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Dispositivos eléctricos de Seguridad Parte 1 - Monografía



 
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Electricidad. Instalación de Líneas. Corriente, Energía eléctrica. Tensión. Resistencia. Protecciones. Sobrecargas. Electrocución. Tomas de Tierra. Equipos de Alta Tensión



Introducción



Actualmente el avance de los procedimientos en el manejo de la electricidad hace imprescindible el uso de implementos de seguridad, tanto personales como materiales, considerándoseles como un aspecto fundamental en el trabajo, que ayudan al trabajador a desempeñarse en forma segura y sin mayores riesgos. Si bien estos equipos no previenen los accidentes, son importantes en las consecuencias que éstos pueden causar, aminorando las lesiones y además contribuyendo en la productividad de la empresa.

En cualquier maniobra con alta tensión hay un riesgo constante, por lo cual es necesario actuar muy concentrado en el trabajo y siguiendo todos los procedimientos de seguridad. Un descuido o el pasar por alto una medida de protección puede significar serias quemaduras o bien la muerte del trabajador. Es así como las empresas eléctricas mantienen estricto cumplimiento de los procesos y medidas de seguridad, lo que se traduce en bajos índices de accidentabilidad, demostrando así que una actividad ceñida a la salvaguardia da resultados. Lo anterior también se ve reflejado en una baja ausencia laboral, ya que de ocurrir estas situaciones, se altera el proceso, se gasta tiempo en reemplazar al trabajador accidentado, con la serie de papeleo que hay que seguir, y además se fijan multas a la empresa al sobrepasar el índice permitido de accidentabilidad.

Sin embargo, existe el concepto muy generalizado de que la alta tensión, como por ejemplo 12.000 Volts o 110.000 Volts, son las que causan muertes instantáneas, pero en realidad no es así: su efecto principal generalmente es serio, la quemadura. En cambio, cuando trabajamos con voltajes bajos vale decir 220 ó 380 Volts nos confiamos y no le damos realmente la importancia que merece. Es justamente el voltaje alterno bajo el que deja a la persona “pegada” al conductor, llegando a afectar la respiración y el corazón.

La energía eléctrica puede ser peligrosa por varios factores como la tensión, intensidad, resistencia óhmica del hombre, frecuencia, la duración del tiempo de contacto, recorrido de esa corriente, factores personales, etc.

Para efectos del siguiente trabajo tomaremos en cuenta los dispositivos de seguridad que se usan en la distribución eléctrica, por lo que no tomaremos en cuenta los equipos e implementos de protección domiciliaria. Solo se mencionarán algunos implementos como los interruptores automáticos magnetotérmicos a modo de referencia.

Objetivos del Trabajo


- Conocer la utilidad y funcionamiento de los implementos de seguridad eléctricos.
- Prospectar la importancia del uso de estos implementos en el trabajo con electricidad.
- Visitar una empresa de este rubro para conocer en terreno estos implementos.
- Estructurar una exposición informativa para presentar los conocimientos aprehendidos, que además implicará la muestra de algunos implementos en la sala de clases.

Desarrollo



Proceso de distribución



Las empresas generadoras transportan la energía con una potencia que va desde los 220 a 500 mil voltios, hasta las subestaciones de enlace, donde la reciben las empresas distribuidoras, transformándola (bajándola) a 110.000 voltios.

Desde las subestaciones de Enlace la energía es transportada por una red de Líneas de Alta Tensión a otras subestaciones, llamadas Receptoras, ubicadas en distintos puntos de las ciudades. Y están unidas por torres que mantienen los cables a gran altura, para mantenerlas lejos del alcance de la gente. En estas subestaciones receptoras se baja nuevamente la potencia, reduciéndola de 110.000 voltios a 12.000 voltios.

A partir de estas Subestaciones Receptoras sale una nueva red de cables eléctricos de Mediana Tensión, que llevan la electricidad hasta los transformadores de distribución, los que se ubican en las calles, lugar en el cual se baja el voltaje de 12.000 voltios a 220/380 voltios, según el destino: El hogar o la Industria.

Algunas consideraciones sobre la electricidad



La electricidad es conformada por electrones en movimiento que se observan en la naturaleza en distintas formas (rayos, estática, etc.). Se produce cuando las cargas eléctricas se mueven a través de un conductor, siendo distribuidas por cables de alta tensión, que forman una red, permitiendo el uso de energía en las ciudades. En otras palabras se produce haciendo girar un magneto en un rollo de alambre (principio del generador eléctrico). El generador consta de dos partes básicas: una parte rotante llamada “rotor”, que es esencialmente un magneto masivo; y una parte fija llamada “estertor”, que lo forman carretes de alambre de cobre y van alrededor del rotor. Cuando el rotor gira (como una jaula de ardilla), el cable de cobre tiene un campo magnético cambiante que le penetra y se produce la electricidad.

La energía eléctrica puede generarse en las centrales hidroeléctricas, las cuales aprovechan la energía mecánica del agua almacenada en una represa. También puede generarse en las termoeléctricas, las cuales utilizan la energía calórica, en ambos casos hacen girar una turbina que genera la electricidad. La energía es la capacidad de los cuerpos, o conjunto de éstos, para efectuar un trabajo.

La Energía que utilizamos en la tierra proviene, principalmente del sol, en forma de energía lumínica y calórica. Gracias a esta última se producen los vientos en la atmósfera, las corrientes marinas y las lluvias. Una cantidad menor de esta energía es absorbida por los vegetales y transformada en energía química.

Si se acumula agua en un embalse, por gravedad, tiende a bajar al nivel del mar o sea, mientras el agua no tenga libertad de movimiento, contiene almacenada energía potencial, la cual también se conoce como energía estática. De esta forma el agua en movimiento transforma aquella capacidad de trabajo en fuerza viva o energía cinética, capaz de mover, por ejemplo, una rueda hidráulica.

Así las moléculas del agua corriente que bajan de la presa por gravedad, al ser desviadas por los árabes de la rueda hidráulica, pierden velocidad y les ceden una parte de energía cinética, la cual, al hacer girar una turbina, se convierte en energía mecánica. A su vez la turbina acciona un alternador cuya rotación produce una corriente de electrones que, por haber cambiado de estado, desarrollan energía eléctrica; ésta se transforma en energía radiante y en energía calorífica cuando el filamento de una lámpara opone cierta resistencia al paso de la corriente.

Luego, podemos decir que la energía cinética y la energía potencial son dos formas diferentes de energía mecánica: cuando una disminuye, la otra aumenta de tal forma que la suma de ambas es constante.

Aunque los cuerpos humanos reaccionan de forma muy diferente unos de otros y también según sean las condiciones del momento, podemos decir que la corriente eléctrica empieza a ser peligrosa cuando atraviesan el cuerpo humano más de 25 mA durante más de 0,2 segundos.

Se ha comprobado que la resistencia del cuerpo humano, con piel sana y seca, depende de la tensión que se le aplique, pudiendo variar entre 2.500 y 100.000 ohmios. Esta resistencia también disminuye debido a la humedad, la transpiración, las heridas superficiales, al aumentar la masa muscular de las personas, si el contacto es inesperado, etc. También, y por causas aún desconocidas, se sabe que en las altas frecuencias la corriente eléctrica deja de ser peligrosa para el cuerpo humano (a partir de unos 7.000 Hz aproximadamente), y por tal motivo se emplea mucho en electromedicina.

Debido a esto, cuando se hacen cálculos para la protección contra electrocución, y con el fin de trabajar con un buen margen de seguridad, se considera que la resistencia del cuerpo humano tiene 1.000 ohmios.

Los Reglamentos electrotécnicos fijan como tensiones peligrosas, exigiendo la instalación de protecciones contra electrocución, a partir de:

- 50 V, con relación a tierra, en locales secos y con suelos no conductores.
- 24 V, con relación a tierra, en locales húmedos o mojados.
- 15 V, en instalaciones para piscinas.

Resistencia del Cuerpo Humano.



Para una tensión dada, la intensidad de la corriente que circula por el organismo es función de la resistencia eléctrica que posea ese organismo y esta relación la encontramos en la Ley de Ohm.

Pero la resistencia eléctrica del cuerpo humano, no es constante y varía según la influencia de ciertos factores, de ahí que es muy difícil precisar que corriente ha circulado por una víctima en un accidente eléctrico.

Al calcular la intensidad que circula por el cuerpo, con una tensión dada, debemos tener presente la resistencia propia del cuerpo, de la tierra, del calzado, del punto de contacto, etc.

Un terreno seco (piedra, ladrillos, madera, etc.), es mal conductor de la electricidad, pero no así uno húmedo o empapado que tendrá una baja óhmica. En igual forma, una piel sana y seca tendrá una resistencia mayor que una piel húmeda por la transpiración o con heridas, la diferencia la vemos en los siguientes valores;

Pie seca 100.000 ó más Ohms
Pie húmedo (con transpiración) 10.000 ó más Ohms
Interior del cuerpo de manos a pies 400 a 600

Tensión de la corriente: El riesgo de fibrilación alcanza su máximo cuando la tensión tiene una variación entre 220 a 800 volts para una condición habitual de resistencia del cuerpo pero puede presentarse con resistencias débiles y con tensiones de 100 a 160 volts.

Frecuencia y forma de la corriente: Se ha comprobado que para alcanzar los valores anteriores definidos, la corriente continua necesita valores de intensidad cuatro veces más altas que con las corrientes alternas comúnmente empleadas. El principal problema que presenta la corriente continua es la electrólisis de los líquidos orgánicos3 provocando con ello perturbaciones al organismo al disociar las sales metálicas disueltas.

Por sobre 1.000 cps. ocasiona efectos térmicos y son bien conocidos los equipos médicos que usan alta frecuencia y bajos valores de voltaje.

Tiempo de Contacto: Se ha comprobado experimentalmente que no hay fibrilación ventricular en contactos eléctricos menores de 0,2 seg..

Aprovechando esta característica, encontramos en el mercado interruptores automáticos ultrarápidos, altamente sensibles que interrumpen el paso de la corriente en pocos milisegundos después de haber detectado una fuga a tierra de pequeñas cantidades de corriente, evitando así los efectos perjudiciales al cuerpo humano por el flujo de corrientes de duración e intensidad suficiente o para producir daños al equipo o incendio. (Protector Diferencial).

Tales dispositivos pueden ser intercalados entre un equipo individual (taladro de mano) y la red o en forma permanente para proteger un circuito.

Trayectoria de la Corriente:



Es fundamental tener claro que según sea el trayecto que tenga la corriente será el daño que ocasionará al cuerpo humano. Un contacto entre una mano y tierra a través de los pies, será en extremo peligroso si lo comparamos con otro que tenga por contacto entre pie y pie.

Intensidad de la corriente



En los accidentes eléctricos por circulación de corriente el cuerpo humano pasa a formar parte de un circuito comportándose como un componente más.

Esto puede ocurrir de tres formas diferentes:

a) Cerrar un circuito con el cuerpo, como es el caso de tomar las dos puntas de un conductor eléctrico cortado y energizado.
b) Establecer un circuito con el cuerpo entre dos conductores de diferente tensión, como es el caso de un contacto entre fases.
c) Establecer contacto con el cuerpo entre un conductor energizado y tierra es el caso más frecuente.
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La energía eléctrica distribuida en nuestro país, es del tipo alterna con 50 ciclos por segundo. Esto hace que tengamos 100 pulsos alternados entre fase y neutro, lo que produce el efecto de agarrotamiento de los músculos afectados por la circulación de la energía, impidiendo que la persona logre soltarse del punto de contacto eléctrico. Este efecto se llama tetanización muscular.

Cuando el accidente ocurre con bajas tensiones, puede ocurrir que la víctima llame pidiendo auxilio o logre desprenderse del elemento con tensión; si el accidente ocurre con alta tensión, se produce un contracción muscular muy fuerte y el accidente es arrojado fuera del punto de contacto con el elemento energizado.

Causas de los Riesgos Eléctricos



Por condiciones inseguras


- Falta de altura de líneas de alta y baja tensión con respecto al suelo.
- Poca distancia entre líneas de alta y baja tensión.
- Uso de material inapropiado para instalaciones eléctricas.
- Falta de conexión a tierra para protección de artefactos y equipos eléctricos.
- Aislación dañada en instalaciones que la requieren.
- Sobrecarga de los circuitos.
- Equipos o materiales de mala calidad.


Por acciones inseguras



- Ignorancia de los efectos de la electricidad en el ser humano.
- Uso indebido de herramientas para trabajos en líneas o equipos energizados.
- No usar los elementos de protección personal otorgados para trabajos especificos.
- Concepto errado de lo que es valentía, cometiendo actos temerarios. Realizar trabajos con equipos en mal estado.
- No estar físicamente apto para ejecutar un trabajo en determinada ocasión.
- Mala planificación del trabajo.
- Intervenir en equipos o instalaciones sin conocimiento previo.

Importancia de los Implementos de seguridad eléctricos


La principal importancia de los elementos de seguridad eléctricos es proteger a los trabajadores de los posibles accidentes. Entendiéndose como accidente a todo hecho no deseado que interrumpe un proceso normal de trabajo y que causa lesiones o pérdida de bienes materiales. Para este efecto la Ley 16.744 establece que “son también accidentes de trabajo los ocurridos en el trayecto directo, de ida o regreso, entre la habitación y el lugar de trabajo. Así también los sufridos por dirigentes de instituciones sindicales, a causa o con ocasión del desempeño de sus cometidos gremiales, y los acontecidos a los trabajadores en acciones de capacitación laboral”.

Luego, según el artículo 53 del Decreto Supremo 594 (ex 745) del Ministerio de Salud, establece que “el empleador deberá proporcionar a sus trabajadores, libres de costo, los elementos de protección personal adecuados al riesgo a cubrir y el adiestramiento necesario para su correcto empleo, debiendo, además mantenerlos en perfecto estado de funcionamiento. Por su parte, el trabajador deberá usarlos en forma permanente mientras se encuentre expuesto al riesgo”. Los dispositivos de seguridad eléctricos se entienden sobre la base de la necesidad de instalar e intervenir en las líneas de alta, media y baja tensión, de manera de poder extenderlas o mantenerlas en buen estado.

Es así, como con estos dispositivos los trabajadores pueden desempeñarse en su labor con confianza, reduciendo el tiempo de exposición a la electricidad, y maximixando su rendimiento, manteniéndose enfocado hacia un trabajo minucioso y eficaz. De lo anterior, podemos deducir que un trabajo seguro significa una mayor productividad y un mejor servicio, dado que aleja al trabajador de preocupaciones centrándolo en un buen desempeño de su labor. De esta manera la empresa eléctrica se ve en la obligación de informar en forma oportuna y convenientemente a todos sus trabajadores acerca de los riesgos que entrañan sus labores y de las medidas preventivas y los métodos de trabajo correctos. Especialmente debe señalarles acerca de los elementos, productos y substancias que deben utilizar en los procesos de producción, sobre la identificación de los mismos (fórmulas, sinónimos, aspecto y olor), sobre los límites permisibles de exposición y especialmente de los peligros que les pudiesen producir a la salud. En forma sustantiva también se deben mencionar las medidas de protección y de prevención contra los agentes de peligro. El código del trabajo menciona en su artículo 184: “En el cumplimiento a esta disposición legal la empresa tomará las medidas necesarias para proteger eficazmente la vida y salud de sus trabajadores. Dispondrá de los elementos necesarios para prestar, en caso de accidente de sus trabajadores, oportuna y adecuada atención médica”.

Al trabajar con altas tensiones las empresas eléctricas deben llevar con rigurosidad los procesos de instalación y manejo de líneas energizadas, procurando que sus trabajadores utilicen los equipos de protección personal adecuados y debidamente certificados. El trabajo con electricidad es catalogado como uno de los más peligrosos, por lo que es imprescindible el cumplimiento de lo antes señalado. Es así como en el artículo 54 del D.S 594 del Ministerio de Salud se expresa que “los elementos de protección personal usados en los lugares de trabajo, sean éstos de procedencia nacional o extranjera, deberán cumplir con las normas y exigencias de calidad que rijan a tales artículos según su naturaleza”.

Además, las normas de seguridad influyen en el servicio que la empresa ofrece a sus clientes, pues evitan daños a la propiedad, a los artefactos eléctricos y a los mismos usuarios.

Asimismo los implementos de seguridad eléctricos, aminoran las consecuencias de los accidentes, reducen la tasa de accidentabilidad, procurando evitar la pérdidas de recursos humanos y consecuentemente los costos económicos a la empresa.

Protecciones básicas de los circuitos de alumbrado y distribución



Toda instalación eléctrica debe estar dotada de una serie de protecciones que la hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los aparatos aéreos conectados, como de las personas que han de trabajar con ellas.

Existen muchos tipos de protecciones que pueden hacer una instalación eléctrica completamente segura ante cualquier contingencia, pero hay tres que deben usarse en todo tipo de instalación: de alumbrado, domésticas, de fuerza, redes de distribución, circuitos auxiliares, etc., ya sean de alta o baja tensión. Estas tres protecciones eléctricas, que describiremos con detalle a continuación:

a) Protección contra cortocircuitos
b) Protección contra sobrecargas
c) Protección contra electrocución

Protección contra cortocircuitos: se define como la unión de dos conductores o partes de un circuito eléctrico, con una diferencia de potencial o tensión entre sí, sin ninguna impedancia eléctrica entre ellos.

Este defecto, según la Ley de Ohm, al ser la impedancia cero hace que la intensidad tienda a infinito, con lo cual peligra la integridad de conductores y máquinas por el calor generado por dicha intensidad, debido al efecto Joule. En la práctica la intensidad producida por un cortocircuito siempre queda amortiguada por la resistencia de los propios conductores, que aunque muy pequeña, nunca es cero.

Las normas electrotécnicas especifican que en el origen de todo circuito deberá colocarse un dispositivo de protección, de acuerdo con la intensidad del corto circuito que pueda presentarse en la instalación. No obstante, se admite una protección general contra cortocircuitos para varios circuitos derivados.
Los dispositivos más empleados para la protección contra cortocircuitos son los interruptores automáticos magnetotérmicos, que se usan en las instalaciones domiciliarias e industriales y pero también existen los fusibles calibrados, los cuales son atinentes de desarrollar para el presente trabajo:

- Fusibles calibrados (también llamados cortocircuitos): son una sección de hilo más fino que los conductores normales, colocado en la entrada del circuito a proteger, para que al aumentar la corriente debido a un cortocircuito, sea la parte que más se caliente, y por tanto la primera en fundirse. Una vez interrumpida la corriente el resto del circuito ya no sufre daño alguno. Existen fusibles llamados rápidos, lentos y de acompañamiento, dependiendo del circuito que sea, generalmente se usan en los arranques de motores industriales.
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