ORIGEN DEL RIESGO PARA LAS PERSONAS

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1 ORIGEN DEL RIESGO PARA LAS PERSONAS La instalación dejará de ser segura para las personas en dos casos : 1.- Cuando la persona entra en contacto directo con un conductor energizado, o con una parte de la instalación que esté energizada, ya sea por negligencia propia o por mala protección de las partes vivas de la instalación. 2.- Cuando una persona entra en contacto indirecto con una carcaza metálica puesta accidentalmente bajo tensión. Este tipo de contactos accidentales son los más difíciles de prevenir, puesto que no ocurren por negligencia del usuario, sino de una falla de la instalación, por lo tanto son difícilmente evitables sin precauciones tomadas anteriormente en el diseño y la mantención de la instalación. La solución más recomendable para evitar este tipo de contacto, es la instalación de dispositivos diferenciales en la instalación, asociados a una buena puesta a tierra. CONTACTOS DIRECTOS En el contacto directo se distinguen dos tipos; uno denominado persona aislada del suelo, y el otro, el no aislado del suelo. PERSONA AISLADA DEL SUELO El caso corresponde a una persona que establece contacto entre el neutro y la fase de la instalación, estando aislada de tierra. Realmente es el caso más desfavorable, ya que el individuo se comporta como una resistencia más al paso de la corriente, debido a lo cual, esta falla no es vista como un corto circuito desde el punto de la protección termomagnética, ni como una fuga de corriente desde el protector diferencial, ya que la corriente hacia tierra es prácticamente inexistente al estar el individuo asilado. Según se muestra en la figura anterior, si consideramos al utilizador como una resistencia de 3000 (Ω) (según normativa nacional en B.T.), podría circular por su cuerpo una corriente de hasta 73,3 (ma) en el mejor de los casos, y que dependiendo del tiempo de exposición a ella, podrá ocasionar serias consecuencias. En el párrafo anterior se menciono en el mejor de los casos, esto es con respecto a la resistencia del individuo que entra en contacto, debido PISO AISLANTE a que la resistencia del cuerpo humano depende de múltiples factores, pudiendo ser desde los 500 (Ω) hasta los 4000 (Ω). F N Si : V C = 220 (V) / R = 3000 (Ω) Entonces : Ic = 73,33 (ma) Donde: V C : Voltaje de contacto. R : Resistencia del cuerpo. I C : Corriente de contacto. En este tipo de contacto, la protección deberá ser solo preventiva, tal como: aislamiento de las partes activas, o instalar las partes energizadas en una envolvente que impida el contacto (como es el caso de los tableros eléctricos), o la utilización de tensiones extrabajas, lo cual no es siempre posible. En el caso de aislamiento de las partes activas, tenemos el claro ejemplo de los toma corrientes (enchufes), con alvéolos protegidos para el sector domiciliario, lo que es exigido por norma europea, pero

2 aun no se implanta en nuestro medio. Otro ejemplo es el de los bornes de los interruptores termomagnéticos y diferenciales, y en general, de todos los elementos que pueden ser energizados en un tablero. PERSONA NO AISLADA DEL SUELO Por norma, tanto a nivel nacional como internacional, la red de distribución que alimenta las instalaciones interiores debe tener el neutro aterrizado a distancias no superiores a doscientos metros. Si consideramos un contacto directo del utilizador con un conductor de nuestra instalación, se generará un flujo de corriente a través de él, que se cerrará por la tierra con el neutro de la distribución, el cual está aterrizado. F Si : V C = 220 (V) / R = 3000 (Ω) Entonces : Ic = 73,33 (ma) Donde: V C : Voltaje de contacto. R : Resistencia del cuerpo. I C : Corriente de contacto. En este tipo de contacto, el cuerpo del utilizador se comporta también como una resistencia al paso de la corriente, con la diferencia que al cerrar el circuito por tierra y no directamente por el neutro de la instalación, se está produciendo lo que denominamos corriente de fuga. En el caso mostrado en la figura, los parámetros mencionados en tipo de contacto anterior (persona aislada del suelo), se mantienen, por lo que las lesiones o consecuencias de éste, son también proporcionales al tiempo de contacto. Los métodos de protección para estos contactos pueden ser los mismos empleados en el caso de persona aislada de tierra, o la utilización de algún mecanismo de desconexión automática que funcione ante corrientes de fuga. CONTACTO INDIRECTO Este tipo de contacto es realmente peligroso debido a que no se puede prevenir por parte del usuario, ya que corresponde al resultado de una falla interna de los equipos eléctricos. Podemos definir este contacto como el que ocurre cuando una persona toca una carcaza metálica energizada accidentalmente. Normalmente estos contactos ocurren cuando existen fallas de aislación. En el caso de la figura anterior, si ocurre que tenga una falla franca de fase a masa, la carcaza se energizará respecto de la tierra a un potencial de 220 (V), en el peor de los casos. Al tocar la carcaza un individuo que tenga una resistencia corporal de 3000 (Ω) (incluidos sus zapatos), pasará por el una corriente de 73,3 (ma), que según lo revisado anteriormente, puede llegar a ser muy peligrosa si el tiempo de exposición es muy prolongado. Los métodos de protección contra Si : V C = 220 (V) / R = 3000 (Ω) Entonces : Ic = 73,33 (ma) Donde: V C : Voltaje de contacto. R : Resistencia del cuerpo. I C : Corriente de contacto.

3 contactos indirectos son muy variados, clasificándolos la Norma NCH Elec 4/84 como sistemas clase A y sistemas clase B. PARÁMETROS A CONSIDERAR PARA LA EVALUACIÓN DE LOS RIESGOS Existe una serie de parámetros que incidirán en un caso de riesgo de electrocución. Si consideramos que el utilizador se encontrará expuesto a una cierta tensión de contacto, durante un tiempo determinado, circulara por su cuerpo una cantidad de corriente que estará acotada por la resistencia corporal del individuo. Tendremos entonces que el riesgo de electrocución dependerá de: a) Corriente que circula por el cuerpo (I C ) b) Tensión aplicada al cuerpo (V C ) c) Resistencia del cuerpo (R C ) d) Tiempo de exposición al paso de la corriente eléctrica por el cuerpo (t) Como podemos ver, el antiguo concepto de que la tensión era la variable predominante en los efectos de la electrocución, cambia notoriamente al incorporar la resistencia corporal que originará un flujo de corriente por ella. Asimismo, el tiempo de exposición se convierte en otro factor importante para determinar la naturaleza de las lesiones. CURVAS TIEMPO CORRIENTE En la gráfica anterior, se distinguen cuatro zonas de riesgo: a) Zona 1. No se aprecia habitualmente ninguna reacción, debido a que no se percibe el paso de la corriente Gráfico de zonas de riesgo según IEC b) Zona 2. En esta zona comenzamos a percibir el paso de la corriente como un leve cosquilleo, que no deja ningún efecto sicológico grave como secuela. Se considera esta curva como el limite inferior de la corriente fisiopatológicamente peligrosa. tiempo en (ms) 500 Z1 Z2 Z3 Z ,1 0,2 0, c) Zona 3. En esta zona habitualmente no existe ningún daño orgánico. Existe probabilidad de contracciones musculares y de dificultades de respiración; también perturbaciones reversibles en la formación y propagación de impulsos al corazón, comprendida la fibrilación auricular y paros temporales del corazón, sin fibrilación ventricular, aumentando con la intensidad de la corriente y el tiempo. d) Zona 4. Además de los efectos de la zona 3, existe la posibilidad de fibrilación ventricular. Podrán producirse efectos patológicos como paro cardiaco y paro respiratorio ocasionado por la tetanización o quemaduras graves. Cave señalar que a mayor corriente de circulación por el cuerpo humano, menor es el tiempo de exposición a esta corriente. corriente en (ma)

4 TENSIONES DE SEGURIDAD Existen ciertos valores de tensiones a las cuales puede quedar sometido el ser humano, sin tener consecuencias graves. Estos valores están normalizados tanto a nivel internacional por la IEC, como a nivel nacional por la NCH Elec, y son los que se muestran a continuación: Tipo de Local Norma IEC Norma NCH 4/84 Seco 50 (V) 65 (V) Húmedo 25 (V) 24 (V) Sumergido 12 (V) 24 (V) Para estos efectos, la IEC considera como resistencia del cuerpo en el mejor de los casos 1000 (Ω). En el caso de la Nch, la resistencia del cuerpo esta tomada a 3000 (Ω) Tiempo (seg) C.A. C.C. CURVAS TIEMPO TENSIÓN 10 8 Las curvas tiempo / tensión de la figura, han sido extraídas de la Norma IEC (protección para la seguridad), y nos dan los valores máximos de tensión a que pueden quedar expuestas las personas en un tiempo determinado; así por ejemplo, para el caso de 220 (V) A.C., la persona no debe estar expuesta por más de 0,05 (seg), a fin de resguardar su seguridad ,8 0,6 Respecto de la curva de C.C., esta está especificada para C.C. lisa, proveniente por ejemplo, de baterías o acumuladores. Si la fuente de alimentación es de C.A. rectificada, los valores de la curva de C.A. deben ser aplicados. 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,08 CURVAS RESISTENCIA TENSIÓN 0,06 0,05 0,04 Las siguientes curvas nos muestran la variación de 0,02 la resistencia del cuerpo humano en función de la tensión aplicada a él, y dependiendo de las 0,01 condiciones en que se encuentre el utilizador (piel seca, húmeda, mojada o sumergida). Es importante destacar, que entre los factores que inciden en la variación de la resistencia del ser humano, se encuentran los siguientes: a) Espesor, estado de humedad y contenido salino de la piel. La resistencia aumenta con el espesor de la piel (callosidad), disminuye con la humedad (transpiración), disminuye con la salinidad (alteración nerviosa). 0, Tensión (V)

5 b) Presión y área de contacto. Si aumenta la presión y el área de contacto, disminuye la resistencia de la piel. La excepción la constituye la presencia de extremos puntiagudos, que pueden perforar la piel, llevando el valor de resistencia de esta a cero. c) Intensidad del campo eléctrico, forma e intensidad de la corriente. Resistencia del Cuerpo (KΩ) La intensidad del campo eléctrico y el D valor de la tensión (que es un parámetro dependiente de ella), afectan directamente la resistencia de la piel, que se comporta como un aislante, pudiendo por lo tanto, producirse la ruptura del dieléctrico en caso de tensiones superiores A B C Donde : A : Piel Seca. B : Piel Húmeda C : Piel Mojada D : Piel Sumergida Tensión de Contacto (V) Para valores inferiores a 65 (V), no se presenta la ruptura, por lo que el comportamiento de la resistencia de la piel será lineal, dependiendo solo de los factores mencionados en los puntos a y b. Entre 85 y 150 (V), comienzan a tomar importancia la forma, intensidad, densidad y duración de la corriente que circula por el cuerpo. Para tensiones entre 150 y 250 (V), el dieléctrico de la piel seca se rompe en pocos segundos y en caso de piel húmeda, se rompe en forma casi instantánea. Es importante mencionar que una vez que la corriente circula por el cuerpo, se producirán internamente efectos de elevación de temperatura y cambios en el balance electrolítico, logrando que aumente la conductividad corporal. Para tensiones sobre 250 (V), la resistencia de la piel se hace cero y la resistencia corporal estará dada solo por la resistencia interna (entre 500 y 750 Ω). MEDIDAS DE PROTECCION CONTRA CONTACTOS DIRECTOS La Norma NCH Elec 4/84, entrega en el capitulo 9 estas pautas, indicando que se considerara suficiente protección contra los contactos directos con partes energizadas que funcionen a mas de 65 (V), la adopción de una de las siguientes medidas: - Colocación de las partes energizadas fuera de la zona alcanzable (2,5 mts sobre n.p.t. y 1,0 mts por debajo del n.p.t.). [n.p.t. : nivel de piso terminado] - Colocar partes activas en bóvedas o recintos accesibles a personal calificado solamente. - Separar partes energizadas mediante rejas, tabiques o similares para que solo personal calificado tenga acceso a ellas. - Recubrir partes energizadas con aislantes apropiados, capaces de conservar sus propiedades a través del tiempo y que limiten las corrientes de fuga a valores no superiores a 1 (ma) (las pinturas, barnices o laca y similares no se consideraran apropiados). En general, las medidas adoptadas para evitar la ocurrencia del denominado contacto directo son solo preventivas, y serán eficaces si el o los usuarios de las instalaciones, cumplen con el régimen de seguridad necesario para evitar este tipo de contacto.

6 MEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS La Norma NCH Elec 4/84, en el capitulo 9, indica que la primera medida es evitar que estos contactos se produzcan, por medio de conservar la aislación de la instalación en sus valores adecuados (mínimo 300 kω para instalaciones hasta 220 V y para tensiones superiores, 1 kω por Volt en instalaciones de hasta 100 mts.; sobre 100 mts. la instalación debe separarse en extensiones no superiores a este valor, cada uno de los cuales deberá cumplir con el valor de resistencia de aislación prescrito. También la Norma habla de medidas complementarias, y las clasifica en medidas clase A y B. MEDIDAS DE PROTECCIÓN CLASE A EMPLEO DE TRANSFORMADORES DE AISLACIÓN Consiste en transformar un sistema eléctrico conectado a tierra de servicio, en un sistema aislado de tierra, intercalando un transformador cuya razón de transformación es 1:1, y no conectando su secundario a tierra. Un resultado similar se obtiene no conectando a tierra el neutro de un transformador de distribución. Este sistema es eficaz cuando hay un único aparato fallado; por ello se debe usar en instalaciones con muy pocos puntos de consumo. Este sistema pierde su eficacia para fallas dobles o múltiples. La debilidad de este sistema se la puede superar utilizando detectores de fugas y de fallas de aislación, pero su elevado costo impide su utilización intensiva. EMPLEO DE TENSIONES EXTRABAJAS Consiste en alimentar las instalaciones con tensiones de un valor lo suficientemente bajo como para poder ser tocadas directamente sin que exista riesgo (12 V ó 24 V, por ejemplo). Este método es aplicable en una cantidad muy restringida de casos, y en general, para potencia pequeñas, puesto que exige grandes secciones de conductores. Su desventaja principal es que es económicamente inconveniente como método de protección. EMPLEO DE DOBLE AISLACIÓN Consiste en recubrir las carcazas metálicas con materiales aislantes o construir carcazas no conductoras. Por la tecnología disponible es solo aplicable a artefactos electrodomésticos o a máquinas herramientas portátiles. Su elevado costo hace inaplicable su uso intensivo. EMPLEO DE CONEXIONES EQUIPOTENCIALES Consiste en interconectar todas las partes metálicas, como tuberías metálicas de agua potable, gas, canalizaciones eléctricas, partes principales, etc. con el objeto de evitar que entre ellas aparezcan diferencias de potencial. Este método sirve solo como solución a problemas locales; necesita operar combinadamente con otros métodos de protección.

7 Hay serias dificultades para evitar que una elevación de potencial de la unión se transfiera a puntos remotos. PUESTA A TIERRA DE PROTECCIÓN MEDIDAS DE PROTECCIÓN CLASE B Consiste en unir a una puesta a tierra las carcazas metálicas de los equipos que se quieren proteger. Al existir una falla de aislación a través del circuito de falla formado por las resistencias de la puesta a tierra de servicio y de protección conectadas en serie, deberá circular una corriente capaz de hacer operar las protecciones de corto circuito. Este sistema requiere de puestas a tierra muy extensas y es eficaz solo para protecciones de baja capacidad (no superior a 25 A). Existe riesgo de incendio debido a la circulación de altas corrientes a tierra a través de las carcazas, piezas metálicas, etc. NEUTRALIZACIÓN (EN BT Nch 4/84) Consiste en unir al neutro las carcazas de los equipos a proteger de modo que una falla de aislación se transforme en un corto circuito fase neutro y operen las protecciones contra corto circuito. Este sistema deja de ser eficaz cuando se corta la neutro, puesto que las carcazas quedan con la tensión de fase. Se requiere de secciones de conductor elevadas para mantener la impedancia de falla en valores reducidos. NEUTRALIZACIÓN CON CONDUCTOR DE PROTECCIÓN (EN AT Nch 4/84) Consiste en llevar un conductor en paralelo con el neutro, a el se conectan las carcazas de los equipos que se desean proteger. El objeto de este conductor es evitar los problemas que suceden al cortarse el neutro en el sistema de neutralización. Este sistema presenta ventajas sobre los otros sistemas estudiados, sin embargo, existe riesgo de incendio por circulación de altas corrientes a través de carcazas u otros equipos metálicos. Los elementos que se asocian a estos sistemas de protección pueden ser dispositivos de corte automático operados por corriente de falla o por tensión de falla. DISPOSITIVOS DE CORTE AUTOMÁTICO OPERADO POR CORRIENTE DE FALLA La norma eléctrica 4/84 especifica que estos dispositivos pueden ser disyuntores o fusibles. Estos dispositivos, para operar, deberán necesariamente estar asociados a resistencias de puesta a tierra de servicio y de protección muy bajas, las que son muy difíciles de conseguir. Por lo tanto, este sistema de protección asociado a tierra de protección, deberá hacerse solo cuando se tienen protecciones de corto circuito de baja capacidad y cuando se tiene una gran seguridad de la constancia y bajo valor de las resistencias de tierra de protección y servicio.

8 DISPOSITIVOS ASOCIADOS A LOS DE CORTE AUTOMÁTICO PROTECTORES DE TENSIÓN Consiste en proteger los equipos con un dispositivo que abra el circuito cuando se eleve la tensión hasta el valor limite de seguridad. Existe la posibilidad de que se puentee la bobina de desenganche dejando inoperante el protector. Necesita una tierra auxiliar totalmente independiente de otras puestas a tierra, lo que no siempre es posible obtener. Pueden circular corrientes de falla relativamente altas sin que se alcance el valor de tensión que haga operar el protector. Existe riesgo de incendio. Sobretensiones transitorias pueden dañar la bobina de operación. PROTECTORES DIFERENCIALES Consiste en proteger los equipos con un dispositivo que abra el circuito cuando a través de una falla de aislación circulen corrientes de valores que signifiquen riesgo para una persona que quede expuesta a la circulación de estas corrientes. Son de elevada sensibilidad de modo que se pueden regular a valores de corrientes tan pequeños como se quiera, las sensibilidades más utilizadas son de: y 500 (ma). Por su sensibilidad evitan totalmente el riesgo de incendio, puesto que las corrientes de falla no pueden alcanzar valores ni siquiera medianos. Sus únicas posibilidades de falla son que se trabe el mecanismo de operación y en el caso de los diferenciales de más de 300 (ma), que se corte el conductor de puesta a tierra. FUENTES DE CONSULTA LEGRAND. (2000), Guía de la protección 2000, Legrand. GONZALEZ CRUZ CLAUDIO. (1998), Protección de los usuarios de las instalaciones parte 1, documento de estudio, INACAP Colon. GONZALEZ CRUZ CLAUDIO. (2002) Seminario de protecciones electricas, Legrand.