¿Cuándo necesito una tierra protectora?

Mi empresa está desarrollando una nueva herramienta eléctrica de mano. Somos un equipo bastante inexperto y no soy ingeniero eléctrico pero me preocupa la seguridad de nuestros clientes. Estamos ubicados en Alemania y, aunque estoy seguro de que existen requisitos reglamentarios, siento que estos son voluntarios (por ejemplo, CE). Parece que nuestro dispositivo se lanzará sin más pruebas de seguridad y estoy preocupado. Lamento la naturaleza no técnica de la pregunta hasta ahora.

Hice un boceto de nuestro dispositivo:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La placa de circuito impreso prácticamente convierte 230 VCA a 230 VCC y acciona un motor de 230 VCC con un interruptor.

Si bien la mayor parte del dispositivo está dentro de una caja de plástico, hay una pieza de metal que sobresale del frente. El motor y la pieza de metal en la parte delantera están prácticamente conectados entre sí; solo puedo medir ~ 0,5 ohmios entre ellos. Nuestro ingeniero eléctrico dijo que no hay necesidad de una tierra protectora porque nuestros competidores (3 empresas bastante grandes) tampoco la tienen. Intuitivamente, no estaría de acuerdo, ya que si hay una falla en el motor, conduciría los 230 V CC a la pieza frontal de metal y tocar eso sería desafortunado.

Tal vez solo estoy paranoico y no estoy calificado, así que espero que alguien pueda ayudarme aquí.

Pregunta incorrecta para hacer. Puede haber implicaciones legales significativas para su empresa, por lo que querrá contratar los servicios de una empresa debidamente calificada para que lo guíe.
Las normas de seguridad europeas que debes seguir NO son voluntarias. Lo único que tiene que ver CE con estas regulaciones es declarar que siguió la regulación x, y, z e implementó sus consecuencias. Por cierto, si la defensa de tu ingeniero es "pero otras empresas lo hacen así" tienes todo el derecho de preocuparte.
El marcado CE no es voluntario. Para vender un producto en la UE, debe tener el marcado CE. Al marcarlo, declara que el producto cumple con todas las normativas pertinentes de la UE (no solo de seguridad eléctrica).
El marcado CE es una cosa, pero las marcas que deberían preocuparte aún más son el GS (Geprüfte Sicherheit) del TUV y la certificación VDE. Para estos certificados, sus dispositivos se probarán físicamente y, a menos que sepa lo que se necesita, es poco probable que su dispositivo pase.
Estoy de acuerdo con todos los comentarios. Pero cantar en un periódico diciendo "Hice todo de acuerdo con la ley" no es realmente una prueba de seguridad. Es genial que te jodan si olvidaste algo y pasa algo y pueden probar tu error. No estoy en condiciones de dar órdenes de trabajo ni de decidir nada. Todo lo que puedo hacer es decirles lo que me preocupa.
Si pudiera cambiar esto a un regulador reductor (ya certificado) y un motor de 48 VCC, desaparecería gran parte de la burocracia.
CE NO es voluntario. PUEDE eliminar la tierra de protección SI cumple completamente con los requisitos de doble aislamiento. Lo más probable es que el motor no lo haga: pero un rediseño que conecte el metal conductor externo al motor a través de material aislante (engranaje de plástico o eje de plástico, por ejemplo) podría hacerlo.
Por lo general, al no tener la tierra de seguridad, los componentes eléctricos deben tener doble aislamiento del exterior/usuario. Esa pieza de metal que se conecta al motor no lo es.

Respuestas (3)

Hay muchos conceptos erróneos sobre el marcado CE y otras cuestiones reglamentarias.

Por supuesto, la seguridad eléctrica es obligatoria. Todos los dispositivos vendidos deben ser seguros, es decir, de última generación. Por suerte, no tienes que descubrir por ti mismo qué es lo último en tecnología. Puede confiar en muchas reglas emitidas por varios organismos reguladores. En primer lugar, las normas DIN VDE cubren las cuestiones más importantes de las que debe ocuparse.

En su caso, las distancias de fuga y de aire necesarias, así como las tensiones de aislamiento, deben establecerse para un dispositivo de clase II. Es posible construir un motor que sea capaz de manejar todos estos requisitos, sin embargo, supongo que este motor será costoso. Si simplemente abre cualquier máquina perforadora con una carcasa de plástico, encontrará que normalmente hay una sola rueda dentada de plástico en la caja de engranajes que proporciona el aislamiento adecuado entre el motor y las partes metálicas que se pueden tocar.

Desafortunadamente, las demandas de seguridad eléctrica varían entre los mercados a los que desea dirigirse. Existen diferentes requisitos de seguridad para electrodomésticos, equipos de laboratorio, equipos de TI y dispositivos de iluminación, solo por mencionar los cuatro más comunes. Cuando consulte las normas EN, encontrará diferentes distancias de fuga y de aire, así como diferentes voltajes de aislamiento. Para una nueva empresa es una gran tarea desarrollar el conocimiento necesario sobre esos estándares. Uno de los mayores problemas es cómo leerlos correctamente y comprender cuándo aplicar qué estándar.

Entonces, como ya se mencionó en la sección de comentarios, debe consultar a expertos y mostrarles el dispositivo completo.

Las cosas relacionadas con la seguridad se describen en las normas. Hay MUCHOS de ellos. No son gratuitos y no siempre fáciles de leer.

Lo que sugiero es ponerse en contacto con un organismo notificado (instituciones que emiten la certificación CE) y solicitar una "reunión previa a la certificación" en sus instalaciones. En Alemania, podría ser el TÜV. Tendrás acceso a un experto para todas las cuestiones relativas a la certificación de tu producto. Tendrá un NDA con ellos, por lo que puede describir cada detalle de su producto al experto junto con el uso/mercado previsto del producto. Te dirán qué norma es realmente relevante para ti, qué pruebas o medida de certificación tienes que realizar, etc...

Es menos arriesgado hacer todas estas preguntas desde el principio. No quiere estar en una situación en la que su desarrollo haya terminado y durante la certificación se entere de que ha elegido el tipo de plástico incorrecto que no es compatible con la seguridad contra incendios. Y que tiene que rediseñar todos sus costosos moldes de inyección para adaptarse a un nuevo material...

Cada vez que me he reunido con un organismo notificado, he facilitado significativamente el proceso de certificación al modificar mi diseño para evitar cuidadosamente cualquier problema complejo de certificación.

Por supuesto que todo tiene un costo. Certificar un producto que incluye pruebas de seguridad eléctrica y pruebas de EMC terminará en el rango de ~ 10'000 €...

Estás en Alemania se aplica el estándar de la UE. En particular, para las herramientas portátiles, se aplica la Directiva de Máquinas y, en particular, la Directiva de Baja Tensión. Puede buscar los estándares, lamentablemente no son gratuitos, pero los precios son razonables si los compra como estándares EN (pregunte a su representante DIN o en línea).

Puede descargar de forma gratuita la "Guía para la aplicación de la Directiva sobre máquinas", que es una especie de guía comentada de la norma (y contiene parte del texto)

En resumen, pero necesita un análisis de riesgo completo:

  • Su parte metálica puede volverse viva en caso de una falla de aislamiento del motor. La distancia/el espacio libre/la línea de fuga no es suficiente (de hecho, ha medido casi la continuidad eléctrica), por lo que no es seguro;

  • Puede realizar una conexión a tierra de protección (equipo de Clase I, cable de tres puntas) para limitar el voltaje de contacto en caso de falla, o rediseñar la herramienta con doble aislamiento (equipo de Clase II, cable de dos puntas); los detalles de ambos se encuentran en las directivas y normas relacionadas;

  • Su PCB también necesita una revisión de seguridad, aunque solo sea porque podría incendiarse (sucede, créame). Hay configuraciones de circuitos peculiares a tener en cuenta y necesita hacer un análisis de fallas para sus componentes conectados primarios (por cierto, esta es la forma en que todos prefieren comprar fuentes de alimentación precertificadas)

Lo más probable es que sus competidores utilicen la clase II, que es bastante popular en el segmento de herramientas manuales. Sin embargo, usar un cable de tierra es perfectamente legítimo a menos que esté prohibido por alguna situación de uso específica.

Es posible que no necesites acudir a un organismo notificado, la directiva de máquinas solo lo exige para tipos específicos de maquinaria (la temida lista del Anexo IV); verifique si se aplica ya que un organismo notificado cuesta mucho ;

Si no necesita ir a un organismo notificado, puede probar gran parte del cumplimiento usted mismo, excepto algunas medidas especializadas como el cumplimiento de EMC)

No olvides también que la seguridad eléctrica no es la única, también existen riesgos térmicos, mecánicos y químicos (por decir los más comunes).