Un intento de explicar
las razones por las que resulta tan difícil
electrocutar a la gente, salvo que no sea eso lo que se pretende.
Introducción.
Hace algunos meses pasó por los cines una película de un
director norteamericano, Frank Darabont,
titulada La Milla Verde, protagonizada por un Tom Hanks claramente pasado de peso, cuya
contemplación me llevó a una serie de reflexiones, fruto de las cuales nacieron
una conferencia en mi Colegio Profesional, y esta publicación, ambas imbuidas
por la misma voluntad de enseñar divirtiendo.
Desconozco si el colectivo de instaladores eléctricos,
primero destinatario de estas reflexiones, es mucho o muy poco cinéfilo, pero estoy seguro que los que
asistieran a la proyección de la citada película, al ver aquella impresionante
secuencia de la ejecución de uno de los personajes en la Old
Sparkey, la vieja silla eléctrica, se preguntaron por que resulta tan
difícil electrocutar a una persona en
silla, cuando muchos de nuestros conocidos, o aún amigos,
fallecieron en accidentes de un nivel de riesgo aparentemente menor?
En la secuencia citada, uno de los carceleros, un
personaje especialmente odioso, omite intencionadamente mojar en agua la
esponja que se pone bajo el electrodo de la cabeza del reo, lo que provoca que
se dificulte el paso de la corriente eléctrica por el condenado, y unas
imágenes de la electrocución francamente difíciles de aguantar. Imágenes que,
por otra parte, están disponibles en la WEB con un protagonista real, Allen Lee
Davis, cruelmente ejecutado en el
aparentemente civilizado estado de Florida, el pasado año [1].
Pero volvamos al meollo del asunto, que no debe ser objeto
de este artículo el argumentar en favor o en contra de la pena de muerte, ni
dar consejos de procedimiento a verdugos aficionados, sino el repaso de algunos
conceptos eléctricos relacionados con los fenómenos de la electrización, y lo
que es más importante, las estrategias tendentes a minimizar el riesgo de
electrocución para los usuarios de la electricidad.
Los
riesgos de la energía Eléctrica.
Toda actividad
humana comporta riesgo. Sin poner ejemplos extremos como podría ser el circular
en automóvil por Vigo, el simple hecho de salir a la calle lleva aparejados
unos riesgos. El nivel de este riesgo puede ser expresado numéricamente, un
caso entre cien, entre mil, o entre un millón, pero su valor numérico no tiene
importancia más que para las compañías de seguros, porque nosotros seguiremos
teniendo más miedo a viajar en avión aunque el automóvil o la motocicleta sean
mucho más peligrosos, y seguiremos preocupándonos más por la contaminación
electromagnética que la instalación de un nuevo centro de transformación a unas
decenas de metros de nuestra vivienda que por la producida por el teléfono
móvil que ponemos a unos centímetros de nuestro cerebro. No importa, pues, el
nivel de riesgo y la frecuencia de los accidentes sino la percepción que
tenemos de ese nivel de riesgo
Otro aspecto del
riesgo eléctrico que me interesa señalar es lo que tiene que ver con su percepción
y con la necesidad de su aprendizaje. Dicen los que saben de estas cosas que el
ser humano percibe el riesgo a dos niveles: un nivel genético, que no necesita de
aprendizaje, y un nivel cultural que es generado por acumulación de
experiencias. El miedo al fuego, el miedo a las alturas, etcétera, estarían, según
estas fuentes en este primer nivel, y el miedo a la electricidad en el segundo.
Toda vez que gran parte de la actividad de progreso de la humanidad es una
lucha por minimizar el riesgo, y que, concretamente en nuestro caso, la
alternativa energética eléctrica ha nacido también como una minoración de los
riesgos de la distribución canalizada del gas en los hogares, el uso de la
electricidad como fuente de energía en las viviendas tiene, en cuanto del
riesgo, un aspecto evidente y uno inesperado: El evidente es la mejora del
nivel de riesgo, mientras que el menos evidente es sin duda el aumento en la dificulta
de su percepción.
Y hemos de
reconocer que la corriente eléctrica mata. No mata tanto como debiera, si
tenemos en cuenta la cantidad de prácticas irresponsables que vemos a diario,
pero nuestra profesión y oficio es, precisamente, el luchar por conseguir que
no mate absolutamente nada. Ni tan siquiera en Florida. Es preciso no olvidar
que, en esa parte del reglamento de baja tensión, REBT, que no lee casi nadie,
se establece que:
Capítulo 1: el REBT tiene por objeto establecer las
condiciones y garantías que deben reunir las instalaciones eléctricas [...]
para garantizar la seguridad de las personas y de los bienes.
El citado REBT también
habla de mejorar la calidad del suministro, de unificar las características de
los materiales y de mejorar el rendimiento económico de las inversiones, pero
todo eso, por importante que les pueda parecer a los que se creen a salvo del
riesgo de electrocución, muy en segundo
lugar.
Garantizar la
seguridad es, por tanto, nuestra primera ocupación y preocupación. Resumiendo
mucho podemos afirmar que los daños a las personas provocados por las
instalaciones eléctricas pueden ser originados fundamentalmente de dos formas:
· Indirectamente, como resultado de
un mal funcionamiento de un equipo o instalación eléctrica, que dé como
resultado una situación de riesgo, entre las que podemos señalar como más
frecuente el fuego de origen eléctrico.
· Directamente, por contacto involuntario
con piezas bajo tensión, de forma que parte de la corriente del sistema
atraviese nuestro cuerpo.
Aclarar que
cuando este contacto se establece con partes que están bajo tensión porque esa
es precisamente su función hablaremos de contacto
directo, y cuando lo sea con partes que adquirieron esa condición como
resultado de un defecto en el aislamiento de contacto indirecto. El primero tiene un mayor nivel de riesgo y una
mejor percepción, y el segundo un menor nivel de riesgo pero mucha peor
percepción, lo que lo convierte en más peligroso. A este según tipo le
dedicaremos parte importante de nuestro análisis.
Antes de entrar
en este análisis de los riesgos y de la gravedad de las consecuencias de estas
formas de contacto, repasemos brevemente algunos conceptos eléctricos.
La circulación de la corriente eléctrica.
La
circulación de la corriente eléctrica a través de un conductor está gobernada por
la bien conocida, (por lo menos por los ingenieros eléctricos), Ley de Ohm Ampliada, en la que se define
la impedancia como la relación entre
la tensión aplicada y la intensidad que circula por el referido conductor. Recordemos
también, que estas impedancias pueden ser lineales o no lineales, homogéneas o
no homogéneas, y de valor estable en el tiempo o no estable. Y el cuerpo de un
ser vivo en general, bajo el punto de vista de las impedancias, es justamente todo
lo que comienza por no: no lineal, no homogénea (piel, músculos, huesos, etc.) y
no estable en el tiempo.
La impedancia es también
muy dependiente de las diversas influencias externas: mano y pié mojado o seco,
y muchas más en las que se incluye el sexo y el estado físico y psíquico del
accidentado. Si a esto añadimos el dato de que las impedancias varían en cada
persona concreta, y que además esta impedancia es muy difícil de medir en los
seres vivos (por lo menos sin poner en peligro su vida) llegaremos a la conclusión
que el único acercamiento posible al tema es el método estocástico [1].
Todo un desafío!.
Como explicaremos más
detalladamente un poco más adelante, lo que establece los límites del riesgo en
la electrización de un ser vivo, es decir la gravedad de los daños esperados, son
el valor da corriente, función como hemos analizado previamente de la tensión
aplicada entre extremos del circuito de electrización y de la impedancia de la
trayectoria de esa corriente, en estrecha relación con el tiempo de paso de
esta corriente. La lucha, por tanto, para intentar minimizar este riesgo se establecerá
en tres frentes:
ü El frente de la tensión. En el campo de los contactos directos, utilizando bajas tensiones de
seguridad; en el de los contactos indirectos haciendo muy pequeña la tensión de
contacto.
ü El frente de la corriente: maximizando las impedancias del
circuito de electrización, impedancia del
propio contacto, impedancia del cuerpo [2],
impedancia del suelo, etc.
ü El frente del tiempo: puesto que el tiempo juega un
papel determinante en la gravedad de los daños esperados, cortando las fuentes
de suministro en el tiempo más breve posible.
En el vigente,
esperemos que por poco tempo [3],
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en su instrucción MI-BT 021, se establece
que, para la protección de las personas contra los riesgos del paso de la corriente
eléctrica, se pueden establecer dos tipos de medidas:
ü Medidas de la Clase A: son aquellas que no
necesitan del corte de la alimentación para otorgar la protección.
ü Medidas de la Clase B: por el contrario necesitan del
corte de la alimentación para otorgar la protección.
Entre las medidas de
la Clase A, también denominadas básicas, podemos citar: la interposición de barreras
aislantes, el empleo de aparatos de doble aislamiento, la inaccesibilidad
simultánea de elementos conductores y masas, el recubrimiento de las masas
metálicas con aislamientos de protección, la utilización de diferencias de
potencial no peligrosas, la separación de circuitos por medios galvánicos, cómo
son los transformadores de aislamiento, el empleo de bajas tensiones de
seguridad y las conexiones
equipotenciales entre masas metálicas.
Por el contrario, las
únicas medidas de la Clase B que se citan son: el establecimiento de un camino
de baja impedancia para las derivaciones a tierra, unido a un dispositivo de
detección y corte automático de la alimentación, conocido como interruptor
diferencial o más correctamente Dispositivo Diferencial Residual, DDR, o bien, en
casos concretos, un magnetotérmico, o en su más correcta denominación dispositivo
de corte de corrientes de cortocircuito, DPCC.
Por su parte la Norma
UNE 20460-4-41, núcleo del futuro REBT, complica un poco más las cosas,
estableciendo tres tipos de medidas:
ü Medidas de Protección
contra los contactos directos e indirectos.
ü Medidas de Protección
contra los contactos directos.
ü Medidas de Protección
contra los contactos indirectos.
Medidas de protección contra contactos
directos e indirectos.
La mencionada Norma
recoge cómo única medida capaz de dar una protección adecuada en las dos
situaciones, es decir, contacto con piezas bajo tensión y contacto con piezas
puestas bajo tensión por el efecto de una avería, la utilización para el
abastecimiento de las denominadas como Muy Bajas Tensiones de Seguridad, MBTS.
Este sistema, de utilización práctica muy limitada, consiste en el empleo de
una fuente de alimentación, de características normativas muy definidas, con
una tensión de alimentación por debajo de los 50V en corriente alterna, o 75V
en corriente continua.
Medidas de protección contra los
contactos directos.
Las medidas de
protección contra los contactos directos definidas en UNE 20460-4-41, son la
protección por aislamiento de las partes activas, la protección por medio de
barreras o envolventes, la protección por medio de obstáculos, la protección
por alejamiento, y una protección complementaria por dispositivos de corriente
diferencial residual, es decir, diferenciales, de alta sensibilidad.
La protección contra
los contactos directos por aislamiento de las partes activas consiste en dotar
la estas partes, de un aislamiento que no pueda ser retirado más que con su
destrucción, no considerando a las pinturas, barnices y lacas, entre estos
medios.
Por su parte la
protección por medio de barreras o envolventes, consiste en situar estas partes
activas en el interior de envolventes con un grado de protección mínimo de
IP2X, fijadas de forma segura, fuertes y duraderas, aun teniendo en cuenta las
posibles influencias externas. Estas protecciones serán retirables solamente
mediante herramientas y sin tensión en las partes activas.
En cuanto a la
protección por medio de obstáculos, solamente es posible su implantación en los
locales afectos al servicio eléctrico, con acceso restringido al personal
autorizado, impidiendo el acercamiento y el contacto no intencionado. Estas
protecciones serán desmontables sin herramientas, como por ejemplo las rejas de
las celdas de obra civil de los centros de transformación. En estos mismos locales
se podrá igualmente implantar la denominada protección
por alejamiento, consistente en el establecimiento de un volumen de
accesibilidad, limitado por el espacio que una persona puede alcanzar con la
mano sin medios auxiliares.
Como complemento de todas
estas medidas, o barrera contra las imprudencias, la norma recomienda el uso de
una protección complementaria por dispositivos de corriente diferencial
residual (DDR) de alta sensibilidad, es decir de una sensibilidad igual o mayor
que 30 ma.
Medidas de protección
contra los contactos indirectos.
En la protección
contra los contactos indirectos se describen dos tipos de protecciones: las
activas, basadas en el empleo de aparatos de detección y corte automático de la
alimentación, y las pasivas, basadas en la utilización de doble aislamiento, de
locales y emplazamientos no conductores, de conexiones equipotenciales locales
no conectadas a la tierra general, y de la protección por separación eléctrica
o separación de circuitos, mediante un transformador de aislamiento, cuyo
funcionamiento analizaremos más adelante, con ocasión de los esquemas de
conexión a tierra, con el que tendremos más posibilidades de entender
correctamente su funcionamiento.
Medidas Pasivas.
En las conexiones equipotenciales
locales, todas las masas metálicas simultáneamente accesibles están al mismo
potencial, pero aisladas de la toma de tierra eléctrica, por lo que, en caso de
defecto de aislamiento, el circuito de retorno a la fuente no se cierra, lo que
impide la aparición de tensiones de contacto peligrosas.
Otro método semejante
es la utilización de locales denominados no conductores. En estos locales las
paredes y el suelo tienen una alta resistencia eléctrica, superior a los 50 kΩ
para tensiones menores de 500 V, y la 100 kΩ para tensiones mayores, valores
medidos con una tensión de prueba de 2000 V. De esta forma se asegura que la
corriente de fuga, en condiciones normales de servicio, es menor de un
miliamperio.
Cómo última de las
medidas pasivas, se recoge el empleo del doble aislamiento, consistente en la
utilización de aparatos en los que en el caso de un defecto en el aislamiento
principal queda aún interpuesto entre la parte activa y el usuario, un
aislamiento secundario. En la mayor parte de los casos este aislamiento
secundario es la propia carcasa del aparato. Estos materiales se denominan de
Clase II, y llevan una indicación formada por dos cuadrados, uno en el interior
del otro.
Medidas Activas.
Las medidas activas, que
llevan implícito el corte automático de la alimentación, necesitan, además de
la detección de la aparición de la condición de peligro y la actuación del
elemento de corte sobre el circuito vigilado, las siguientes condiciones,
comunes a todos los esquemas de conexión a tierra que describiremos un poco más
adelante:
· Todas las masas
metálicas deben estar unidas a tierra con conductores de sección adecuada.
· Dos masas metálicas
simultáneamente accesibles han de estar imperativamente unidas a la misma
puesta a tierra.
· El corte de la
alimentación debe producirse dentro de los valores tiempo/corriente
establecidos en la norma IEC 60479-2 y que recogemos al final de esta parte.
La tantas veces citada a lo
largo del artículo, norma UNE 20.460-4/41, en su punto 413.1.1.3, establece
que, un dispositivo de protección debe separar automáticamente de la
alimentación la parte de la instalación protegida por este dispositivo, de tal
forma que, después de un defecto en esta parte, no se pueda mantener una
tensión de contacto en ninguna parte de la instalación de un valor superior al
indicado en la Tabla 41 A, representado en la Figura 41 B, durante un tiempo
más largo del indicado en ellas.
En la tabla se indica el
tiempo de funcionamiento máximo de la instalación para una cierta tensión de
contacto. La tensión de contacto es función de la tensión simple del sistema y
del esquema de conexión a tierra.
Tabla 41 A
|
Figura 41B
|
|
Tensión de contacto supuesta [V]
|
Tiempo de funcionamiento máximo [s]
|
 |
< 50
|
4
|
|
50
|
5
|
|
75
|
1
|
|
90
|
0,5
|
|
110
|
0,2
|
|
150
|
0,1
|
|
220
|
0,05
|
|
280
|
0,03
|
|
(Continuará)
NOTA [1]: Se
denomina estocástico a aquel sistema que funciona determinado por el azar y la
probabilística. Las leyes de causa/efecto no explican cómo actúa de manera determinista, sino en función de
probabilidades. La palabra proviene del griego: στοχαστικός, hábil en conjeturar.
Significa "perteneciente o relativo al azar".
NOTA [2]: Para el
lector que desee ampliar conocimientos sobre las partes de esta impedancia del
cuerpo humano, en la Norma UNE 20572, se define la Impedancia total del cuerpo humano como el resultado de la suma, en
valores complejos, de la impedancia existente entre dos electrodos en contacto
con dos partes del cuerpo, después de suprimir la piel bajo los mencionados
electrodos, a la que denomina interna,
y la impedancia de la piel, o la existente entre un electrodo
ubicado sobre ella y otro en los tejidos conductores subyacentes. Además
introduce el concepto de Resistencia
inicial del cuerpo [Ríe], a la que define como la resistencia que limita el
valor de cresta de la corriente, en el momento en que se aplica la tensión de
contacto.
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