Potencia Eléctrica (página 2)

movimiento de los electrones en un conductor
como una serie de movimientos acelerados, cada uno de los cuales termina con un
choque contra alguna de las partículas fijas del conductor.

Los
electrones ganan energía cinética durante las trayectorias libres entre
choques, y ceden a las partículas fijas, en cada choque, la misma cantidad de
energía que habían ganado.  La energía adquirida por las partículas fijas
(que son fijas solo en el sentido de que su posición media no cambia) aumenta
la amplitud de su vibración o sea, se convierte en calor. Para deducir la
cantidad de calor desarrollada en un conductor por unidad de tiempo, hallaremos
primero la expresión general de la potencia suministrada a una parte cualquiera
de un circuito eléctrico. Cuando una corriente eléctrica atraviesa un
conductor, éste experimenta un aumento de temperatura.  Este efecto se
denomina “efecto Joule”.
Es posible calcular la cantidad de calor que puede producir una corriente
eléctrica en cierto tiempo, por medio de la ley de Joule.

Supongamos, como en un calentador eléctrico, que todo el trabajo
realizado por la energía eléctrica es transformado en calor.  Si el calentador
funciona con un voltaje V y un intensidad I durante un tiempo t, el trabajo
realizado es :

W=VIt

y como cada J equivale a 0,24 cal, la cantidad de calor obtenido
será :

Q=0.24 VIt

V debe medirse en volts, I en amperes y t en segundos, para que el
resultado esté expresado en calorías.

La ley de Joule enuncia que :

" El calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar
por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de
la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente " .

Ejemplo.

Un fabricante de un calentador eléctrico portátil por inmersión,
de 110V garantiza que si el calentador se sumerge en un recipiente lleno de
agua ésta hervirá y en un minuto estará listo para hacer té.  Calcule la
potencia de salida del calentador.  Que corriente fluirá por él?. 
Cual su resistencia ?

Suponga que el recipiente contiene 200 cm³ o sea 0.200kg de
agua.  Si la temperatura del agua disponible en el casa es de 10°C la
diferencia de temperatura para que hierva será pT=90K.  El suministro de
energía calorífica que debe darse al agua está dado por :

donde c es la capacidad calorífica del agua expresada en joules y
no kilocalorías.  Como esta energía calorífica se transfiere al agua en un
tiempo pt, la potencia de salida del calentador es :

Solución

El flujo de corriente por el calentador se puede determinar por la
ecuación P=Vi. Así tenemos:

 Mediante la ley de Ohm calculamos la resistencia , que es :

POTENCIA ELECTRICA

La energía eléctrica We que suministra un generador al circuito
eléctrico depende de la cantidad de carga que lo atraviese. Dado que la fuerza
electromotriz de un generador representa la energía que suministra al circuito
por cada unidad de carga que lo atraviesa, se podrá escribir:

es decir:

Pero de acuerdo con la definición de intensidad eléctrica, la
carga eléctrica q se puede escribir como el producto de la intensidad por el
tiempo (10 · 1); luego la energía eléctrica suministrada por el generador al
circuito en un tiempo t vendrá dada por la expresión:

 

La potencia P de un generador representa la energía eléctrica que
cede al circuito por unidad de tiempo, es decir:

Combinando las anteriores ecuaciones resulta para P la expresión:

 

Al igual que la potencia mecánica, la potencia eléctrica se
expresa en watts (W).

Efectos caloríficos de la corriente eléctrica. Ley de Joule El
calentamiento de los conductores por el paso de la corriente eléctrica fue uno
de los primeros efectos observados por los científicos estudiosos de los
fenómenos eléctricos, sin embargo, habría de pasar algún tiempo antes de que se
conociera la magnitud de tal efecto calorífico y los factores de los que
depende. J. P. Joule (1818-1889) se interesó desde joven en la medida de
temperaturas de motores eléctricos, lo que le permitió hacia 1840 encontrar la
ley que rige la producción de calor por el paso de una corriente eléctrica a
través de un conductor.La ley de Joule establece que la cantidad de calor
producida es directamente proporcional a la resistencia R del conductor, al
cuadrado de la intensidad de corriente I que lo atraviesa y al tiempo t. Es
decir:

Q = I2 · R · t (10.8)

El efecto calorífico, también llamado efecto Joule, puede ser
explicado a partir del mecanismo de conducción de los electrones en un metal.
La energía disipada en los choques internos aumenta la agitación térmica del
material, lo que da lugar a un aumento de la temperatura y a la consiguiente
producción del calor. La ley de Joule, por su parte, puede ser enfocada como
una consecuencia de la interpretación energética de la ley de Ohm. Si I · R
representa la energía disipada por cada unidad de carga, la energía total que
se disipa en el conductor en forma de calor, cuando haya sido atravesado por
una carga q, será:

Q = q · I · R

Pero dado que q = I · t, se tiene finalmente:

Q = I2 · R · t

que es precisamente la ley de Joule.

La potencia calorífica representa el calor producido en un
conductor en la unidad de tiempo. Su expresión se deduce a partir de la ley de
Joule en la forma:

 

Puesto que el calor es una forma de energía, se expresa en joules
(J) y la potencia calorífica en watts (W).

Cuando se combinan las ecuaciones (10.9) y (10.3) resulta otra
expresión para la potencia eléctrica consumida en un conductor:

P = IR · I = I · V (10.10)

 Fuerza electromotriz y diferencia de potencial

La noción de fuerza electromotriz de un generador como energía que
comunica el circuito por cada unidad de carga que lo atraviesa, está referida a
un generador ideal o puro. En tal caso toda la energía que produce el generador
la cede íntegramente al circuito, por lo cual la fuerza electromotriz e
coincide exactamente con la diferencia de potencial V constante que mantiene
entre sus bornes:

 

En realidad, una pila, una batería o un alternador son en sí
mismos elementos conductores que forman parte del circuito por donde pasa la
corriente y en mayor o menor medida oponen, como tales, una cierta resistencia
al movimiento de las cargas.

Ello significa que el generador, al formar parte del circuito, se
calienta y disipa, por tanto, una cierta cantidad de calor. La idea de balance
de energía a la que equivale la interpretación de la ley de Ohm en términos
energéticos puede entonces extenderse al caso de un generador con el propósito
de encontrar la relación entre e y V en esta nueva situación. Aplicando la
conservación de la energía por unidad de carga a los extremos del generador, se
tiene:

que en forma de símbolos resulta ser:

Esta ecuación se conoce como ley de Ohm generalizada a un
generador y permite determinar la diferencia de potencial que es capaz de
mantener entre sus bornes un generador real, esto es, con resistencia interna r
no despreciable.

 

FORMULAS

valores barman en función del tiempo de exposición:

Tiempo <150ms no existe peligro para corrientes menores de
300mA.

Tiempo >150ms no hay riesgo para corrientes inferiores a 30mA.

La corriente de baja tensión mata por fibrilación cardiaca,
mientras que la de alta tensión lo hace por destrucción de órganos o por
asfixia.

Energía eléctrica: Efectos sobre el organismo

producto de los valores de la
tensión existente en sus extremos multiplicado por la intensidad de la
corriente que lo recorre. La unidad empleada para su representación es el vatio
( o alguno de sus múltiplos) y se representa por la letra P. Siendo un vatio la
potencia que corresponde a un circuito eléctrico en cuyos extremos existe una
diferencia de potencial (tensión) de un voltio y es recorrido por una corriente
de un amperio de intensidad.(estando tensión y corriente en fase).

Tensión
eléctrica,
es la diferencia del nivel eléctrico existente entre dos puntos de un circuito
eléctrico, también es conocida por diferencia de potencial, y correspondería a
un concepto equivalente al de la diferencia de alturas que existiría en un
salto hidráulico.

La unidad de tensión eléctrica es el voltio. Se representa por la
letra U, siendo también empleados frecuentemente múltiplos de esta unidad.

Intensidad
eléctrica,
es la cantidad de electricidad que recorre un circuito por unidad de tiempo, en
un circuito hidráulico se correspondería con el concepto denominado gasto.

La unidad de corriente eléctrica es el amperio. Se representa por
la letra A, empleándose frecuentemente múltiplos de esta unidad.

En un circuito
de corriente alterna puramente resistivo, las magnitudes tensión y corriente
están en fase es decir ambas pasan por sus estados máximos o mínimos
simultáneamente. En un circuito de corriente alterna común, las magnitudes
corriente y tensión no están en fase debido a las componentes inductivas y
capacitabas de los diferentes elementos que componen los circuitos en la
práctica.

El factor
de potencia, o
coseno de phi, es una función del desfase de la intensidad en relación a la
tensión. Su valor puede oscilar entre 0 y 1. En un circuito puramente resistivo
la tensión y la intensidad se encuentran en fase y el valor de la magnitud en
este caso es igual a la unidad. En un circuito en el que existan inductancias y
o condensadores, se producirá un desfase entre la tensión y la intensidad,
adelantándose o retrasándose ésta respecto de la otra. Este desfase lo definirá
el factor de potencia y oscilará como se ha dicho antes, entre 0 y 1. En un
circuito puramente resistivo la tensión y la intensidad están en fase.

La existencia de inductancia, (importante por ejemplo en los
motores) provoca un desfase por retraso entre la intensidad y la tensión. Por
el contrario en el caso de presencia de condensadores en el circuito, se
produce igualmente un desfase pero en este caso la intensidad está adelantada
respecto de la tensión.

Desde el punto de vista del usuario, la potencia activa es la
única transformable en trabajo mecánico, calorífico o químico. La potencia
activa, reactiva y aparente están relacionadas.

Las consecuencias de un mal coseno de phi, se traducen en un mal
aprovechamiento de las líneas, ya que la potencia perdida por el efecto Joule
es importante. Para compensar estas perdidas las compañías eléctricas penaliza
las instalaciones con un bajo coseno de phi, mediante recargos en la
facturación. Para el usuario además es igualmente desventajoso ya que le obliga
a sobredimensionar las líneas por encima de sus necesidades.

Se mejora el coseno de phi colocando en la instalación baterías de
condensadores para compensación capacitaba de los efectos inductivos que se
producen en los receptores.

Potencia activa (P) : En corriente alterna se expresa en vatios y
fórmula:

P = U * I * cos phi

siendo: U, la tensión eficaz, I, la intensidad eficaz y cos de phi
el factor de potencia.

Potencia reactiva (Q) : En corriente alterna se expresa en
voltiamperios reactivos y fórmula:

Q = U * I * seno phi

siendo: U, la tensión eficaz, I, la intensidad eficaz y phi el
ángulo de desfase entre tensión e intensidad.

Potencia aparente (S) : En corriente alterna se expresa en
voltiamperios y fórmula:

S = U * I

siendo: U, la tensión eficaz, I, la intensidad eficaz.

Las tres potencias señaladas se encuentran relacionadas tal como
se indica el figura superior, pudiéndose formular:

S^2 = P^2 + Q^2

seno de
phi = Q/S

cos de phi = P/S

Otro concepto que conviene incluir es el de rendimiento de la
transformación de energía.

Ningún proceso conocido es perfecto desde el punto de vista de la
energía perdiéndose parte de ella en el momento de su transformación. Así por
ejemplo, cuando se toma energía de la red para producir movimiento mecánico por
medio de un motor, es mayor la energía que consumimos Pa que la producida Pu ,
perdiéndose normalmente la diferencia en forma de calor. Llamamos rendimiento a
la relación que existe entre la energía útil aprovechada y la que realmente
hemos consumido para producirla:

R= Pu / Pa

A
menos que lo haga un superconductor, una carga que se desplaza en un circuito
gasta energía. Esto puede dar por resultado el calentamiento del circuito o el
movimiento de un motor. La razón de conversión de energía eléctrica en otra
forma, como energía mecánica, calor o luz, se llama potencia eléctrica. La
potencia eléctrica es igual al producto de la corriente por el voltaje.

Potencia eléctrica = corriente x voltaje

Si el voltaje se expresa en volts y la corriente eléctrica en amperes, entonces
la potencia queda expresada en watts. Así pues, en términos de unidades:
1 watt = (1 ampere) x (1 volt)

Tierra, se necesita trabajo
para empujar una partícula con carga contra el campo eléctrico de un cuerpo
cargado. La energía potencial eléctrica de una partícula con carga aumenta
cuando se realiza trabajo para empujarla contra el campo eléctrico de algún
otro objeto cargado.
Imaginemos una carga positiva pequeña ubicada a cierta distancia de una esfera
positivamente cargada. Si acercamos la carga pequeña a la esfera invertiremos
energía en vencer la repulsión eléctrica. Del mismo modo que se realiza trabajo
al comprimir un resorte se hace trabajo al empujar la carga contra el campo
eléctrico de la esfera. Este trabajo es equivalente a la energía que adquiere
la carga. La energía que ahora posee la carga en virtud de su posición se llama
energía potencial eléctrica. Si soltamos la esfera, se acelerará alejándose y
su energía potencial se transformará en energía cinética.
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Dos cargas en la misma posición tienen dos veces más energía
potencial que una sola; tres cargas tendrán el triple de energía potencial; un
grupo de diez cargas tendrán diez veces más energía potencial, y así
sucesivamente.
En vez de ocuparnos de la energía potencial total de un grupo de cargas, es
conveniente, cuando se trabaja con electricidad, considerar la energía
potencial eléctrica por unidad de carga. La energía potencial eléctrica por
unidad de carga es el cociente de la energía potencial eléctrica total entre la
cantidad de carga. En cualquier punto la energía potencial por unidad de carga
es la misma, cualquiera que sea la cantidad de carga. Por ejemplo, un objeto
con diez unidades de carga que se encuentra en un punto específico tiene diez
veces más energía que un objeto con una sola unidad de carga, pero como también
tiene diez veces más carga, la energía potencial por unidad de carga es la
misma.
El concepto de energía potencial por unidad de carga recibe un nombre especial:
potencial eléctrico.
La unidad del Sistema Internacional que mide el potencial eléctrico es el volt,
así llamado en honor del físico italiano Alessandro Volta (1745-1827). El
símbolo del volt es V. Puesto que la energía potencial se mide en joules y la
carga en coulombs:

Como el potencial eléctrico se mide en volts, se le suele llamar voltaje

CORRIENTE ELÉCTRICA

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Cuando los extremos de un conductor de electricidad están
sometidos a potenciales eléctricos distintos fluye carga de un extremo a otro.
La carga fluye cuando existe una diferencia de potencial (diferencia de
voltaje) entre los extremos de un conductor. El flujo de carga continúa hasta
que ambos extremos alcanzan el mismo potencial. Sin no hay diferencia de
potencial, no hay flujo de carga por el conductor.
Para obtener un flujo de carga constante en un conductor es necesario tomar
ciertas medidas para mantener una diferencia de potencial mientras la carga
fluye de un extremo a otro, lo cual se logra con el uso de bombas eléctricas.
La corriente eléctrica no es sino el flujo de carga eléctrica. En un conductor
sólido los electrones transportan la carga por el circuito porque se pueden
mover libremente por toda la red atómica. Estos electrones se conocen como
electrones de conducción. Los protones, por su parte, están ligados a los
núcleos atómicos, los cuales se encuentran más o menos fijos en posiciones
determinadas. En los fluidos, como en el electrólito de una batería de
automóvil, en el flujo de carga eléctrica pueden participar iones positivos y
negativos además de electrones.
La corriente eléctrica se mide en amperes, cuyo símbolo como unidad del SI es
A. Un ampere es el flujo de 1 coulomb de carga por segundo.
En un cable que transporta corriente la carga eléctrica neta es cero. En
condiciones normales el número de electrones que hay en el cable es igual al
número de protones presentes en los núcleos atómicos. Cuando fluyen electrones
en un cable el número que entra por un extremo es igual al número que sale por
el otro. La carga neta es normalmente cero en todo momento

FUENTES DE VOLTAJE #fast, #google, #inktomi, #teoma {position:
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La carga no fluye a menos que exista una diferencia de potencial.
Para que haya una corriente constante se necesita una bomba eléctrica adecuada
que mantenga la diferencia de potencial. Todo dispositivo que crea una
diferencia de potencial se conoce como una fuente de voltaje.
Las celdas o pilas secas, las pilas húmedas y los generadores son capaces de
mantener un flujo constante. (Una batería no es otra cosa que dos o más celdas
o pilas interconectadas).
Las pilas secas, las pilas húmedas y los generadores suministran energía que
permite que las cargas se desplacen. En las pilas secas y en las húmedas la
energía que se desprende de una reacción química que se lleva a cabo dentro de
la pila se transforma en energía eléctrica. Los generadores por su parte
convierten energía mecánica en energía eléctrica. La energía potencial
eléctrica, sea cual sea el método empleado en su producción, está disponible en
las terminales de la pila o generador. La energía potencial por coulomb de
carga disponible para los electrones que se desplazan entre las terminales es
el voltaje (llamado a veces fuerza electromotriz, o fem). El voltaje proporciona
la “presión eléctrica” necesaria para desplazar los electrones entre las
terminales de un circuito.

RESISTENCIA ELÉCTRICA

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La cantidad de corriente que fluye en un circuito depende del
voltaje que suministra la fuente de voltaje. El flujo de corriente también
depende de la resistencia que opone el conductor al flujo de carga: la
resistencia eléctrica. La resistencia de un cable depende de la conductividad
del material del que está hecho y también del espesor y de la longitud del
cable. La resistencia eléctrica es menor en los cables gruesos que en los
delgados. Los cables largos oponen más resistencia que los cortos.
Además, la resistencia depende de la temperatura. Cuanto más se agitan los
átomos dentro del conductor, mayor es la resistencia que el mismo opone al
flujo de carga. En la mayoría de los casos, un aumento de temperatura se
traduce en un incremento en la resistencia del conductor.
La resistencia eléctrica se mide en unidades llamadas ohms (W) en honor a Georg
Simon Ohm, físico alemán que puso a prueba distintos tipos de cable en diversos
circuitos para determinar el efecto de la resistencia del cable en la
corriente.

LEY DE OHM #fast, #google, #inktomi, #teoma {position: relative; top: 0; left:
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Ohm descubrió que la cantidad de corriente que pasa por un
circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente
proporcional a la resistencia del circuito. En notación compacta:

I = V/R
Donde V es el voltaje, I la corriente, y R la resistencia.

Esta relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia se conoce como
ley de Ohm.
Así pues, para un circuito dado de resistencia constante, la corriente y el
voltaje son proporcionales. Esto significa que si se duplica el voltaje, se
duplica la corriente. Pero si se duplica la resistencia de un circuito, la
corriente se reduce a la mitad.
En dispositivos eléctricos como los receptores de radio y de televisión, la
corriente se regula por medio de elementos de circuito llamados resistores,
cuya resistencia puede ir de unos cuantos ohms a varios millones de ohms.

CORRIENTE DIRECTA Y CORRIENTE ALTERNA

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La corriente eléctrica puede ser cd o ca. Con cd denotamos la
corriente directa, que implica un flujo de carga que fluye siempre en una sola
dirección. Una batería produce corriente directa en un circuito porque sus
bornes tienen siempre el mismo signo de carga. Los electrones se mueven siempre
en el circuito en la misma dirección: del borne negativo que los repele al
borne positivo que los atrae. Aún si la corriente se mueve en pulsaciones
irregulares, en tanto lo haga en una sola dirección es cd.
La corriente alterna (ca) se comporta como su nombre lo indica. Los electrones
del circuito se desplazan primero en una dirección y luego en sentido opuesto,
con un movimiento de vaivén en torno a posiciones relativamente fijas. Esto se
consigue alternando la polaridad del voltaje del generador o de otra fuente.
La popularidad de que goza la ca proviene del hecho de que la energía eléctrica
en forma de ca se puede transmitir a grandes distancias por medio de fáciles
elevaciones de voltaje que reducen las pérdidas de calor en los cables.
La aplicación principal de la corriente eléctrica, ya sea cd o ca, es la
transmisión de energía en forma silenciosa, flexible y conveniente de un lugar
a otro.

RAPIDEZ DE LOS ELECTRONES EN UN CIRCUITO #fast, #google, #inktomi,
#teoma {position: relative; top: 0; left: 0} .s {color:#fff; font-family:
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Cuando accionas el interruptor de encendido en la pared de tu
habitación y el circuito se cierra, parece que la bombilla comienza a brillar
de inmediato. Cuando haces una llamada telefónica la señal eléctrica que
transporta tu voz viaja por los hilos con una rapidez aparentemente infinita.
La señal se transmite por los conductores con una rapidez cercana a la de la
luz. Lo que se mueve con esta rapidez es la señal, no los conductores.
A temperatura ambiente, los electrones que se encuentran en el interior de un
cable metálico tienen una rapidez promedio de unos pocos millones de kilómetros
por hora debido a su movimiento térmico. Esto no produce una corriente porque
el movimiento es aleatorio y no hay un flujo neto en una dirección específica.
Pero cuando el cable se conecta a un generador o a una batería se establece un
campo eléctrico dentro del cable. Se trata de un campo pulsante capaz de
recorrer el circuito con una rapidez cercana a la de la luz. Los electrones
continúan con su movimiento al azar en todas direcciones al mismo tiempo que el
campo eléctrico los hace avanzar por el cable.
El campo acelera los electrones de conducción en dirección paralela a las
líneas de campo. Pero antes de adquirir una rapidez apreciable, los electrones
se topan con los iones metálicos anclados a su paso y transfieren parte de su
energía cinética a los mismos. Es por esto que los cables que transportan
corriente eléctrica se calientan. Las colisiones interrumpen el movimiento de
los electrones de tal manera que su rapidez de deriva, o rapidez neta, en el
cable debida al campo es extremadamente pequeña.
LA FUENTE DE ELECTRONES EN UN CIRCUITO #fast, #google, #inktomi, #teoma
{position: relative; top: 0; left: 0} .s {color:#fff; font-family: verdana;
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#99f; font-weight:bold; color:#fff; padding:2px 8px; margin-left:2px;}

La fuente de electrones en un circuito es el material conductor
mismo del circuito.
Algunas personas piensan que las tomas de corriente que tienen en sus hogares
son fuentes de electrones. Estas personas piensan que los electrones fluyen de
la planta de electricidad por las líneas de transmisión hasta las tomas de
corriente de las paredes. No es así. Las tomas de corriente de las casas son de
ca. En un circuito de ca los electrones no recorren distancias apreciables por
un cable, sino que vibran de un lado a otro en torno a posiciones relativamente
fijas.
Cuando enchufas una lámpara a la toma de corriente, lo que fluye de la toma de
la lámpara es energía, no electrones. El campo eléctrico transporta energía que
hace vibrar los electrones que ya estaban en el filamento de la bombilla.
Así pues, cuando recibes una descarga eléctrica, los electrones que constituyen
la corriente que recorre tu cuerpo proceden de tu cuerpo mismo. Los electrones
no salen del cable para atravesar tu cuerpo y entrar a tierra; eso lo hace la
energía.
POTENCIA ELÉCTRICA

A menos que lo
haga un superconductor, una carga que se desplaza en un circuito gasta energía.
Esto puede dar por resultado el calentamiento del circuito o el movimiento de
un motor. La razón de conversión de energía eléctrica en otra forma, como
energía mecánica, calor o luz, se llama potencia eléctrica. La potencia
eléctrica es igual al producto de la corriente por el voltaje.
Potencia eléctrica = corriente x voltaje
Si el voltaje se expresa en volts y la corriente eléctrica en amperes, entonces
la potencia queda expresada en watts. Así pues, en términos de unidades:

1 watt = (1 ampere)
x (1 volt)

4.4. Potencia Eléctrica

Si una batería se utiliza para establecer una corriente eléctrica
en un conductor, existe una transformación continua de energía química
almacenada en la batería a energía cinética de los portadores de carga. Esta
energía cinética se pierde rápido como resultado de las colisiones de los
portadores de carga con el arreglo de iones, ocasionando un aumento en la
temperatura del conductor. Por lo tanto, se ve que la energía química
almacenada en la batería es continuamente transformada en energía térmica.

Considérese un circuito simple que consista de una batería cuyas
terminales estén conectadas a una resistencia R, como en la figura 4.3. La
terminal positiva de la batería está al mayor potencial. Ahora imagínese que se
sigue una cantidad de carga positiva Q moviéndose alrededor del circuito desde
el punto a a través de la batería y de la resistencia, y de regreso hasta el
punto a.

El punto a es el punto de referencia que está aterrizado y su
potencial se ha tomado a cero. Como la carga se mueve desde a hasta b a través
de la batería su energía potencial eléctrica aumenta en una cantidad V Q (donde
V es el potencial en b) mientras que la energía potencial química en la batería
disminuye por la misma cantidad.

Sin embargo, como la carga se mueve desde c hasta d a través de la
resistencia, pierde esta energía potencial eléctrica por las colisiones con los
átomos en la resistencia, lo que produce energía térmica. Obsérvese que si se
desprecia la resistencia de los alambres interconectores no existe pérdida en la
energía en las trayectorias bc y da. Cuando la carga regresa al punto a, debe
tener la misma energía potencial (cero) que tenía al empezar.

4.3.
Un circuito consta de una batería o fem E y de una resistencia R. La carga
positiva fluye en la dirección de las manecillas del reloj, desde la terminal
negativa hasta la positiva de la batería. Los puntos a y d están aterrizados.

La
rapidez con la cual la carga Q pierde energía potencial cuando pasa a través de
la resistencia está dada por :

U Q
= V = IV
t t

donde I es la corriente en el circuito. Es cierto que la carga vuelve a ganar
esta energía cuando pasa a través de la batería. Como la rapidez con la cual la
carga pierde la energía es igual a la potencia perdida en la resistencia,
tenemos :

P = IV

En este caso, la potencia se suministra a la resistencia por la
batería. Sin embargo, la ecuación anterior puede ser utilizada para determinar
la potencia transferida a cualquier dispositivo que lleve una corriente I, y
tenga una diferencia de potencial V entre sus terminales. Utilizando la
ecuación anterior y el hecho de que V=IR para una resistencia, se puede
expresar la potencia disipada en las formas alternativas :

P= I²R = V²
R

Cuando I
está en amperes, V en volts, y R en ohms, la unidad de potencia en el SI es el
watt (W). La potencia perdida como calor en un conductor de resistencia R se
llama calor joule; sin embargo, es frecuentemente referido como una perdida
I²R.
Una batería o cualquier dispositivo que produzca energía eléctrica se llama fuerza
electromotriz, por lo general referida como fem.

Ejemplo 4.3. Potencia en un calentador eléctrico

Se construye un calentador eléctrico aplicando una diferencia de
potencial de 110V a un alambre de nicromo cuya resistencia total es de 8?.
Encuéntrese la corriente en el alambre y la potencia nominal del calentador.

Solución

Como V=IR, se tiene :

Se puede encontrar la potencia nominal utilizando P=I²R :

P = I²R = (13.8 A)² (8) = 1.52 kW

Si se duplicaran el voltaje aplicado, la corriente se duplicaría
pero la potencia se cuadruplicaría.

servicio normal, no debe elevar su temperatura hasta valores que se
consideran perjudiciales para el aislamiento que protege el conductor. Las
temperaturas límite son diferentes para los distintos tipos de aislamientos
empleados en cables de energía en BT, y vienen recogidos en la Norma UNE 21123.
Para que no se sobrepasen estas temperaturas límites en el conductor, el
Reglamento establece, en sus Instrucciones Técnicas Complementarias, las
intensidades máximas admisibles para las distintas secciones de conductor (Cu o
Al), y tipos de aislamiento, en unas condiciones de instalación predefinidas.
Asimismo, define los coeficientes correctores que deben aplicarse a las
intensidades máximas admisibles en caso de que se den condiciones de
instalación diferentes a las predefinidas (agrupamiento de cables, temperatura
ambiental, exposición al sol, etc.).

b) Caída de tensión: La impedancia que poseen las líneas
eléctricas produce caídas de tensión a lo largo de ellas, de modo que la
tensión en bornes de los receptores es algo inferior a la tensión que hay al
principio de las líneas de alimentación. Los equipos eléctricos están diseñados
para funcionar a una determinada tensión nominal, aunque admiten una cierta
tolerancia. Dado que el material del conductor y la longitud de la línea vienen
ya definidos por la propia instalación, solo podemos limitar las caídas de
tensión adoptando una sección adecuada. El Reglamento establece en su
Instrucción 017, que en las instalaciones interiores o receptores "la
sección de los conductores a utilizar se determinará de forma que la caída de
tensión entre el origen de la instalación y cualquier punto de utilización, sea
menor del 3 por 100 de la tensión nominal en el origen de la instalación, para
alumbrado, y del 5 por 100 de para los demás usos".

c) Cortocircuito: Las corrientes de cortocircuito calientan
considerablemente, por efecto Joule, los conductores por los que circula
(líneas, contactos de interruptores, bobinados de máquinas rotativas y
transformadores, etc.), provocando en ellos temperaturas elevadísimas. El riesgo
evidente es que todo lo que está en contacto con el conductor (como los
aislamientos artificiales derivados del petróleo, el aceite de los
transformadores), puede alcanzar una temperatura a la que pierda o reduzca sus
propiedades como aislante, e incluso inflamarse si llega a su temperatura de
ignición.

Evidentemente la instalación ha de calcularse para que pueda
soportar sin daño los efectos térmicos. Refiriéndonos a los conductores que
forman las líneas de BT, el proyectista debe asegurarse de que soportan los
calentamientos debidos a los cortocircuitos máximos previstos, y esto se
consigue: a) Dimensionando la sección del conductor para limitar la elevación
de temperatura por debajo de la permitida según la Norma UNE 31123. b)
Limitando el tiempo que ha de soportar la incidencia, lo que se consigue con
protecciones eficaces que desconecten la instalación de la red y que actúan en
milésimas de segundo. Si el tiempo de desconexión ya está delimitado, la
sección se calcula considerando la elevación de temperatura máxima permisible
por el aislamiento en contacto con el conductor. Uno de los tres criterios
resulta ser el más exigente en cuanto a la sección necesaria de la línea y se
adopta normalmente la sección que resulta de su aplicación.

PÉRDIDAS DE POTENCIA EN LAS LÍNEAS ELÉCTRICAS DE BT

Las pérdidas de potencia en las líneas pueden suponer fracciones
importantes de la potencia transportada por las mismas, aunque la sección de
los conductores se haya calculado con los criterios técnicos apuntados anteriormente.

Estudiaremos a continuación las pérdidas de potencia para el caso
de líneas de Cu, en distribución monofásica a 220 V y trifásica a 380 V,
considerando un factor de potencia medio de 0,8. Las pérdidas de potencia
relativa, expresada como porcentaje de la potencia eléctrica transportada por
una línea, viene dada por:

Pp = 1,14 R I (%) distribución monofásica a 220 V. [1]

Pp = 0,57 R I (%) distribución trifásica a 380 V.

siendo:
R la resistencia de la línea en , e
I la intensidad circulante en Amperios.

Como vemos, la pérdida de potencia relativa, para una sección
determinada, es linealmente dependiente de la intensidad circulante y de la
longitud de la línea.

En la Tabla I se ha reflejado, para las distintas secciones
comerciales de conductor y una longitud de 100 M de línea, la resistencia
óhmica del conductor, la intensidad máxima admisible por calentamiento dada por
el Reglamento para 3 cables unipolares RV 0,6/1 KV (MIBT 004, tabla V), y la
pérdida de potencia relativa resultante (en %/Hm), cuando circula una
intensidad igual a la referida máxima admisible por calentamiento.

En la figura 1 se ha representado, para las distintas secciones
normalizadas de conductor, la pérdida de potencia relativa cuando circula por
la línea (de 100M) la intensidad máxima admisible por calentamiento. Para otras
intensidades o longitudes de línea la pérdida de potencia relativa se obtiene
como fracción lineal de la que aparece en la figura siguiente. Se observa que
la potencia perdida por calentamiento en los conductores, representa fracciones
de la potencia transportada tanto mayores cuanto menor es la sección.

Para intensidades próximas a las máximas admisibles que fija el
Reglamento se dan pérdidas elevadas en todas las secciones analizadas (siempre
referidas a 100M de línea). En distribuciones monofásicas, esas pérdidas
alcanzan el 25 por 100, mientras que en distribuciones trifásicas se reducen a
la mitad. Para dar una idea clara de la magnitud de la potencia disipada en las
líneas eléctricas, se ha representado en las figuras 2 (líneas monofásicas) y 3
(líneas trifásicas), la pérdida de potencia por unidad de longitud de línea
(W/m) para las diferentes secciones comerciales, y dentro de cada una de ellas
para intensidades 0, 2-0, 4-0, 6-0, 8-1 veces la intensidad máxima admisible
por calentamiento.

La potencia perdida para cada sección de conductor es proporcional
a la longitud de la línea y al cuadrado de la intensidad. Se puede concluir que
cuando el criterio limitante del cálculo de la sección ha sido el calentamiento,
y nos encontramos con intensidades próximas a las máximas admisibles, debe
estudiarse la conveniencia de aumentar la sección para disminuir en parte las
pérdidas de potencia. Para ello debe realizarse un análisis económico
comparativo de las distintas soluciones posibles, análisis que se ha realizado
para los casos más habituales de líneas eléctricas de BT y que se expone
seguidamente.

COSTES ANUALES DE LA ENERGÍA PERDIDA EN LAS LÍNEAS ELÉCTRICAS

Las pérdidas caloríficas en los conductores suponen unas pérdidas
económicas que no siempre son tenidas en cuenta al proyectar las líneas de una
instalación eléctrica. En efecto, la energía que se pierde en las líneas de
distribución eléctrica son registradas por el contador de energía activa y contabilizadas
en el recibo mensual que la Compañía Eléctrica factura al abonado.

En consecuencia cabe considerar un criterio económico a la hora de
elegir la sección de las líneas eléctricas. Desde esta perspectiva, aparece la
posibilidad de adoptar una sección de conductor mayor que la obtenida con los
criterios técnicos, de forma que se disminuyan las pérdidas por calentamiento,
lo que obliga a realizar un análisis económico contraponiendo los ahorros de
facturación con el sobrecoste que supone la instalación de una línea mayor
sección. Vamos a evaluar seguidamente el coste económico que suponen las
pérdidas de potencia en las líneas. La energía que disipa una línea eléctrica
durante un año, suponiendo una intensidad constante, puede obtenerse con la
expresión.

E = n L R I2 H 10-6 (kWH/año) [2]

siendo:

n: número de hilos de la línea (Tres para líneas trifásicas y dos
para monofásicas).
L: longitud de la línea en m.
R: resistencia de cada conductor de la línea en /km.
I: intensidad circulante en A.
H: horas al año durante las que circula la intensidad I.

Para cuantificar de alguna manera estas pérdidas energéticas, se
ha representado en la figura 4, y para líneas monofásicas y trifásicas, la
energía perdida por metro de línea, debido al paso de la Imáx durante mil horas
de servicio.

En el caso de distribuciones monofásicas, las pérdidas de energía
supone los 2/3 de las correspondientes a las líneas trifásicas. Dado que la
energía perdida es proporcional al cuadrado de I, a intensidades de sólo la
mitad de Imáx, corresponden unas pérdidas resultantes de dividir por 4 los
valores de la gráfica. Aún así, vemos que el paso de intensidades cercanas a la
intensidad máxima admisible por calentamiento, produce pérdidas de energía
considerables en un tiempo relativamente corto (mil horas); entre 12 y 68 kWh
según la sección para líneas trifásicas, y entre 8 y 45 kWh para líneas
monofásicas. Se pone así de manifiesto la conveniencia de estudiar el aumento
de sección de las líneas por razones exclusivamente económicas. Aumento de la
sección del conductor. Ahorro económico Ya que estudiamos la conveniencia de
aumentar la sección del conductor debemos obtener el ahorro anual que se
obtiene por disminución de las pérdidas de energía que este hecho representa.
La valoración económica de esa energía perdida se obtiene multiplicando la
expresión [2] por el precio que

4.1. Introducción

El término corriente eléctrica o simplemente corriente se utiliza
para describir la rapidez de flujo de la carga por alguna región del espacio.
La mayor parte de las aplicaciones prácticas de la electricidad se refieren a
las corrientes eléctricas. Por ejemplo, la batería de una lámpara suministra
corriente al filamento de la bombilla (foco) cuando el interruptor se coloca en
la posición de encendido. Una gran variedad de aparatos domésticos funcionan
con corriente alterna. En estos casos comunes, el flujo de carga se lleva a
cabo en un conductor, como un alambre de cobre. Sin embargo, es posible que
existan corrientes fuera del conductor. Por ejemplo, el haz de electrones en un
cinescopio de TV constituye una corriente.

4.2. Definiciónes

Corriente eléctrica

Figura 4.1. Cargas en movimiento a través de un área A. La
dirección de la corriente es en la dirección en la cual fluirían las cargas
positiva.

Siempre que cargas eléctricas del mismo signo están en movimiento,
se dice que existe una corriente. Para definir la corriente con más precisión,
supongamos que las cargas se mueven perpendicularmente a un área superficial A
como en la figura 4.1. Por ejemplo, esta área podría ser la sección trasversal
de un alambre. La corriente es la rapidez con la cual fluye la carga a través
de esta superficie. Si Q es la cantidad de carga que pasa a través de esta área
en un tiempo t, la corriente promedio, Ip, es igual a la razón de la carga en
el intervalo de tiempo :

Ip = Q
t

Si la rapidez con que fluye la carga varía con el tiempo, la
corriente también varía en el tiempo y se define la corriente instantánea, I,
en el límite diferencial de la expresión anterior :

I = dQ
dt

La unidad de corriente en el SI es el ampere (A), donde : 1A = 1
C/s

Es decir, 1 A de corriente equivale a que 1 coulomb de carga que
pase a través de la superficie en 1 s. En la práctica con frecuencia se
utilizan unidades más pequeñas de corriente, tales como el miliampere
(1mA=10¯³A) y el microampere (1µA=10¯6 A).

Cuando las cargas fluyen a través de la superficie en la figura
4.1, pueden ser positivas, negativas o ambas. Por convención se escoge la
dirección de la corriente como la dirección en la cual fluyen las cargas
positivas. En un conductor como el cobre, la corriente se debe al movimiento de
los electrones cargados negativamente. Por lo tanto, cuando hablamos de
corriente en un conductor ordinario, como el alambre de cobre, la dirección de
la corriente será opuesta a la dirección del flujo de electrones. Por otra
lado, si uno considera un haz de protones cargados positivamente en un
acelerador, la corriente está en la dirección del movimiento de los protones.
En algunos casos, la corriente es el resultado del flujo de ambas cargas
positiva y negativa. Esto ocurre, por ejemplo, en los semiconductores y
electrólitos. Es común referirse al movimiento de cargas (positivas o
negativas) como el movimiento de portadores de carga. Por ejemplo, los
portadores de carga en un metal son los electrones.

Resistencia

Es la oposición de un material al flujo de electrones. La
resistencia R del conductor esta dada por :

R = V
I

De este resultado se ve que la resistencia tiene unidades en el SI
de volts por ampere. Un volt por un ampere se define como un ohm () :

1= 1 V/A

Es decir, si una diferencia de potencial de 1 volt a través de un
conductor produce una corriente de 1 A, la resistencia del conductor es 1. Por
ejemplo, si un aparato eléctrico conectado a 120 V lleva corriente de 6 A, su
resistencia es de 20.

Las bandas de colores en un resistor representan un código que representa el
valor de la resistencia. Los primeros dos colores dan los dos primeros dígitos
del valor de la resistencia el tercer color es el exponente en potencias de
diez de multiplicar el valor de la resistencia. El último color es la
tolerancia del valor de la resistencia. Por ejemplo, si los colores son
naranja, azul, amarillo y oro, el valor de la resistencia es 36X104 o bien 360K,
con una tolerancia de 18K (5%).

4.2. Las bandas de colores en un resistor representan un código
que representa el valor de la resistencia.

Código de colores para resistores.

Resistividad

El inverso de la conductividad de un material se le llama
resistividad p :

p = 1
ô

Resistividades y coeficientes de temperatura para varios materiales.

Densidad de corriente

Considérese un conductor con área de sección trasversal A que
lleva una corriente I. La densidad de corriente J en el conductor se define
como la corriente por unidad de área. Como I = nqvdA, la densidad de corriente
está dada por :

J = I
A

donde J tiene unidades en el SI de A/m2. En general la densidad de
corriente es una cantidad vectorial. Esto es,

J= nqvd

Con base en la definición, se ve también que la densidad de
corriente está en la dirección del movimiento de las cargas para los portadores
de cargas positivos y en dirección opuesta a la del movimiento de los
portadores de carga negativos.

Una densidad de corriente J y un campo eléctrico E se establecen
en un conductor cuando una diferencia de potencial se mantiene a través del
conductor. Si la diferencia de potencial es constante, la corriente en el
conductor será también constante.

Con mucha frecuencia, la densidad de corriente en un conductor es
proporcional al campo eléctrico en el conductor. Es decir,

J=ôE

Conductividad

Con mucha frecuencia, la densidad de corriente en un conductor es
proporcional al campo eléctrico en el conductor. Es decir,

J=ôE

donde la constante de proporcionalidad ô se llama la conductividad
del conductor. Los materiales cuyo comportamiento se ajustan a la ecuación
anterior se dice que siguen la ley de Ohm, su nombre se puso en honor a George
Simon Ohm.

  ¿Como se define el riesgo
eléctrico?

 ¿Qué factores intervienen
en el riesgo de lesiones por electricidad?

 ¿Qué tipos de contactos
eléctricos existen?

 ¿Cuales son los efectos que
produce la corriente sobre el organismo?

 ¿Qué debe hacerse en caso
de accidente por electricidad?

 ¿Cuál va a ser el
pronóstico de estos pacientes?

¿Como se define el riesgo eléctrico?

Definimos el riesgo eléctrico como la posibilidad de circulación
de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano, siendo para ello
necesario que el cuerpo humano sea conductor, que pueda formar parte del
circuito y que exista una diferencia de tensiones entre dos puntos de contacto.
Debido a que la electricidad es el tipo de energía más utilizada, a veces
caemos en la despreocupación olvidándonos de las mínimas medidas de prevención
en su uso.

El riesgo eléctrico puede producir daños sobre las personas
(parada cardiaca, respiratoria, quemaduras, etc.) y sobre los bienes, debido al
riesgo asociado de incendios y explosiones.

La primera muerte por electrocución se comunicó en 1879. En países
como los Estados Unidos se producen más de 1000 muertos anuales por esta causa,
además de 150 muertos por rayo. Las quemaduras eléctricas representan un 2 % de
los ingresos en las unidades de quemados de los hospitales, el 65 % se producen
en el lugar de trabajo (normalmente empresas eléctricas), el 32 % son
domésticos y el 3 % de causas varias.

A título orientativo podemos decir que representan sólo del 0,5 al
0,8 % de los accidentes con baja laboral, pero este bajo porcentaje se corresponde
con el 8 % de los accidentes mortales en los centros de trabajo, lo cual indica
que se asocian a lesiones muy graves.

Son más frecuentes en varones de 20 a 30 años, siendo la corriente
alterna de baja tensión la más involucrada en los accidentes.

¿Qué factores intervienen en el riesgo de lesiones por
electricidad?

Los factores que intervienen en los accidentes eléctricos se
pueden clasificar en factores técnicos y humanos.

Dentro de los factores técnicos mencionaremos los siguientes:

  Intensidad de la corriente
que pasa por el cuerpo humano: Se ha demostrado experimentalmente que es la
intensidad que atraviesa el cuerpo humano y no la tensión la que puede
ocasionar lesiones debido al accidente eléctrico.

En este sentido comentar que a partir de 1 mA de corriente alterna
ya se comienzan a percibir hormigueos, y que hasta intensidades de 10 mA del
mismo tipo de corriente, la persona aún es capaz de soltar un conductor.

Tiempo de exposición al riesgo: No podemos hablar de valores de
intensidad sin relacionarlos con el tiempo de paso por el cuerpo humano. De
esta forma, para cada intensidad de corriente se establecen, según el tiempo de
contacto, tres niveles:

  Nivel de seguridad: Abarca
desde la mínima percepción de corriente hasta el momento en que no es posible
soltarse voluntariamente del conductor. En dicho periodo no se produce
afectación cardiaca ni nerviosa.

Nivel de intensidad soportable: Se produce aumento de la presión
sanguínea y alteraciones del ritmo cardiaco, pudiéndose llegar a parada
cardiaca reversible. Además, el nivel de consciencia va disminuyendo llegándose
al coma por encima de 50 mA.

Nivel de intensidad insoportable: Estado de coma persistente y
parada cardiaca. 

Recorrido de la corriente eléctrica por el cuerpo humano: Las consecuencias
del contacto dependerán de los órganos del cuerpo humano que atraviese la
corriente. Las mayores lesiones se producen cuando la corriente circula en las
siguientes direcciones:   Mano izquierda
– pie derecho

Mano derecha – pie izquierdo

Manos – cabeza

Mano derecha – toráx (corazón) – mano izquierda

Pie derecho – pie izquierdo 

Naturaleza de la corriente: Diferenciamos entre corriente alterna
y corriente continua.   Corriente
alterna: Su característica fundamental es la frecuencia, de tal modo que esa
alternancia en el sistema cardiaco y nervioso produce espasmos, convulsiones y
alteraciones del ritmo cardiaco.

Las altas frecuencias son menos peligrosas que las bajas (sólo
percepción de calor con frecuencias superiores a 10.000 Hz). Por debajo de
10.000 Hz los efectos son similares a los de la corriente continua.

Corriente continua: Suele actuar por calentamiento y generalmente
no es tan peligrosa como la alterna, si bien puede inducir riesgo de embolia y
muerte.

 Resistencia eléctrica del
cuerpo humano: Entre los factores determinantes tenemos la edad, el sexo, las
tasas de alcohol en sangre, el estado de la superficie de contacto (humedad,
suciedad, etc.), la presión de contacto, etc.

El valor máximo de resistencia se establece en 3000 Ohmios y el
mínimo en 500 Ohmios. La piel seca tiene una gran resistencia, del orden de
4.000 Ohmios para la corriente alterna. En el caso de piel húmeda se reducen
los niveles de resistencia hasta 1500 Ohmios, con lo que sólo con 100 V la
intensidad que atraviesa el organismo puede producir la muerte. La sudoración
también es un factor que puede disminuir la resistencia de la piel.

La resistencia en el interior del organismo es, en general, 1000
veces menor que la de la piel, siendo menor para la corriente alterna. En el
interior del organismo la resistencia disminuye en proporción directa a la
cantidad de agua que presentan los distintos tejidos; así, de mayor a menor
resistencia tenemos los huesos, el tendón, la grasa, la piel, los músculos, la
sangre y los nervios.

Tensión aplicada: Definimos la "tensión de contacto"
como la diferencia de potencial que pueda resultar aplicada entre la mano y el
pie de una persona que toque con aquella una masa o elemento sin tensión. En
ausencia de contacto con elementos aislantes, aumenta la tensión de contacto y
se favorece el paso de la corriente. Las tensiones más peligrosas son, para la
corriente continua, las cercanas a 500 V, y para la corriente alterna las
próximas a 300 V.

¿Qué tipos de contactos eléctricos existen?

El contacto se puede producir de dos formas: directo o indirecto:

  El directo tiene lugar con
las partes activas del equipo o aparato que están diseñadas para llevar tensión
(clavijas, claves metálicos, barras de distribución, etc.)

El indirecto se produce al tocar ciertas partes que habitualmente
no están diseñadas para el paso de la corriente eléctrica, pero que pueden
quedar en tensión por algún defecto o deterioro (partes metálicas o accesorios
de conducción).

 ¿Cuáles son los efectos que
produce la corriente sobre el organismo?

Los más frecuentes son los siguientes:   A nivel local: Quemadura blanco-amarillenta,
endurecida, normalmente de bordes elevados, centro deprimido e indolora. Junto
a las quemaduras en la zona de entrada y salida, se establece un área de
destrucción celular alrededor, poco aparente al principio.

En el trayecto de la corriente por el interior del organismo, se
produce destrucción muscular con liberación de sustancias capaces de ocasionar,
como en el caso de la mioglobina, trombosis vascular, gangrena y fallo renal
por obstrucción de las arteriolas del riñón.

Es característico que se produzcan fracturas debidas a la propia
corriente y a las fuertes sacudidas musculares que éstas producen.

En ocasiones se producen las llamadas "quemaduras por
arco", cuando la corriente sigue la superficie cutánea, por ser la que
menos resistencia ofrece, y buscar tierra directamente a partir de la piel. En
este caso, las quemaduras cutáneas serán gravísimas, pero la corriente no
atraviesa el cuerpo humano y no hay lesiones internas.

A nivel general: Según el tiempo transcurrido distinguimos un
cuadro precoz y otro tardío:

  Cuadro precoz: Puede
llevar al accidentado a la muerte inmediata. Las posibles manifestaciones son:

Parada cardiaca: Se produce al atravesar la corriente el corazón
con ausencia de contracción y paro circulatorio. El mecanismo fundamental es la
fibrilación ventricular, en la cual se producen contracciones cardiacas
anárquicas y desorganizadas de numerosas células ventriculares al mismo tiempo.
Ello hace que la contracción global del corazón sea inefectiva y no se bombee
la sangre. Se presenta con intensidades de 100 mA y cuando el choque eléctrico
tiene una duración superior a 0,15 segundos, el 20 % de la duración total del
ciclo cardiaco medio, que es de 0,75 segundos.

Asfixia: Se produce cuando la corriente atraviesa el tórax. Ello
impide la contracción de los músculos de los pulmones y cese de la respiración.

Quemaduras: Pueden ser internas o externas, según el paso de la
intensidad de la corriente. La presencia de dificultad respiratoria, quemaduras
de los pelos de la nariz o de la boca, indican posible riesgo de quemadura
interna a nivel del árbol traqueobronquial, de muy mal pronóstico.

Tetanización: O sacudidas por contracciones musculares intensas.
Consiste en la anulación de la capacidad de reacción muscular que impide la
separación voluntaria del punto de contacto.

           Ver Imagen

   Cuadro tardío: Se
caracteriza por la afectación neurológica y renal.

Lesiones nerviosas: Parálisis y contracturas permanentes por
lesión del sistema nervioso. Disminución del nivel de consciencia, coma e
incluso muerte por convulsiones.

Lesión renal: Bloqueo de la función urinaria y muerte.

        Ver Imagen 

 ¿Qué debe hacerse en caso
de accidente por electricidad?

  Tratamiento inmediato:

Accidentes por baja tensión:  
Cortar la corriente eléctrica si es posible.

Evitar separar el accidentado directamente y especialmente si se
está húmedo.

Si el accidentado está pegado al conductor, cortar éste con
herramienta de mango aislante.

Accidentes por alta tensión:  
Cortar la subestación correspondiente.

Prevenir la posible caída si está en alto.

Separar la víctima con auxilio de pértiga aislante y estando
provisto de guantes y calzado aislante y actuando sobre banqueta aislante.

Librada la víctima, deberá intentarse la reanimación
inmediatamente, practicándole la respiración artificial y el masaje cardiaco.
Si está ardiendo hacerle rodar lentamente por el suelo o utilizar mantas. 

Tratamiento diferido:  
Control de los trastornos hidroelectrolíticos desde el ingreso
hospitalario.

Corregir la posible deshidratación con sueros intravenosos.

La insuficiencia renal se tratará con diálisis si no se recupera
en un tiempo prudencial 

Tratamiento de las heridas:  
Limpieza quirúrgica.

Cura tópica.

En caso de requerir amputación se esperará a que la lesión quede
bien definida de los 5 a los 7 días.

Cobertura antibiótica.

 ¿Cuál va a ser el
pronóstico de estos pacientes?

Dependerá fundamentalmente de dos de los factores de riesgo ya
enunciados:

  Recorrido de la corriente

Duración de la descarga eléctrica

 El recorrido más peligroso
es el que cruza el tórax por la afectación cardiaca concomitante. Si sólo se
atraviesa una extremidad, el pronóstico será mejor.

La duración de la descarga es también muy importante. La
contractura tetánica que desencadena puede impedir la liberación del
accidentado, con lo que se producen mayores lesiones térmicas y neurológicas.

 1. Qué es el riesgo de
electrocución

 2. Tipos de accidentes
eléctricos

 3. Factores que intervienen
en el riesgo de electrocución

 4. Efectos físicos del
choque eléctrico

 4.1 Efectos físicos
inmediatos

 4.2 Efectos físicos no
inmediatos

 5. Primeros auxilios en
caso de accidente eléctrico

 5.1 Accidentes por baja
tensión

 5.2 Accidentes por alta
tensión

SALUD: INSTRUCCIONES OPERATIVAS.

Instrucción Operativa IOP ELEC 02

ENERGÍA ELÉCTRICA: EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO

© Raquel Garrido Font + Roberto García Roig.

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difundidos y utilizados libremente, siempre que se mencione expresamente su
autoría y fuente de origen. No se permite el uso del mismo con fin comercial o
económico alguno, público o privado.

  1. QUÉ ES EL RIESGO DE
ELECTROCUCIÓN

El riesgo de electrocución para las personas se puede definir como
la "posibilidad de circulación de una corriente eléctrica a través del
cuerpo humano". Así, se pueden considerar los siguientes aspectos:

Para que exista posibilidad de circulación de corriente eléctrica
es necesario:

Que exista un circuito eléctrico formado por elementos conductores

Que el circuito esté cerrado o pueda cerrarse

Que en el circuito exista una diferencia de potencial mayor que
cero

Para que exista posibilidad de circulación de corriente por el
cuerpo humano es necesario:

Que el cuerpo humano sea conductor. El cuerpo humano, si no está
aislado, es conductor debido a los líquidos que contiene (sangre, linfa, etc.)

Que el cuerpo humano forme parte del circuito

Que exista entre los puntos de "entrada" y
"salida" del cuerpo humano una diferencia de potencial mayor que cero

Cuando estos requisitos se cumplan, se podrá afirmar que existe o
puede existir riesgo de electrocución.

2. TIPOS DE ACCIDENTES ELÉCTRICOS

Los accidentes eléctricos se clasifican en:

Directos: Provocados por la corriente derivada de su trayectoria
normal al circular por el cuerpo, es decir, es el choque eléctrico y sus
consecuencias inmediatas. Puede producir las siguientes alteraciones funcionales:

Fibrilación ventricular- paro cardíaco.

Asfixia- paro respiratorio.

Tetanización muscular.

Indirectos: No son provocados por la propia corriente, sino que
son debidos a:

Afectados por golpes contra objetos, caídas, etc., ocasionados
tras el contacto con la corriente, que si bien por él mismo a veces no pasa de
ocasionar un susto o una sensación desagradable, sin embargo sí puede producir
una pérdida de equilibrio con la consiguiente caída al mismo nivel o a distinto
nivel y el peligro de lesiones, fracturas o golpes con objetos móviles o
inmóviles que pueden incluso llegar a producir la muerte.

Quemaduras de la víctima debidas al arco eléctrico. La gravedad de
loas mismas puede abarcar la gama del primer al tercer grado y viene
condicionada por los dos factores siguientes:

a) La superficie corporal afectada

b) La profundidad de las lesiones

3. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL RIESGO DE ELECTROCUCIÓN

Los efectos del paso de la corriente eléctrica por el cuerpo
humano vendrán determinados por los siguientes factores:

Valor de la intensidad que circula por el circuito de defecto: los
valores de intensidad no son constantes puesto que dependen de cada persona y
del tipo de corriente, por ello se definen como valores estadísticos de forma
que sean válidos para un determinado porcentaje de la población normal.

Resistencia eléctrica del cuerpo humano: además de la resistencia
de contacto de la piel (entre 100 y 500 W), debemos tener en cuenta la
resistencia que presentan los tejidos al paso de la corriente eléctrica, con lo
que el valor medio de referencia está alrededor de los 1000 W; pero no hay que
olvidar que la resistencia del cuerpo depende en gran medida del grado de
humedad de la piel.

Resistencia del circuito de defecto: es variable, dependiendo de
las circunstancias de cada uno de los casos de defecto, pudiendo llegar a ser
nula en caso de contacto directo.

Voltaje o tensión: la resistencia del cuerpo humano varía según la
tensión aplicada y según se encuentre en un local seco o mojado. Así el
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión fija unos valores de tensión de
seguridad (tanto para corriente alterna como para continua) de 24 V para
locales mojados y de 50 V para locales secos a la frecuencia de 50 Hz.

Tipo de corriente (alterna o continua): la corriente continua
actúa por calentamiento, aunque puede ocasionar un efecto electrolítico en el
organismo que puede generar riesgo de embolia o muerte por electrólisis de la
sangre; en cuanto a la corriente alterna, la superposición de la frecuencia al
ritmo nervioso y circulatorio produce una alteración que se traduce en
espasmos, sacudidas y ritmo desordenado del corazón (fibrilación ventricular).

Frecuencia: las altas frecuencias son menos peligrosas que las
bajas, llegando a ser prácticamente inofensivas para valores superiores a
100000 Hz (produciendo sólo efectos de calentamiento sin ninguna influencia
nerviosa), mientras que para 10000 Hz la peligrosidad es similar a la corriente
continua.

Tiempo de contacto: este factor condiciona la gravedad de las consecuencias
del paso de corriente eléctrica a través del cuerpo humano junto con el valor
de la intensidad y el recorrido de la misma a través del individuo. Es tal la
importancia del tiempo de contacto que no se puede hablar del factor intensidad
sin referenciar el tiempo de contacto.

Curvas de seguridad:

Zona 1: zona de seguridad. Independiente del tiempo de contacto.

Zona 2: habitualmente no se detecta ningún efecto fisiopatológico
en esta zona.

Zonas 3 y 4: en ellas existe riesgo para el individuo, por tanto
no son zonas de seguridad. Pueden darse efectos fisiopatológicos con mayor o
menor probabilidad en función de las variables intensidad y tiempo.

Recorrido de la corriente a través del cuerpo: los efectos de la
electricidad son menos graves cuando la corriente no pasa a través de los
centros nerviosos y órganos vitales ni cerca de ellos (bulbo, cerebelo, caja
torácica y corazón). En la mayoría de los accidentes eléctricos la corriente
circula desde las manos a los pies. Debido a que en este camino se encuentran
los pulmones y el corazón, los resultados de dichos accidentes son normalmente
graves. Los dobles contactos mano derecha- pie izquierdo (o inversamente),
mano- mano, mano- cabeza son particularmente peligrosos. Si el trayecto de la
corriente se sitúa entre dos puntos de un mismo miembro, las consecuencias del
accidente eléctrico serán menores.

4. EFECTOS FÍSICOS DEL CHOQUE ELÉCTRICO

4.1.- EFECTOS FÍSICOS INMEDIATOS

Según el tiempo de exposición y la dirección de paso de la
corriente eléctrica para una misma intensidad pueden producirse lesiones
graves, tales como: asfixia, fibrilación ventricular, quemaduras, lesiones
secundarias a consecuencia del choque eléctrico, tales como caídas de altura,
golpes, etc., cuya aparición tiene lugar dependiendo de los valores t-Ic.

INTENSIDAD (mA)

 EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO

 c.c.

 c.a. (50Hz)

HOMBRE

 MUJER

 HOMBRE

 MUJER

 1

 0.6

 0.4

 0.3

 Ninguna sensación

 5.2

 3.5

 1.1

 0.7

 Umbral de percepción

76

 51

 16

 10.5

 Umbral de intensidad límite

90

 60

 23

 15

 Choque doloroso y grave
(contracción muscular y dificultad respiratoria)

200

 170

 50

 35

 Principio de fibrilación
ventricular

1300

 1300

 1000

 1000

 Fibrilación ventricular
posible en choques cortos: Corta duración (hasta 0.03 segundos)

500

 500

 100

 100

 Fibrilación ventricular
posible en choques cortos: Duración 3 segundos

Tabla 1.- Efectos sobre el organismo de la intensidad.

Paro cardíaco: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón
y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por parada
cardíaca.

Asfixia: Se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el
tórax. el choque eléctrico tetaniza el diafragma torácico y como consecuencia
de ello los pulmones no tienen capacidad para aceptar aire ni para expulsarlo.
Este efecto se produce a partir de 25-30 mA.

Quemaduras: Internas o externas por el paso de la intensidad de
corriente a través del cuerpo por Efecto Joule o por la proximidad al arco
eléctrico. Se producen zonas de necrosis (tejidos muertos), y las quemaduras
pueden llegar a alcanzar órganos vecinos profundos, músculos, nervios e
inclusos a los huesos. La considerable energía disipada por efecto Joule, puede
provocar la coagulación irreversible de las células de los músculos estriados e
incluso la carbonización de las mismas.

Tetanización: O contracción muscular. Consiste en la anulación de
la capacidad de reacción muscular que impide la separación voluntaria del punto
de contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder
relajarse). Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.

Fibrilación
ventricular: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en
el organismo se traduce en un paro circulatorio por rotura del ritmo cardíaco.
El corazón, al funcionar incoordinadamente, no puede bombear sangre a los
diferentes tejidos del cuerpo humano. Ello es particularmente grave en los
tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación continua de los
mismos por la sangre. Si el corazón fibrila el cerebro no puede mandar las
acciones directoras sobre órganos vitales del cuerpo, produciéndose unas
lesiones que pueden llegar a ser irreversibles, dependiendo del tiempo que esté
el corazón fibrilando. Si se logra la recuperación del individuo lesionado, no
suelen quedar secuelas permanentes. Para lograr dicha recuperación, hay que
conseguir la reanimación cardíaca y respiratoria del afectado en los primeros
minutos posteriores al accidente. Se presenta con intensidades del orden de 100
mA y es reversible si el tiempo es contacto es inferior a 0.1 segundo

La fibrilación se produce cuando el choque eléctrico tiene una
duración superior a 0.15 segundos, el 20% de la duración total del ciclo
cardíaco medio del hombre, que es de 0.75 segundos.

Lesiones permanentes: Producidas por destrucción de la parte
afectada del sistema nervioso (parálisis, contracturas permanentes, etc.)

Se fija el tiempo máximo de funcionamiento de los dispositivos de
corte automático en función de la tensión de contacto esperada:

Tiempo máximo de corte (s)

 Intensidad de contacto (mA)

 >5 25

1 43

0.5 56

0.2 77

0.1 120

0.05 210

0.03 300

Tabla 2

Por encima de estos valores se presenta fibrilación ventricular y
por debajo no se presentan efectos peligrosos.

4.2 EFECTOS FÍSICOS NO INMEDIATOS

Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Los
más habituales son:

Manifestaciones renales:

Los riñones pueden quedar bloqueados como consecuencia de las
quemaduras debido a que se ven obligados a eliminar la gran cantidad de
mioglobina y hemoglobina que les invade después de abandonar los músculos
afectados, así como las sustancias tóxicas que resultan de la descomposición de
los tejidos destruidos por las quemaduras.

Trastornos cardiovasculares:

La descarga eléctrica es susceptible de provocar pérdida del ritmo
cardíaco y de la conducción aurículo- ventricular e intraventricular,
manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden llegar hasta el
infarto de miocardio, además de trastornos únicamente subjetivos como taquicardias,
sensaciones vertiginosas, cefaleas rebeldes, etc.

Trastornos nerviosos:

La víctima de un choque eléctrico sufre frecuentemente trastornos
nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de la desintegración de
la sustancia nerviosa ya sea central o medular. Normalmente el choque eléctrico
no hace más que poner de manifiesto un estado patológico anterior. Por otra
parte, es muy frecuente también la aparición de neurosis de tipo funcional más
o menos graves, pudiendo ser transitorias o permanentes.

Trastornos sensoriales, oculares y auditivos:

Los trastornos oculares observados a continuación de la descarga
eléctrica son debidos a los efectos luminosos y caloríficos del arco eléctrico
producido. En la mayoría de los casos se traducen en manifestaciones
inflamatorias del fondo y segmento anterior del ojo. Los trastornos auditivos
comprobados pueden llegar hasta la sordera total y se deben generalmente a un
traumatismo craneal, a una quemadura grave de alguna parte del cráneo o a
trastornos nerviosos.

empleo de pértigas de salvamento, etc.) ya que la persona electrocutada
es un conductor eléctrico mientras está pasando por ella la corriente
eléctrica.

5.1 ACCIDENTES POR BAJA TENSIÓN

Cortar la corriente eléctrica, si es posible

Evitar separar a la persona accidentada directamente y
especialmente si está húmeda

Si la persona accidentada está pegada al conductor, cortar éste
con herramienta de mango aislante

5.2 ACCIDENTES POR ALTA TENSIÓN

Cortar la subestación correspondiente

Prevenir la posible caída si está en alto

Separar la víctima con auxilio de pértiga aislante y estando
provisto de guantes y calzado aislante y actuando sobre banqueta aislante

Librada la víctima, deberá intentarse su reanimación
inmediatamente, practicándole la respiración artificial y el masaje cardíaco.
Si está ardiendo, utilizar mantas o hacerle rodar lentamente por el suelo.

 Al efectuar una instalación
eléctrica:

¿Evalúa los peligros de una posible falla en el sistema eléctrico
o en los artefactos?

¿Ha tomado en cuenta los peligros que encierra un inadecuado
manejo de los artefactos eléctricos?

¿Exige usted que se tomen en cuenta todas las consideraciones
técnicas pertinentes?

El hombre ha invertido mucho tiempo en aprender a usar la
corriente eléctrica para fines prácticos.Como resultado hoy dependemos de ella
para muchas de nuestras actividades cotidianas.

Como usuarios permanentes de la electricidad, podemos correr algunos riesgos si la empleamos en forma adecuada, esto es, sin considerar los principios básicos sobre su funcionamiento. EL USO DE LA ENERGIA EXIGE PRECAUCION E INSTALACION ADECUADA

EL CONTACTO ELECTRICO ES UN PELIGRO LATENTE
¿Cómo podemos sufrir un accidente eléctrico?
Podemos sufrir un accidente eléctrico cuando hacemos uso de un artefacto
eléctrico:

Que
tiene un cable con aislamiento deteriorado

En
un lugar húmedo o mojado

¿Cuáles
son los peligros del contacto eléctrico?
El riesgo más común es el de contacto indirecto, el cual puede ocurrir al tocar
cualquier elemento metálico de un artefacto cuyos cables han perdido
aislamiento.
Por cierto, los efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano varían
en función de factores tales como:

La intensidad de la corriente y voltaje

El tiempo que dure el contacto

La resistencia eléctrica del propio cuerpo

Es así que el contacto eléctrico puede producir, desde un
entumecimiento, hasta la muerte por asfixia, paro cardíaco o parálisis
cerebral.

CURVA
DE PELIGROSIDAD

EFECTOS
DE LA CORRIENTE ELECTRICA
EN EL CUERPO HUMANO

Cuidar el óptimo estado del aislamiento de los artefáctos eléctricos, evita
riegos de accidentes. Sin embargo:

oficina.
El sistema de CONEXION
A TIERRA se extiende desde la puesta a tierra hacia todas las
instalaciones, a través del tercer conductor, que debe estar presente en todos
sus tomacorrientes.

SEGURIDAD TOTAL

INSTALACION
DE UNA PUESTA A TIERRA

La PUESTA
A TIERRA consiste en una instalación conductora cuya estructura
es de COBRE.
No depende de protección, ni de fusibles.

Debe
ser subterránea
La PUESTA
A TIERRA suele tener las siguientes formas:

La conexión a tierra se dispone en forma paralela a la instalación
de alimentación, desde el tablero de distribución, hasta el último
tomacorriente del lugar.

RECUERDE: LOS ACCIDENTES ELECTRICOS SE PUEDEN PREVENIR,
si usted sigue estos útiles consejos:

Una vez que tenga instalada la CONEXION A TIERRA:
RECHACE equipos o artefactos eléctricos que no presenten el TERCER CONDUCTOR de
protección.
EVITE el uso de extensiones que no tengan el TERCER CONDUCTOR.

desastres naturales. Para evitar más electrocuciones, NIOSH recomienda que los
que trabajan en las labores de limpieza tomen los pasos siguientes:

Si hay agua cerca de circuitos eléctricos y equipo eléctrico,
apague la energía del cortocircuito eléctrico o el fusible principal en el tablero
de control. No prenda la corriente hasta que todo el equipo eléctrico haya sido
revisado por un electricista autorizado. Nunca se debe entrar en un área
inundada ni tocar equipo eléctrico si el suelo está mojado, a menos que usted
esté seguro que la corriente está apagada. Nunca se debe tocar un cable de alta
tensión.

Cuando se usa generadores de gas o de diesel para proveer energía
a un edificio, apague el cortocircuito o el fusible principal en el tablero de
control antes de poner en marcha el generador. Así se puede evitar que se
activen los cables de alta tensión por energía de retroalimentación, y los que
trabajan con cables de alta tensión serán protegidos contra la electrocución.

Si hay que despejar un área o hacer otro trabajo cerca de un cable
de alta tensión derrumbado, póngase en contacto con la empresa de servicios
públicos, para determinar las formas de interrumpir la corriente eléctrica y
aislar un cable o conectarlo a la tierra. Para evitar el contacto con cables
elevados, se necesita usar extrema precaución al mover una escalera y otro
equipo. Si usted trabaja en o cerca de los cables de alta tensión vea las otras
recomendaciones en este documento.

EL MONÓXIDO DE CARBONO:

La limpieza después de una inundación puede incluir el uso de bombas,
generadores, y lavadoras de alta presión que funcionan con diesel o gas. Todo
este equipo despide monóxido de carbono, un gas que no tiene olor ni color,
pero es mortal. Entonces hay que operar todo el equipo que funciona con gas o
diesel AFUERA, y nunca llevarlo dentro de un edificio. Es casi imposible
evaluar si la ventilación es adecuada. NIOSH ha investigado varias muertes de
envenenamiento por monóxido de carbono. Las muertes fueron causadas por el uso,
dentro de un edificio o en espacios confinados, de motores que funcionan con
gas.

PELIGROS MUSCULOESQUELÉTICOS:

Los trabajadores que hacen la limpieza corren el riesgo de
desarrollar lesiones musculoesqueléticas en las manos, la espalda, las
rodillas, y los hombros. Hay que prestar especial atención para evitar lesiones
en la espalda. Estas lesiones están asociadas con levantar cosas a mano y
manejar escombros y material de construcción. Para evitar lesiones, se
necesitan dos o más personas para mover objetos voluminosos. También, una
persona sola no debe levantar material que pesa más de 50 libras, y hay que
usar equipo semiautomático para el levantamiento.

FACTORES TERMALES ESTRESANTES:

Calor

Los trabajadores de limpieza corren un riesgo serio de desarrollar
el estrés de calor. La exposición excesiva a los ambientes muy calurosos puede
causar una variedad de problemas asociados con el calor, como agotamiento por
el calor, calambres por el calor, y desmayo. Para reducir la posibilidad del
estrés de calor, hay que tomar un vaso de agua cada 15-20 minutos y vestir ropa
amplia de colores claros. También, hay que incorporar ciclos de
trabajo-descanso, trabajar durante las horas frescas del día (cuando sea
posible), o distribuir bien el trabajo. Cuando no hay aire acondicionado, hay
que abrir las ventanas y usar ventiladores.

Frío

El cuerpo perderá calor más rápido que lo que puede remplazarlo si
la persona se para o trabaja en agua que está a menos de 75° F (24° C), lo que
causa hipotermia. Para reducir el riesgo de hipotermia, póngase botas de caucho,
asegúrese que la ropa y las botas tengan aislante adecuado, evite trabajar
solo, tome descansos frecuentes fuera del agua, y póngase ropa seca cuando sea
posible.

EQUIPO PESADO:

Solamente los que tienen la formación apropiada deben operar
maquinaría pesada como niveladoras, excavadoras, y tractores. Si usted opera
este tipo de maquinaria, apáguela antes de desmontar y asegúrela para que no
pueda moverse.

INESTABILIDAD ESTRUCTURAL:

Las aguas de inundación pueden dañar o cambiar el lugar de caminos
naturales, aceras, estacionamientos, edificios, y campos abiertos. Nunca se
puede asumir que las estructuras que fueron dañadas por el agua están estables.
Los edificios que quedaron sumergidos o que han resistido las corrientes de
agua durante una inundación pueden haber sufrido daño estructural y pueden ser
peligrosos. No trabaje en o alrededor de un edificio que fue dañado por la
inundación hasta que sea examinado y certificado como seguro por un arquitecto
o ingeniero profesional registrado. Asuma que todas las escaleras, pisos, y los
techos son inseguros hasta que sean revisados. Si observa movimientos
estructurales o escucha ruidos inusuales que pudieran indicar la posibilidad de
un colapso, salga inmediatamente.

MATERIAS PELIGROSAS:

Las aguas de inundación pueden sacar tanques, bidones, tubos, y
equipo que puede contener materias peligrosas como pesticidas o propano. No
trate de mover contenedores no identificados antes de ponerse en contacto con
el cuerpo de bomberos o un equipo que maneja materias peligrosas. Si usted
trabaja en áreas que pueden estar contaminadas, use ropa protectora y
respiradores apropiados para evitar contacto con la piel o inhalación de
vapores. Póngase en contacto con NIOSH par mas información sobre el equipo de
seguridad apropiado. Lave la piel frecuentemente y a fondo las partes de la
piel que pueden haber estado expuestas a los pesticidas y otros productos
químicos peligrosos.

INCENDIO:

Por varias razones, un incendio puede representar una grave
amenaza en una zona ya de por sí dañada por una inundación: los sistemas de
protección contra los incendios pueden estar dañados, puede complicar la
respuesta del cuerpo de bomberos, y pueden quedar interrumpidos los sistemas de
suministro de agua. Por ello los trabajadores y los empleados deben tomar
medidas adicionales de precaución. En cada área de trabajo de limpieza, se
deben proveer por lo menos dos extinguidores, cada uno con una clasificación UL
(Underwriter Laboratories) de por lo menos 10A.

RIESGO DE AHOGARSE:

Cuando usted entra en corrientes de agua, corre el riesgo de
ahogarse, sin importar su capacidad para nadar. Como quienes están adentro de
un vehículo corren el riesgo más grande de ahogarse, es importante cumplir con
todas las advertencias de peligro que están en las carreteras y evitar manejar
los vehículos o el equipo pesado en agua de la cual no se sabe la profundidad.
NIOSH recomienda que se evite trabajar solo, y que lleve un chaleco salvavidas
aprobado por la Guardia Costera cuando trabaje en o cerca de aguas de una
inundación.

MEDIDAS DE PREVENCIÓN

Primeros auxilios

Los primeros auxilios, aún para pequeñas cortadas y quemaduras,
son extremamente importantes cuando existe exposición a aguas que puedan estar
contaminadas con desechos de animales o personas, o desechos tóxicos. Todos las
heridas y cortadas abiertas deben ser limpiadas inmediatamente con jabón y agua
limpia. La mayoría de las cortadas, aparte de los rasguños pequeños,
necesitarán tratamiento para prevenir el tétanos. Si usted se lastima, póngase
en contacto con un médico para averiguar el tratamiento necesario.

Equipo protector

Para la mayor parte del trabajo en áreas inundadas, necesitará el
equipo protector personal siguiente: cascos, gafas o lentes, guantes gruesos
para trabajar, y botas impermeables con puntera y plantillas de acero. Para
información sobre cual equipo se necesita para la protección, póngase en
contacto con NIOSH o con su oficina local de OSHA.

El ruido excesivo de equipo como sierras, excavadoras, tractores,
máquinas para destruir el pavimento, calefactores, secadoras, puede causar
zumbido y daño al oído. Si usted trabaja en un ambiente ruidoso y hay que
gritar para otros le oigan, póngase tapones para las orejas o lleve otros
aparatos protectores.

EL TRABAJO EN LOS ESPACIOS CERRADOS

Si usted tiene que trabajar en una caldera, un gasoducto, un hoyo,
una estación de bombear, un tanque séptico, un lugar de tratamiento de aguas
residuales, un tanque de almacenaje, un sótano, un pozo, o cualquier recinto
parecido, debe estar consciente de los peligros asociados con el trabajo en los
espacios confinados. Un espacio confinado tiene una o más de las
características siguientes (1) aberturas limitadas para salir y entrar; (2)
ventilación natural desfavorable; o (3) no está diseñado para la ocupación continúa
de un trabajador.

Pueden existir gases tóxicos, falta de oxígeno, o condiciones
explosivas en el área confinada. Esto puede causar un ambiente mortal. Como
muchos gases y vapores tóxicos no pueden ser vistos ni tienen olor, no se puede
confiar en los sentidos para averiguar si es seguro entrar en un sitio. Usted
nunca debe entrar en un espacio confinado hasta que no tenga la capacitación
apropiada, ni siquiera para rescatar a otro trabajador. Si tiene que entrar en
un espacio confinado y no tiene la capacitación ni el equipo apropiado, llame
al cuerpo de bomberos para que le ayuden.

EL TRABAJO CERCA DE CABLES DE ALTA TENSIÓN

Varios trabajadores se han muerto por electrocución después de
desastres naturales. Los trabajadores y los dueños deben tomar precaución
extrema mientras intentan restaurar energía o despejar las áreas cercanas a los
cables de alta tensión derrumbados. Por ejemplo, un trabajador murió después
del Huracán Hugo. Quitaba árboles de un cable de alta tensión desactivado que
había sido derrumbado por la tormenta. Mientras revisaba el trabajo, pisó el
cable y fue electrocutado por energía de un generador portátil de refuerzo en
una gasolinera cercana. Esta energía de "retroalimentación" ocurre
cuando un cable desactivado se activa por una fuente secundaria de energía.

El año siguiente, murió otro trabajador cuando despejaba ramas de
un cable de alta tensión después de una tormenta tropical. Fue electrocutado
después de caer de un árbol sobre un cable que él pensaba que estaba
desactivado. Aunque los trabajadores habían abierto un interruptor fundido en
un transformador, el cable permaneció activado por otro transformador.

Si usted trabaja en o cerca de los cables de alta tensión, los
pasos siguientes le pueden salvar la vida:

Usted debe considerar todos los cables como activados hasta que
usted mismo no los haya desactivado y les haya hecho la prueba con un aparato
de ensayo apropiado. No utilice el método conocido como "fuzzing"
(uso de un artículo metálico) para averiguar si un cable ha sido desactivado.

Sin embargo, averiguar que un cable no está activado no es
suficiente para asegurar su seguridad. También hay que conectar a tierra los
cables en los lados de carga y de suministro del área de trabajo. La conexión a
la tierra es necesaria para protegerse contra los peligros de la energía
eléctrica de realimentación por una fuente secundaria, como un generador
portátil.

Cuando se restaura la energía en las bodegas subterráneas, es
necesario tomar precauciones adicionales para evitar los peligros de una
explosión. Cuando las bodegas que contienen conexiones eléctricas son vaciadas
o bombeadas y activadas, se pueden formar gases explosivos.

PELIGROS AGRÍCOLAS

Si usted participa en los esfuerzos de limpieza en o cerca de una
finca, existen los siguientes peligros adicionales:

Los espacios confinados en las fincas:

Los materiales agrícolas que se fermentan o que se llenan de moho
en los espacios confinados pueden producir grandes cantidades de gases tóxicos
que pueden dañar los pulmones o la muerte si se respiran. Prenda los
ventiladores o calefactores por lo menos 30 minutos antes de entrar, y déjelos
prendidos durante el trabajo. Y nunca debe entrar en estas áreas cuando está
solo, y siempre se debe usar un tirante de seguridad para todo el cuerpo.

Peligros respiratorios:

El heno, los granos, el ensilaje, y el abono orgánico mojados, así
como otros materiales orgánicos o agrícolas generan a menudo grandes cantidades
de bacteria y moho durante el verano caluroso. Respirar estos organismos y el
polvo orgánico que se produce puede causar enfermedades de los pulmones.

Use controles apropiados de ingeniería, incluyendo la ventilación
del aire fresco. Cuando no se puede evitar la exposición al polvo orgánico, use
un respirador purificador de aire con un filtro de alta eficiencia para
partículas (HEPA), para disminuir el riesgo.

El heno almacenado:

El heno mojado genera muy rápidamente el moho. El proceso
biológico de la formación de la bacteria y el moho puede causar que el heno
experimente la combustión espontánea. Averigue si existe alguno de los
siguientes peligros en el heno: los olores, las áreas calurosas y mojadas, y
los vapores crecientes. Si usted encuentra uno de estos peligros, quite el heno
mojado del edificio.

EL ESTRÉS, LAS HORAS LARGAS, Y LA FATIGA PUEDEN AUMENTAR EL RIESGO
DE LESIONES Y ENFERMEDADES:

Las horas continuas de trabajo, junto con el agotamiento físico y
emocional, el trauma causado por la pérdida de una casa dañada, y la pérdida
temporal del trabajo pueden causar una situación muy estresante para los que
hacen trabajos de limpieza después de una inundación. Los trabajadores que
están expuestos a estas condiciones estresantes corren un riesgo más alto de
crisis emocional y lesiones, y están más vulnerables a las enfermedades
causadas por el estrés.

El apoyo emocional de la familia, los vecinos, y los profesionales
de la salud mental pueden ayudar en la prevención de más serios problemas
relacionados con el estrés durante los meses que siguen.

Los que trabajan en todas las fases de limpieza después de una
inundación pueden reducir el riesgo de lesión y de enfermedad si toman los
pasos siguientes:

Establezca las prioridades para los trabajos de limpieza; espacie
los trabajos durante varios días (o semanas). Evite el agotamiento físico.

Vuelva a las horas normales de dormir lo más pronto posible.
Descanse suficiente y tome pausas frecuentes antes que se acumule el
agotamiento.

Aproveche los programas y servicios de ayuda para los desastres
naturales en su comunidad.

Sea consciente del estrés o agotamiento emocional. Cuando la
familia y los vecinos no están disponibles para el apoyo, consulte a los
profesionales en los centros de salud y salud mental en su comunidad.

Riesgo Electrico, es un espacio que describe características del
riesgo electrico, su manejo (risk management), las medidas preventivas
(electrical safety , electricity safety) las fuentes, clasificación,
normatividad, efectos sobre la salud y particularmente los equipos de
protección personal (personal protective equipment , ppe )

4.2.
Definiciónes

Corriente
eléctrica

Figura 4.1. Cargas en movimiento a través de un área A. La
dirección de la corriente es en la dirección en la cual fluirían las cargas
positiva.

Siempre que cargas eléctricas del mismo signo están en movimiento,
se dice que existe una corriente. Para definir la corriente con más precisión,
supongamos que las cargas se mueven perpendicularmente a un área superficial A
como en la figura 4.1. Por ejemplo, esta área podría ser la sección trasversal
de un alambre. La corriente es la rapidez con la cual fluye la carga a través
de esta superficie. Si Q es la cantidad de carga que pasa a través de esta área
en un tiempo t, la corriente promedio, Ip, es igual a la razón de la carga en
el intervalo de tiempo :

Ip = Q
t

Si la rapidez con que fluye la carga varía con el tiempo, la
corriente también varía en el tiempo y se define la corriente instantánea, I,
en el límite diferencial de la expresión anterior :

I = dQ
dt

La unidad de corriente en el SI es el ampere (A), donde : 1A = 1
C/s

Es decir, 1 A de corriente equivale a que 1 coulomb de carga que
pase a través de la superficie en 1 s. En la práctica con frecuencia se
utilizan unidades más pequeñas de corriente, tales como el miliampere
(1mA=10¯³A) y el microampere (1µA=10¯6 A).

Cuando las cargas fluyen a través de la superficie en la figura
4.1, pueden ser positivas, negativas o ambas. Por convención se escoge la
dirección de la corriente como la dirección en la cual fluyen las cargas
positivas. En un conductor como el cobre, la corriente se debe al movimiento de
los electrones cargados negativamente. Por lo tanto, cuando hablamos de
corriente en un conductor ordinario, como el alambre de cobre, la dirección de
la corriente será opuesta a la dirección del flujo de electrones. Por otra
lado, si uno considera un haz de protones cargados positivamente en un
acelerador, la corriente está en la dirección del movimiento de los protones.
En algunos casos, la corriente es el resultado del flujo de ambas cargas
positiva y negativa. Esto ocurre, por ejemplo, en los semiconductores y
electrólitos. Es común referirse al movimiento de cargas (positivas o
negativas) como el movimiento de portadores de carga. Por ejemplo, los
portadores de carga en un metal son los electrones.
Resistencia

Es la oposición de un material al flujo de electrones. La
resistencia R del conductor esta dada por :

R = V
I

De este resultado se ve que la resistencia tiene unidades en el SI
de volts por ampere. Un volt por un ampere se define como un ohm () :

1= 1 V/A

Es decir, si una diferencia de potencial de 1 volt a través de un
conductor produce una corriente de 1 A, la resistencia del conductor es 1. Por
ejemplo, si un aparato eléctrico conectado a 120 V lleva corriente de 6 A, su
resistencia es de 20.
Las bandas de colores en un resistor representan un código que representa el
valor de la resistencia. Los primeros dos colores dan los dos primeros dígitos
del valor de la resistencia el tercer color es el exponente en potencias de
diez de multiplicar el valor de la resistencia. El último color es la
tolerancia del valor de la resistencia. Por ejemplo, si los colores son
naranja, azul, amarillo y oro, el valor de la resistencia es 36X104 o bien 360K,
con una tolerancia de 18K (5%). Figura. 4.2.

4.2. Las bandas de colores en un resistor representan un código
que representa el valor de la resistencia.

Código de colores para resistores.

Resistividad

El inverso de la conductividad de un material se le llama
resistividad p :

p = 1
ô

Resistividades y coeficientes de temperatura para varios
materiales.

Densidad
de corriente

Considérese un conductor con área de sección trasversal A que
lleva una corriente I. La densidad de corriente J en el conductor se define
como la corriente por unidad de área. Como I = nqvdA, la densidad de corriente
está dada por :

J = I
A

donde J tiene unidades en el SI de A/m2. En general la densidad de
corriente es una cantidad vectorial. Esto es,

J= nqvd

Con base en la definición, se ve también que la densidad de
corriente está en la dirección del movimiento de las cargas para los portadores
de cargas positivos y en dirección opuesta a la del movimiento de los portadores
de carga negativos.

Una densidad de corriente J y un campo eléctrico E se establecen
en un conductor cuando una diferencia de potencial se mantiene a través del
conductor. Si la diferencia de potencial es constante, la corriente en el
conductor será también constante.

Con mucha frecuencia, la densidad de corriente en un conductor es
proporcional al campo eléctrico en el conductor. Es decir,

J=ôE

Conductividad

Con mucha frecuencia, la densidad de corriente en un conductor es
proporcional al campo eléctrico en el conductor. Es decir,

J=ôE

donde la constante de proporcionalidad ô se llama la conductividad
del conductor. Los materiales cuyo comportamiento se ajustan a la ecuación
anterior se dice que siguen la ley de Ohm, su nombre se puso en honor a George
Simon Ohm.

4.5. Ley
de Joule

Podemos describir el movimiento de los electrones en un conductor
como una serie de movimientos acelerados, cada uno de los cuales termina con un
choque contra alguna de las partículas fijas del conductor.

Los electrones ganan energía cinética durante las trayectorias
libres entre choques, y ceden a las partículas fijas, en cada choque, la misma
cantidad de energía que habían ganado. La energía adquirida por las partículas
fijas (que son fijas solo en el sentido de que su posición media no cambia)
aumenta la amplitud de su vibración o sea, se convierte en calor.

Para deducir la cantidad de calor desarrollada en un conductor por
unidad de tiempo, hallaremos primero la expresión general de la potencia
suministrada a una parte cualquiera de un circuito eléctrico.

Cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, éste
experimenta un aumento de temperatura. Este efecto se denomina “efecto Joule”.
Es posible calcular la cantidad de calor que puede producir una corriente
eléctrica en cierto tiempo, por medio de la ley de Joule.

Supongamos, como en un calentador eléctrico, que todo el trabajo
realizado por la energía eléctrica es transformado en calor. Si el calentador
funciona con un voltaje V y un intensidad I durante un tiempo t, el trabajo
realizado es :

W=VIt

y como cada J equivale a 0,24 cal, la cantidad de calor obtenido
será :

Q=0.24 VIt

V debe medirse en volts, I en amperes y t en segundos, para que el
resultado esté expresado en calorías.

La ley de Joule enuncia que :

" El calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar
por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de
la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente " .

Ejemplo 4.4.

Un fabricante de un calentador eléctrico portátil por inmersión,
de 110V garantiza que si el calentador se sumerge en un recipiente lleno de
agua ésta hervirá y en un minuto estará listo para hacer té. Calcule la
potencia de salida del calentador. Que corriente fluirá por él?. Cual su
resistencia ?

Suponga que el recipiente contiene 200 cm³ o sea 0.200kg de agua.
Si la temperatura del agua disponible en el casa es de 10°C la diferencia de
temperatura para que hierva será pT=90K. El suministro de energía calorífica
que debe darse al agua está dado por :

donde c es la capacidad calorífica del agua expresada en joules y
no kilocalorías. Como esta energía calorífica se transfiere al agua en un
tiempo pt, la potencia de salida del calentador es :

Solución

El flujo de corriente por el calentador se puede determinar por la
ecuación P=Vi. Así tenemos:

Mediante la ley de Ohm calculamos la resistencia , que es :

INTRODUCCIÓN

El paso de corriente eléctrica por las líneas de distribución y
alimentación de energía eléctrica produce unas pérdidas caloríficas por efecto
Joule debido a la resistencia óhmica que presentan los conductores. Cuando el
proyectista de instalaciones determina la sección de las líneas eléctricas lo
hace con criterios técnicos y de acuerdo con la normativa vigente recogida en
el Reglamento Electrotécnico de BT y sus Instrucciones Complementarias. Para el
caso de cables aislados, estos criterios técnicos son:

a) Calentamiento: la sección de la línea debe ser tal que el
calentamiento producido en el conductor recorrido por la intensidad de régimen
en servicio normal, no debe elevar su temperatura hasta valores que se
consideran perjudiciales para el aislamiento que protege el conductor. Las
temperaturas límite son diferentes para los distintos tipos de aislamientos
empleados en cables de energía en BT, y vienen recogidos en la Norma UNE 21123.
Para que no se sobrepasen estas temperaturas límites en el conductor, el
Reglamento establece, en sus Instrucciones Técnicas Complementarias, las
intensidades máximas admisibles para las distintas secciones de conductor (Cu o
Al), y tipos de aislamiento, en unas condiciones de instalación predefinidas.
Asimismo, define los coeficientes correctores que deben aplicarse a las
intensidades máximas admisibles en caso de que se den condiciones de
instalación diferentes a las predefinidas (agrupamiento de cables, temperatura
ambiental, exposición al sol, etc.).

b) Caída de tensión: La impedancia que poseen las líneas
eléctricas produce caídas de tensión a lo largo de ellas, de modo que la
tensión en bornes de los receptores es algo inferior a la tensión que hay al
principio de las líneas de alimentación. Los equipos eléctricos están diseñados
para funcionar a una determinada tensión nominal, aunque admiten una cierta
tolerancia. Dado que el material del conductor y la longitud de la línea vienen
ya definidos por la propia instalación, solo podemos limitar las caídas de
tensión adoptando una sección adecuada. El Reglamento establece en su
Instrucción 017, que en las instalaciones interiores o receptores "la
sección de los conductores a utilizar se determinará de forma que la caída de
tensión entre el origen de la instalación y cualquier punto de utilización, sea
menor del 3 por 100 de la tensión nominal en el origen de la instalación, para
alumbrado, y del 5 por 100 de para los demás usos".

c) Cortocircuito: Las corrientes de cortocircuito calientan
considerablemente, por efecto Joule, los conductores por los que circula
(líneas, contactos de interruptores, bobinados de máquinas rotativas y
transformadores, etc.), provocando en ellos temperaturas elevadísimas. El
riesgo evidente es que todo lo que está en contacto con el conductor (como los
aislamientos artificiales derivados del petróleo, el aceite de los
transformadores), puede alcanzar una temperatura a la que pierda o reduzca sus
propiedades como aislante, e incluso inflamarse si llega a su temperatura de
ignición.

Evidentemente la instalación ha de calcularse para que pueda
soportar sin daño los efectos térmicos. Refiriéndonos a los conductores que
forman las líneas de BT, el proyectista debe asegurarse de que soportan los
calentamientos debidos a los cortocircuitos máximos previstos, y esto se
consigue: a) Dimensionando la sección del conductor para limitar la elevación
de temperatura por debajo de la permitida según la Norma UNE 31123. b)
Limitando el tiempo que ha de soportar la incidencia, lo que se consigue con
protecciones eficaces que desconecten la instalación de la red y que actúan en
milésimas de segundo. Si el tiempo de desconexión ya está delimitado, la sección
se calcula considerando la elevación de temperatura máxima permisible por el
aislamiento en contacto con el conductor. Uno de los tres criterios resulta ser
el más exigente en cuanto a la sección necesaria de la línea y se adopta
normalmente la sección que resulta de su aplicación.

PÉRDIDAS DE POTENCIA EN LAS LÍNEAS ELÉCTRICAS DE BT

Las pérdidas de potencia en las líneas pueden suponer fracciones
importantes de la potencia transportada por las mismas, aunque la sección de
los conductores se haya calculado con los criterios técnicos apuntados
anteriormente.

Estudiaremos a continuación las pérdidas de potencia para el caso
de líneas de Cu, en distribución monofásica a 220 V y trifásica a 380 V,
considerando un factor de potencia medio de 0,8. Las pérdidas de potencia
relativa, expresada como porcentaje de la potencia eléctrica transportada por
una línea, viene dada por:

Pp = 1,14 R I (%) distribución monofásica a 220 V. [1]

Pp = 0,57 R I (%) distribución trifásica a 380 V.

siendo:
R la resistencia de la línea en , e
I la intensidad circulante en Amperios.

Como vemos, la pérdida de potencia relativa, para una sección
determinada, es linealmente dependiente de la intensidad circulante y de la
longitud de la línea.

En la Tabla I se ha reflejado, para las distintas secciones
comerciales de conductor y una longitud de 100 M de línea, la resistencia
óhmica del conductor, la intensidad máxima admisible por calentamiento dada por
el Reglamento para 3 cables unipolares RV 0,6/1 KV (MIBT 004, tabla V), y la
pérdida de potencia relativa resultante (en %/Hm), cuando circula una
intensidad igual a la referida máxima admisible por calentamiento.

En la figura 1 se ha representado, para las distintas secciones
normalizadas de conductor, la pérdida de potencia relativa cuando circula por
la línea (de 100M) la intensidad máxima admisible por calentamiento. Para otras
intensidades o longitudes de línea la pérdida de potencia relativa se obtiene
como fracción lineal de la que aparece en la figura siguiente. Se observa que
la potencia perdida por calentamiento en los conductores, representa fracciones
de la potencia transportada tanto mayores cuanto menor es la sección.

Para intensidades próximas a las máximas admisibles que fija el
Reglamento se dan pérdidas elevadas en todas las secciones analizadas (siempre
referidas a 100M de línea). En distribuciones monofásicas, esas pérdidas
alcanzan el 25 por 100, mientras que en distribuciones trifásicas se reducen a
la mitad. Para dar una idea clara de la magnitud de la potencia disipada en las
líneas eléctricas, se ha representado en las figuras 2 (líneas monofásicas) y 3
(líneas trifásicas), la pérdida de potencia por unidad de longitud de línea
(W/m) para las diferentes secciones comerciales, y dentro de cada una de ellas
para intensidades 0, 2-0, 4-0, 6-0, 8-1 veces la intensidad máxima admisible
por calentamiento.

La potencia perdida para cada sección de conductor es proporcional
a la longitud de la línea y al cuadrado de la intensidad. Se puede concluir que
cuando el criterio limitante del cálculo de la sección ha sido el
calentamiento, y nos encontramos con intensidades próximas a las máximas
admisibles, debe estudiarse la conveniencia de aumentar la sección para
disminuir en parte las pérdidas de potencia. Para ello debe realizarse un
análisis económico comparativo de las distintas soluciones posibles, análisis
que se ha realizado para los casos más habituales de líneas eléctricas de BT y
que se expone seguidamente.

COSTES ANUALES DE LA ENERGÍA PERDIDA EN LAS LÍNEAS ELÉCTRICAS

Las pérdidas caloríficas en los conductores suponen unas pérdidas
económicas que no siempre son tenidas en cuenta al proyectar las líneas de una
instalación eléctrica. En efecto, la energía que se pierde en las líneas de
distribución eléctrica son registradas por el contador de energía activa y
contabilizadas en el recibo mensual que la Compañía Eléctrica factura al
abonado.

En consecuencia cabe considerar un criterio económico a la hora de
elegir la sección de las líneas eléctricas. Desde esta perspectiva, aparece la
posibilidad de adoptar una sección de conductor mayor que la obtenida con los
criterios técnicos, de forma que se disminuyan las pérdidas por calentamiento,
lo que obliga a realizar un análisis económico contraponiendo los ahorros de
facturación con el sobrecoste que supone la instalación de una línea mayor
sección. Vamos a evaluar seguidamente el coste económico que suponen las
pérdidas de potencia en las líneas. La energía que disipa una línea eléctrica
durante un año, suponiendo una intensidad constante, puede obtenerse con la
expresión.

E = n L R I2 H 10-6 (kWH/año) [2]

siendo:

n: número de hilos de la línea (Tres para líneas trifásicas y dos
para monofásicas).
L: longitud de la línea en m.
R: resistencia de cada conductor de la línea en /km.
I: intensidad circulante en A.
H: horas al año durante las que circula la intensidad I.

Para cuantificar de alguna manera estas pérdidas energéticas, se
ha representado en la figura 4, y para líneas monofásicas y trifásicas, la
energía perdida por metro de línea, debido al paso de la Imáx durante mil horas
de servicio.

En el caso de distribuciones monofásicas, las pérdidas de energía
supone los 2/3 de las correspondientes a las líneas trifásicas. Dado que la
energía perdida es proporcional al cuadrado de I, a intensidades de sólo la
mitad de Imáx, corresponden unas pérdidas resultantes de dividir por 4 los
valores de la gráfica. Aún así, vemos que el paso de intensidades cercanas a la
intensidad máxima admisible por calentamiento, produce pérdidas de energía
considerables en un tiempo relativamente corto (mil horas); entre 12 y 68 kWh
según la sección para líneas trifásicas, y entre 8 y 45 kWh para líneas
monofásicas. Se pone así de manifiesto la conveniencia de estudiar el aumento
de sección de las líneas por razones exclusivamente económicas. Aumento de la
sección del conductor. Ahorro económico Ya que estudiamos la conveniencia de
aumentar la sección del conductor debemos obtener el ahorro anual que se
obtiene por disminución de las pérdidas de energía que este hecho representa.
La valoración económica de esa energía perdida se obtiene multiplicando la
expresión [2] por el precio que tiene el kWh en la Tarifa con que se factura la
energía de la instalación eléctrica, Cw. El ahorro anual en pesetas, por aumentar
la sección de la línea, si, a una sección superior, ss, es:

AHORRO = n L (Ri – Rs) I2 H Cw 10-6 (ptas/año) [3]

siendo:
Ri y Rs: resistencias óhmicas de cada hilo de la línea de sección inferior y
superior respectivamente, en /km.
Cw: coste de la energía, para la tarifa considerada, en ptas/kwh.

En la expresión anterior, se conocen todos los datos excepto el
factor I2H, ya, que una línea puede conducir diferentes intensidades según qué
períodos de tiempo a lo largo del día, o aún conduciendo siempre la misma
intensidad (caso de líneas que alimentan un solo receptor o varios receptores
con funcionamiento simultáneo), no siempre se conoce con exactitud el número de
horas/año de funcionamiento. Por otro lado, aumentar la sección de la línea
eléctrica supone un incremento de la inversión económica, incremento que puede
obtenerse por diferencia de precio entre los cables de ambas secciones y entre
las canalizaciones, en el caso de que el aumento de sección lleve aparejado la
adopción de una canalización mayor.

INV = Cs – Ci (ptas) [4]

siendo:
Cs y Ci los costes del cable y la canalización para las secciones de conductor
superior e inferior, respectivamente.

CRITERIO ECONÓMICO PARA DETERMINAR LA SECCIÓN DE LAS LÍNEAS

Para valorar la conveniencia de adoptar una sección del conductor,
superior a la obtenida con los criterios técnicos de cálculo, es preciso
realizar una comparación entre el incremento de inversión, realizado el año en
que entre en servicio la instalación, y los ahorros de facturación a lo largo
de los años de servicio útil de la línea. El criterio económico que aconseja el
aumento de la sección de la línea, es que la suma de todos los ahorros de
facturación anuales en los N años de servicio, referidos a pesetas del primera
año, debe ser superior al incremento de la inversión realizada. No es otra cosa
que comprobar que el Valor Añadido Neto (VAN) de la inversión realizada es
positivo. La suma de ahorros anuales durante N años se ha obtenido
multiplicando el ahorro en pesetas del primera año (ecuación [3]) por la
siguiente función económica de actualización: (i d) [5] F(N; i; d) =
1/(d-i)•[1-((1+i)/(1+d))N] siendo: d: coste de oportunidad del dinero (%/100).
N: número de años de vida de la inversión (inst. eléctrica). La conveniencia de
adoptar una sección superior viene determinada por la condición: F (N; i; d)
•AHORRO> INV Es evidente que para cada sección de línea, y fijados los
parámetros económicos, la condición anterior se cumplirá a partir de
determinado valor I2H (ver ecuación [3]), lo que indica su dependencia del tipo
de servicio que vaya a tener la línea en cuanto a la magnitud y duración del
transporte de energía eléctrica.

Parámetros económicos considerados Los valores de las variables
que se han supuesto económico, se indican a continuación: – Coste de la energía
eléctrica: 14,37 ptas/kWh (Tarifa 3.0 1992). – Inflacción anual de la energía
eléctrica: 4 por 100. – Coste de oportunidad del dinero: 11 por 100. – Período
del análisis económico: quince años. – Precio de los diferentes tipos de cables
y canalizaciones estudiados: ver tabla II.

Pérdida de potencia en la línea

Si nos referimos a líneas de BT, prácticamente todas las pérdidas
de potencia se producen por el paso de la corriente eléctrica a través de la
resistencia no nula de las líneas, es decir son pérdidas I2R por efecto Joule
que designaremos por "p", con lo cual de la potencia suministrada
desde el origen de la instalación, "P", el receptor consume P-p (fig.
1).

Fig.1.

El rendimiento de la transmisión será por tanto

Cuando se trata de transmitir una determinada potencia P, y se
admite como máximo una perdida porcentual Pp%, esto equivale a decir que la
línea va a disipar una potencia

Por otra parte la corriente que atraviesa una línea que transmite
una potencia P y la potencia perdida, según se emplee la tensión de
distribución V1 o V2 será:

Siendo:

como se trata de mantener la misma pérdida porcentual de potencia,
Pp%, sobre una potencia dada a transmitir, P, se tendrá que:

con lo cual:

y de aquí, por tanto:

que corresponde a la ventaja que supone desde el punto de vista de
la sección necesaria para transmitir una potencia la elevación de la tensión.
Al igual que se hizo anteriormente siguiendo los otros dos criterios de
dimensionamiento, vemos ahora para una línea existente dada (de sección S) la
ventaja que supone, desde el punto de vista de potencia transmisible, el
aumento de la tensión. En el primer caso se partía de una determinada potencia,
P, y se obtenían dos secciones, S1 y S2 según se distribuyese a las tensiones
V1 ó V2 respectivamente, ahora partimos de una sección dada, S, y se obtendrán
dos potencias P1 y P2 según se distribuya a las tensiones V1 ó V2.

Despejando la pérdida porcentual de la expresión 1, y teniendo en
cuenta que ahora va a ser una constante, se obtendrá:

y por tanto:

dónde ni R ni Z llevan subíndices por tratarse de la misma red .

Substituyendo en la anterior expresión las intensidades por sus
valores se tendrá:

Quedando finalmente:

Comparacion de resultados

En la tabla I que sigue se presentan los resultados deducidos
hasta ahora según los tres criterios de dimensionamiento, en filas, y para los
dos supuestos: línea nueva con dos tensiones posibles y Potencia como constante
(resultado: relación de secciones) y línea existente, dos tensiones posibles
(resultado: relación de potencias), en columnas.

velocidad de variación del voltaje en el condensador.
Por tanto, por un condensador cuya capacidad es de 2 faradios pasará el doble
de intensidad que por uno de 1 faradio. En un condensador ideal, el voltaje
está totalmente desfasado con la intensidad. Cuando el voltaje es máximo no
fluye intensidad, porque la velocidad de cambio de voltaje es nula. La
intensidad es máxima cuando el voltaje es nulo, porque en ese punto la
velocidad de variación del voltaje es máxima. A través de un condensador
circula intensidad —aunque no existe una conexión eléctrica directa entre sus
placas— porque el voltaje de una placa induce una carga opuesta en la otra.

De los efectos indicados se deduce que si se aplica un voltaje
alterno a una bobina o condensador ideales, no se consume potencia. No
obstante, en todos los casos prácticos los circuitos de corriente alterna
presentan resistencia además de autoinducción y capacidad, y se consume
potencia. Esta potencia consumida depende de la proporción relativa de las tres
magnitudes en el circuito.

Interesa, en ocasiones, conseguir que entre dos puntos de un
circuito exista una resistencia determinada, de la que no disponemos en ese
momento. Para solucionar el problema, asociamos resistencias, uniéndolas de
distintas maneras que podemos resumir:

en serie

en paralelo

en asociación mixta.

En cada uno de los casos, se llama resistencia equivalente de la
asociación a una resistencia única que equivale a las asociadas y puede
sustituirlas sin producir modificación alguna al circuito.

Las fórmulas correspondientes a la asociación según el caso son
las siguientes:

a) En serie

Cuando diferentes elementos de circuito se conectan en secuencia
con una sola trayectoria para la corriente entre los puntos, decimos que están
conectados en serie.

Si los resistores están en serie, la corriente I debe ser igual en
todos ellos. La corriente no se "consume" conforme pasa por un
circuito.

R = R1 + R2 + R3 + …
+ Rn = Ri

La resistencia equivalente a una asociación en serie es igual a la
suma de las resistencias asociadas.

Aquí la resistencia equivalente es mayor que cualquiera de las
resistencias individuales.

Ver Animación 4 sobre las conexiones en serie. Para conectar una
serie de bombillas en serie, se conectan una a continuación de otra, es decir,
positivo con negativo. Tiene un inconveniente que cuando se rompe una se apagan
todas. Ahora bien conectándolas así toda la INTENSIDAD del circuito se
mantiene.

b) En paralelo

Cuando cada resistor proporciona una trayectoria alternativa entre
los puntos decimos que están conectados en paralelo.

Si los resistores están en paralelo, la corriente en cada resistor
no necesariamente es igual, pero la diferencia de potencial entre los
terminales de cada resisor debe ser la misma.

La corriente total I debe ser igual a la suma de las corrientes en
los resistores.

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +
… + 1/Rn = 1/Ri

La inversa de la resistencia equivalente a una asociación en
paralelo es igual a la suma de las inversas de las resistencias asociadas.

La resistencia equivalente siempre es menor que cualquiera de las
individuales.

Ver Animación 5 sobre las conexiones en paralelo. Para conectar
una serie de bombillas en paralelo, la conexión entre ellas debe de ser
positivo con positivo y negativo con negativo, de forma que si se rompe una,
las demás no se apagan. Pero al formar todas estas bifurcaciones la intensidad
se va repartiendo entre todas las bombillas de tal forma que si pusieramos
muchas la última no luciría.

LEY DE JOULE

La ley de Joule permite calcular la energía disipada en forma de
calor en un conductor. Su expresión matemática es Q = I2 · R · t, siendo R la
resistencia en ohms, I la intensidad de corriente en amperios y t el tiempo en
segundos.

Para elevar la temperatura del agua en 1 ºC se necesitan 4,2 J por
cada gramo. Se trata de determinar, aplicando la ley de Joule, el valor de la
resistencia eléctrica que debe tener un calentador eléctrico para que,
conectado a un enchufe de 220 V, sea capaz de elevar la temperatura de un litro
de agua de 15 ºC a 80 ºC en cinco minutos.

La energía calorífica necesaria para elevar la temperatura del
agua de 15 ºC a 80 ºC será:

Q = 1000 · (80 – 15) · 4,2 = 2,73 · 105 J

pues un litro de agua corresponde a un kilogramo de masa y 4,2
representa el calor en joules por gramo y grado centígrado (calor específico).

Dado que se dispone del valor de la tensión, pero no de la
Intensidad, será necesario transformar la ley de Joule de modo que en la
fórmula correspondiente aparezca aquélla y no ésta. Recurriendo a la ley de Ohm
V = I · R se tiene:

Despejando R y sustituyendo los valores conocidos resulta:

POTENCIA
ELECTRICA

La energía eléctrica We que suministra un generador al circuito
eléctrico depende de la cantidad de carga que lo atraviese. Dado que la fuerza
electromotriz de un generador representa la energía que suministra al circuito
por cada unidad de carga que lo atraviesa, se podrá escribir:

es decir:

Pero de acuerdo con la definición de intensidad eléctrica, la
carga eléctrica q se puede escribir como el producto de la intensidad por el
tiempo (10 · 1); luego la energía eléctrica suministrada por el generador al
circuito en un tiempo t vendrá dada por la expresión:

La potencia P de un generador representa la energía eléctrica que
cede al circuito por unidad de tiempo, es decir:

Combinando las anteriores ecuaciones resulta para P la expresión:

Al igual que la potencia mecánica, la potencia eléctrica se
expresa en watts (W).

Efectos caloríficos de la corriente eléctrica. Ley de Joule

El calentamiento de los conductores por el paso de la corriente
eléctrica fue uno de los primeros efectos observados por los científicos
estudiosos de los fenómenos eléctricos, sin embargo, habría de pasar algún
tiempo antes de que se conociera la magnitud de tal efecto calorífico y los
factores de los que depende. J. P. Joule (1818-1889) se interesó desde joven en
la medida de temperaturas de motores eléctricos, lo que le permitió hacia 1840
encontrar la ley que rige la producción de calor por el paso de una corriente
eléctrica a través de un conductor.

La ley de Joule establece que la cantidad de calor producida es
directamente proporcional a la resistencia R del conductor, al cuadrado de la
intensidad de corriente I que lo atraviesa y al tiempo t. Es decir:

Q = I2 · R · t (10.8)

El efecto calorífico, también llamado efecto Joule, puede ser
explicado a partir del mecanismo de conducción de los electrones en un metal.
La energía disipada en los choques internos aumenta la agitación térmica del
material, lo que da lugar a un aumento de la temperatura y a la consiguiente
producción del calor. La ley de Joule, por su parte, puede ser enfocada como
una consecuencia de la interpretación energética de la ley de Ohm. Si I · R
representa la energía disipada por cada unidad de carga, la energía total que
se disipa en el conductor en forma de calor, cuando haya sido atravesado por
una carga q, será:

Q = q · I · R

Pero dado que q = I · t, se tiene finalmente:

Q = I2 · R · t

que es precisamente la ley de Joule.

La potencia calorífica representa el calor producido en un
conductor en la unidad de tiempo. Su expresión se deduce a partir de la ley de
Joule en la forma:

Puesto que el calor es una forma de energía, se expresa en joules
(J) y la potencia calorífica en watts (W).

Cuando se combinan las ecuaciones (10.9) y (10.3) resulta otra
expresión para la potencia eléctrica consumida en un conductor:

P = IR · I = I · V (10.10)

Fuerza electromotriz y diferencia de potencial

La noción de fuerza electromotriz de un generador como energía que
comunica el circuito por cada unidad de carga que lo atraviesa, está referida a
un generador ideal o puro. En tal caso toda la energía que produce el generador
la cede íntegramente al circuito, por lo cual la fuerza electromotriz e
coincide exactamente con la diferencia de potencial V constante que mantiene
entre sus bornes:

En realidad, una pila, una batería o un alternador son en sí
mismos elementos conductores que forman parte del circuito por donde pasa la
corriente y en mayor o menor medida oponen, como tales, una cierta resistencia
al movimiento de las cargas.

Ello significa que el generador, al formar parte del circuito, se
calienta y disipa, por tanto, una cierta cantidad de calor. La idea de balance
de energía a la que equivale la interpretación de la ley de Ohm en términos
energéticos puede entonces extenderse al caso de un generador con el propósito
de encontrar la relación entre e y V en esta nueva situación. Aplicando la
conservación de la energía por unidad de carga a los extremos del generador, se
tiene:

que en forma de símbolos resulta ser:

Esta ecuación se conoce como ley de Ohm generalizada a un
generador y permite determinar la diferencia de potencial que es capaz de
mantener entre sus bornes un generador real, esto es, con resistencia interna r
no despreciable.

Datos
personales:

Andres Gonzalo Constante Murillo

papipapicm[arroba]hotmail.com

Estudiante de
Segundo Año de Igienieria de Sistemas

Universidad
Laica Eloy Alfaro de Manta

Manta – Manabi
– Ecuador