdós peus és superior a 50.000 ohms.

Perillositat de l'electricitat

Hi ha una sèrie de variables que fan més perillós el contacte amb l’electricitat com poden ser la pressió de contacte, l’estat fisiològic, la superfície de contacte i el fet que el corrent no afecta de la mateixa manera tothom.

La utilització de banquetes o estores aïllants fonamenta la seva eficàcia preventiva ja que eleva la resistència per sobre d’aquest valor i, en cas de contacte, el corrent que passa pel cos de l’usuari resulta pràcticament inapreciable.

La tensió

La tensió és el factor que, unit amb la resistència del circuit, provoca el pas del corrent pel cos humà.

Una tensió elevada no és perillosa en si mateixa, però si s’aplica a una resistència baixa, permet el pas d’un corrent perjudicial.

La tensió de contacte és la tensió que s’aplica entre dues parts diferents del cos humà a causa de la fallada en l’aïllament de parts actives.

La tensió de defecte és la tensió que apareix com a conseqüència de la fallada de l’aïllament entre dues masses, entre una massa i un element conductor o entre una massa i el terra.

Risc d'accidents elèctrics

Si aconseguim que els treballadors estiguin en contacte amb les tensions de seguretat en cada cas, el risc de patir accidents elèctrics disminueix considerablement.

Tenint en compte que intensitats de 25 mA no causen trastorns a l’organisme i la resistència del cos oscil·la entre 1.000 i 2.000 ohms, la tensió de

seguretat és aquella que es pot aplicar indefinidament al cos humà sense perill.

  • En emplaçaments secs: 50 V
  • En emplaçaments humits: 24 V
  • En emplaçaments submergits: 12 V

La freqüència

El corrent altern de 50 o 60 Hz és el que s’empra normalment per a ús domèstic i industrial.

En corrents de freqüència superior, la perillositat disminueix progressivament quant a la fibril·lació ventricular, encara que es mantenen els efectes tèrmics del corrent, les cremades.

Corrent altern i continu

La diferència entre el corrent altern i el continu és la freqüència: el corrent continu té menys risc perquè el corrent només actua en un sentit i la freqüència augmenta el risc fins a un valor, i a partir d’aquest el manté sense augmentar.

El corrent continu pot tenir les mateixes conseqüències que el corrent altern de 50 o 60 Hz, encara que requereix valors d’intensitat tres vegades superiors.

El recorregut del corrent a través del cos

En tocar dos conductors o peces que estiguin a diferent potencial, l’accidentat queda sotmès a una tensió. Actualment totes les subestacions tenen el neutre dels transformadors a terra; només tocant una de les fases es pot tancar el circuit.

Hi ha diferents circuits de pas de corrent com es mostra en la figura i son:

  • Mà-peu contrari.
  • Mà-cap.
  • Mà dreta-mà esquerra.
  • Peu dret-peu esquerre.
Figura Recorregut del corrent a través del cos

Els circuits del pas del corrent més perillosos són els que afecten el tòrax (cor) i el cap.

Tipus de contactes elèctrics

Perquè circuli corrent a través d’una persona, és necessari que es produeixi un contacte amb un element en tensió. Això es produirà si qualsevol part del cos toca directament una instal·lació elèctrica, o bé a través d’un element conductor com una eina, una escala metàl·lica, etc.

A efectes preventius els contactes elèctrics es classifiquen en directes i indirectes.

Contactes elèctrics directes

Els contactes elèctrics directes són aquells en què la persona entra en contacte amb una part activa de la instal·lació.

S’anomenen parts actives de la instal·lació el conjunt de conductors i peces sota tensió en servei normal. Aquestes inclouen el neutre i les peces que hi estan connectades i n’exclou les masses quan estan unides al neutre per protegir contra contactes indirectes.

S’anomenen masses de la instal·lació el conjunt de parts metàl·liques d’un aparell que en condicions normals estan aïllades de les parts actives:

Són masses de la instal·lació:

  • Parts metàl·liques accessibles dels materials elèctrics.
  • Armadures metàl·liques de cables i canalitzacions.
  • Conduccions metàl·liques d’aigua, gas, etc.
  • Suports d’aparells elèctric amb aïllament funcional.
  • Peces en contacte amb l’embolcall exterior.

El contacte elèctric directe es pot produir de diferents maneres:

  • Contacte de l’afectat entre dos conductors actius de la xarxa (figura). La persona entra en contacte amb dues parts actives de la instal·lació.
  • Contacte directe entre fase i neutre (figura). La persona només toca una part activa i per tancar el circuit ho fa amb el neutre, que accidentalment ha anat a terra.
  • Fase col·locada a terra per avaria (figura). La persona tanca el circuit entre dues fases, una de les quals està col·locada a terra per avaria.
Figura Circuit entre dues fases o conductors actius
Figura Contacte directe entre fase i neutre
Figura Fase col·locada a terra per avaria

Contactes elèctrics indirectes

En els contactes elèctrics indirectes la persona entra en contacte amb masses col·locades accidentalment sota tensió com es mostra en la figura.

Figura Contactes elèctrics indirectes

Una de les fases està connectada a la carcassa de la màquina i produeix el pas del corrent per l’accidentat.

La persona no executa cap treball de risc però hi ha un defecte a la instal·lació que el fa entrar en contacte amb l’electricitat. Això pot passar pels següents motius:

  • Un defecte d’aïllament intern.
  • Un defecte d’origen extern.
  • Una inversió del co nductor de protecció.
  • Un defecte entre el conductor de protecció i un conductor actiu.

La protecció contra contactes indirectes es fa mitjançant els següents procediments:

  • Separació de circuits.
  • Petites tensions quan sigui possible.
  • Doble aïllament.
  • Posada a terra de masses amb dispositius de tall per tensió o intensitat de defecte.

Elements i funcionament d'una instal·lació bàsica

Tant a la indústria com als habitatges o els comerços fem servir aparells elèctrics connectats a una instal·lació. Hi ha un seguit d’elements, comuns a totes les instal·lacions, com el quadre privat de comandament i protecció, i els conductors, que tenen la funció de protecció. En el cas que existeixi algun defecte en la instal·lació o en l’aparell que connectem, aquests elements actuaran per protegir, tant les persones com les instal·lacions i els béns que aquestes contenen.

Instal·lacions interiors

Les instal·lacions interiors o receptores són les que, alimentades per una xarxa de distribució o per una font d’energia pròpia, tenen com a finalitat la utilització de la energia elèctrica.

Tot el que fa referència a instal·lacions es pot trobar en les IT (instruccions de treball) del REBT, RD 842/2002.

Les instal·lacions s’han de realitzar seguint les especificacions del REBT RD 842/2002 que són aplicables a les instal·lacions interiors dels habitatges i també en la mesura que els puguin afectar a les dels locals comercials, i d’altres activitats industrials.

El sistema de protecció es farà posant a terra les masses i emprant interruptors diferencials.

Les instal·lacions es realitzaran mitjançant algun dels sistemes següents: conductors aïllats sota un tub encastat o en muntatge superficial i conductors aïllats a l’interior de buits de la construcció.

Graus d'electrificació

El grau d’electrificació determina la capacitat i la qualitat de la instal·lació i, per tant, condiciona el nivell de confort de l’habitatge.

Els graus d’electrificació estan especificats en el Reglament electrotècnic de baixa tensió (Reial decret 842/2002, de 2 d’agost).

  • Electrificació bàsica. És la necessària per cobrir les possibles necessitats d’utilització primàries sense que calguin obres posteriors d’adequació. Ha de permetre utilitzar els aparells elèctrics d’ús comú en un habitatge.
  • Electrificació elevada. És la corresponent a habitatges amb una previsió d’utilització d’aparells electrodomèstics superior a l’electrificació bàsica o amb una previsió d’utilització de sistemes de calefacció elèctrica o de condicionament d’aire o amb superfícies útils de l’habitatge superiors a 160 m2, o amb qualsevol combinació dels casos anteriors.
  • Previsió de la potència.El promotor, propietari o usuari de l’edifici fixarà, d’acord amb l’empresa subministradora, la potència que es preveurà, la qual, per a noves construccions, no serà inferior a 5.750 W a 23

:title:V, en cada habitatge, independentment de la potència que contractarà cada usuari, que dependrà de la utilització que aquest faci de la instal·lació elèctrica. En els habitatges amb grau d’electrificació elevat, la potència que s’ha de preveure no serà inferior a 9.200 W.

Quadre privat de comandament i protecció

El quadre privat de comandament i protecció (QPCP) és un conjunt d’aparells situats a l’origen de la instal·lació interior la finalitat dels quals és la protecció, la seguretat i la maniobra (figura 16). Consta dels següents elements, enumerats per ordre de col·locació en el quadre:

  • Interruptor automàtic de tall omnipolar (ICP-M): estarà calibrat d’acord amb la potència contractada.
  • Interruptor diferencial (ID).
  • Petits interruptors automàtics (PIA): hi haurà el mateix nombre que de circuits interiors i d’acord amb el grau d’electrificació de la instal·lació.
  • Un born de terra per a la verificació d’aïllament respecte al terra dels conductors actius de la instal·lació interior.
Figura Quadre privat de comandament i protecció

Característiques dels elements d'un QPCP

Els elements que componen un QPCP són l’interruptor de control de potència magnetotèrmic, l’interruptor diferencial i els petits interruptors automàtics. Cada un d’ells té unes característiques i funcions diferents.

Interruptor de control de potència magnetotèrmic (ICP-M)

L’interruptor automàtic general ha de reunir les característiques següents:

  • Tall omnipolar.
  • Accionament manual.
  • Dispositius de protecció contra sobrecàrregues.
  • Dispositius de protecció contra curtcircuits.

Un ICP-M té una intensitat nominal que depèn del circuit que ha de protegir: la intensitat convencional de no-desconnexió és un 10% superior a la nominal, i la convencional de desconnexió és un 50% superior a la nominal.

El valor mínim del poder de curtcircuit d’aquests aparells serà de 4.500 A.

Interruptor diferencial (ID)

Els interruptors diferencials són aparells que provoquen l’obertura automàtica del circuit quan la suma vectorial de les intensitats que travessen els pols de l’aparell assoleixen un valor determinat.

La intensitat mínima amb la qual l’interruptor ha de disparar amb seguretat correspon a la sensibilitat de l’aparell o intensitat nominal de defecte a terra (In).

La protecció diferencial s’associa com a sistema de protecció al fet de posar a terra les masses.

El valor de la resistència màxima de posada a terra, d’acord amb la sensibilitat del relé diferencial, es calcula segons la fórmula:

On:

  • Rt: resistència màxima de la posada a terra.
  • Ub: tensió de contacte màxima admissible (24 V humits; 50V secs).
  • In: intensitat nominal de defecte del diferencial (sensibilitat).

En general, i a causa que no és sempre fàcil obtenir valors adequats de la resistència de posada a terra, es fan servir interruptors d’alta sensibilitat. Aquests dispositius, a més de tenir encomanada la missió de la protecció contra contactes directes i indirectes, tenen una aportació molt eficaç contra incendis en limitar a potències molt baixes les eventuals fugues d’energia per defecte d’aïllament.

Petits interruptors automàtics

Són interruptors automàtics de protecció contra sobrecàrregues i curtcircuits i tenen per finalitat la protecció de cadascun dels circuits que componen la instal·lació interior.

Aquests interruptors s’han d’escollir tenint en compte la secció del conductor i la potència màxima previsible del circuit. Per obtenir un mínim de selectivitat no podran ser del mateix calibre que l’ICP-M i com a màxim estaran situats dins del grau inferior.

S’ha de tenir molt en compte el concepte de selectivitat de circuits pel que representa en el tema de seguretat.

En realitat només podem dir que hi ha selectivitat a la instal·lació quan, amb sobrecàrrega o curtcircuit, reacciona sempre i únicament el dispositiu de protecció més proper a l’avaria.

Conductors

Els conductors emprats en instal·lacions interiors seran sempre de coure i estaran aïllats -pel cap baixper una tensió nominal de 750 V per a conductors rígids i de 440 V per a flexibles.

Tindran la secció adequada a la utilitat; serà més gran com més gran sigui la potència de l’aparell que s’instal·la.

És preferible que...

… en cas de dubte sobre l’ús dels endolls se sobredimensionin les seccions dels cables que hi arriben, ja que cada vegada els electrodomèstics tenen tendència a ser més potents.

A més, la secció vindrà imposada per la caiguda de tensió des de l’origen de la instal·lació interior als punts d’utilització. Aquesta caiguda de tensió serà pel cap alt d’un 1,5%.

Els conductors de protecció seran de coure i presentaran el mateix aïllament que els conductors actius, s’instal·laran a la mateixa canalització i s’identificaran pel seu color (figura).

Figura Color d’identificació dels cables

Intensitats admissibles

La intensitat que pot suportar un cable està directament relacionada amb la secció del mateix cable (taula).

Taula: Intensitats admissibles segons la secció del cable
Secció nominal mm2 2 unipolars agrupats 3 unipolars agrupats
1 15 13
1,5 20 18
2,5 27 23
4 36 31
6 47 41
10 64 57

Si augmenta la secció del cable, aquest pot suportar més intensitat. En el cas que tinguem dos cables agrupats, la intensitat que podran suportar serà més gran que si són tres els cables agrupats; això es deu al fet que la dissipació de calor és mes eficient amb dos cables que no pas amb tres.

Mecanismes

Entenem per mecanismes els elements que permeten accionar un circuit senzill -anomenats interruptors- o els elements que permeten tenir accés a un punt de corrent -anomenats preses de corrent-.

Interruptors

Partint de la base que la distribució interior d’un local o habitatge és monofàsica, segons la missió que es destini als interruptors aquests podran ser unipolars o bipolars (figura).

Els interruptors unipolars seran emprats especialment per encendre i apagar punts de llum i també per accionar petits electrodomèstics no considerats fixos. S’han de connectar sempre a la fase.

Els interruptors bipolars s’empraran per accionar aparells de potència i tots aquells que es considerin fixos com termos, calefactors, etc.

Figura Interruptor unipolar i interruptor bipolar

Conductors

Si talla un conductor, és un interruptor unipolar; si en talla dos, és bipolar. En el cas dels interruptors omnipolars, tallen tots els cables que hi passen.

Preses de corrent

Les preses de corrent (figura) aniran proveïdes de presa de terra; la intensitat mínima que han de poder suportar en règim permanent ha de ser de 10 A i admetre una clavilla amb espiga de 4 mm de diàmetre.

Figura Presa de corrent, conductor actiu, neutre i terra

Electricitat amb màquines

El gran desenvolupament tecnològic de les últimes dècades ha possibilitat l’aparició de nous dispositius elèctrics aplicats a les màquines i que siguin aquestes les que efectuïn la majoria de treballs, fins i tot amb molta més precisió i rapidesa de la que és capaç l’home. No obstant això, no és menys cert que la utilització de les màquines implica un risc per al personal encarregat del seu funcionament i control. Es tracta de destacar i centrar l’atenció en els aspectes fonamentals relacionats amb l’equip elèctric de les màquines eina per reduir els possibles riscos d’accident derivats de fallades o funcionaments deficients d’aquest equip elèctric.

Els circuits que componen l’equip elèctric d’una màquina són: circuit de potència, circuit de comandament, circuit de senyalització i circuit d’il·luminació.

  • Circuit de potència(figura). És el circuit que transporta l’energia als aparells (motors, refrigeració, calefacció, etc.) que la utilitzen directament per al treball realitzat per la màquina; generalment, aquest circuit va unit directament a la instal·lació (de baixa tensió) de distribució d’energia elèctrica del local, i conté els mitjans per generar, convertir, distribuir o utilitzar l’energia elèctrica.
  • Circuit de comandament(figura). És el circuit monofàsic, o eventualment a corrent continu, utilitzat per ordenar, governar, avisar, amidar, etc. els elements de funcionament de la màquina i permet assegurar la protecció elèctrica del circuit de potència (sobrecàrregues, etc.), la seguretat del personal encarregat del seu funcionament i en certa manera la seguretat dels elements mecànics.
  • Circuit de senyalització(figura). Aquest circuit va generalment unit directament al circuit de comandament i n’alimenta els dispositius acústics i/o lluminosos.
  • Circuit d’il·luminació(figura). És el circuit o circuits destinats a assegurar la il·luminació del lloc de treball i la il·luminació temporal d’alguns emplaçaments on s’efectuen operacions freqüents (reglatge d’útils, modificacions dels circuits de fluids, etc.). L’alimentació a aquest circuit és independent de la del circuit de comandament.
Figura Circuit de potència
Figura Circuit de comandament
Figura Circuit de senyalització
Figura Circuit d’iluminació

Especificacions generals

En la concepció d’un esquema de funcionament d’una màquina ha d’imperar la idea que funcioni correctament, però això significa no només estudiar l’equip de manera que en condicions normals la màquina compleixi exactament tots els cicles de treball previstos, sinó també procurar que les possibles fallades en qualsevol dels components del circuit, d’altra banda sempre probables, no puguin donar lloc a situacions de perill que comprometin la seguretat del personal encarregat del seu maneig i la de la mateixa màquina.

Dintre de l’equip elèctric d’una màquina, destaca per valor propi el circuit de comandament (és a dir, on es generen les ordres que donaran lloc a les maniobres de la màquina) ja que una fallada (defecte) en l’equip implica la possibilitat d’una maniobra no prevista. Per tot plegat és molt important que els elements que el componen tinguin un grau de fiabilitat alt, però a més és necessari que la seva unió, situació, en fi el disseny de la seva connexió, sigui tal que, a més d’estar previst per transmetre les ordres correctes per a un funcionament normal, sigui capaç d’assegurar que una fallada qualsevol en un dels seus components o connexions no representarà una situació perillosa per a l’operari.

Per tant, podem dir que la concepció d’un circuit de comandament de seguretat tindrà present els dos factors següents: la fiabilitat dels seus components i la interconnexió d’aquests.

  • La fiabilitat podem definir-la com la característica d’un dispositiu (element) de realitzar la funció establerta sota unes determinades condicions d’utilització i per un període de temps determinat.
    Quant a la fiabilitat de components, encara que la taxa de fallades sigui mínima, la probabilitat d’avaria no és mai igual a zero.
  • La interconnexió dels components ha de realitzar-se “contra fallades” per tendir a assegurar la maniobra de la màquina contra riscos.

La missió fonamental del disseny d’un circuit serà, doncs, la d’aconseguir el nivell de seguretat més elevat per a la maniobra.

El nivell de seguretat se seleccionarà d’acord amb el nivell de risc que s’ha de cobrir; com més gran sigui el nivell de risc, més es tindran en compte les possibilitats febles d’aparició de defectes.

Perquè qualsevol equip o sistema industrial sigui segur, ha de tenir present tant les fallades i deficiències més usuals que poden afectar els diversos elements, com les influències externes a què poden veure’s sotmesos.

Condicions de seguretat de l'equip elèctric d'una màquina o sistema industrial

En la concepció de l’equip elèctric d’una màquina ha d’imperar la utilització de components contra fallades perquè la resposta d’aquest davant l’aparició de qualsevol defecte sigui la detenció del moviment o procés perillós.

Per això, el circuit d’una màquina ha d’assegurar bàsicament que un defecte accidental en el circuit de comandament no produirà:

  • L’engegada intempestiva dels elements mòbils de la màquina.
  • La impossibilitat d’aturar-la.
  • L’eliminació de les proteccions dels elements mòbils de la màquina.
  • La variació o interrupció de l’alimentació no produirà l’arrencada intempestiva de la màquina en restablir-se l’alimentació.
  • Les ordres d’aturada tindran prioritat sobre les de marxa.

Així mateix, és molt important tenir present, en relació amb el circuit de comandament, els següents punts:

  • L’alimentació a l’equip es realitzarà preferentment a través d’un transformador.
  • No s’empraran autotransformadors, ja que no proporcionen una separació galvànica dels circuits.
  • Es connectarà a terra; aquest terra pot ser separable per permetre’n comprovacions.
  • Els elements de comandament es connectaran amb un extrem al pol que està connectat a terra.
  • Els contactes de comandament es connectaran a l’altre pol del circuit.

Defecte a massa

Un defecte a massa indica que algun cable del circuit de maniobra que inicialment va ser ben connectat, per algun motiu (s’ha afluixat, està deteriorat. etc.), part del coure del cable toca la carcassa metàl·lica de la màquina que anomenem massa.

Exemples de connexió

  1. Un defecte accidental en el circuit de comandament no produiría:
    1. L’engegada intempestiva de la màquina
      • Esquema de concepció errònia (figura): un defecte a massa en el punt 1 provoca l’engegada intempestiva de la màquina.
      • Esquema de bona concepció (figura). Un defecte a massa:
        • en el punt 1 fa saltar el fusible f,
        • en el punt 2 fa saltar el fusible f quan accionem el polsador d’engegada,
        • en el punt 3 no afecta la maniobra, la màquina funciona correctament.
    2. La impossibilitat d’aturar-se de la màquina
      • Esquema de concepció errònia (figura). Circuit no connectat a terra: el primer defecte en el punt 1 no influeix en la maniobra però no és detectat; en l’aparició del segon defecte 2, una vegada engegada la màquina ja no podrà aturar-se.
      • Esquema de bona concepció (figura). Circuit connectat a terra: el primer defecte en el punt 1 provoca la fusió del fusible i la maniobra no pot realitzar-se.
    3. L’eliminació de les proteccions dels elements mòbils de la màquina.
      • Esquemes de concepció errònia (figura): un defecte a massa en el punt 1 no influeix en la maniobra però no és detectat; en l’aparició del segon defecte en el punt 2, el resguard de protecció queda inutilitzat; la maniobra pot realitzar-se sense que el resguard estigui tancat. Un defecte a massa en el punt 1 provoca l’arrencada intempestiva de la màquina independentment que el resguard estigui en posició de tancat.
      • Esquema de bona concepció (figura). L’aparició del defecte en el punt 1 provoca la fusió del fusible f. Si el defecte apareix en el punt 2, en tancar el resguard serà quan salti el fusible f. La maniobra és segura.
  2. La variació o interrupció de l’alimentació no produirà l’arrencada intempestiva de la màquina quan es restableixi aquella.
    • Arrencada mitjançant contactor K (figura): la interrupció de l’alimentació provoca la desconnexió del contactor; en restablir-se la tensió cal accionar el polsadorM M per posar la màquina en marxa.
    • Arrencada mitjançant interruptor automàtic proveït de relé de mínima tensió U (figura): el restabliment de la tensió després d’un tall no provoca l’arrencada inesperada; cal accionar l’interruptor automàtic.
  3. Les ordres d’aturada tindran prioritat sobre les de marxa.
    • Esquema de concepció errònia (figura): en aquest esquema, si els contactes del polsador de marxa M queden “enganxats”, és impossible detenir la màquina mitjançant l’acció sobre el polsador d’aturada P.
    • Esquema de bona concepció (figura). Esquema correcte: l’acció sobre el polsador d’aturada P sempre deté la màquina.

De manera general, en dissenyar un circuit, prevaldran les condicions de seguretat sobre les de funcionament i es preveuran els possibles defectes que poden presentar els components o elements del sistema. Aquesta condició s’aplicarà més o menys segons el nivell de risc que s’ha de cobrir: és a dir, com més risc, més precaucions es prendran en matèria de seguretat per al disseny del sistema.

Figura El contactor KM està mal posicionat

Figura Elements i connexions en posició correcta

Figura El circuit entre 1 i 2 està tancat si existeix una derivació a terra

Figura El circuit protegeix bé

Figura La connexió és errònia pel que s’indica en el text superior

Figura La connexió corregeix els errors de la figura8

Figura Funcionament segur tal com s’indica en el text anterior

Figura Funcionament segur tal com s’indica en el text anterior

Figura Funcionament insegur tal com s’indica en el text anterior

Figura Funcionament segur tal com s’indica en el text anterior

Anar a la pàgina anterior:
Exercicis d'autoavaluació
Anar a la pàgina següent:
Activitats