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Teoría atómica
Todos los cuerpos del Universo están formados por materia, ya sean estos sólidos, líquidos o gaseosos. Por ejemplo, una
barra de acero, un trozo de madera, un litro de agua, el aire que respiramos, etc.
El átomo es la porción más pequeña en que se puede dividir la materia conservando sus propiedades como elemento químico
(*). A su vez, los átomos están compuestos por ciertas partículas subatómicas (electrones, protones, neutrones, etc.).
La parte central del átomo se denomina "núcleo atómico" y las partículas que se encuentran en esta zona se llaman
"nucleones". Los nucleones fundamentales son el portón (carga positiva) y el neutrón (carga neutra).
La región que rodea al núcleo atómico se denomina "nube electrónica" o "envoltura electrónica" y contiene de manera exclusiva
a los electrones (carga negativa).
Figura Nº 1. Estructura atómica
El átomo más simple que existe es el átomo de hidrógeno (H), el cual está compuesto por un protón y un electrón. Existen otros
elementos cuyos átomos contienen más partículas. Por ejemplo, el átomo de oxígeno (O) tiene ocho protones, ocho neutrones
y ocho electrones.
(a) (b)
Figura Nº 2. Átomo de hidrógeno (a) y átomo de oxígeno (b)
Cuando los átomos se combinan, se forman nuevas sustancias (compuestos químicos), por ejemplo, cuando dos átomos de
hidrógeno (H) se combinan con un átomo de oxígeno (O), se forma agua (H2O).
Figura Nº 3. Molécula de agua
Cargas positivas y negativas
Los átomos usualmente presentan igual cantidad de protones y electrones, en este caso decimos que se trata de un átomo
eléctricamente neutro. Sin embargo, bajo ciertas circunstancias un átomo puede ganar o peder uno o más electrones. Cuando
un átomo gana uno o más electrones (exceso de electrones) queda cargado negativamente y cuando un átomo pierde uno o
más electrones (exceso de protones) queda con carga eléctrica positiva.
Por tanto llegamos a la conclusión de que existen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Las cargas eléctricas
del mismo signo se repelen y las cargas eléctricas de signo contrario se atraen.
(a) (b)
Fig. Nº 4. Cargas de igual signo se repelen (b) y cargas de signo diferente se atraen (b)
Medición de la carga eléctrica
Ya sabemos que cuando un cuerpo está electrizado posee un exceso de protones (carga positiva), o bien, un exceso de
electrones (carga negativa). Por ese motivo, el valor de la carga de un cuerpo, representada por , se puede medir por el
número de electrones que el cuerpo pierde o gana. Pero esta forma de expresar el valor de la carga no resulta práctica, pues
se sabe que en un proceso común de electrización el cuerpo pierde o gana un número muy elevado de electrones. De este
modo, los valores de estarían expresados por números sumamente grandes.
En la práctica se procura utilizar una unidad de carga más adecuada. En el Sistema Internacional de Unidades (SIU), la unidad
de carga eléctrica es el coulomb (símbolo C).
Cuando decimos que un cuerpo posee una carga de 1 C, ello significa que perdió o gano 6.25 × 1018 electrones.
Generalmente se suele trabajar con cargas eléctricas mucho menores que 1 C. En este caso, es costumbre expresar los
valores de las cargas de los cuerpos electrizados mediante submúltiplos, en milicoulombs (mC) o bien en microcoulombs (µC).
1 mC = 10–3 C
1 µC = 10–6 C
La unidad de carga más pequeña conocida en la naturaleza es la carga del electrón (que es igual en magnitud a la del protón),
su valor es: .
Ley de Coulomb
Consideremos dos cuerpos electrizados con cargas y (en coulombs), separados una distancia (en metros) y situadas
en el vacío, tal como se muestra en la figura Nº 5. Supóngase que las dimensiones de dichos cuerpos son despreciables
(cargas puntuales). La ley de Coulomb establece que estas cargas se atraen o repelen mediante una fuerza eléctrica (en
newtons), la cual es inversamente proporcional al cuadrado de la separación y directamente proporcional al producto de las
cargas y .
Matemáticamente la ley de Coulomb está dada por:
Donde es la constante electrostática del vacío, en el SIU su valor es 9.0 × 109 N m2 C–2.
Si las cargas son colocadas en el interior de un medio material cualquiera (por ejemplo agua, aire, aceite, etc.), se observa que
el valor de la fuerza de interacción entre ellas sufre una reducción, mayor o menor, dependiendo del medio. Este factor de
reducción se denomina "constante dieléctrica del medio", y se representa por la letra . Luego la fuerza de interacción entre
las cargas es:
Medio material Constante dieléctrica ( )
Vacío 1.0000
Aire 1.0005
Gasolina 2.3
Ámbar 2.7
Vidrio 4.5
Aceite 4.6
Mica 5.4
Glicerina 43.0
Agua 81.0
Observar que la fuerza entre dos cargas prácticamente no se altera cuando pasan del vacío al aire.
Figura Nº 5. Fuerza de atracción entre dos cargas puntuales de signos opuestos
Conductores y aislantes
Como ya dijimos en la sección anterior, los átomos se combinan para formar compuestos; así cuando varios átomos se reúnen
para formar ciertos sólidos, como los metales por ejemplo, los electrones de las órbitas más alejadas del núcleo no
permanecen unidos a sus respectivos átomos, y adquieren libertad de movimiento en el interior del sólido. Estas partículas se
denominan electrones libres. Por tanto, en materiales que poseen electrones libres es posible que la carga eléctrica sea
transportada por medio de ellos, y por lo tanto, decimos que estas sustancias son "conductores eléctricos".
Por otro lado, existen situaciones de conducción no metálica (por ejemplo en algunos baños químicos) en las que las cargas
son conducidas a través de una solución (electrolito).
Al contrario de los conductores eléctricos, existen materiales en los cuales los electrones están firmemente unidos a sus
respectivos átomos; es decir, estas sustancias no poseen electrones libres. Por tanto, no será posible el desplazamiento de
carga eléctrica libre a través de estos cuerpos, los que se denominan "aislantes eléctricos" o "dieléctricos". La porcelana, el
caucho (hule), la mica, el plástico, la madera, el vidrio, etc., son ejemplos típicos de sustancias aislantes.
Corriente eléctrica
La corriente eléctrica consiste en el flujo de cargas eléctricas a través de un conductor. En el caso de los conductores metálicos
(por ejemplo un alambre de cobre), la corriente eléctrica está constituida por un flujo de electrones. En los conductores líquidos
(por ejemplo una solución de cloruro de sodio o sal común en agua) la corriente eléctrica está constituida por el movimiento de
iones positivos (cationes) e iones negativos (aniones). En el caso de los gases (por ejemplo en las lámparas de vapor de
mercurio) la corriente está constituida por el movimiento de cationes, de aniones, y también de electrones libres.
(a) (b)
Figura Nº 6. En un alambre la corriente eléctrica es un flujo de electrones (a), y en un electrolito la corriente eléctrica
corresponde a un flujo de cationes y aniones (b)
La intensidad de la corriente eléctrica (representada por la letra ) en el SIU se denomina ampere (símbolo A) y se define
como:
Es decir, si en un conductor circula una corriente de 1 A, ello significa que por dicho conductor está circulando una carga de 1
C en cada segundo.
Generalmente se utilizan submúltiplos del ampere, tales como el miliampere (mA) y el microampere (µA), cuyas equivalencias
son:
1 mA = 10–3 A
1 µA = 10–6 A
Tipos de corriente
Hay dos tipos de corriente eléctrica: corriente directa o continua (CD ó CC) y corriente alterna (CA).
La corriente directa es aquella que fluye en una sola dirección (unidireccional o de sentido constante). Este tipo de corriente es
proporcionada, por ejemplo, por las pilas (que se emplean en las linternas, radios, etc.) o bien por las baterías o acumuladores
del automóvil.
La corriente alterna es aquella que cambia periódicamente de dirección, desplazándose unas veces en una dirección y otras en
dirección contraria. Este tipo de corriente es que la suministran las empresas de electricidad en casi todas las ciudades del
mundo y es utilizada en nuestros hogares (electrodomésticos, equipos de sonido, televisión, computadoras, etc.) y en la
industria.
Una corriente alterna puede transformarse en corriente continua por medio de dispositivos especiales, denominados
"rectificadores", obteniéndose una corriente rectificada.
Figura Nº 7. Corriente alterna, corriente directa y corriente rectificada.
Fuerza electromotriz
La fuerza que impulsa a la corriente a lo largo de un conductor es denominada fuerza electromotriz (FEM), su unidad en el SIU
es el volt (V) y normalmente se usa el término "voltaje" en lugar de FEM. Se suele representar por las letras o . Sin
embargo, es sumamente útil tener en mente la expresión "fuerza electromotriz", ya que ésta fortalece la idea de una fuerza que
empuja o jala las cargas alrededor del circuito para hacer que fluya corriente.
Esta fuerza eléctrica o voltaje, siempre aparece entre dos puntos, y se dice que es la "diferencia de potencial" entre dichos
puntos (figura Nº 8).
Figura Nº 8. Voltaje o diferencia de potencial entre las terminales de la batería
El voltaje suele expresarse mediante múltiplos, tales como el kilovolt (kV) y el megavolt (MV), y también mediante submúltiplos
como el milivolt (mV) y el microvolt (µV), cuyas equivalencias son:
1 kV = 103 V
1 MV = 106 V
1 mV = 10–3 V
1 µV = 10–6 V
En Chile el voltaje doméstico por lo común es de aproximadamente 220 V, su frecuencia (*) es de 60 hertz (símbolo Hz).
Resistencia
La resistencia ( ) representa la oposición al flujo de cargas eléctricas a través de un conductor. Tanto mayor sea el valor de
mayor será la oposición que ofrece el conductor al paso de la corriente a través de él.
En el SIU, la unidad de medida para la resistencia se denomina ohm y se representa por la letra griega .
En la industria se utilizan los siguientes submúltiplos: el miliohm ( ), el microhm ( ), y los múltiplos: kilohm ( ) y el
magaohm ( ), cuyas equivalencias son:
1 = 103
1 = 106
1 = 10–3
1 = 10–6
El elemento de un circuito eléctrico diseñado específicamente para proporcionar resistencia se denomina "resistor" (*).
Resistividad de un material
La experiencia nos muestra que si consideramos un conductor como el mostrado en la figura Nº 9, el valor de su resistencia
dependerá de su longitud y del área de su sección transversal.
Figura Nº 9. La resistencia de un conductor depende de y de
Al realizar mediciones cuidadosas se observa que la resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud e
inversamente proporcional al área de su sección transversal, es decir:
Donde se denomina "resistividad eléctrica" del material. Su unidad en el SIU es m.
La resistividad es una propiedad característica del material que constituye el conductor, es decir, cada sustancia posee un valor
diferente de resistividad.
La tabla siguiente presenta valores de resistividad eléctrica de algunas sustancias, a una temperatura de 20 º C (*).
Material Resistividad (
m)
Plata 1.59 × 10–8
Cobre 1.70 × 10–8
Oro 2.44 × 10–8
Aluminio 2.82 × 10–8
Tungsteno 5.60 × 10–8
Hierro 10 × 10–8
Si se tienen varios alambres de la misma longitud y del mismo grosor, pero hechos de diferente material, el de menor
resistividad será el de menor resistencia. Es decir, que cuanto menor sea la resistividad de un material, tanto menor será la
oposición que este material ofrezca al paso de la corriente a través de él.
Ley de Ohm
La relación entre el voltaje aplicado ( ), la corriente ( ) y la resistencia ( ) en un circuito eléctrico está dada por la ley de
Ohm, la que establece que para un valor fijo (constante) de resistencia, la corriente es directamente proporcional al voltaje, es
decir:
Por tanto, si el voltaje se duplica, también se duplica la corriente, si se triplica el voltaje se triplica la corriente, si el voltaje se
reduce a la mitad la corriente también se reducirá a la mitad, etc. Esta relación se puede expresar gráficamente como sigue:
Figura Nº 10. La ley de Ohm en su forma gráfica
Platino 11 × 10–8
Plomo 22 × 10–8
Mercurio 94 × 10–8
Níquel – cromo 1.50 × 10–6
Carbón 3.50 × 10–5
Germanio 0.46
Silicio 640
Vidrio 1010 – 1014
Caucho duro ≈1013
Azufre 1015
Cuarzo fundido 75 × 1016
Potencia eléctrica
La potencia eléctrica, representada por la letra , es la tasa ( velocidad) de producción o consumo de energía, como la
potencia de un generador o la potencia disipada en una lámpara. La energía en el SIU se expresa en joules (J) y la potencia se
mide en watts (W) o con frecuencia en kilowatts (kW), donde:
1 W = 1 J / s
1 kW = 1000 W
El consumo de energía eléctrica por lo general se suele medir en kilowatts–hora (kWh), el cual se define como el consumo de
un artefacto de 1000 W de potencia durante una hora.
Sin embargo, es práctica común en la industria utilizar otras unidades para expresar la potencia eléctrica, como son los
caballos fuerza (hp) y la Unidad Térmica Británica (BTU). Las equivalencias de estas unidades con el watt son:
1 hp = 746 W
1 W = 3.41 BTU/h
Ley de Watt
La ley de Watt, establece que la potencia en un aparato eléctrico se puede determinar mediante la siguiente fórmula:
Es decir, si se conoce el voltaje aplicado y la intensidad de corriente que circula por el circuito, se puede calcular la potencia
desarrollada en el equipo.
El efecto Joule
La resistencia es la componente que transforma la energía eléctrica en energía calorífica, por ejemplo en un horno eléctrico,
una tostadora, un hervidor de agua, una plancha, etc. El efecto Joule puede predecir la cantidad de calor que es capaz de
entregar (disipar) una resistencia.
El efecto Joule establece que la cantidad de energía calorífica ( ) producida por una corriente eléctrica depende
directamente del cuadrado de la intensidad de corriente ( ), del tiempo ( ) que esta circula por el conductor y de la resistencia
( ) que opone el mismo al paso de la corriente. Matemáticamente esto es:
Recordar que la energía en el SIU se expresa en Joules (símbolo J).
La fórmula para determinar la potencia de una carga resistiva (a menudo denominada ley de Joule), está dada por:
La cual se obtiene de relacionar la ley de Watt con la ley de Ohm, y nos permite determinar la potencia disipada por un equipo
eléctrico.
Aplicaciones del efecto Joule
Todos los dispositivos eléctricos que se utilizan para calentamiento se basan en el efecto Joule, es decir, estos aparato
consisten esencialmente en una resistencia que se calienta al ser recorrida por la corriente.
Las lámparas de incandescencia (o de filamento incandescentes), como la lámpara de tungsteno, conocida comúnmente como
bombilla de luz, también constituyen una aplicación del efecto Joule. Sus filamentos de tungsteno, que es un metal cuyo punto
de fusión es muy elevado, al ser recorridos por una corriente eléctrica, se calientan y pueden alcanzar altas temperaturas (casi
2 500 ºC), volviéndose incandescentes y emitiendo una gran cantidad de luz.
Otra aplicación del efecto Joule se encuentra en la construcción de fusibles, elementos que se emplean para limitar la corriente
que pasa por un circuito eléctrico; por ejemplo, en un automóvil, una casa, un aparato electrodoméstico, etc. Estos dispositivos
están constituidos por una tirilla metálica, generalmente de plomo, el cual tiene un punto de fusión bajo; de esta manera,
cuando la corriente que pasa por el fusible sobrepasa cierto valor (el amperaje propio de cada fusible), el calor generado por el
efecto Joule produce la fusión del elemento, interrumpiendo así el paso de corriente excesiva. Por ejemplo, en una casa a
medida que se van conectando a la red eléctrica varios aparatos, la corriente que "entra" a la casa a través del fusible, se va
volviendo cada vez mayor. Si no existiera el fusible y el número de aparatos conectados fuera muy grande, la corriente que
circularía en la instalación podría llegar a ser muy intensa. Esto produciría un calentamiento indeseable, e incluso peligroso, de
los conductores. El fusible impide que esto suceda, porque al fundirse, interrumpe el paso de la corriente cuando alcanza un
valor mayor que el límite superior de seguridad.
En la actualidad, además de los fusibles se emplean en las casas los llamados interruptores termomagnéticos (automáticos).
En estos últimos elementos, el calentamiento de un dispositivo bimetálico produce su dilatación, haciendo que el circuito se
abra.
El fusible y el interruptor automático también protegen a un circuito eléctrico cuando ocurre un "cortocircuito". Este fenómeno se
produce cuando por un motivo cualquiera, la resistencia conectada de un circuito se vuelve muy pequeña, haciendo que la
corriente alcance un valor muy intenso, lo cual hace que el fusible o interruptor abra el circuito, impidiendo que se produzcan
efectos perjudiciales.
Como se puede observar el efecto Joule tiene muchas aplicaciones beneficiosas, en los que se requiere el calor que
desprende un conductor por el paso de la corriente a través de él. Sin embargo, en muchas otras aplicaciones es un efecto
indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos requieran de un ventilador que disipe el calor generado y
evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.
Conductores eléctricos
Es indispensable que te familiarices con los diferentes tipos cables y alambres que se utilizan para conducir la electricidad a los
diferentes puntos de nuestras casas, edificios, aparatos eléctricos, etc. Como se sabe, para que la electricidad se aproveche,
debemos de hacer que circule por los circuitos con el mínimo de pérdida, esto nos lleva a escoger el mejor conductor para la
función que necesitamos. Se debe de tomar en
cuenta que la humedad y la temperatura la afectan.
RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS:
Todo conductor eléctrico afecta el paso de una corriente eléctrica en mayor o menor grado determinado por su resistencia, el
cual esta afectado por los factores siguientes: El metal del que esta formado, grosor y longitud.
RESISTENCIA DE LOS METALES:
La plata es el metal que conduce con más facilidad la electricidad, pero dado su costo tan elevado, no es común usarla como
conductor en los circuitos eléctricos. El cobre es el conductor más usado por su bajo costo, aparte de ser un buen conductor de
la electricidad. Es también usado el aluminio. Pero este presenta el inconveniente que no se puede soldar por los medios
comunes, por lo mismo es muy limitado su uso en casas, solamente en líneas de transmisión de alto voltaje.
Cuando medimos la resistencia de trozos de metal distintos, del mismo tamaño y grueso, se encuentra que el hierro tiene una
resistencia seis veces mayor que la del cobre, en tanto que uno de plata alemana tiene una resistencia casi 13 veces más alta
que la del cobre.
A continuación les presento la tabla en la cual se especifica la resistencia de los diferentes conductores eléctricos.
Conductor Resistividad relativa
Plata pura
Cobre recocido
Cobre endurecido
Aluminio (97.5%) puro
Zinc puro
Latón
Bronce con fósforo
Alambre de hierro
Níquel
Alambre de acero
Plata alemana
Hierro colado
,925
1,000
1,022
1,672
3,608
4,515
5,319
6,173
7,726
8,621
13,326
71,400
Esta tabla les permitirá calcular la resistencia de cualquier alambre, para lo cual se deberá multiplicar la resistencia de un
alambre de cobre del mismo grueso y largo por el número que se indica en la tabla.
Para esto deberán utilizar la tabla de calibre de alambres. Por ejemplo, si queremos saber las resistencia de un alambre de
latón No. 8 que la resistividad relativa indica 4,515, ahora veamos la tabla sobre los calibres de alambre la resistencia en
ohmios del No. 8 de un alambre de cobre, basados en 1000 pies de largo, en la cual nos indica que es de, 6400, luego
multiplicamos 4,515 por ,6400 = 2.8896 ohmios.
Esta sería la resistencia equivalente a un alambre de latón del mismo largo y calibre.
Se usan varios métodos para identificar los diferentes calibres de los conductores: 1.- Con un número de acuerdo con un
patrón o calibre establecido, 2.- Por medio del diámetro del conductor en milésimas de pulgada o en milímetros y 3.- Por el área
transversal del conductor expresada en milipulgadas circulares o en milìmetros cuadrados.
PATRÓN AMERICANO A.W.G.:
Este patrón conocido como A.W. G. (American Wire Gage), es el que se emplea con mayor frecuencia en Amèrica, ya que los
números del patrón métrico corresponden a las dimensiones que no se fabrican en Estados Unidos.
Anteriormente este patrón se llamaba "Brown and Sharpe" y se utilizan aún las letras B&S para identificar los conductores de
fabricación americana. En algunos países se acostumbra identificar los conductores por su diámetro en milímetros, en tanto
que en otras partes se utiliza su área en milìmetros cuadrados.
Si tomamos en cuenta esas variantes, en este curso se tomará el patrón A.W.G., o bien, las letras B&S, se mencionará, cuando
sea necesario, el diámetro en mm. cuadrados, en la tabla sobre calibre de alambres. calibre de los alambres se pueden
encontrar las equivalencias.
Esta tabla será de suma utilidad porque en ella podrás encontrar la relación entre los diferentes sistemas de identificación de
los conductores, además, su peso y resistencia en ohmios. No esta demás agregar que este valor esta indicado tomando como
base una temperatura de 20 grados "C", equivalentes a 68 grados "F" y específicamente se refiere a la resistencia de un
conductor de cobre recocido o suave que se usa comúnmente el los alambres utilizados en las canalizaciones eléctricas de
hogares y edificios.
En el patrón americano A.W.G. o B&S los alambres se distinguen por medio de números, los cuales van desde 0000 hasta 50,
siendo este el alambre más delgado, o sea, cuando más bajo es el numero, más grueso es el alambre, estos son los usados
con fines comerciales. Hay que aclarar que para instalaciones eléctricas no se permite un alambre más delgado que el No. 14,
únicamente para cordones de lámparas, en los cuales puede usarse hasta el No. 18.
DETERMINACION DEL CALIBRE DE UN ALAMBRE A.W.G.:
como ya se menciono anteriormente, este sistema es el más usado y se ha aprobado por fabricantes y oficinas de control de
los EE.UU. Para determinar el grueso o calibre de un alambre, se debe de quitar una parte del forro o aislamiento y luego se
pasa el conductor desnudo a través de las aberturas de un calibrador de alambre (ver
ejemplo en la figura abajo), hasta encontrar la ranura en la cual pase ajustadamente, o
sea forzándolo un poco, como se nota, es la ranura la que determina el calibre y no el
agujero del fondo, este únicamente sirve para retirar el alambre. Toda vez que se ha
encontrado la ranura correcta, esta nos indica el calibre del alambre.
Se encuentran calibradores con 2 escalas, una para A.W.G y en la otra está marcado el
diámetro del alambre en mils (abreviatura de milipulgadas). El término milipulgadas o
solamente mil es un término usado por los fabricantes de alambre para indicar una
milésima de pulgada, ejemplo: un alambre de 460 mils. tiene un diámetro de 0,460
milésimas de pulgada.
MILIPULGADAS CIRCULARES:
También se designan regularmente los alambres por medio de su área transversal, misma que se da en milipulgadas o mils
circulares, o en miles de mils circulares(ver figura arriba a la derecha), normalmente cuando se trata de cables más gruesos
que el de 0000. Esta forma de identificar el calibre de un alambre facilita los cálculos para determinar el tamaño apropiado de
los conductores que se vayan a usar en los circuitos, por lo mismo se tratará la expresión mils circulares.
EL RIESGO DE ELECTROCUCIÓN
Definimos riesgo de electrocución como la posibilidad de que una corriente eléctrica circule a través del cuerpo humano.
Partiendo de esta premisa, podemos considerar o tener en cuenta los siguientes aspectos:
Factores necesarios para la circulación de una corriente eléctrica:
o La existencia de un circuito eléctrico compuesto por elementos conductores
o Que el circuito esté cerrado o pueda cerrarse
o La existencia en dicho circuito de una diferencia de potencial mayor que cero
Factores necesarios para la circulación de una corriente eléctrica a través del cuerpo humano:
o Que el cuerpo humano sea conductor. El cuerpo humano, no aislado, es conductor debido a sus fluidos
internos, es decir, a la sangre, la linfa, etc.
o Que dicho circuito esté formado en parte por el propio cuerpo humano.
o La existencia entre dos puntos de entrada y salida de la corriente en el cuerpo de una diferencia de potencial
distinta de cero.
Si estos requisitos se cumplen, estamos en condiciones de afirmar que existe o puede existir un riesgo de electrocución.
TIPOS DE ACCIDENTES POR ELECTROCUCIÓN
Existe una clasificación según la cual podemos distinguir entre dos tipos principales de accidentes eléctricos. Así diferenciamos
entre:
Accidentes directos: Son los provocados por un choque eléctrico, es decir, las consecuencias que se derivan del tránsito, a
través del cuerpo humano, de una corriente eléctrica. Algunas de estas consecuencias pueden ser las siguientes:
o Asfixia o paro respiratorio.
o Fibrilación ventricular o paro cardíaco.
o Tetanización muscular.
Accidentes indirectos: Son los que, aun siendo la causa primera un contacto con la corriente eléctrica, tienen distintas
consecuencias derivadas de:
o Golpes contra objetos, caídas, etc., ocasionados tras el contacto con la corriente, ya que aunque en ocasiones
no pasa de crear una sensación de chispazo desagradable o un simple susto, esta puede ser la causa de una
pérdida de equilibrio y una consecuente caída o un golpe contra un determinado objeto. A veces la mala suerte
hace que este tipo de accidentes se cobren la vida de personas en contacto con tensiones aparentemente
seguras.
o Quemaduras debidas al arco eléctrico. Pueden darse quemaduras desde el primer al tercer grado,
dependiendo de:
a) La superficie corporal afectada por el arco eléctrico.
b) La profundidad de las lesiones.
FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL RIESGO DE ELECTROCUCIÓN
Los efectos negativos de una electrocución dependen directamente de los siguientes factores o parámetros:
El valor de la intensidad que pasa por el circuito. Estos valores no son constantes ya que dependen de cada persona,
del tipo de corriente, etc. Por ello el riesgo que supone una determinada intensidad se evalúa a partir de datos
estadísticos, para que sean válidos para un alto porcentaje de la población.
La resistencia eléctrica del cuerpo humano (piel y tejidos). El valor medio se sitúa alrededor de los 1000 W aunque ésta
depende en gran medida del grado de humedad de la piel.
La resistencia del propio circuito. Esta resistencia es nula en casos de contacto directo con el circuito.
La tensión o voltaje. 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. Hay que recordar que la resistencia del cuerpo humano depende de la tensión así como de la humedad.
El tipo de corriente (alterna o continua). La corriente continua actúa por calentamiento, aunque puede dar lugar a un
efecto electrolítico en el organismo que puede generar riesgo de embolia o muerte por electrólisis de la sangre. La
corriente alterna, sin embargo, produce una alteración en la frecuencia del ritmo nervioso y cardíaco que se ocasiona
espasmos y fibrilación ventricular.
La frecuencia. Las altas frecuencias son las menos peligrosas llegando a ser prácticamente inofensivas para valores
superiores a 100000 Hz. (a esta frecuencia solo se registran leves calentamientos), mientras que para 10000 Hz. la
peligrosidad es similar a la corriente continua.
El tiempo de contacto. Como resulta lógico pensar, los efectos se agravan conforme va aumentando el tiempo de
contacto entre el individuo y la corriente eléctrica.
El recorrido de la corriente a través del cuerpo. Las consecuencias más graves se manifiestan cuando la corriente
eléctrica pasa a través del sistema nervioso central o de otros órganos vitales como el corazón o los pulmones. 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.
EFECTOS FÍSICOS DEL CHOQUE ELÉCTRICO
Vamos a distinguir entre los efectos físicos inmediatos a raíz de un choque eléctrico y los efectos físicos no inmediatos.
Efectos físicos inmediatos
Dependen, como ya hemos señalado con anterioridad y entre otros factores, del tiempo de exposición y del recorrido de la
corriente a través del cuerpo. Aquí tenemos una tabla que nos ilustra acerca de los efectos en el organismo, tanto para un
hombre como para una mujer, frutos del paso de distintas intensidades por el cuerpo humano, haciendo una distinción entre
corriente continua y corriente alterna:
INTENSIDAD (mA)
c.c. c.a. (50Hz)
HOMBRE MUJER HOMBRE MUJER
EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO
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
• La asfixia se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax. La caja torácica queda contraído, por una
tetanización del diafragma torácico. De este modo los pulmones son incapaces de aceptar o expulsar aire. Este efecto
se produce a partir de 25-30 mA.
• El paro cardíaco se produce cuando la corriente pasa por el corazón. Los músculos se contraen como respuesta a
estímulos eléctricos del sistema nervioso. Así los músculos del corazón se contraen anormalmente al paso de una
corriente eléctrica intensa, produciéndose como consecuencia una parada de este órgano y, naturalmente, de la
corriente sanguínea por el organismo.
• 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.
• Quemaduras que pueden ser 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 tejidos muertos denominadas también de
necrosis, 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.
• 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 comienza a funcionar de un modo extraño, ajeno a su
coordinación normal. Ello es particularmente grave en los tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación
continua de los mismos por la sangre. Si el cerebro se queda sin oxígeno es incapaz de funcionar correctamente y, por
tanto, los órganos vitales cuyo funcionamiento dependen de las señales que éste envía sufren también lesiones.
Algunas de estas lesiones pueden llegar a ser irreversibles. En ocasiones puede aplicarse una reanimación cardiaca y,
en el mejor de los casos, pueden no sufrirse secuelas graves. 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.
Pueden darse también otros efectos físicos graves producidos por la destrucción de partes del SNC (Sistema nervioso central).
Efectos físicos no inmediatos
Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Aquí vamos a enumerar algunos de los más habituales:
• Trastornos nerviosos:
Es habitual que la víctima de un choque eléctrico sufra trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de
la desintegración de la sustancia nerviosa ya sea central o medular. En la mayor parte de las ocasiones el choque eléctrico
simplemente pone 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 éstas transitorias o permanentes.
• Trastornos cardiovasculares:
Una descarga eléctrica puede de provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurículo- ventricular e intraventricular,
manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden desembocar en el infarto de miocardio, además de otros
trastornos únicamente subjetivos como taquicardias, vértigo, cefaleas rebeldes, etc.
• Manifestaciones renales:
Los riñones corren el riesgo de 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. Esto último
puede combatirse mediante tratamientos adecuados.
• 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. Mayormente se traducen en manifestaciones inflamatorias del fondo y segmento anterior del ojo.
Los trastornos auditivos comprobados van desde pequeñas pérdidas auditivas 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.
EFECTOS NEGATIVOS DERIVADOS DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
Los circuitos eléctricos así como la maquinaria cuyo funcionamiento tiene su base en la utilización y aprovechamiento de la
energía eléctrica, generan campos electromagnéticos. Estos campos, a diferencia del campo geomagnético natural, pueden
tener consecuencias dañinas sobre el organismo, si bien es cierto que existen numerosas aplicaciones terapéuticas
fundamentadas en la utilización de los mismos. Así por ejemplo, encontramos que los campos electromagnéticos se utilizan
para estimular el crecimiento celular y como ayuda a la consolidación de huesos rotos. No obstante no podemos obviar la
incidencia negativa que este fenómeno tiene sobre los seres vivos.
El campo electromagnético ambiental creado por el hombre, está producido principalmente por la transmisión local de la
potencia eléctrica y la red de distribución y es el nivel de la fuerza del campo al que estamos expuestos constantemente. Este
campo está presente dentro y fuera de nuestras casas y es casi imposible evitarlo. Lógicamente los efectos producidos por
estos campos tienen mayor contundencia, generalmente, en aquellas personas cuyo trabajo requiere la utilización de
maquinaria eléctrica. Es por esto que resulta interesante analizar este aspecto en este trabajo, cuyo objetivo es mostrar
algunos de los riesgos que pueden existir en los laboratorios y que se derivan de la manipulación de la energía eléctrica.
Hay grandes estudios epidemiológicos sobre los efectos de los campos electromagnéticos. La asociación más consistente se
encuentra en los trabajadores eléctricos, los niños (particularmente para cáncer del cerebro y leucemia) y en la tasa de aborto,
la cual, es más alta entre las usuarias de sábanas eléctricas.
Un dato a tener en cuenta es este que nos proporciona la Oficina de Evaluación Tecnológica (OTA) que en 1989 publicó un
descubrimiento clave que indica que los campos electromagnéticos de 60 Hz y otras bajas frecuencias pueden interactuar con
los órganos y las células individuales produciendo cambios biológicos.
Entre los efectos negativos más comunes derivados de la presencia de estos campos se encuentran la aparición y desarrollo
de procesos cancerígenos y otras enfermedades degenerativas como el Alzheimer.
Además de las máquinas y equipos de trabajo eléctricos presentes en instalaciones industriales y laboratorios, existen
multitud de focos de riesgo en determinados objetos cotidianos como pueden ser la televisión, los hornos microondas, los
teléfonos móviles, o las mantas eléctricas.
Cada vez son más los gobiernos que toman acción concreta en informar a la ciudadanía sobre los efectos de los campos
magnéticos. Por ejemplo, el Departamento de Servicios de Salud del Estado de California publicó un estudio llamado Los
campos magnéticos y eléctricos: mediciones y posibles efectos en la salud humana.
RIESGOS DERIVADOS DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA
La electricidad estática da lugar al conjunto de fenómenos asociados con la aparición de una carga eléctrica en la superficie de
un cuerpo aislante o en cuerpo conductor aislado. Es un fenómeno que muchas personas hemos experimentado alguna vez en
forma de descarga al acercarse a tocar un elemento conductor como la manilla o el pomo metálico de una puerta después de
haber andado sobre un suelo aislante. Es fuente de molestias y en determinadas situaciones puede ocasionar accidentes
graves
Para generar electricidad estática es suficiente el contacto o fricción y la separación entre dos materiales generalmente
diferentes y no necesariamente aislantes, siendo uno de ellos mal conductor de la electricidad. Esta primera forma de
generación de electricidad estática es la más corriente y ocurre en multitud de ocasiones.
Un ejemplo gráfico de esta primera forma de generación de la electricidad estática nos la proporciona la siguiente ilustración:
Otra segunda forma de generación, puede surgir a partir de la carga originada con antelación en la superficie de un material
aislante, la cual induce la formación y distribución de cargas eléctricas en un cuerpo conductor que le esté próximo. Este
fenómeno físico se denomina inducción y su secuencia la podemos observar en la siguiente ilustración:
Algunos de los peligros que puede ocasionar la electricidad estática son los siguientes:
• Molestias derivadas de descargas electrostáticas entre las personas y entre las mismas y otros objetos cercanos
conductores.
• Riesgo de incendio y de explosión si la descarga ocurre en la presencia de una atmósfera inflamable (niebla, vapor o
gas inflamable, polvo combustible en el aire).
Sin extendernos mucho en este aspecto, simplemente explicar que existen distintos tipos de descargas de electricidad
electrostática. Vamos a citar los siguientes: descarga en chispa, descarga en abanico, descarga corona, descarga en abanico
propagante, y descarga en cono. Cada una de ellas se caracteriza por las situaciones y/o elementos materiales que las
propician.
PRIMEROS AUXILIOS EN CASO DE ELECTROCUCIÓN
• No debemos tocar el cuerpo del afectado ni el alambre o elemento eléctrico hasta que no lo hayamos retirado del
circuito eléctrico. De hacerlo seguramente pasaríamos a formar parte del circuito eléctrico con lo que solamente
conseguiríamos agravar el problema.
• Aflojar su ropa.
• En los casos graves, la víctima presenta una sensible palidez y su pulso es débil. Se impone masaje cardíaco externo y
reanimación respiratoria.
• Tratamos las quemaduras que pudieron haberse producido con abundante agua (nunca cremas) así como fracturas o
golpes.
• Lo trasladamos urgentemente al Centro Médico, acostado y con los pies elevados para favorecer la circulación
encefálica (siempre y cuando no podamos o hallamos podido solicitar la ayuda de los profesionales de la salud) Esta
posición se mantendrá aún cuando el accidentado se encuentre consciente.
• Una fuerte descarga puede producir heridas internas, por lo que moveremos a la víctima lo menos posible ya que
podríamos agravar en gran medida sus lesiones. Por ello es necesario repetir que en la mayor parte de las ocasiones
la mejor ayuda que podemos hacer es solicitar la presencia de una ambulancia o una unidad de cuidados intensivos
(dependiendo de la gravedad del accidente)
• Aún si la descarga ha sido pequeña, observaremos al damnificado durante los días siguientes al accidente.
Son comunes los siguientes síntomas:
• Dolores de cabeza.
• Zumbido de oídos.
• Molestias ante la luz (fotofobia).
• Somnolencia.
Si se manifiestan resulta imprescindible trasladar al accidentado a un Centro Médico u hospital para observarlo y tratarlo.

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Apuntes de electricidad

  • 1. Teoría atómica Todos los cuerpos del Universo están formados por materia, ya sean estos sólidos, líquidos o gaseosos. Por ejemplo, una barra de acero, un trozo de madera, un litro de agua, el aire que respiramos, etc. El átomo es la porción más pequeña en que se puede dividir la materia conservando sus propiedades como elemento químico (*). A su vez, los átomos están compuestos por ciertas partículas subatómicas (electrones, protones, neutrones, etc.). La parte central del átomo se denomina "núcleo atómico" y las partículas que se encuentran en esta zona se llaman "nucleones". Los nucleones fundamentales son el portón (carga positiva) y el neutrón (carga neutra). La región que rodea al núcleo atómico se denomina "nube electrónica" o "envoltura electrónica" y contiene de manera exclusiva a los electrones (carga negativa). Figura Nº 1. Estructura atómica El átomo más simple que existe es el átomo de hidrógeno (H), el cual está compuesto por un protón y un electrón. Existen otros elementos cuyos átomos contienen más partículas. Por ejemplo, el átomo de oxígeno (O) tiene ocho protones, ocho neutrones y ocho electrones. (a) (b) Figura Nº 2. Átomo de hidrógeno (a) y átomo de oxígeno (b) Cuando los átomos se combinan, se forman nuevas sustancias (compuestos químicos), por ejemplo, cuando dos átomos de hidrógeno (H) se combinan con un átomo de oxígeno (O), se forma agua (H2O). Figura Nº 3. Molécula de agua
  • 2. Cargas positivas y negativas Los átomos usualmente presentan igual cantidad de protones y electrones, en este caso decimos que se trata de un átomo eléctricamente neutro. Sin embargo, bajo ciertas circunstancias un átomo puede ganar o peder uno o más electrones. Cuando un átomo gana uno o más electrones (exceso de electrones) queda cargado negativamente y cuando un átomo pierde uno o más electrones (exceso de protones) queda con carga eléctrica positiva. Por tanto llegamos a la conclusión de que existen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Las cargas eléctricas del mismo signo se repelen y las cargas eléctricas de signo contrario se atraen. (a) (b) Fig. Nº 4. Cargas de igual signo se repelen (b) y cargas de signo diferente se atraen (b) Medición de la carga eléctrica Ya sabemos que cuando un cuerpo está electrizado posee un exceso de protones (carga positiva), o bien, un exceso de electrones (carga negativa). Por ese motivo, el valor de la carga de un cuerpo, representada por , se puede medir por el número de electrones que el cuerpo pierde o gana. Pero esta forma de expresar el valor de la carga no resulta práctica, pues se sabe que en un proceso común de electrización el cuerpo pierde o gana un número muy elevado de electrones. De este modo, los valores de estarían expresados por números sumamente grandes. En la práctica se procura utilizar una unidad de carga más adecuada. En el Sistema Internacional de Unidades (SIU), la unidad de carga eléctrica es el coulomb (símbolo C). Cuando decimos que un cuerpo posee una carga de 1 C, ello significa que perdió o gano 6.25 × 1018 electrones. Generalmente se suele trabajar con cargas eléctricas mucho menores que 1 C. En este caso, es costumbre expresar los valores de las cargas de los cuerpos electrizados mediante submúltiplos, en milicoulombs (mC) o bien en microcoulombs (µC). 1 mC = 10–3 C 1 µC = 10–6 C La unidad de carga más pequeña conocida en la naturaleza es la carga del electrón (que es igual en magnitud a la del protón), su valor es: . Ley de Coulomb Consideremos dos cuerpos electrizados con cargas y (en coulombs), separados una distancia (en metros) y situadas en el vacío, tal como se muestra en la figura Nº 5. Supóngase que las dimensiones de dichos cuerpos son despreciables (cargas puntuales). La ley de Coulomb establece que estas cargas se atraen o repelen mediante una fuerza eléctrica (en newtons), la cual es inversamente proporcional al cuadrado de la separación y directamente proporcional al producto de las cargas y . Matemáticamente la ley de Coulomb está dada por: Donde es la constante electrostática del vacío, en el SIU su valor es 9.0 × 109 N m2 C–2.
  • 3. Si las cargas son colocadas en el interior de un medio material cualquiera (por ejemplo agua, aire, aceite, etc.), se observa que el valor de la fuerza de interacción entre ellas sufre una reducción, mayor o menor, dependiendo del medio. Este factor de reducción se denomina "constante dieléctrica del medio", y se representa por la letra . Luego la fuerza de interacción entre las cargas es: Medio material Constante dieléctrica ( ) Vacío 1.0000 Aire 1.0005 Gasolina 2.3 Ámbar 2.7 Vidrio 4.5 Aceite 4.6 Mica 5.4 Glicerina 43.0 Agua 81.0 Observar que la fuerza entre dos cargas prácticamente no se altera cuando pasan del vacío al aire. Figura Nº 5. Fuerza de atracción entre dos cargas puntuales de signos opuestos Conductores y aislantes Como ya dijimos en la sección anterior, los átomos se combinan para formar compuestos; así cuando varios átomos se reúnen para formar ciertos sólidos, como los metales por ejemplo, los electrones de las órbitas más alejadas del núcleo no permanecen unidos a sus respectivos átomos, y adquieren libertad de movimiento en el interior del sólido. Estas partículas se denominan electrones libres. Por tanto, en materiales que poseen electrones libres es posible que la carga eléctrica sea transportada por medio de ellos, y por lo tanto, decimos que estas sustancias son "conductores eléctricos". Por otro lado, existen situaciones de conducción no metálica (por ejemplo en algunos baños químicos) en las que las cargas son conducidas a través de una solución (electrolito). Al contrario de los conductores eléctricos, existen materiales en los cuales los electrones están firmemente unidos a sus respectivos átomos; es decir, estas sustancias no poseen electrones libres. Por tanto, no será posible el desplazamiento de carga eléctrica libre a través de estos cuerpos, los que se denominan "aislantes eléctricos" o "dieléctricos". La porcelana, el caucho (hule), la mica, el plástico, la madera, el vidrio, etc., son ejemplos típicos de sustancias aislantes.
  • 4. Corriente eléctrica La corriente eléctrica consiste en el flujo de cargas eléctricas a través de un conductor. En el caso de los conductores metálicos (por ejemplo un alambre de cobre), la corriente eléctrica está constituida por un flujo de electrones. En los conductores líquidos (por ejemplo una solución de cloruro de sodio o sal común en agua) la corriente eléctrica está constituida por el movimiento de iones positivos (cationes) e iones negativos (aniones). En el caso de los gases (por ejemplo en las lámparas de vapor de mercurio) la corriente está constituida por el movimiento de cationes, de aniones, y también de electrones libres. (a) (b) Figura Nº 6. En un alambre la corriente eléctrica es un flujo de electrones (a), y en un electrolito la corriente eléctrica corresponde a un flujo de cationes y aniones (b) La intensidad de la corriente eléctrica (representada por la letra ) en el SIU se denomina ampere (símbolo A) y se define como: Es decir, si en un conductor circula una corriente de 1 A, ello significa que por dicho conductor está circulando una carga de 1 C en cada segundo. Generalmente se utilizan submúltiplos del ampere, tales como el miliampere (mA) y el microampere (µA), cuyas equivalencias son: 1 mA = 10–3 A 1 µA = 10–6 A Tipos de corriente Hay dos tipos de corriente eléctrica: corriente directa o continua (CD ó CC) y corriente alterna (CA). La corriente directa es aquella que fluye en una sola dirección (unidireccional o de sentido constante). Este tipo de corriente es proporcionada, por ejemplo, por las pilas (que se emplean en las linternas, radios, etc.) o bien por las baterías o acumuladores del automóvil. La corriente alterna es aquella que cambia periódicamente de dirección, desplazándose unas veces en una dirección y otras en dirección contraria. Este tipo de corriente es que la suministran las empresas de electricidad en casi todas las ciudades del mundo y es utilizada en nuestros hogares (electrodomésticos, equipos de sonido, televisión, computadoras, etc.) y en la industria.
  • 5. Una corriente alterna puede transformarse en corriente continua por medio de dispositivos especiales, denominados "rectificadores", obteniéndose una corriente rectificada. Figura Nº 7. Corriente alterna, corriente directa y corriente rectificada. Fuerza electromotriz La fuerza que impulsa a la corriente a lo largo de un conductor es denominada fuerza electromotriz (FEM), su unidad en el SIU es el volt (V) y normalmente se usa el término "voltaje" en lugar de FEM. Se suele representar por las letras o . Sin embargo, es sumamente útil tener en mente la expresión "fuerza electromotriz", ya que ésta fortalece la idea de una fuerza que empuja o jala las cargas alrededor del circuito para hacer que fluya corriente. Esta fuerza eléctrica o voltaje, siempre aparece entre dos puntos, y se dice que es la "diferencia de potencial" entre dichos puntos (figura Nº 8). Figura Nº 8. Voltaje o diferencia de potencial entre las terminales de la batería El voltaje suele expresarse mediante múltiplos, tales como el kilovolt (kV) y el megavolt (MV), y también mediante submúltiplos como el milivolt (mV) y el microvolt (µV), cuyas equivalencias son: 1 kV = 103 V 1 MV = 106 V 1 mV = 10–3 V 1 µV = 10–6 V En Chile el voltaje doméstico por lo común es de aproximadamente 220 V, su frecuencia (*) es de 60 hertz (símbolo Hz). Resistencia
  • 6. La resistencia ( ) representa la oposición al flujo de cargas eléctricas a través de un conductor. Tanto mayor sea el valor de mayor será la oposición que ofrece el conductor al paso de la corriente a través de él. En el SIU, la unidad de medida para la resistencia se denomina ohm y se representa por la letra griega . En la industria se utilizan los siguientes submúltiplos: el miliohm ( ), el microhm ( ), y los múltiplos: kilohm ( ) y el magaohm ( ), cuyas equivalencias son: 1 = 103 1 = 106 1 = 10–3 1 = 10–6 El elemento de un circuito eléctrico diseñado específicamente para proporcionar resistencia se denomina "resistor" (*). Resistividad de un material La experiencia nos muestra que si consideramos un conductor como el mostrado en la figura Nº 9, el valor de su resistencia dependerá de su longitud y del área de su sección transversal. Figura Nº 9. La resistencia de un conductor depende de y de Al realizar mediciones cuidadosas se observa que la resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección transversal, es decir: Donde se denomina "resistividad eléctrica" del material. Su unidad en el SIU es m. La resistividad es una propiedad característica del material que constituye el conductor, es decir, cada sustancia posee un valor diferente de resistividad. La tabla siguiente presenta valores de resistividad eléctrica de algunas sustancias, a una temperatura de 20 º C (*). Material Resistividad ( m) Plata 1.59 × 10–8 Cobre 1.70 × 10–8 Oro 2.44 × 10–8 Aluminio 2.82 × 10–8 Tungsteno 5.60 × 10–8 Hierro 10 × 10–8
  • 7. Si se tienen varios alambres de la misma longitud y del mismo grosor, pero hechos de diferente material, el de menor resistividad será el de menor resistencia. Es decir, que cuanto menor sea la resistividad de un material, tanto menor será la oposición que este material ofrezca al paso de la corriente a través de él. Ley de Ohm La relación entre el voltaje aplicado ( ), la corriente ( ) y la resistencia ( ) en un circuito eléctrico está dada por la ley de Ohm, la que establece que para un valor fijo (constante) de resistencia, la corriente es directamente proporcional al voltaje, es decir: Por tanto, si el voltaje se duplica, también se duplica la corriente, si se triplica el voltaje se triplica la corriente, si el voltaje se reduce a la mitad la corriente también se reducirá a la mitad, etc. Esta relación se puede expresar gráficamente como sigue: Figura Nº 10. La ley de Ohm en su forma gráfica Platino 11 × 10–8 Plomo 22 × 10–8 Mercurio 94 × 10–8 Níquel – cromo 1.50 × 10–6 Carbón 3.50 × 10–5 Germanio 0.46 Silicio 640 Vidrio 1010 – 1014 Caucho duro ≈1013 Azufre 1015 Cuarzo fundido 75 × 1016
  • 8. Potencia eléctrica La potencia eléctrica, representada por la letra , es la tasa ( velocidad) de producción o consumo de energía, como la potencia de un generador o la potencia disipada en una lámpara. La energía en el SIU se expresa en joules (J) y la potencia se mide en watts (W) o con frecuencia en kilowatts (kW), donde: 1 W = 1 J / s 1 kW = 1000 W El consumo de energía eléctrica por lo general se suele medir en kilowatts–hora (kWh), el cual se define como el consumo de un artefacto de 1000 W de potencia durante una hora. Sin embargo, es práctica común en la industria utilizar otras unidades para expresar la potencia eléctrica, como son los caballos fuerza (hp) y la Unidad Térmica Británica (BTU). Las equivalencias de estas unidades con el watt son: 1 hp = 746 W 1 W = 3.41 BTU/h Ley de Watt La ley de Watt, establece que la potencia en un aparato eléctrico se puede determinar mediante la siguiente fórmula: Es decir, si se conoce el voltaje aplicado y la intensidad de corriente que circula por el circuito, se puede calcular la potencia desarrollada en el equipo. El efecto Joule La resistencia es la componente que transforma la energía eléctrica en energía calorífica, por ejemplo en un horno eléctrico, una tostadora, un hervidor de agua, una plancha, etc. El efecto Joule puede predecir la cantidad de calor que es capaz de entregar (disipar) una resistencia. El efecto Joule establece que la cantidad de energía calorífica ( ) producida por una corriente eléctrica depende directamente del cuadrado de la intensidad de corriente ( ), del tiempo ( ) que esta circula por el conductor y de la resistencia ( ) que opone el mismo al paso de la corriente. Matemáticamente esto es: Recordar que la energía en el SIU se expresa en Joules (símbolo J). La fórmula para determinar la potencia de una carga resistiva (a menudo denominada ley de Joule), está dada por: La cual se obtiene de relacionar la ley de Watt con la ley de Ohm, y nos permite determinar la potencia disipada por un equipo eléctrico. Aplicaciones del efecto Joule Todos los dispositivos eléctricos que se utilizan para calentamiento se basan en el efecto Joule, es decir, estos aparato consisten esencialmente en una resistencia que se calienta al ser recorrida por la corriente. Las lámparas de incandescencia (o de filamento incandescentes), como la lámpara de tungsteno, conocida comúnmente como bombilla de luz, también constituyen una aplicación del efecto Joule. Sus filamentos de tungsteno, que es un metal cuyo punto de fusión es muy elevado, al ser recorridos por una corriente eléctrica, se calientan y pueden alcanzar altas temperaturas (casi 2 500 ºC), volviéndose incandescentes y emitiendo una gran cantidad de luz. Otra aplicación del efecto Joule se encuentra en la construcción de fusibles, elementos que se emplean para limitar la corriente que pasa por un circuito eléctrico; por ejemplo, en un automóvil, una casa, un aparato electrodoméstico, etc. Estos dispositivos están constituidos por una tirilla metálica, generalmente de plomo, el cual tiene un punto de fusión bajo; de esta manera, cuando la corriente que pasa por el fusible sobrepasa cierto valor (el amperaje propio de cada fusible), el calor generado por el
  • 9. efecto Joule produce la fusión del elemento, interrumpiendo así el paso de corriente excesiva. Por ejemplo, en una casa a medida que se van conectando a la red eléctrica varios aparatos, la corriente que "entra" a la casa a través del fusible, se va volviendo cada vez mayor. Si no existiera el fusible y el número de aparatos conectados fuera muy grande, la corriente que circularía en la instalación podría llegar a ser muy intensa. Esto produciría un calentamiento indeseable, e incluso peligroso, de los conductores. El fusible impide que esto suceda, porque al fundirse, interrumpe el paso de la corriente cuando alcanza un valor mayor que el límite superior de seguridad. En la actualidad, además de los fusibles se emplean en las casas los llamados interruptores termomagnéticos (automáticos). En estos últimos elementos, el calentamiento de un dispositivo bimetálico produce su dilatación, haciendo que el circuito se abra. El fusible y el interruptor automático también protegen a un circuito eléctrico cuando ocurre un "cortocircuito". Este fenómeno se produce cuando por un motivo cualquiera, la resistencia conectada de un circuito se vuelve muy pequeña, haciendo que la corriente alcance un valor muy intenso, lo cual hace que el fusible o interruptor abra el circuito, impidiendo que se produzcan efectos perjudiciales. Como se puede observar el efecto Joule tiene muchas aplicaciones beneficiosas, en los que se requiere el calor que desprende un conductor por el paso de la corriente a través de él. Sin embargo, en muchas otras aplicaciones es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos requieran de un ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos. Conductores eléctricos Es indispensable que te familiarices con los diferentes tipos cables y alambres que se utilizan para conducir la electricidad a los diferentes puntos de nuestras casas, edificios, aparatos eléctricos, etc. Como se sabe, para que la electricidad se aproveche, debemos de hacer que circule por los circuitos con el mínimo de pérdida, esto nos lleva a escoger el mejor conductor para la función que necesitamos. Se debe de tomar en cuenta que la humedad y la temperatura la afectan. RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS: Todo conductor eléctrico afecta el paso de una corriente eléctrica en mayor o menor grado determinado por su resistencia, el cual esta afectado por los factores siguientes: El metal del que esta formado, grosor y longitud. RESISTENCIA DE LOS METALES: La plata es el metal que conduce con más facilidad la electricidad, pero dado su costo tan elevado, no es común usarla como conductor en los circuitos eléctricos. El cobre es el conductor más usado por su bajo costo, aparte de ser un buen conductor de la electricidad. Es también usado el aluminio. Pero este presenta el inconveniente que no se puede soldar por los medios comunes, por lo mismo es muy limitado su uso en casas, solamente en líneas de transmisión de alto voltaje. Cuando medimos la resistencia de trozos de metal distintos, del mismo tamaño y grueso, se encuentra que el hierro tiene una resistencia seis veces mayor que la del cobre, en tanto que uno de plata alemana tiene una resistencia casi 13 veces más alta que la del cobre. A continuación les presento la tabla en la cual se especifica la resistencia de los diferentes conductores eléctricos. Conductor Resistividad relativa Plata pura Cobre recocido Cobre endurecido Aluminio (97.5%) puro Zinc puro Latón Bronce con fósforo Alambre de hierro Níquel Alambre de acero Plata alemana Hierro colado ,925 1,000 1,022 1,672 3,608 4,515 5,319 6,173 7,726 8,621 13,326 71,400 Esta tabla les permitirá calcular la resistencia de cualquier alambre, para lo cual se deberá multiplicar la resistencia de un alambre de cobre del mismo grueso y largo por el número que se indica en la tabla. Para esto deberán utilizar la tabla de calibre de alambres. Por ejemplo, si queremos saber las resistencia de un alambre de
  • 10. latón No. 8 que la resistividad relativa indica 4,515, ahora veamos la tabla sobre los calibres de alambre la resistencia en ohmios del No. 8 de un alambre de cobre, basados en 1000 pies de largo, en la cual nos indica que es de, 6400, luego multiplicamos 4,515 por ,6400 = 2.8896 ohmios. Esta sería la resistencia equivalente a un alambre de latón del mismo largo y calibre. Se usan varios métodos para identificar los diferentes calibres de los conductores: 1.- Con un número de acuerdo con un patrón o calibre establecido, 2.- Por medio del diámetro del conductor en milésimas de pulgada o en milímetros y 3.- Por el área transversal del conductor expresada en milipulgadas circulares o en milìmetros cuadrados. PATRÓN AMERICANO A.W.G.: Este patrón conocido como A.W. G. (American Wire Gage), es el que se emplea con mayor frecuencia en Amèrica, ya que los números del patrón métrico corresponden a las dimensiones que no se fabrican en Estados Unidos. Anteriormente este patrón se llamaba "Brown and Sharpe" y se utilizan aún las letras B&S para identificar los conductores de fabricación americana. En algunos países se acostumbra identificar los conductores por su diámetro en milímetros, en tanto que en otras partes se utiliza su área en milìmetros cuadrados. Si tomamos en cuenta esas variantes, en este curso se tomará el patrón A.W.G., o bien, las letras B&S, se mencionará, cuando sea necesario, el diámetro en mm. cuadrados, en la tabla sobre calibre de alambres. calibre de los alambres se pueden encontrar las equivalencias. Esta tabla será de suma utilidad porque en ella podrás encontrar la relación entre los diferentes sistemas de identificación de los conductores, además, su peso y resistencia en ohmios. No esta demás agregar que este valor esta indicado tomando como base una temperatura de 20 grados "C", equivalentes a 68 grados "F" y específicamente se refiere a la resistencia de un conductor de cobre recocido o suave que se usa comúnmente el los alambres utilizados en las canalizaciones eléctricas de hogares y edificios. En el patrón americano A.W.G. o B&S los alambres se distinguen por medio de números, los cuales van desde 0000 hasta 50, siendo este el alambre más delgado, o sea, cuando más bajo es el numero, más grueso es el alambre, estos son los usados con fines comerciales. Hay que aclarar que para instalaciones eléctricas no se permite un alambre más delgado que el No. 14, únicamente para cordones de lámparas, en los cuales puede usarse hasta el No. 18. DETERMINACION DEL CALIBRE DE UN ALAMBRE A.W.G.: como ya se menciono anteriormente, este sistema es el más usado y se ha aprobado por fabricantes y oficinas de control de los EE.UU. Para determinar el grueso o calibre de un alambre, se debe de quitar una parte del forro o aislamiento y luego se pasa el conductor desnudo a través de las aberturas de un calibrador de alambre (ver ejemplo en la figura abajo), hasta encontrar la ranura en la cual pase ajustadamente, o sea forzándolo un poco, como se nota, es la ranura la que determina el calibre y no el agujero del fondo, este únicamente sirve para retirar el alambre. Toda vez que se ha encontrado la ranura correcta, esta nos indica el calibre del alambre. Se encuentran calibradores con 2 escalas, una para A.W.G y en la otra está marcado el diámetro del alambre en mils (abreviatura de milipulgadas). El término milipulgadas o solamente mil es un término usado por los fabricantes de alambre para indicar una milésima de pulgada, ejemplo: un alambre de 460 mils. tiene un diámetro de 0,460 milésimas de pulgada. MILIPULGADAS CIRCULARES: También se designan regularmente los alambres por medio de su área transversal, misma que se da en milipulgadas o mils circulares, o en miles de mils circulares(ver figura arriba a la derecha), normalmente cuando se trata de cables más gruesos que el de 0000. Esta forma de identificar el calibre de un alambre facilita los cálculos para determinar el tamaño apropiado de los conductores que se vayan a usar en los circuitos, por lo mismo se tratará la expresión mils circulares. EL RIESGO DE ELECTROCUCIÓN Definimos riesgo de electrocución como la posibilidad de que una corriente eléctrica circule a través del cuerpo humano. Partiendo de esta premisa, podemos considerar o tener en cuenta los siguientes aspectos: Factores necesarios para la circulación de una corriente eléctrica: o La existencia de un circuito eléctrico compuesto por elementos conductores o Que el circuito esté cerrado o pueda cerrarse o La existencia en dicho circuito de una diferencia de potencial mayor que cero Factores necesarios para la circulación de una corriente eléctrica a través del cuerpo humano: o Que el cuerpo humano sea conductor. El cuerpo humano, no aislado, es conductor debido a sus fluidos internos, es decir, a la sangre, la linfa, etc. o Que dicho circuito esté formado en parte por el propio cuerpo humano. o La existencia entre dos puntos de entrada y salida de la corriente en el cuerpo de una diferencia de potencial distinta de cero.
  • 11. Si estos requisitos se cumplen, estamos en condiciones de afirmar que existe o puede existir un riesgo de electrocución. TIPOS DE ACCIDENTES POR ELECTROCUCIÓN Existe una clasificación según la cual podemos distinguir entre dos tipos principales de accidentes eléctricos. Así diferenciamos entre: Accidentes directos: Son los provocados por un choque eléctrico, es decir, las consecuencias que se derivan del tránsito, a través del cuerpo humano, de una corriente eléctrica. Algunas de estas consecuencias pueden ser las siguientes: o Asfixia o paro respiratorio. o Fibrilación ventricular o paro cardíaco. o Tetanización muscular. Accidentes indirectos: Son los que, aun siendo la causa primera un contacto con la corriente eléctrica, tienen distintas consecuencias derivadas de: o Golpes contra objetos, caídas, etc., ocasionados tras el contacto con la corriente, ya que aunque en ocasiones no pasa de crear una sensación de chispazo desagradable o un simple susto, esta puede ser la causa de una pérdida de equilibrio y una consecuente caída o un golpe contra un determinado objeto. A veces la mala suerte hace que este tipo de accidentes se cobren la vida de personas en contacto con tensiones aparentemente seguras. o Quemaduras debidas al arco eléctrico. Pueden darse quemaduras desde el primer al tercer grado, dependiendo de: a) La superficie corporal afectada por el arco eléctrico. b) La profundidad de las lesiones. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL RIESGO DE ELECTROCUCIÓN Los efectos negativos de una electrocución dependen directamente de los siguientes factores o parámetros: El valor de la intensidad que pasa por el circuito. Estos valores no son constantes ya que dependen de cada persona, del tipo de corriente, etc. Por ello el riesgo que supone una determinada intensidad se evalúa a partir de datos estadísticos, para que sean válidos para un alto porcentaje de la población. La resistencia eléctrica del cuerpo humano (piel y tejidos). El valor medio se sitúa alrededor de los 1000 W aunque ésta depende en gran medida del grado de humedad de la piel. La resistencia del propio circuito. Esta resistencia es nula en casos de contacto directo con el circuito. La tensión o voltaje. 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. Hay que recordar que la resistencia del cuerpo humano depende de la tensión así como de la humedad. El tipo de corriente (alterna o continua). La corriente continua actúa por calentamiento, aunque puede dar lugar a un efecto electrolítico en el organismo que puede generar riesgo de embolia o muerte por electrólisis de la sangre. La corriente alterna, sin embargo, produce una alteración en la frecuencia del ritmo nervioso y cardíaco que se ocasiona espasmos y fibrilación ventricular. La frecuencia. Las altas frecuencias son las menos peligrosas llegando a ser prácticamente inofensivas para valores superiores a 100000 Hz. (a esta frecuencia solo se registran leves calentamientos), mientras que para 10000 Hz. la peligrosidad es similar a la corriente continua. El tiempo de contacto. Como resulta lógico pensar, los efectos se agravan conforme va aumentando el tiempo de contacto entre el individuo y la corriente eléctrica. El recorrido de la corriente a través del cuerpo. Las consecuencias más graves se manifiestan cuando la corriente eléctrica pasa a través del sistema nervioso central o de otros órganos vitales como el corazón o los pulmones. 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. EFECTOS FÍSICOS DEL CHOQUE ELÉCTRICO Vamos a distinguir entre los efectos físicos inmediatos a raíz de un choque eléctrico y los efectos físicos no inmediatos. Efectos físicos inmediatos Dependen, como ya hemos señalado con anterioridad y entre otros factores, del tiempo de exposición y del recorrido de la corriente a través del cuerpo. Aquí tenemos una tabla que nos ilustra acerca de los efectos en el organismo, tanto para un hombre como para una mujer, frutos del paso de distintas intensidades por el cuerpo humano, haciendo una distinción entre corriente continua y corriente alterna:
  • 12. INTENSIDAD (mA) c.c. c.a. (50Hz) HOMBRE MUJER HOMBRE MUJER EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO 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 • La asfixia se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax. La caja torácica queda contraído, por una tetanización del diafragma torácico. De este modo los pulmones son incapaces de aceptar o expulsar aire. Este efecto se produce a partir de 25-30 mA. • El paro cardíaco se produce cuando la corriente pasa por el corazón. Los músculos se contraen como respuesta a estímulos eléctricos del sistema nervioso. Así los músculos del corazón se contraen anormalmente al paso de una corriente eléctrica intensa, produciéndose como consecuencia una parada de este órgano y, naturalmente, de la corriente sanguínea por el organismo. • 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. • Quemaduras que pueden ser 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 tejidos muertos denominadas también de necrosis, 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. • 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 comienza a funcionar de un modo extraño, ajeno a su coordinación normal. Ello es particularmente grave en los tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación continua de los mismos por la sangre. Si el cerebro se queda sin oxígeno es incapaz de funcionar correctamente y, por tanto, los órganos vitales cuyo funcionamiento dependen de las señales que éste envía sufren también lesiones. Algunas de estas lesiones pueden llegar a ser irreversibles. En ocasiones puede aplicarse una reanimación cardiaca y, en el mejor de los casos, pueden no sufrirse secuelas graves. 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. Pueden darse también otros efectos físicos graves producidos por la destrucción de partes del SNC (Sistema nervioso central). Efectos físicos no inmediatos Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Aquí vamos a enumerar algunos de los más habituales: • Trastornos nerviosos: Es habitual que la víctima de un choque eléctrico sufra trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de la desintegración de la sustancia nerviosa ya sea central o medular. En la mayor parte de las ocasiones el choque eléctrico simplemente pone 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 éstas transitorias o permanentes. • Trastornos cardiovasculares: Una descarga eléctrica puede de provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurículo- ventricular e intraventricular, manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden desembocar en el infarto de miocardio, además de otros trastornos únicamente subjetivos como taquicardias, vértigo, cefaleas rebeldes, etc. • Manifestaciones renales: Los riñones corren el riesgo de 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. Esto último puede combatirse mediante tratamientos adecuados. • Trastornos sensoriales, oculares y auditivos:
  • 13. Los trastornos oculares observados a continuación de la descarga eléctrica son debidos a los efectos luminosos y caloríficos del arco eléctrico producido. Mayormente se traducen en manifestaciones inflamatorias del fondo y segmento anterior del ojo. Los trastornos auditivos comprobados van desde pequeñas pérdidas auditivas 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. EFECTOS NEGATIVOS DERIVADOS DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS Los circuitos eléctricos así como la maquinaria cuyo funcionamiento tiene su base en la utilización y aprovechamiento de la energía eléctrica, generan campos electromagnéticos. Estos campos, a diferencia del campo geomagnético natural, pueden tener consecuencias dañinas sobre el organismo, si bien es cierto que existen numerosas aplicaciones terapéuticas fundamentadas en la utilización de los mismos. Así por ejemplo, encontramos que los campos electromagnéticos se utilizan para estimular el crecimiento celular y como ayuda a la consolidación de huesos rotos. No obstante no podemos obviar la incidencia negativa que este fenómeno tiene sobre los seres vivos. El campo electromagnético ambiental creado por el hombre, está producido principalmente por la transmisión local de la potencia eléctrica y la red de distribución y es el nivel de la fuerza del campo al que estamos expuestos constantemente. Este campo está presente dentro y fuera de nuestras casas y es casi imposible evitarlo. Lógicamente los efectos producidos por estos campos tienen mayor contundencia, generalmente, en aquellas personas cuyo trabajo requiere la utilización de maquinaria eléctrica. Es por esto que resulta interesante analizar este aspecto en este trabajo, cuyo objetivo es mostrar algunos de los riesgos que pueden existir en los laboratorios y que se derivan de la manipulación de la energía eléctrica. Hay grandes estudios epidemiológicos sobre los efectos de los campos electromagnéticos. La asociación más consistente se encuentra en los trabajadores eléctricos, los niños (particularmente para cáncer del cerebro y leucemia) y en la tasa de aborto, la cual, es más alta entre las usuarias de sábanas eléctricas. Un dato a tener en cuenta es este que nos proporciona la Oficina de Evaluación Tecnológica (OTA) que en 1989 publicó un descubrimiento clave que indica que los campos electromagnéticos de 60 Hz y otras bajas frecuencias pueden interactuar con los órganos y las células individuales produciendo cambios biológicos. Entre los efectos negativos más comunes derivados de la presencia de estos campos se encuentran la aparición y desarrollo de procesos cancerígenos y otras enfermedades degenerativas como el Alzheimer. Además de las máquinas y equipos de trabajo eléctricos presentes en instalaciones industriales y laboratorios, existen multitud de focos de riesgo en determinados objetos cotidianos como pueden ser la televisión, los hornos microondas, los teléfonos móviles, o las mantas eléctricas. Cada vez son más los gobiernos que toman acción concreta en informar a la ciudadanía sobre los efectos de los campos magnéticos. Por ejemplo, el Departamento de Servicios de Salud del Estado de California publicó un estudio llamado Los campos magnéticos y eléctricos: mediciones y posibles efectos en la salud humana. RIESGOS DERIVADOS DE LA ELECTRICIDAD ESTÁTICA La electricidad estática da lugar al conjunto de fenómenos asociados con la aparición de una carga eléctrica en la superficie de un cuerpo aislante o en cuerpo conductor aislado. Es un fenómeno que muchas personas hemos experimentado alguna vez en forma de descarga al acercarse a tocar un elemento conductor como la manilla o el pomo metálico de una puerta después de haber andado sobre un suelo aislante. Es fuente de molestias y en determinadas situaciones puede ocasionar accidentes graves Para generar electricidad estática es suficiente el contacto o fricción y la separación entre dos materiales generalmente diferentes y no necesariamente aislantes, siendo uno de ellos mal conductor de la electricidad. Esta primera forma de generación de electricidad estática es la más corriente y ocurre en multitud de ocasiones. Un ejemplo gráfico de esta primera forma de generación de la electricidad estática nos la proporciona la siguiente ilustración: Otra segunda forma de generación, puede surgir a partir de la carga originada con antelación en la superficie de un material aislante, la cual induce la formación y distribución de cargas eléctricas en un cuerpo conductor que le esté próximo. Este fenómeno físico se denomina inducción y su secuencia la podemos observar en la siguiente ilustración:
  • 14. Algunos de los peligros que puede ocasionar la electricidad estática son los siguientes: • Molestias derivadas de descargas electrostáticas entre las personas y entre las mismas y otros objetos cercanos conductores. • Riesgo de incendio y de explosión si la descarga ocurre en la presencia de una atmósfera inflamable (niebla, vapor o gas inflamable, polvo combustible en el aire). Sin extendernos mucho en este aspecto, simplemente explicar que existen distintos tipos de descargas de electricidad electrostática. Vamos a citar los siguientes: descarga en chispa, descarga en abanico, descarga corona, descarga en abanico propagante, y descarga en cono. Cada una de ellas se caracteriza por las situaciones y/o elementos materiales que las propician. PRIMEROS AUXILIOS EN CASO DE ELECTROCUCIÓN • No debemos tocar el cuerpo del afectado ni el alambre o elemento eléctrico hasta que no lo hayamos retirado del circuito eléctrico. De hacerlo seguramente pasaríamos a formar parte del circuito eléctrico con lo que solamente conseguiríamos agravar el problema. • Aflojar su ropa. • En los casos graves, la víctima presenta una sensible palidez y su pulso es débil. Se impone masaje cardíaco externo y reanimación respiratoria. • Tratamos las quemaduras que pudieron haberse producido con abundante agua (nunca cremas) así como fracturas o golpes. • Lo trasladamos urgentemente al Centro Médico, acostado y con los pies elevados para favorecer la circulación encefálica (siempre y cuando no podamos o hallamos podido solicitar la ayuda de los profesionales de la salud) Esta posición se mantendrá aún cuando el accidentado se encuentre consciente. • Una fuerte descarga puede producir heridas internas, por lo que moveremos a la víctima lo menos posible ya que podríamos agravar en gran medida sus lesiones. Por ello es necesario repetir que en la mayor parte de las ocasiones la mejor ayuda que podemos hacer es solicitar la presencia de una ambulancia o una unidad de cuidados intensivos (dependiendo de la gravedad del accidente) • Aún si la descarga ha sido pequeña, observaremos al damnificado durante los días siguientes al accidente. Son comunes los siguientes síntomas: • Dolores de cabeza. • Zumbido de oídos. • Molestias ante la luz (fotofobia). • Somnolencia. Si se manifiestan resulta imprescindible trasladar al accidentado a un Centro Médico u hospital para observarlo y tratarlo.