Los riesgos de la corriente eléctrica

Transcripción

1 Los resgos de la corrente eléctrca La utlzacón de la corrente eléctrca supone sempre unos resgos para las personas, las nstalacones eléctrcas y los propos receptores eléctrcos. Los dspostvos dferencales resduales o dferencales se encargan de proteger contra estos resgos. E l 30% de los ncendos que se producen en los edfcos doméstcos e ndustrales son debdos a un defecto eléctrco. El defecto eléctrco más habtual es el que está causado por el deteroro de los aslantes de los cables de la nstalacón debdo entre otras a estas causas: Rotura brusca accdental del aslante del conductor. Envejecmento y rotura fnal del aslante de un conductor. Cables mal dmensonados, sometdos peródcamente a sobrecargas de corrente que recalentan excesvamente los cables en los que se acelera su proceso de envejecmento. Una corrente de fuga a terra superor tan sólo a 300 ma, superpuesta a la corrente de carga normal del cable, puede efectvamente generar una sobrentensdad sufcente para que el aslante justo en el punto donde se produce la fuga se calente, se vaya fundendo, dejando poco a poco el conductor desnudo hasta provocar un accdente: la corrente de fuga que atravesa el aslante deterorado crea un arco eléctrco cuyo calor ntenso nflama al aslante, y a cualquer materal nflamable en contacto con el msmo, provocando así un ncendo. Destruccón de receptores El aslamento de algunos receptores se deterora a lo largo del tempo debdo a las sguentes causas posbles: Calor generado por el propo funconamento del aparato. Sobrecargas peródcas u ocasonales a las que puede estar sometdo. Agresones del entorno donde está funconando el aparato. Desgaste del materal y pérddas de estanquedad en los receptores. Aparte de la destruccón del propo receptor exste el resgo de electrocucón para las personas e ncendo de las nstalacones. Los efectos de la corrente eléctrca en las personas Los efectos fsopatológcos de la corrente eléctrca en las personas (tetanzacón, quemaduras externas, nternas, fbrlacón ventrcular y paro cardíaco) dependen de dferentes factores: las característcas fsológcas del ser humano afectado, el entorno (húmedo o seco, por ejemplo) y tambén las característcas de la corrente que atravesa el cuerpo. La funcón prncpal de los dferencales es la proteccón de las personas, y por tanto es evdente que para una perfecta puesta en servco de estos aparatos es necesaro conocer los umbrales de sensbldad de los seres humanos, y los resgos a los que están expuestos. El Comté Electrotécnco Internaconal (IEC) ha estudado el problema con el objetvo de unfcar, a nvel mundal, las opnones o puntos de vsta. Muchos nvestgadores han aportado su colaboracón en este campo y han contrbudo a clarfcar conceptos (Dalzell, Ksslev, Osypka, Belgelmeer, Lee, Koeppen, Tolazz, etc.). La mpedanca del cuerpo humano La norma nternaconal IEC partes 1 y 2, trata en detalle los efectos de la corrente que atravesa el cuerpo humano. Los daños sufrdos por las personas que son atravesadas por una corrente eléctrca dependen esencalmente de su ntensdad y del tempo de paso. Esta corrente depende de la tensón de contacto que se aplca sobre la persona, así como de la mpedanca que encuentra durante su recorrdo a través del cuerpo humano. Esta relacón no es lneal, pues esta mpedanca depende del trayecto a través del cuerpo, de la frecuenca de la corrente y de la tensón de contacto aplcada, así como de la humedad de la pel. A modo orentatvo se suelen consderar los sguentes valores medos para la resstenca del cuerpo humano, a la frecuenca normal de 0 Hz: 1600 Ω en medo seco, 800 Ω en medo húmedo, 200 Ω s el cuerpo está sumergdo. 12 Electronstalador AGOSTO 2009

2 Los resgos de la corrente eléctrca Los efectos de la corrente alterna en funcón de la ntensdad Los efectos de la corrente alterna en funcón de la ntensdad, para frecuencas entre 1 y 0 Hz, se pueden ver resumdos en la tabla 1. Los umbrales más mportantes son los sguentes: umbral o límte de percepcón: valor mínmo de la corrente que provoca una lgera sensacón sobre la persona por la que crcula la corrente. Es del orden de 0, ma, umbral de "no soltar" o de agarrotamento muscular: valor máxmo de la corrente para la cual una persona que sostene unos electrodos los puede soltar. Es del orden de ma, umbral de fbrlacón ventrcular o cardíaca humana: este umbral depende de la duracón del paso de la corrente. Se consdera gual a 400 ma para una duracón de exposcón nferor a 0,1 s. Los efectos en funcón del tempo de exposcón Los resgos de agarrotamento muscular, paro respratoro o fbrlacón cardíaca rreversble aumentan proporconalmente con el tempo de exposcón del cuerpo humano a la corrente eléctrca (fgura 1). En el gráfco de la fgura 1, en el que se ven los efectos de la ntensdad de la corrente alterna de 1 a 0 Hz ante dferentes duracones de paso, se deben dstngur sobretodo las zonas 3 y 4 en las cuales el pelgro es real: Zona 3 (stuada entre las curvas b y c1). Para las personas en esta stuacón no hay generalmente nngún daño orgánco. Pero exste una probabldad de contraccones musculares y de dfcultades en la respracón, de perturbacones reversbles, de la formacón de mpulsos en el corazón y de su propagacón. Todos estos fenómenos aumentan con la ntensdad de la corrente y el tempo. Zona 4 (stuada a la derecha de la curva c1). Además de los efectos de la zona 3, la probabldad de fbrlacón Duracón del paso de la corrente por el cuerpo en funcón de la ntensdad de ésta. En este ábaco los efectos de la corrente alterna (de 1 a 0 Hz) están dvddos en cuatro zonas (según IEC ) ventrcular es: Efectos (para t < s) Lgero cosqulleo, límte de percepcón Choque volento pero sn pérdda del control muscular Nvel de agarrotamento muscular (tetanzacón) Fuerte dfcultad respratora Nvel de parálss respratora Nvel de fbrlacón cardíaca rreversble Paro cardíaco Duracón del paso de la corrente (ms) a b c1 c2 c ,1 0,2 0, Fgura 1. umbral = 30 ma Corrente pasando por el cuerpo (ma) de alrededor del %, entre las curvas c1 y c2, nferor al 0 %, entre las curvas c2 y c3, superor al 0 %, más allá de la curva c3. Los efectos fsopatológcos, tales como paro cardíaco, paro respratoro y quemaduras graves, aumentan con el valor de la ntensdad y el tempo de exposcón. Por este motvo se admte que el empleo de los dferencales con funconamento nstantáneo con un umbral nferor a 30 ma mpde alcanzar esta stuacón y evta estos resgos. Efectuando una aproxmacón más general, la norma (basada en la norma IEC 60364) prescrbe los tempos de funconamento para los Dspostvos Dferencales Resduales en funcón de la tensón de contacto; se recuerdan en la tabla 2. Tabla 1. Efecto de las correntes eléctrcas débles en los seres humanos. Intensdad de corrente (ma) (contnua) 0/60 Hz khz 3, , Tensón límte de segurdad (U L ) Según las condcones del entorno, partcularmente en presenca o no de agua, la tensón límte de segurdad U L (tensón por debajo de la cual no hay resgo para las personas. según la norma IEC 60364) es, en alterna, de: 0 V para los locales secos. 2 V para los locales húmedos V para los locales mojados, por ejemplo, para las obras en el exteror. En Argentna, la Reglamentacón para la Ejecucón de Instalacones Eléctrcas en Inmuebles, de la Asocacón Electrotécnca Argentna establece una tensón límte para ambentes secos, húmedos y mojados de 24 VCA y 12 VCA para cuerpo sumergdo (ver Anexo). contnúa en págna 14 u 13 Electronstalador AGOSTO 2009

3 u vene de págna 13 Los resgos de la corrente eléctrca Contactos drectos Este tpo de contactos se produce cuando una persona entra en contacto drectamente con elementos normalmente en tensón, son pelgrosos para tensones superores a U L y las prncpales proteccones a consderar son el dstancamento y el aslamento. Para cualquer Esquema de Conexón de Terra, en dstrbucón termnal, a nvel naconal según la Ley de Segurdad e Hgene en el Trabajo Nº y de acuerdo a la Reglamentacón para la Ejecucón de Instalacones Eléctrcas en Inmuebles de la AEA, se debe utlzar un dferencal que pueda detectar una corrente de defecto que atravese una persona como una proteccón complementara. Su umbral de funconamento, según la tabla 1, debe ser nferor o gual a 30 ma y, además, su funconamento debe ser nstantáneo puesto que el valor de la corrente de defecto, funcón de las condcones de exposcón, puede rebasar 1 A. Contactos ndrectos Cuando se produce un contacto con una masa puesta accdentalmente en tensón, el umbral de pelgro vene determnado por la tensón límte de segurdad U L. Para que no exsta pelgro cuando la tensón de red es superor a U L, la tensón de contacto debe ser nferor a U L. En el esquema de la fgura 2 cuando el neutro de la nstalacón está puesto a terra (esquema TT), con: R A = resstenca de puesta a terra de las masas de la nstalacón, R B = resstenca de puesta a terra del neutro, Tabla 2. Tempo máxmo que es posble mantener la tensón de contacto según la norma IEC Nota: La norma IRAM especfca los valores váldos para Argentna concdentes con la norma nternaconal. La ley de Hgene y Segurdad especfca 24 V para locales secos y húmedos. (ver ANEXO) tensón de contacto U c (V) Tempo de corte máxmo del dspostvo de proteccón (s) corrente alterna corrente contnua locales o emplazamentos secos: U L 0 V < ,60 0,4 0,34 0,27 0,17 0,12 0,08 0,04 1 0,40 0,30 0,20 0, locales o emplazamentos húmedos: U L 2 V Los datos de la tabla 2 pueden representarse en forma de curvas (ver fgura 3), que relaconan la tensón efcaz de contacto ndrecto U C con el tempo máxmo de corte de la proteccón, para CA y CC, en lugares secos (BB1), N I d 0,48 0,30 2 0,2 0,80 0,18 0,0 0, 0,2 0,0 0,06 húmedos (BB2) o mojados (BBS). Las asíntotas vertcales de dchas curvas son las tensones límte de segurdad U L vstas anterormente: 0 V, 2 V y 12 V, respectvamente. contnúa en págna 16 u hay que elegr un umbral de funconamento (lδn) del dferencal tal que: U C = R A I d U L DR PE DR en este caso l d = lδn por lo que lδn U L / R A El tempo de funconamento de la proteccón debe elegrse en funcón de la tensón de contacto U C : U C =[R A / (R A + R B )] U R B R A U C U = tensón fase-neutro Fgura 2. Prncpo de generacón de la tensón de contacto U c. 14 Electronstalador AGOSTO 2009

4 u vene de págna 14 Los resgos de la corrente eléctrca Curva del tempo de contacto máxmo (t) en funcón de la tensón de contacto (U ), de acuerdo a IEC c t(s) ,8 0,6 0,4 0,2 0,1 0,08 0,06 0,04 BB3 BB2 BB1 0, U (V) C corrente alterna (CA) corrente contnua (CC) Fgura 3. Los efectos de la corrente en funcón de la frecuenca La norma nternaconal IEC60479 partes 1 y 2), trata sobre los efectos de la corrente alterna a dferentes frecuencas: la corrente contnua, la corrente alterna hasta frecuencas de más de khz, las correntes con formas de onda especales y las correntes mpulsonales. A contnuacón se resumen los aspectos más destacados: de seguro s se emplea en una red a 400 Hz aunque dspare a una ntensdad muy superor a 30 ma. La norma ndca que el factor de frecuenca, que es la relacón entre la corrente a la frecuenca f y la corrente a la frecuenca de 0/60 Hz para un msmo efecto fsológco consderado, aumenta con la frecuenca. La corrente produce un daño máxmo a la frecuenca de 0/60 Hz. Por ejemplo, la ntensdad de tetanzacón, que es de ma a 0 Hz, pasa a 90 ma en corrente contnua y a 80 ma a khz. Por otro lado, se ha constatado que de a 0 khz el umbral de percepcón aumenta aproxmadamente de ma a 0 ma en valor efcaz. Las normas aún no mponen una regla de funconamento partcular aunque Schneder Electrc, conscente de los resgos potencales que representan estas correntes, vgla que los umbrales de los aparatos de proteccón que propone estén por debajo de la curva de fbrlacón ventrcular defnda por la norma IEC de la fgura 4. Efectos de la corrente contnua La corrente contnua es menos pelgrosa que la alterna. Es más fácl de soltar la mano de objetos en tensón contnua que de objetos en tensón alterna. En corrente contnua, el umbral de fbrlacón ventrcular es mucho más elevado. Efectos de las correntes con formas de onda especales El desarrollo de la electrónca de mando, hace que se puedan crear, en caso de defecto de aslamento, correntes cuya forma se componga de corrente alterna a la cual se superponga una componente contnua. Los efectos de estas correntes sobre el cuerpo humano son ntermedos entre los de la corrente alterna y los de la corrente contnua. Efectos de las correntes de mpulsón únca de corta duracón Provenen de las descargas de condensadores y pueden presentar certos pelgros para las personas en caso de defecto de aslamento. El factor prncpal que puede provocar una fbrlacón ventrcular es el valor de la cantdad de electrcdad (It) o de energía (I 2 t) para duracones de choque nferores a ms. El umbral de dolor depende de la carga del mpulso y de su valor de cresta. De una forma general, es del orden de 0 a 0-6 A 2 s Efectos de la corrente alterna de frecuencas superores a 0 Hz Cuanto más aumenta la frecuenca de la corrente, más dsmnuyen los resgos de fbrlacón ventrcular; no obstante aumentan los resgos de quemaduras. La mpedanca del cuerpo humano dsmnuye al aumentar la frecuenca. Varacones del umbral de fbrlacón ventrcular (según IEC ) y de los umbrales de los dferentes dferencales de Schneder Electrc regulados a 30 ma, para las frecuencas comprenddas entre 0/60 Hz y 2 khz. Id(f) / Id (0 hz) 2 20 Generalmente se consdera que las condcones de proteccón contra los contactos ndrectos son déntcos a 400 Hz que a 0 o 60 Hz, es decr, se pueden emplear los msmos dspostvos dferencales a ambas frecuencas ya que aunque aumente el umbral de dsparo del dferencal tambén dsmnuye la pelgrosdad de la corrente, es decr, se necesta más corrente para hacer el msmo daño. Por ejemplo, un dferencal de 30 ma nomnales a 0 Hz sgue sendo gual Fgura Límte normatvo, según IEC ID clae A ID clase AC Vgrex RH 328A frecuenca (Hz) 16 Electronstalador AGOSTO 2009

5 Los resgos de la corrente eléctrca Resgos de quemaduras Otro resgo mportante lgado a la electrcdad son las quemaduras. Estas son muy frecuentes cuando se producen accdentes doméstcos y sobretodo ndustrales (estos últmos suponen más del 80 % de las quemaduras provocadas por accdentes eléctrcos). Exsten dos tpos de quemaduras: la quemadura por arco, que es una quemadura térmca debda a la ntensa radacón calórca del arco eléctrco, la quemadura electrotérmca, es la únca verdadera quemadura eléctrca, que es debda al paso de la corrente a través del organsmo. Por Schneder Electrc l ANEXO Clasfcacón de Locales De acuerdo con la Reglamentacón de la AEA, y en un todo de acuerdo con la Norma IEC 60364, se defnen los tpos de local, en funcón de la presenca de agua, de la sguente manera: Local seco: Lugar en el cual las paredes no muestran generalmente trazas de agua, pero pueden aparecer en cortos períodos, por ejemplo en forma de vapor y que se seca rápdamente por ventlacón. Local húmedo: Lugar con posbldad de caída vertcal de agua ó caída de agua pulverzada, con ángulo superor a 60 con respecto a la vertcal. Local mojado: Lugar con posbldad de proyeccones ó chorros de agua en todas dreccones. Cuartos de baños: No están ncludos en la clasfcacón anteror y en la Reglamentacón AEA conforman un capítulo aparte, con una clasfcacón por Zonas. (Seccón 701) Cuerpo Sumergdo En los volúmenes 0 y 1 la Reglamentacón AEA establece como oblgatora la proteccón contra contactos drectos e ndrectos medante el uso de fuentes y crcutos de Muy Baja Tensón de Segurdad (MBTS), por ejemplo pscnas, fuentes en general, juegos de agua ó smlares, con lumnaras o aparatos eléctrcos sumergdos en el líqudo (volumen 0). En dchos volúmenes solo se permte la MBTS de 12 VCA. TENSIÓN DE SEGURIDAD La ley N 1987 de Hgene y Segurdad del Trabajo establece en su capítulo 14, del Anexo VI, del Decreto Reglamentaro N 31/79 en relacón a la tensón de segurdad:..."en los ambentes secos y húmedos se consderará como tensón de segurdad hasta 24 V con respecto a terra. En los mojados ó mpregnados de líqudos conductores la msma será determnada, en cada caso, por el jefe del Servco de Hgene y Segurdad del Trabajo de la empresa." Electronstalador AGOSTO 2009