19.6: Seguridad eléctrica

Los modelos que hemos desarrollado para describir la corriente pueden informarnos sobre formas de evitar ser lesionados por la electricidad en nuestras vidas comunes. Los dos principales peligros asociados a la electricidad son el fuego y la electrocución. Por lo general, un incendio eléctrico es el resultado de una gran corriente que atraviesa una resistencia, ya que la potencia disipada en una resistencia es proporcional al cuadrado de la corriente a través de esa resistencia. Si conecta un electrodoméstico que atrae una gran corriente a sus enchufes, los cables de su casa (es decir, las resistencias) podrían calentarse lo suficiente como para provocar un incendio (por ejemplo, calentando el aislamiento que está cerca). Este peligro se mitiga principalmente mediante el uso de “fusibles” o “disyuntores” que interrumpirán el circuito si la corriente es demasiado grande. Un fusible es un dispositivo simple con un cable delgado (alta resistencia) que se derretirá y romperá si pasa demasiada corriente por él (lo cual está diseñado para suceder mucho antes de que los cables de tu casa comiencen a sobrecalentarse). Un disyuntor es un interruptor reiniciable que se abre bajo una corriente grande. Las casas modernas ya no utilizan fusibles, ya que tienen que ser reemplazadas cada vez que son “sopladas”.

La electrocución es una forma de lesión que es el resultado de una corriente que cruza el cuerpo; podemos pensar en el cuerpo como una resistencia conectada entre los terminales de una batería. Las lesiones pueden ser causadas simplemente por quemaduras (tejido destruido), o por los músculos que se contraen involuntariamente debido a la corriente. Por ejemplo, los músculos de uno pueden contraerse de tal manera que la persona no pueda soltar la fuente de corriente. Si una corriente de más de aproximadamente\(80\text{mA}\) pasa por la sección media de una persona, suficiente corriente podría pasar por el corazón para que comience a latir de manera muy irregular (“fibrilación ventricular”) lo que puede llevar a la muerte ya que la sangre deja de fluir normalmente. Una corriente muy grande puede hacer que el corazón simplemente deje de latir, lo que a veces podría ser menos peligroso que la fibrilación ventricular (si por un corto periodo de tiempo, y por supuesto, las quemaduras serán más graves a partir de una corriente mayor). Un “desfibrilador” está diseñado para proporcionar una corriente tan alta que el corazón se detenga brevemente, con la esperanza de que cuando vuelva a arrancar, los latidos sean regulares. Esto puede ser utilizado en casos de fibrilación ventricular (causada por electrocución u otra). A menudo se oye que “es la corriente la que mata”, lo que es una afirmación de que ser electrocutado por un cierto voltaje no es una buena medida de la lesión resultante, ya que la corriente dependerá de la resistencia del cuerpo de la persona.

La cantidad de corriente que pasará por una persona dependerá de la resistencia del cuerpo de la persona. Los tejidos y órganos internos suelen ser bastante conductores y tienen baja resistencia. La capa externa de la piel, por otro lado, tiene una alta resistencia cuando está seca y ayuda a limitar la corriente que puede pasar por el cuerpo. La resistencia de la piel seca suele estar considerablemente por encima\(1\times 10^{4}\Omega\), mientras que puede ser mucho menor que\(1\times 10^{3}\Omega\) cuando está mojada. Con la piel húmeda, una diferencia de potencial de\(120\text{V}\) (como en una toma de corriente norteamericana) puede conducir fácilmente a una corriente por encima\(100\text{mA}\), lo que fácilmente podría ser fatal. Tenga en cuenta que estar descalzo y en contacto con el suelo suele ser una conexión de baja resistencia, ya que a menudo hay una fina capa de sudor en tus pies.

En Norteamérica, las tomas eléctricas tienen un mínimo de dos tomas: una toma “viva” (con una tensión oscilante, generalmente un cable negro ¹), y una toma “neutra” que está conectada a tierra y relativa a la cual la tensión oscilante tiene una amplitud de\(120\text{V}\) ( generalmente un cable blanco). Obviamente, uno puede electrocutarse tocando simultáneamente los cables en ambos enchufes, y generalmente simplemente tocando el cable en la toma de corriente, ya que los pies suelen estar conectados a tierra. La electrocución al tocar directamente el zócalo es bastante infrecuente, ya que la mayoría de la gente sabe no hacer eso (¿verdad?!). Por lo general, uno es electrocutado por un aparato con cableado defectuoso; tal vez el aislamiento en el cable vivo está desgastado y se toca el cable por error, o el cableado en el aparato está defectuoso, lo que hace que la carcasa del aparato esté viva. Para mitigar el riesgo de electrocución de un aparato con cableado defectuoso, la mayoría de los tomacorrientes tendrán un tercer enchufe, el “suelo dedicado”. El cable de tierra dedicado está conectado a tierra dentro del zócalo, y a la carcasa del aparato, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Por lo tanto, si el cable vivo estuviera en contacto con la carcasa del aparato, la tierra dedicada proporciona una ruta de baja resistencia para que tome la corriente que está en paralelo con su cuerpo (de manera que la mayor parte de la corriente pasará por la ruta de baja resistencia).

Figura\(\PageIndex{1}\): Cuando un aparato tiene tres puntas en su cable eléctrico, la punta media conecta a tierra la caja con el suelo dedicado como medida de seguridad. ¡Tenga en cuenta que el cable vivo no es necesariamente el enchufe del lado derecho en una toma de corriente!

Notas al pie

1. Nunca confíes en la coloración de los cables, ¡pruébalos siempre!