Seguridad eléctrica

Una corriente de unos 10 a 20 mA a través del cuerpo puede dejar la mano aferrada a un cable, y una persona empapada puede tener solo 10 kΩ de resistencia.

Dos tipos de peligro: calor y descarga

La electricidad puede causar daños de dos maneras. El peligro térmico aparece cuando demasiada potencia se transforma en calor donde no debería, por ejemplo dentro de una pared, donde puede provocar un incendio. El peligro de descarga es la corriente que atraviesa a una persona. Ambos se deducen directamente de las fórmulas de este curso, P = V² ÷ R e I = V ÷ R, así que ya sabes lo suficiente para reconocer dónde está el peligro.

Cortocircuitos

Un cortocircuito es un camino de muy baja resistencia entre los dos terminales de una fuente. Ocurre, por ejemplo, cuando el aislamiento desgastado permite que se toquen los dos conductores del cable de un aparato. Como la resistencia r del cortocircuito es diminuta, la potencia P = V² ÷ r es enorme. OpenStax considera 120 V entre los extremos de un cortocircuito de 0.100 Ω: 120² ÷ 0.100 = 144 000 W, o 144 kW, mucho más de lo que consume cualquier aparato doméstico. El calor se produce tan rápido que el aislamiento se derrite o se incendia. En el laboratorio, la batería es ideal, por lo que un cortocircuito hace que la corriente aumente sin límite y el laboratorio lo marca en rojo. Una batería real tiene cierta resistencia interna que limita la corriente, pero aun así se calienta rápidamente.

Sobrecargas, fusibles e interruptores automáticos

Un peligro menos evidente es la sobrecarga: demasiada corriente en un cable durante demasiado tiempo. El calor generado en el propio cable es P = I² R_w. Un cable dañado con algunos hilos rotos podría tener 2.00 Ω en lugar de 0.100 Ω; si lo atraviesan 10.0 A, transforma 200 W en calor dentro del cable. Recuerda de la unidad de paralelo que cada aparato encendido agrega su corriente a los cables de alimentación; por eso conectar muchos aparatos de alta potencia a una sola regleta puede sobrecargarla, aunque cada aparato esté en buen estado.

Los fusibles y los interruptores automáticos protegen frente a ambos problemas. Se colocan en serie con el circuito, de modo que toda su corriente los atraviesa. Un fusible tiene una tira metálica con un punto de fusión bajo; una corriente excesiva la funde y abre el circuito de forma permanente, así que hay que reemplazarlo. Un interruptor automático abre el circuito cuando la corriente supera su límite durante cierto tiempo y se puede restablecer. Algunos aparatos consumen una corriente elevada por un instante al arrancar, como el faro frío de la unidad sobre la ley de Ohm; por eso los fusibles e interruptores automáticos permiten picos breves y actúan ante sobrecargas sostenidas.

Qué hace la corriente al cuerpo

La gravedad de una descarga depende principalmente de la corriente, pero también del recorrido por el cuerpo, de su duración y de la frecuencia de la alimentación. OpenStax indica los efectos típicos de una descarga de 1 segundo a través del tronco, procedente de una red de 60 Hz, que se muestran en la tabla. Los valores para mujeres son aproximadamente del 60 al 80 por ciento de los indicados. Los umbrales son bajos. La corriente que contrae la mano e impide soltar el cable empieza en unos 10 a 20 mA, y el corazón puede entrar en fibrilación, un ritmo irregular mortal, a partir de unos 100 a 300 mA.

La ley de Ohm muestra por qué el agua importa tanto. La mayor parte de la resistencia del cuerpo está en la piel seca. OpenStax indica unos 200 kΩ para una persona con la piel seca, así que 120 V producen 120 ÷ 200 000 = 0.6 mA, que no se perciben. Empapada, la misma persona puede tener solo 10.0 kΩ, y los mismos 120 V producen ahora 12 mA, por encima del umbral que impide soltar el cable. A los 220 a 230 V usados en Corea, Europa y muchos otros lugares, esas mismas dos resistencias dan unos 1.1 mA y 22 mA. Las manos mojadas, los baños y cualquier aparato eléctrico cerca del agua son peligrosos precisamente por esto.

Cables de tierra, doble aislamiento e interruptores diferenciales

El cableado moderno agrega varias capas de protección. En un sistema de tres conductores, un tercer cable de tierra conecta la carcasa metálica del aparato a tierra y la mantiene cerca de cero voltios. Si el aislamiento desgastado permite que el conductor de fase toque la carcasa, la corriente pasa por el cable de tierra en lugar de por quien sostiene el aparato, y normalmente dispara el interruptor automático. Los aparatos de doble aislamiento usan un sistema aislante de protección en lugar de una conexión a tierra. Se identifican por su marcado, no solo por el número de clavijas del enchufe. Un interruptor de falla a tierra, llamado interruptor diferencial o de fugas en muchos países, compara la corriente que sale por un conductor con la que vuelve por el otro. Si difieren en más de un valor establecido, debe estar escapando corriente por algún sitio, quizá a través de una persona, y corta la alimentación en una fracción de segundo. Ese valor depende del país. Los interruptores de falla a tierra norteamericanos actúan con unos 5 mA, la máxima corriente inocua de la tabla. Los diferenciales usados para proteger a las personas en Corea y Europa suelen ser de 30 mA, y las normas coreanas exigen 15 mA para las tomas de los baños.

• Mantén los aparatos eléctricos y las tomas lejos del agua y sécate las manos antes de usarlos.
• No conectes muchos aparatos de alta potencia a una sola regleta a la vez.
• Deja de usar cables con el aislamiento dañado o enchufes que se calienten.
• Si un fusible se funde o un interruptor automático se dispara una y otra vez, hay un problema: busca la causa en lugar de instalar un fusible mayor.
• Deja el cableado de la red y las reparaciones internas de los aparatos a un electricista calificado.