Principios de la electricidad II Cristofher Talamilla Seguridad electrica Instituto IACC 20 de junio de 2018
Desarrollo INSTRUCCIONES: 1. Leer contenidos de la semana 2. 2. Revisar el material complementario disponible en recursos adicionales. 3. Las respuestas a las preguntas de la tarea deben ser una elaboración propia. Usted se apoyará en los contenidos de la semana y también puede hacerlo con otros textos, pero siempre debe identificar los autores y citar las fuentes. Recuerde agregar la bibliografía al final del control en formato APA. Cuide su redacción y ortografía. Puede consultar en el Foro Novedades el documento de Normas APA. DESARROLLO DE LA TAREA: 1- Según lo estudiado en el contenido de la semana 2, explique el origen del fenómeno eléctrico en un conductor y cuáles son las características que tienen estos materiales para conducir electricidad (2 puntos). Los conductores tienen la particularidad de perder electrones con facilidad con pequeñas cantidades de energía. En los átomos la capa de valencia puede contener hasta ocho electrones y cualquier magnitud de energía que se aplique a uno de ellos, la cual se reparte entre todos los electrones de valencia de la capa, es decir, mientras menor es la cantidad de electrones de valencia, más energía toman y más fácil será librarse del átomo. Los átomos de los conductores tienen solo 1 o 2 electrones de valencia. Los que solo tienen 1 electrón de valencia son los mejores conductores eléctricos. La mayor parte de los metales son buenos conductores: el cobre, la plata y el oro son ejemplos de buenos conductores ya que estos elementos tienen un electrón de valencia en su capa exterior. 2- Indique dos fenómenos físicos o químicos que generan electricidad e indique para cada uno alguna utilidad práctica en la industria o en el ámbito doméstico (2 puntos). Fenómeno químico. La corriente eléctrica se genera por la reacción química de dos compuestos, como son las pilas o baterías. Las pilas básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito, el cual es un conductor de los iones. Esta configuración logra que los electrodos reaccionen con el electrolito, en uno de los electrodos, en este caso el ánodo. Se producen así electrones (oxidación) y en el cátodo un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan hacia el cátodo a través de un conductor externo, se produce una corriente eléctrica. 3- Durante una intervención a un tablero, un técnico tiene un contacto eléctrico de tipo directo con una de las partes activas de las barras que energizan el tablero.
a) Indique los factores que determinarán el daño al cuerpo humano y sus características según los principios eléctricos (1 punto). Primero, se debe conocer y definir cómo se mide la carga eléctrica. La magnitud de carga eléctrica de un cuerpo se determina según el número de electrones en relación al número de protones que contiene dicho cuerpo. Su símbolo es la letra Q y la unidad para expresarla es el Coulomb. Una carga eléctrica negativa de 1 Coulomb significa que el cuerpo tiene 6,241 ×1018 veces más electrones que protones. Esta también puede ser positiva y es este caso el cuerpo tendría 6,241 ×1018 veces más protones que electrones. Aquella magnitud indica solamente la cantidad de carga eléctrica de un cuerpo sin movimiento de estas cargas. La magnitud que mide el movimiento de cargas en un punto en un determinado tiempo (flujo de cargas eléctricas) es la intensidad de la corriente que se expresa en amperes y 1 ampere se define como el paso de 1 Coulomb (1C) por cualquier punto del conductor en un segundo (o el paso de 6,241 ×1018 electrones por segundo) Por esto los daños que puede causar en el cuerpo humano pueden ser las siguientes: 1) V > 400 V, la fuerza eléctrica podría ser lo suficiente como para perforar la epidermis (capa externa de la piel). 2) Los voltajes más altos tienen mayor probabilidad de crear arcos eléctricos, lo que ocasionaría un flujo de corriente en el organismo, además de las quemaduras externas (por efecto del arco eléctrico). b) Suponga que la tensión o diferencia de potencial a la que se expuso el técnico fue de 230V y tome en cuenta que la resistencia (o impedancia) del cuerpo humano depende de la tensión, según la siguiente tabla:
En base a ello, calcule usando la ley de Ohm la corriente que circula por el cuerpo humano, para los tres casos (5%, 50% y 95% de las personas) según la tensión de contacto. Además, determine el daño que se produce al cuerpo humano, según la corriente calculada para los tres casos y a partir de la siguiente tabla (2 puntos). Según puede verse, en el caso de una red doméstica a 230 V, el 5% de la población tendría una resistencia inferior o igual a 1000 Ω, el 50% no superaría los 1350 Ω y el 95% tendría un valor igual o menor que 2125 Ω. Obviamente el peor caso corresponde a los 1000 Ω, que darían lugar al paso de una corriente de 230 mA cuyas consecuencias podrían ser fatales.
c) Compare los tres resultados e indique la relación que existe entre la tensión (diferencia de potencial) (v), intensidad de la corriente (I) y resistencia eléctrica con
el triángulo de la ley de Ohm. Explique qué ocurre con la corriente cuando la resistencia (o impedancia) es menor y la tensión mayor (2 puntos).
Umbral de percepción: Valor mínimo de intensidad que provoca una sensación en una persona. Umbral de reacción: Corriente mínima que produce una contracción muscular. Umbral de no soltar: Valor máximo de la intensidad para el cual una persona puede soltarse de unos electrodos que provocan el paso de la corriente. En corriente alterna se considera que este valor es de 10 mA, para cualquier tiempo de exposición. Umbral de fibrilación ventricular: Valor mínimo de la intensidad que puede originar fibrilación ventricular. Decrece sustancialmente cuando la duración del paso de corriente se prolonga más allá de un ciclo cardíaco. Es la causa principal de muerte por accidentes eléctricos.
Bibliografía Contenidos de la semana 2
