Conceptos Clave de Electricidad: Ley de Ohm, Seguridad y Aplicaciones

Ley de Ohm

Los principios matemáticos que relacionan las tres variables en un circuito eléctrico fueron escritas por el físico matemático alemán George Simon Ohm, la cual plantea que:

La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica.

I = V / R

Donde:

• I es la corriente eléctrica (Ampere)
• V la diferencia de potencial (Volts)
• R la resistencia eléctrica (Ohm)

Existe una proporción directa entre voltaje y corriente, que se muestra en la siguiente curva.

VOLTS

RESISTENCIA

Fig. 1.8 INTENSIDAD

Conceptos Básicos de Electricidad

Circuito

Conjunto de artefactos alimentados por una línea común de distribución, la cual es protegida por un único dispositivo de protección.

Conductor

Hilo metálico, de cobre dentro del alcance de esta Norma, de sección transversal frecuentemente cilíndrica o rectangular, destinado a conducir corriente eléctrica. De acuerdo a su forma constructiva podrá ser designado como alambre, si se trata de una sección circular sólida única, barra si se trata de una sección rectangular o conductor cableado si la sección resultante está formada por varios alambres iguales de sección menor.

Conductor Activo

Conductor destinado al transporte de energía eléctrica. Se aplicará esta calificación a los conductores de fase y neutro de un sistema de corriente alterna o a los conductores positivo, negativo y neutro de sistemas de corriente continua.

Conductor Aislado

Conductor en el cual su superficie está protegida de los contactos directos mediante una cubierta compuesta de una o más capas concéntricas de material aislante.

Conductor Desnudo

Conductor en el cual su superficie está expuesta al contacto directo sin protección de ninguna especie.

Protecciones Eléctricas

Dispositivos destinados a desenergizar un sistema, circuito o artefacto cuando en ellos se alteran las condiciones normales de funcionamiento.

Disyuntor

Dispositivo de protección provisto de un comando manual y cuya función es desconectar automáticamente una instalación o la parte fallada de ella, por la acción de un elemento termomagnético u otro de características de accionamiento equivalentes, cuando la corriente que circula por ella excede valores preestablecidos durante un tiempo dado.

Fusible

Dispositivo de protección cuya función es desconectar automáticamente una instalación o la parte fallada de ella, por la fusión de un hilo conductor, que es uno de sus componentes, cuando la corriente que circula por ella excede valores preestablecidos durante un tiempo dado.

Protector Térmico

Dispositivo destinado a limitar la sobrecarga de artefactos eléctricos mediante la acción de un componente que actúa por variaciones de temperatura, generalmente un par bimetálico.

Protector Diferencial

Dispositivo de protección destinado a desenergizar una instalación, circuito o artefacto cuando existe una falla a masa; opera cuando la suma fasorial de las corrientes a través de los conductores de alimentación es superior a un valor preestablecido.

Sobrecarga

Aumento de la potencia o corriente absorbida por un artefacto más allá de su valor nominal.

Riesgos Generales Asociados a la Electricidad

Riesgo eléctrico es todo aquel riesgo originado por la energía eléctrica, quedando específicamente incluidos los riesgos de:

• Choque eléctrico por contacto directo o indirecto.
• Quemaduras por choque o arco eléctrico.
• Caídas o golpes como consecuencia de choque o arco eléctrico.
• Incendios o explosiones originados por la electricidad.

En la operación o manipulación de equipos eléctricos existe la posibilidad de circulación de una corriente eléctrica a través del cuerpo humano, siendo las consecuencias, generalmente, graves. Algunos factores causantes de estos riesgos son:

• Instalaciones eléctricas provisorias temporales.
• La reparación de cables dañados con cinta aislante o similar.
• Aparatos o máquinas eléctricas que sufren un golpe, o se han visto afectados por la humedad o productos químicos.
• Interruptores de encendido dañados o quebrados.
• Enchufes machos y hembras (de la instalación eléctrica) en mal estado.
• Existencia permanente de humedad.
• Fusibles reforzados o alterados.

Accidentes por Contacto Directo

Este se produce cuando la persona entra en contacto con un elemento que está destinado a transmitir corriente como por ejemplo sistema de alimentadores en los tableros.

Una persona se puede electrocutar por un exceso de confianza, ya que hay personas que trabajan con energía eléctrica en remodelaciones, etc., con el conocimiento de que pueden generar accidentes.

Sabemos que la corriente es silenciosa pero que puede llegar a ser destructiva ya que se manifiesta a través del fuego. En el caso del contacto directo se deben reunir una serie de factores que puede influir en el daño general de la persona que se electrocuta.

Estos pueden ser:

• La resistencia que la persona ejerce al paso de la corriente.
• La humedad que la persona puede tener en las manos.
• La humedad que puede existir en el ambiente.

Causas de Incendios por Electricidad

1. Cortocircuitos debido a cables gastados, enchufes rotos, etc.
2. Líneas recargadas, que se recalientan por excesivos aparatos eléctricos conectados y/o por gran cantidad de derivaciones en las líneas, sin tomar en cuenta la capacidad eléctrica instalada.
3. Mal mantenimiento de los equipos eléctricos.

Causas de los incendios por explosión

Muchas operaciones industriales generan electricidad estática. Cuando no existen conexiones a tierra, y la humedad relativa del aire es baja, ésta se descarga en forma de chispas, que al contacto con vapores o gases inflamables, u otros materiales combustibles, generan un incendio, o una explosión.

Protecciones Contra la Intensidad de Corriente

La intensidad de corriente es la que provoca los accidentes más severos dentro de las instalaciones, afectando a conductores, equipos. Además según la estadística de bomberos son responsables del 80% de los incendios.

Los protectores que se utilizan son:

a) Fusibles (protecciones térmicas)

Estos dispositivos interrumpen un circuito eléctrico debido a que una sobrecorriente quema un filamento conductor ubicado en el interior, por lo que deben ser reemplazados después de cada actuación para poder reestablecer el circuito. Los fusibles se emplean como protección contra cortocircuitos y sobrecargas.

b) Interruptor Termomagnético o Disyuntor

Estos interruptores cuentan con un sistema magnético de respuesta rápida ante sobrecorrientes abruptas (cortocircuitos), y una protección térmica basada en un bimetal que desconecta ante sobrecorrientes de ocurrencia más lenta (sobrecargas). Estos disyuntores se emplean para proteger cada circuito de la instalación, siendo su principal función resguardar a los conductores eléctricos ante sobrecorrientes que pueden producir peligrosas elevaciones de temperatura.

Tipos de Conductores

1) Conductores Homogéneos de Aluminio

El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayor conductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto para la fabricación de conductores se utilizan metales con un título no inferior al 99.7 %, condición esta que también asegura resistencia y protección de la corrosión.

2) Conductores Homogéneos de Aleación de Aluminio

Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores eléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 % aproximadamente) y gracias a una combinación de tratamientos térmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro).

3) Conductores Mixtos de Aluminio Acero

Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecánica del cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo eléctrico del conductor.

También se realizan conductores mixtos de aleación de aluminio acero, lógicamente tienen características mecánicas superiores, y se utilizan para vanos muy grandes o para zonas de montaña con importantes sobrecargas de hielo.

Fusibles: Clasificación y Usos

En electricidad, el fusible eléctrico es un dispositivo destinado a proteger una instalación eléctrica y sus componentes contra sobrecorrientes, mediante la fusión de uno o varios elementos destinados para este efecto, interrumpiendo el flujo de la corriente eléctrica cuando esta sobrepasa el valor preestablecido de la corriente de fusión del fusible dentro de un tiempo determinado. En términos simples está constituido por un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

• g = Indica que el fusible interrumpe toda clase de corrientes (sobrecargas y cortocircuitos).
• a = Indica que el fusible es capaz de interrumpir solo corrientes de cortocircuitos.

La segunda letra define la categoría de utilización del fusible, o el equipo a proteger.

• G = Indica que el fusible protege líneas y aparatos en general.
• L = Indica que el fusible protege líneas y aparatos en general (norma DIN, VDE).
• M = Indica que el fusible protege Motores.
• Tr = Indica que protege Transformadores.
• C = Indica que protege a condensadores y circuitos capacitivos.
• R = Protege semiconductores de potencia, rectificadores y circuitos electrónicos.
• B = Indica que es aplicable en la minería.

Por ejemplo:

• gG = Fusible con capacidad para interrumpir todas las corrientes en uso general.
• gL = Fusible para uso general. Se utilizan en la protección de líneas, estando diseñada su curva de fusión para una respuesta lenta en las sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos.
• gM = Fusible con capacidad para interrumpir todas las corrientes para uso en motores.
• gTr = Protegen a los transformadores contra sobrecargas y cortocircuitos, sin limitar su capacidad de carga, además soportan las corrientes típicas de los sistemas de distribución.
• gC = Protegen a condensadores contra sobrecargas y cortocircuitos.
• gB = Fusible especialmente desarrollado para su utilización en minas donde los cables son muy largos. Actúa en un corto tiempo, evitando así el calentamiento excesivo del cable.
• aM = Fusible con capacidad para interrumpir parte de las corrientes y uso en motores. Protegen contra altas sobre intensidades hasta su poder de corte nominal, y deben asociarse a dispositivos de protección térmica contra pequeñas sobre intensidades.
• aR = Fusible que protege a semiconductores contra corrientes muy intensas como cortocircuitos.
• gR = Fusible que protege a semiconductores contra sobrecargas y cortocircuitos.

Factores que Influyen en los Accidentes de Origen Eléctrico

Los efectos que pueden producir los accidentes de origen eléctrico dependen:

1. Intensidad de la corriente.
2. Resistencia eléctrica del cuerpo humano.
3. Tensión de la corriente.
4. Frecuencia y forma del accidente.
5. Tiempo de contacto.
6. Trayectoria de la corriente en el cuerpo.

Lesiones por Electrocución

Todo accidente eléctrico tiene origen en un defecto de aislamiento y la persona se transforma en una vía de descarga a tierra, por lo que hay que tener presente:

1. Cualquier lesión debida a la electricidad es potencialmente grave, tanto si se ha producido por alta tensión como por la tensión doméstica de 220 voltios.
2. El cuerpo actúa como intermediario entre el conductor eléctrico y la tierra, pasando la corriente por todos los tejidos y causando las lesiones a los mismos, pudiendo llegar a ocasionar la muerte por paro cardiorrespiratorio.
3. El shock que produce en el individuo la corriente eléctrica, que entra y sale del cuerpo, puede derribarlo, provocarle la pérdida de conciencia o incluso cortarle la respiración e interrumpir los latidos cardíacos.
4. La electricidad se extiende a todos los tejidos del cuerpo y llega a causar daños profundos y generalizados, aun cuando exteriormente la piel no muestre más que una pequeña señal en el punto de contacto con la corriente.
5. Si la electrocución se da por baja tensión (110-220 volts) es necesario que la víctima toque al conductor para que se genere el daño, por el contrario.
6. Si es de alta tensión (más de 1000 volts), no es necesario el contacto directo, ya que antes de que llegue a tocarlo, salta espontáneamente un arco eléctrico y se produce la electrocución. (por ej. En tubos de imagen presentes en televisores, monitores de PC, carteles luminosos, luces de neón, todos esto a su vez pueden mantener tensiones entre 4000 y 17000 volts, aun luego de desconectados).

Consideraciones en el Trabajo con Equipos Eléctricos

• a) Considerar que todos los circuitos llevan corriente hasta que se demuestre lo contrario
• b) Evitar el acceso de personal no autorizado a zonas de tablero eléctrico.
• c) Uso de equipo protector apropiado (guantes, protectores visuales y ropa específica).
• d) No trabajar en líneas con tensión.
• e) Colocar vallas y señales en zonas peligrosas.
• f) Protegerse contra el contacto con equipos energizados.
• g) Adecuado toma a tierra del sistema eléctrico y de equipos eléctricos.
• h) No dejar conductores desnudos en las instalaciones. Evitar empalmes. De existir aislarlos debidamente.
• i) No dejar en contacto cables con aceites o grasas que deterioren su aislación.
• j) Mantener en buen estado interruptores y tomas.
• k) Usos de disyuntores diferenciales y llaves térmicas combinadas.
• l) Mantener las instalaciones siempre limpias y con sus medios de protección.
• m) No utilizar escaleras metálicas cerca de equipos energizados.
• n) Nunca trabajar en un circuito eléctrico sin ayudante.
• o) Capacitación específica.

Primeros Auxilios en Caso de Accidente Eléctrico

Interrumpir de inmediato el paso de la corriente

• Desconectando el conductor causante de la descarga
• Cerrando el interruptor del contador o mediante el dispositivo diferencial

Atender a la víctima

Si la electrocución se ha producido en una línea de alta tensión, es imposible portar los primeros auxilios a la víctima y muy peligroso acercarse a ella a menos de veinte metros.

En estos casos, lo indicado es pedir ayuda a los servicios de socorro y solicitar a la compañía que corte el fluido eléctrico.

Una vez rescatada la víctima, atender rápidamente a su reanimación.

Por lo general, el paciente sufre una repentina pérdida de conocimiento al recibir la descarga, el pulso es muy débil y probablemente sufra quemaduras.

El cuerpo permanece rígido. Si no respira, practicarle la respiración artificial rápidamente y sin desmayo. Seguramente sea necesario aplicarle un masaje cardíaco, pues el efecto del shock suele paralizar el corazón o descompasar su ritmo

Unidades y Magnitudes de Iluminación

En el campo de la iluminación se utilizan habitualmente varias magnitudes. Las más básicas son las siguientes:

• Flujo luminoso: energía luminosa emitida por una fuente de luz durante una unidad de tiempo. Unidad: lumen (lm).
• Intensidad luminosa: flujo luminoso emitido en una dirección determinada por una luz que no tiene una distribución uniforme. Unidad: candela (cd).
• Nivel de iluminación: nivel de iluminación de una superficie de un metro cuadrado que recibe un flujo luminoso de un lumen. Unidad: lux = lm/m2.