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Electrcidad: Seguridad Electrica, Corriente Alterna

Un gráfico de diferencia de potencial de una fuente como la que utilizamos hasta ahora para aprender electrodinámica -una pila o una batería- podría tener esta pinta:


Electrcidad: Seguridad Electrica, Corriente Alterna


O sea, los potenciales de ambos polos son constantes según pasa el tiempo. No varían.

El potencial dibujado en negro bien podría ser el del polo (o borne) negativo de una pila; y el rojo, el positivo.

No tiene por qué valer cero uno de ellos. Lo importante es que la diferencia de potencial no cambia con el tiempo.

El equivalente en casa son los agujeritos del enchufe (los dos superiores si tenés enchufes modernos, o los dos únicos si tenés el tipo de enchufe que no deberías).


electricidad


La gráfica correspondiente tendría esta otra pinta: se llama sinusoide (por la función seno) y está describiendo que uno de los agujeritos tiene un potencial constante, y se llama NEUTRO (no necesariamente tiene que valer cero).

El otro de los agujeritos tiene un potencial variable: a veces positivo respecto del neutro, y a veces negativo. Oscila periódicamente sin cansarse unas cincuenta veces por segundo (eso se indica así: 50 Hz). Y se llama VIVO.

La diferencia de potencial, variable, va de 220 V a -220 V (esto no es del todo cierto pero tomalo como que sí... ya que se trata de una mentira piadosa). La consecuencia inmediata de esto es que las corrientes eléctricas en casa son muy diferentes a las que te imaginaste hasta ahora con las pilas y baterías. Con ellas, las cargas (los electrones) viajan siempre en una única y misma dirección: con el tiempo, eso implica un traslado de materia significativo.

En cambio, en la corriente eléctrica de los artefactos en casa, y en los cables de la instalación domiciliaria, las cargas van y vienen todo el tiempo... pero en definitiva se quedan siempre en el mismo lugar. Cuando prendés la lamparita los electrones vibran en la dirección de los cables: un cachito pa'delante un cachito para'trás. Y cuando la apagás se vuelven a quedar quietos. No son viajeros como los de las pilas.


voltaje


Si graficamos la corriente en función del tiempo, el gráfico resulta enormemente parecido al de potencial. Pero es una sola curva (no dos).

A este tipo de corriente se la llama corriente alterna, que se simboliza así: CA (en castellano); o así: AC (en inglés).

La corriente que producen las pilas se llama corriente continua que se simboliza CC, o DC.

POR QUE TENEMOS CORRIENTE ALTERNA
No existe un único motivo y no sé cuál de todos habrá sido el determinante... pero la distribución de corriente continua para uso domiciliario duró poco tiempo: en cuanto descubrieron la corriente alterna encontraron que era muchísimo más ventajosa que la continua.

Riesgo personal. Cuando alguien toca un cable o alambre electrificado y es atravesado por corriente, sus músculos reciben la orden de contraerse. La frase popular de "quedarse pegado" proviene de eso: los dedos se contraen y por más voluntad que ponga uno en ordenarle a la mano que suelte ese maldito cable, la mano no obedece y la corriente continúa pasando por el cuerpo, y puede matar. Con la corriente alterna el riesgo disminuye enormemente ya que la víctima tiene cien oportunidades por segundo, en que la corriente se hace cero (mirá el gráfico) para soltar el cable, y en general lo logra (hay un chisme -al final- que habla de ésto).

Riesgo edilicio. Las corrientes continuas son difíciles de interrumpir. Cuando abrimos un contacto salta una pequeña chispa. Las chispas tienen un proceso de autoalimentación que les permite crecer. Y eso es lo que involuntariamente hacemos al continuar separando las piezas que estaban en contacto. Por lo tanto la chispa crece en tamaño, calor, y peligrosidad. Puede propagarse por cables y paredes. Y ocasionar quemaduras e incendios. La corriente alterna no: puede hacer una pequeñita chispa al accionar un interruptor, pero a lo sumo una centésima de segundo después la corriente se hace cero, por lo tanto la chispa se extingue y no puede crecer.

Costo de producción y traslado. La corriente alterna es mucho más barata de producir que la continua. También es mucho más fácil de transformar: las plantas generadoras envían la energía eléctrica por líneas de alta tensión (500.000 V) porque si no sería imposible realizar viajes largos. Al llegar a las ciudades se transforma en media tensión (20.000 V), y en cada barrio se vuelve a transormar, ahora a 220 V, para repartirse entre los vecinos. En casa, si querés cargar tu celular (4,5 V), enchufás un pequeño transformador y ya. La transformación de tensión de la corriente alterna es un juego de niños. Hacer lo mismo con continua es de locos.

Utilidad. La corriente alterna es altamente utilitaria. Desde que la descubrieron encontraron que tenía muchísimas más aplicaciones que la continua. La fuerza electromotriz, por ejemplo; transformar energía eléctrica en movimiento, es algo casi natural para la corriente alterna y antinatural para la continua. Si nuestros electrodomésticos tuvieran que funcionar con corriente continua serían mucho más caros.

COMO ES EL CIRCUITO DOMICILIARIO


En las grandes ciudades las empresas distribuidoras de energía eléctrica hacen un tendido de dos cables gruesos debajo de la vereda. En otros lados el tendido es aéreo, pero tiene la misma lógica. Cuando los cables pasan delante de casa les conectamos otros dos, más finitos, y los metemos para adentro. Juntos recorren toda la casa, pasando por las habitaciones, la cocina, el baño... siempre juntos.


seguridad


Los colores que elegí para los cables no son arbitrarios. Existe una norma internacional (que hay que respetar, y hay un chisme -al final- que habla de esto) que indica que el neutro debe ser celeste y el vivo debe ser marrón.

También hay un tipo de conexión industrial, llamado trifásico, en el que hay un neutro y tres vivos. En ese caso los vivos serán marrón, rojo y negro; y el neutro siempre celeste.

La diferencia de tensión entre los cables es de 220 V (promedio efectivo), 50 veces por segundo el vivo es positivo respecto del neutro y 50 veces por segundo negativo (alternadamente). Y todo lo que quieras conectar lo harás en paralelo.


termica


La tele, una lamparita, otra lamparita (no te representé la parte del circuito del interruptor de las lamparitas, imaginátela), también podes dejar conexiones en paralelo disponibles (los enchufes, E) por si querés conectar otros artefactos.

A la entrada, la empresa de distribución de energía (cuyo objetivo no es precisamente el altruismo) coloca un medidor de corriente, M, a partir del cual confeccionará la factura mensual.

No siempre tienen por qué andar bien las cosas. Y es bueno estar prevenido. Por ejemplo: uno de los artefactos -digamos la lamparita del living- podría estar fallada y en lugar de tener una buena resistencia en el filamento, hacer contacto directo entre el vivo y el neutro.


disyuntor


En la jerga se llama a este desperfecto: cortocircuito, por "circuito corto" (escaso) en resistencia.

La cuestión es que una resistencia igual a cero produce una corriente enorme ya que en todo el circuito se cumple la Ley de Ohm, ΔV = i . R. Como la diferencia de tensión no cambia, al reducirse la resistencia debe crecer la corriente.

Esa corriente enorme recalienta los cables de la instalación; y en algún lugar la temperatura es tan alta que el cable se funde, se derrite. Inmediatamente el circuito se abre, y el peligro cesa. Pero andá a buscar dónde se cortó el cable... no te olvides que toda la instalación viaja por caños embutidos en el techo y la pared.


Alterna


Para evitar ese incordio los arquitectos hacen un acuerdo con el propietario, y en un lugar previamente fijado -de fácil acceso- colocan un afinamiento en los cables. Se trata de apenas unos dos o tres centímetros de cable muy finito por lo que debe pasar toda la corriente de la casa. De modo que si la corriente creciera demasiado (por ejemplo, por un cortocircuito) la temperatura va a crecer mucho más rápidamente en esa sección finita, y la instalacion se va a fundir precisamente allí y no en cualquier lugar escondido. Este sencillo dispositivo diseñado para que se funda se llama fusible, que en castellano antiguo significa pa' que se funda.


fusible


Los fusibles (porque iba uno en cada cable) venían montados en un dispositivo de fácil reposición popularmente llamados tapones. Y lo cuento en pasado porque ya prácticamente no se usan; fueron reemplazados por una llava de corte que hace lo mismo que los fusibles pero sin que se funda nada. Se llama llave térmica (Ll.T), y está permanentemente sensando la temperatura de los cables; cuando siente que la temperatura es elevada y se encuentra en riesgo la instalación (en un cortocircuito, por ejemplo) abre el circuito en forma automática.


corrente


De modo que la térmica, protege la integridad de la instalación.

Ahora bien, parece ser que hay en casa otras cosas cuya integridad se encuentra en peligro y que también habría que proteger. Por ejemplo, es inevitable que haya gente curiosa que mete los dedos donde no debe. "Ese cosito brillante que hay en este cablecito..."

Ocurre que si el curioso -o el distraído- mete el dedo en un lugar cuyo potencial sea distinto del lugar donde tiene los pies, será inevitable que una corriente eléctrica le atraviese el cuerpo. A este tipo de corrientes indebidas se les llama fuga.


Electrcidad: Seguridad Electrica, Corriente Alterna


Este accidente es bastante frecuente. Porque las empresas distribuidoras suelen conectar el neutro a la Tierra para evitar que vecinos imprudentes nos manden tensión por pisos o paredes. Pero eso hace que nuestros pies siempre estén a una diferencia de potencial de 220 V con respecto al vivo, si llegamos a tocarlo.

Esos triangulitos de rayitas son los símbolos de conexión a Tierra.

Para evitar este riesgo se diseñó un dispositivo muy práctico que permanentemente sensa la corriente que circula por los dos cables: el vivo y el neutro. Y no le importa cuánto circula: sólo le importa que sea la misma intensidad en ambos cables. Si no fueran iguales el artefacto intuye que el curioso tocó lo que no debía y que parte de la corriente que entra por el vivo se está yendo a la Tierra por donde no debe en lugar de regresar por el neutro... y abre el circuito inmediatamente.


electricidad

voltaje


El dispositivo se llama llave disyuntora, o disyuntor diferencial (DD), o simplemente disyuntor. Los disyuntores hacen su trabajo de comparar las corrientes con tanta sensibilidad que pueden cortar la corriente antes de que la persona dueña del cuerpo por la que ocurrió la fuga se dé cuenta. Típicamente cortan la corriente cuando leen una diferencia de 10 mA, y tardan apenas 3 centésimas de segundo en interrumpir.

Los disyuntores vienen con un botón de testeo de buen funcionamiento, y es acosejable accionarlo al menos una vez por año.


seguridad


Actualmente están disponibles en el mercado instrumentos que incluyen los dos dispositivos: la térmica y el disyuntor en una sola llave. Son muy económicos y constituye realmente una desidia no tenerlos instalados. Sobre todo cuando en la casa habitan esos animalitos curiosos que gatean y les gusta introducir objetos finitos de toda índole en los enchufes.

Existe un dispositivo de protección adicional de gran utilidad e importancia. Resulta que muchos electrodomésticos, sobre todo esos que tienen motores -y por lo tanto vibraciones, movimientos internos, desgaste de sus partes, etc.- típicamente la heladera y el lavarropas, a los que comúnmente les ocurre el siguiente desperfecto: sus partes manipulables -o sea, la manija, la carcasa, la tapa- entran en algún tipo de contacto con cargas o corrientes peligrosas.


termica


Y no es infrecuente que cuando los usuarios tocan el artefacto reciben un molesto (algunas veces peligroso) shock eléctrico.

Es por eso que se aconseja no abrir la heladera con los pies descalzos o sobre un charco de agua. Se estima que cuanto mejor sea el contacto entre partes de diferente tensión, mayor puede ser la corriente y el riesgo.

La protección contra este riesgo es el cable a Tierra. Resulta que no son dos los cables que viajan por toda la instalación, sino tres: el tercero, cuyo color de código es amarillo con líneas verdes (que pueden ser en espiral o longitudinales).


disyuntor


El cable a Tierra no lo conecta la empresa de distribución de energía sino que es responsabilidad del propietario de casa. En algún lugar de la casa se conecta con la Tierra mediante una jabalina: un metal conductor enterrado 1,5 metros por lo menos.

Esta conexión queda disponible en todos los enchufes de la casa (es la tercera patita, la del medio) y los artefactos se conectan a él, quedando en contacto directo con la carcasa y las partes manipulables.

De modo que si hubiese alguna fuga o alguna acumulación de cargas que pudiesen poner en riesgo a los usuarios del artefacto, van a encontrar -antes de que el usuario llegue- una conexión privilegiada para descargarse a Tierra. Y los usuarios a salvo.
CHISMES IMPORTANTES:


Un camino eléctrico que se vincula entre una fuente de corriente y una superficie en contacto con la tierra se conoce entonces como fuga; si ese camino eléctrico resulta ser tu cuerpo entonces éste puede resultar lesionado, quemado o electrocutado. La severidad de la lesión dependerá fundamentalmente de:
-La cantidad de corriente que atraviese el cuerpo hacia Tierra.
-La magnitud de tiempo en que tarde en atravesarlo.
-El recorrido: qué partes del cuerpo atraviesa.
Por ejemplo para un tiempo de 1 s (tiempo extremadamente largo): 1 mA produce un cosquilleo; entre 1 y 100 mA se contraen los músculos y “la mano” se queda pegada; con más de 100 mA se producen daños al corazón debido a la denominada fibrilación ventricular: los ventrículos se contraen y el corazón pierde su coordinación; este efecto suele ser letal.

Cuando los músculos de la mano (o se cualquier miembro) reciben la orden eléctrica de contraerse (por ejemplo durante una descarga accidental), la mano no se queda quieta, tensa ni petrificada: la mano, y los dedos se cierran. El motivo de este comportamiento es que todos los músculos se contraen por igual, pero tienen más fuerza los flexores que los extensores, lo cual es absolutamente lógico y natural ya que la mano es una herramienta fundamentalmente prénsil. A partir de esta observación surge el siguiente consejo: si alguna vez tenés que tocar un cable o un alambre o cualquier cosa que tengas duda o sospecha que pueda estar electrificado (una alambrada en medio del campo, por ejemplo) tocalo con el anverso de la mano, y no con la palma.

Los interruptores de las luminarias (las llaves de luz) deben interrumpir el vivo, no el neutro.

Acá tenés un manual bastante completo sobre legislación, seguridad e instalación: http://www.cibb.org.ar/downloads/rie.pdf

Por último, siempre hay que recordar la Ley de Pattison sobre la electrónica:
si los cables se pueden conectar de dos o más formas diferentes, la que uno elige es la que hace saltar los fusibles.

PREGUNTAS CAPCIOSAS:
¿En qué se diferencia un argentino típico de un electricista matriculado?
¿De qué depende el grosor de los cables de la instalación domiciliaria?
En los enchufes modernos con pata central (caída a Tierra), las otras dos patas son respectivamente: el vivo y el neutro. ¿Es indistinta la posición que ocupan estos? La pata central, ¿es siempre más larga o me parece? Y si es así, ¿por qué será?

1 comentario - Electrcidad: Seguridad Electrica, Corriente Alterna

NBrizuela
Muy buena info amigo.. Gracias por compartir