Seguridad Industrial II

RIESGO ELCTRICO

PARMETROS ELCTRICOS Y BSICOS Carga Elctrica: La carga elctrica es una propiedad intrnseca de algunas partculas subatmicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnticas entre ellas. La materia cargada elctricamente es influida por los campos electromagnticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La interaccin entre carga y campo elctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interaccin electromagntica. Desde el punto de vista del modelo estndar la carga elctrica es una medida de la capacidad de la partcula para intercambiar fotones. Campo Elctrico: El campo elctrico es un campo fsico que es representado mediante un modelo que describe la interaccin entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza elctrica.1 Matemticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga elctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza elctrica dada por la siguiente ecuacin: (1) En los modelos relativistas actuales, el campo elctrico se incorpora, junto con el campo magntico, en campo tensorial cuadri dimensional, denominado campo electromagntico F.2 Los campos elctricos pueden tener su origen tanto en cargas elctricas como en campos magnticos variables. Las primeras descripciones de los fenmenos elctricos, como la ley de Coulomb, slo tenan en cuenta las cargas elctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que tambin se tiene en cuenta la variacin del campo magntico.Seguridad Laboral II. Riesgo Elctrico. 1

Potencial: Es una magnitud escalar definida en los campos conservativos. Diferencia de potencial: Es la diferencia entre el potencial de campo de dos puntos. Voltaje: El voltaje, tensin o diferencia de potencial es la presin que ejerce una fuente de suministro de energa elctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas elctricas o electrones en un circuito elctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente elctrica. A mayor diferencia de potencial o presin que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas elctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor ser el voltaje o tensin existente en el circuito al que corresponda ese conductor. La Corriente Elctrica Lo que conocemos como corriente elctrica no es otra cosa que la circulacin de cargas o electrones a travs de un circuito elctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).

En un circuito elctrico cerrado la.corriente circula siempre del polo.negativo al polo positivo de la.fuente de fuerza electromotriz.(FEM), Quizs hayamos odo hablar o ledo en algn texto que el sentido convencional de circulacin de la corriente elctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese

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planteamiento tiene su origen en razones histricas y no a cuestiones de la fsica y se debi a que en la poca en que se formul la teora que trataba de explicar cmo flua la corriente elctrica por los metales, los fsicos desconocan la existencia de los electrones o cargas negativas. Al descubrirse los electrones como parte integrante de los tomos y principal componente de las cargas elctricas, se descubri tambin que las cargas elctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo () hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley fsica de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la comunidad cientfica acord que, convencionalmente, la corriente elctrica se mova del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la prctica, ese error histrico no influye para nada en lo que al estudio de la corriente elctrica se refiere. Tipos En la prctica, los dos tipos de corrientes elctricas ms comunes son: corriente directa (CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, bateras y dinamos.

Grfico de una corriente directa (C.D.) o continua (C.C.).

Grfico de la sinusoide que posee una corriente alterna (C.A.).


La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de circulacin peridicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente. A la corriente directa (C.D.) tambin se le llama "corriente continua" (C.C.). La corriente alterna es el tipo de corriente ms empleado en la industria y es tambin la que consumimos en nuestros hogares. La corriente alterna de uso domstico e industrial cambia su polaridad o sentido de circulacin 50 60 veces por segundo, segn el pas de que se trate. Esto se conoce como frecuencia de la corriente alterna. En los pases de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientras que los en los pases de Amrica la frecuencia es de 60 ciclos o hertz. POTENCIA ELCTRICA ENERGA CONVERTIDA EN CALOR, LEY DE JOULE Cuando una corriente elctrica pasa a travs de un conductor metlico, ste se calienta y desprende calor pudiendo llegar a la Incandescencia e incluso a la fusin si la intensidad de la corriente es suficientemente elevada. Este fenmeno recibe el nombre de efecto calrico o efecto joule en honor al fsico ingls que determin sus leyes. Si entre los puntos A y B est conectado un conductor metlico (resistencia hmica) y la energa W suministrada por el generador se transforma en una cantidad de calor Q en dicha resistencia, se tiene que la potencia elctrica P suministrada por el generador es:

Pero en un ecuaciones

conductor

metlico: P = I2.

R. Comparando

las

anteriores

se tiene : De donde: Q = I2. R.t

Si en el segundo miembro de la ecuacin se expresa I en Amperios, R enSeguridad Laboral II. Riesgo Elctrico. 4

Ohmios y t en segundos, se tendr que Q viene expresado en Joules (unidades de trabajo). Para obtener la expresin matemtica de la ley de joule es necesario conocer que, al transformarse el trabajo en calor, cada julio de lugar a 0,24 caloras: a= 0,24 cal/joules. Q = aP.t

Se tiene as: Q = a.I2.R.t

Esta ecuacin se conoce con el nombre de ley de joule , la cual expresa que la cantidad de calor que desprende un conductor metlico por el paso de la corriente elctrica es:

Directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente Directamente proporcional a la resistencia del conductor Directamente proporcional al tiempo durante el cual pasa la corriente

Ley de joule: La energa absorbida por un conductor al ser recorrido por una corriente elctrica se transforma ntegramente en calor. Las aplicaciones del efecto Joule: Calefaccin, lmparas de incandescencia, fusibles, Arco elctrico. Medida de la energa elctrica Para medir la energa elctrica consumida en una casa, fbrica, etc , se utiliza la ecuacin De donde W = P.t

Las Compaas que suministran electricidad toman como unidad de potencia el Kilowatio (kW) y como unidad de tiempo la hora (h). En consecuencia, si se tiene P = 1 kW y t = 1hora, se obtiene la unidad de energa llamada Kilowatiohora (kWh).


Circuito Elctrico Un circuito elctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones. Est compuesto por:

GENERADOR o ACUMULADOR. HILO CONDUCTOR. RECEPTOR o CONSUMIDOR. ELEMENTO DE MANIOBRA.

El sentido real de la corriente va del polo negativo al positivo. Sin embargo, en los primeros estudios se consider al revs, por ello cuando resolvamos problemas siempre consideraremos que el sentido de la corriente elctrica ir del polo positivo al negativo Elementos Bsicos Son aquellos elementos capaces de mantener una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor. Generadores primarios: tienen un slo uso: pilas. Generadores secundarios: pueden ser recargados: bateras o acumuladores. Hilo Conductor Formado por un MATERIAL CONDUCTOR, que es aquel que opone poca resistencia la paso de la corriente elctrica.

Generador o acumulador.


Son aquellos elementos capaces de aprovechar el paso de la corriente elctrica: motores, resistencias, bombillas Receptores

Son dispositivos que nos permiten abrir o cerrar el circuito cuando lo necesitamos. Elementos de maniobra.

Pulsador: Permite abrir o cerrar el circuito slo mientras lo mantenemos pulsado Interruptor: Permite abrir o cerrar un circuito y que este permanezca en la misma posicin hasta que volvamos a actuar sobre l. Conmutador: Permite abrir o cerrar un circuito desde distintos puntos del circuito. Un tipo especial es el conmutador de cruce que permite invertir la polaridad del circuito, lo usamos para invertir el giro de motores ELEMENTOS DE PROTECCIN Son dispositivos que protegen el circuito de sobrecargas de tensin y al operario de posibles accidentes.


Fusible

Formado por un hilo de cobre, colocado en serie en el circuito, que se funde si hay sobrecarga, abriendo el circuito. Impide que pueda quemarse algn componente. Abren el circuito cuando la intensidad de corriente aumenta.

Magnticos: si hay exceso de corriente en el circuito se produce la atraccin de una bobina magntica y se abre el Automticos circuito Magnetotrmicos: si hay exceso de corriente se produce un calentamiento de una pastilla formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatacin, as uno dilata ms que el otro. La pastilla se curva y el circuito se abre.

Diferenciales

Detectan variaciones mnimas de intensidad dentro del circuito debidas a derivaciones y abren el circuito.


Elementos de maniobra Interruptores. Abren o cierran el circuito y permanecen as hasta que volvamos a actuar sobre ellos. Pulsadores. Abren o cierran el circuito y permanecen as mientras los mantengamos pulsados. Conmutadores. Dirigen la corriente por un camino u otro. Los conmutadores son un elemento esencial en cualquier circuito elctrico. En el mercado existe una gran variedad de modelos adaptados a casi todas las necesidades: de palanca, deslizantes o rotatorios, que se conectan a varios circuitos y diferentes posiciones.

MEDICIN DE PARMETROS ELCTRICOS BSICOS Intensidad de Corriente: Es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente elctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magntico, un fenmeno que puede aprovecharse en el electroimn. Voltaje: El voltaje, tensin o diferencia de potencial es la presin que ejerce una fuente de suministro de energa elctrica sobre las cargas elctricas o electrones en un circuito elctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente elctrica. A mayor diferencia de potencial sobre las cargas elctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor ser el voltaje o tensin existente en el circuito al que corresponda ese conductor.


Frecuencia: Frecuencia es una magnitud que mide el nmero de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenmeno o suceso peridico. Potencia: Es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt). El sistema elctrico Es una serie de elementos o componentes elctricos o electrnicos, tales como resistencias, inductancias, condensadores, fuentes, y/o dispositivos electrnicos semiconductores, conectados elctricamente entre s con el propsito de generar, transportar o modificar seales electrnicas o elctricas.

Elementos del sistema elctrico 1. Todo circuito elctrico est formado por una fuente de energa (tomacorriente), conductores (cables), y un receptor que transforma la electricidad en luz (lmparas),en movimiento (motores), en calor (estufas).


2. Para que se produzca la transformacin, es necesario que circule corriente por el circuito. 3. Este debe estar compuesto por elementos conductores, conectados a una fuente de tensin o voltaje y cerrado. 4. Los dispositivos que permiten abrir o cerrar circuitos se llaman interruptores o llaves.

GENERACIN DE ENERGA Consiste en transformar alguna clase de energa qumica, mecnica, trmica o luminosa, entre otras, en energa elctrica. Para la generacin industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales elctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escaln del sistema de suministro elctrico. Tipos de Plantas Elctricas Las centrales elctricas son las instalaciones productoras de energa elctrica. Son instalaciones dnde hay un conjunto de maquinas motrices y aparatos que se utilizan para generar energa elctrica. Las centrales reciben el nombre genrico de la energa primaria utilizada: centrales trmicas de carbn, centrales nucleares, centrales hidrulicas o hidroelctricas, centrales elicas, centrales geotrmicas, etc. Segn el servicio que dan en el consumo global de la red, las centrales se clasifican en: a suministrar energa elctrica de manera continua. Estas son de gran potencia y utilizan generalmente como maquinas motrices las turbinas de vapor, turbinas de gas y turbinas hidrulicas. Proyectadas para cubrir demandas de energa en las horas punta. En dichas horas punta, se ponen en marcha y trabajan en paralelo con la central principal.


Tienen por objetivo reemplazar las centrales de base en caso de avera o reparacin. No deben confundirse con las centrales de puntas, ya que el funcionamiento de las centrales de puntas es peridico (es decir, todos los das a ciertas horas ) mientras que el de las centrales de reserva es intermitente. reserva citadas anteriormente; pero la instalacin del conjunto de aparatos y maquinas que constituyen la central de reserva, es fija, mientras que las centrales de socorro son mviles y pueden desplazarse al lugar donde sean necesarios sus servicios. Estas centrales son de pequea potencia y generalmente accionadas por motores Diesel; se instalan en vagones de ferrocarril, o en barcos especialmente diseados y acondicionados para esa misin. sobrante para bombear agua a un embalse superior y en las horas punta se aprovechan para dar energa a la red. Las principales centrales elctricas son esencialmente instalaciones que emplean en determinada cantidad una fuente de energa primaria limitada en el planeta (carbn, fuel y gas) o que su utilizacin causa un impacto ambiental importante en el medio ambiente de sus alrededores. Como ejemplos se tienen las centrales hidroelctricas, las termoelctricas y las nucleares. Las centrales hidroelctricas en un principio no pueden parecer muy perjudiciales, pero su instalacin en la naturaleza, obstaculizando el flujo de un ro, aunque regulando el caudal de este, puede hacer cambiar el ecosistema de su alrededor, y puede ocasionar la muerte de varias especies que vivan en l. Las centrales termoelctricas utilizan la combustin del carbn principalmente, una materia prima limitada en el planeta, y aunque antes de liberar el humo generado por la combustin se eliminan las partculas slidas, la contaminacin del aire se produce igualmente. Las centrales nucleares son las ms perjudiciales para el medio ambiente, por eso gozan de un gran sistema de seguridad. Su potencia elctrica es la mayor, pero una fuga radioactiva de un solo reactor puede tener


consecuencias devastadoras para los de seres vivos a varios kilmetros a la redonda. Las centrales elicas aprovechan la fuerza del viento que mueve las hlices para producir electricidad en el generador, estas funcionan por medio de maquinas capaces de girar con gran fuerza gracias a la accin de potencia del viento, se llaman aerogeneradores o aeroturbinas. Tipos de cargas elctricas Los tipos de cargas que existen son positivas, neutras y negativas. Si dos cargas son del mismo signo experimentan un fuerza de repulsin entre ellas. Por otro lado, si son del mismo signo, se atraern. Para generar cargas podemos realizar el siguiente experimento:

Dos varillas con cargas del mismo signo se repelen. Para observarlo pueden frotarse dos varillas del mismo material (por ejemplo, vidrio) empleando el mismo mtodo (por ejemplo, un pao de seda). Al ser del mismo material y haber sido frotadas de la misma forma, las varillas adquieren cargas del mismo signo. Si se cuelga una varilla de un hilo de forma que pueda girar y se le acerca la otra, la primera gira alejndose de la segunda, lo que demuestra que las cargas se repelen. Si las dos varillas tuvieran cargas de signo opuesto, la primera se acercara a la segunda, puesto que las cargas de distinto signo se atraen.


Para lograr que un cuerpo quede cargado elctricamente requerimos que haya en l un exceso de uno de los dos tipos de carga (+ o - ) , lo cual podemos lograr haciendo uso de diferentes procesos: Frotamiento: consiste en frotar un elemento que est cargado elctricamente con uno sin carga. Habr una transferencia electrnica del cargado al no cargado. Induccin: consiste en acercar un cuerpo cargado a uno no cargado, en este momento las cargas pasarn del primero al segundo sin necesidad de que se toquen, sino simplemente a travs del aire. Contacto: si hacemos que dos cuerpos se toquen en su superficie, la carga elctrica pasar del que est cargado al que no lo est. Tipos de consumidores Consumidores cualificados: Son aquellos clientes que compran la energa por medio de un comercializador, que se encarga de todo. Adems, ellos son los que pactan los precios del suministro elctrico y deciden si quieren adquirir otros servicios. Consumidores a tarifa: Son los consumidores ms comunes. Por decisin propia, optan por dar a las empresas energticas el poder de suministro sobre ellos con un precio establecido.

EL RIESGO ELCTRICO Se denomina riesgo elctrico al riesgo originado por la energa elctrica, Dentro de este tipo de riesgo se incluyen los siguientes: Choque elctrico por contacto con elementos en tensin (contacto elctrico directo), o con masas puestas accidentalmente en tensin (contacto elctrico indirecto). Quemaduras por choque elctrico, o por arco elctrico.


Cadas o golpes como consecuencia de choque o arco elctrico. Incendios o explosiones originados por la electricidad.

Un contacto elctrico es la accin de cerrar un circuito elctrico al unirse dos elementos. Se denomina contacto elctrico directo al contacto de personas o animales con conductores activos de una instalacin elctrica. Un contacto elctrico indirecto es un contacto de personas o animales puestos accidentalmente en tensin o un contacto con cualquier parte activa a travs de un medio conductor. La corriente elctrica puede causar efectos inmediatos como quemaduras, calambres o fibrilacin, y efectos tardos como trastornos mentales. Adems puede causar efectos indirectos como cadas, golpes o cortes. Zona de Peligro Zona de peligro o zona de trabajos en tensin: espacio alrededor de los elementos en tensin en el que la presencia de un trabajador desprotegido supone un riesgo grave e inminente de que se produzca un arco elctrico, o un contacto directo con el elemento en tensin, teniendo en cuenta los gestos o movimientos normales que puede efectuar el trabajador sin desplazarse. En esta zona nicamente se permite trabajar, mediante mtodos y procedimientos especiales, conocidos como trabajos en tensin, a trabajadores cualificados. Si un trabajador desprotegido, es decir, sin los equipos y herramientas con la proteccin elctrica mnima, se introduce en esta zona, estar expuesto al riesgo grave e inminente de que se produzca un arco elctrico o un contacto directo con el elemento en tensin. Trabajador Autorizado y cualificado Trabajador autorizado: Trabajador autorizado: trabajador que ha sido autorizado por el empresario para realizar determinados trabajos con riesgo elctrico, en base a su capacidad para hacerlos de forma correcta. Trabajador cualificado es el trabajador autorizado que posee conocimientos especializados en materia de instalaciones elctricas,


debido a su formacin acreditada, profesional o universitaria, o a su experiencia certificada de dos o ms aos. Procedimiento de trabajo Se entiende la implantacin eficaz de una serie de actividades y tareas coordinadas que definen claramente la secuencia de operaciones a desarrollar en situacin normal, en cambios planeados y emergencias previsibles, e incluye: Los medios materiales de trabajo. Los equipos de proteccin colectiva e individual. Los recursos humanos necesarios, con indicacin de su cualificacin, formacin y asignacin de tareas. Se recomienda que los procedimientos relativos a los trabajos en instalaciones elctricas o en su proximidad, se realicen por escrito. Tipos de Contacto El contacto elctrico se produce cuando la persona toca directamente partes o elementos en tensin (cables desnudos, fusibles, embarrados etc.) o mediante elementos capaces de transmitir la corriente (estructuras metlicas, carcasas de motores, etc.). Si bien, en alta tensin, el contacto puede llegar a establecerse sin llegar a tocar fsicamente la instalacin, acercndose excesivamente a sta, hasta tal punto de superar el valor de aislamiento del aire para aquella distancia y tensin. Esto hace que se produzca un arco elctrico. Efectos que produce la corriente elctrica sobre el organismo En un contacto elctrico y al circular la corriente por el cuerpo humano puede producir, como ya hemos visto, efectos muy diversos, que van, desde pequeas rampas, hasta la muerte por paralizacin de los msculos respiratorios y/o fibrilacin ventricular. Efectos de los Campos Elctricos El cuerpo humano es una mquina bioelctrica, polarizada elctricamente y toda la actividad electromagntica del entorno nos afecta. Cada


impacto de rayo genera una radiacin o pulso electromagntico peligroso para las personas. Los campos electromagnticos artificiales perturban el magnetismo natural terrestre y el cuerpo humano sufre cambios de sus ritmos biolgicos normales pudiendo sucumbir a diferentes enfermedades. Estos fenmenos estn en estudio, pues pueden afectar la membrana celular a partir de una gran exposicin en corto tiempo; en funcin de la radiacin absorbida nuestro sistema nervioso y cardiovascular pueden estar afectados. Hoy en da est comprobado que las corrientes elctricas de baja frecuencia con densidades superiores a 10 mA/m2 afectan al ser humano, no solo al sistema nervioso sino tambin pueden producir extrasstoles. Toda radiacin superior a 0.4W/kg no podr ser adsorbida correctamente por el cuerpo. El aumento repentino de 1 grado en el cuerpo puede producir efectos biolgicos adversos, ste fenmeno puede ser representado por radiaciones de gigaherzios o microondas. Prevencin de Accidentes Elctricos * La electricidad puede matar con una descarga elctrica, la fuerza de dicha descarga depender de las condiciones existentes (aislamiento en zapatos, sudor, superficie mojada, suelos aislados, etc.) * Siempre, antes de tocar el interior de un aparato, enchufe o cuadro elctrico hay que desconectar la corriente elctrica. Antes de desconectar, hay que asegurarse de que estn los ordenadores apagados u otros electrodomsticos que no puedan desconectarse de golpe. * Las herramientas tienen que ser las adecuadas, aisladas a 1000V para trabajar con corriente. Trabajos sin tensin Antes de iniciar cualquier trabajo elctrico sin tensin debemos desconectar todas las posibles alimentaciones a la lnea, mquina o cuadro elctrico. Prestaremos especial atencin a la alimentacin a travs de grupos electrgenos y otros generadores, sistemas de alimentacin ininterrumpida, bateras de condensadores, etc.


Consideraremos que el corte ha sido bueno cuando podamos ver por nosotros mismos los contactos abiertos y con espacio suficiente como para asegurar el aislamiento. Esto es el corte visible. Como en los equipos modernos no es posible ver directamente los contactos, los fabricantes incorporan indicadores de la posicin de los mismos. Si la aparamenta est debidamente homologada, tenemos la garanta de que el corte se ha realizado en condiciones de seguridad. Esto es el corte efectivo.

Interruptores Seccionadores Pantgrafos Fusibles Puentes flojos

La simple observacin de la timonera del dispositivo no es garanta suficiente de la apertura del mismo. Trabajos en proximidad con tensin Trabajo durante el cual el trabajador entra, o puede entrar, en la zona de proximidad, sin entrar en la zona de peligro, bien sea con una parte de su cuerpo, o con las herramientas, equipos, dispositivos o materiales que manipula. Proteccin personal para la prevencin de riesgos elctricos Como ya es conocido por todo el mundo el material de proteccin, individual o personal deber ser la ltima barrera entre el riesgo y el operario. A continuacin se hace referencia a las principales protecciones de este tipo de riesgo. Uso de gafas y pantallas faciales para proteger al trabajador de los riesgos del calor intenso, las radiaciones y los impactos de partculas.


Uso de guantes aislantes para la proteccin de manos y brazos. Uso de cascos dielctricos para la proteccin de la cabeza. Uso de calzado aislante para proteger al trabajador de los efectos del paso de la corriente por el cuerpo.


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