¿Qué es un supresor de sobretensiones transitorias?

¡Saludos, amantes de la electricidad y la protección de equipos! Hoy, vamos a adentrarnos en el fascinante mundo de los supresores de sobretensiones transitorias. ¿Alguna vez has sentido preocupación por esos picos de voltaje repentinos que podrían dañar tus electrodomésticos? ¡Entonces sigue leyendo, porque esta entrada te mostrará cómo los supresores de sobretensiones transitorias pueden ser tus aliados en la lucha contra esos temidos picos!

Cómo la puesta a tierra previene descargas eléctricas

Falla a tierra del motor. Existe un peligro.

Descubre cómo la puesta a tierra previene descargas eléctricas. En la imagen anterior se muestra una falla o cortocircuito dentro de un motor trifásico, que opera a 208 voltios, de manera que el chasís del motor se puede considerar como vivo o energizado. Cuando ocurre una falla dentro del motor, el armazón metálico de éste se encuentra al mismo potencial a tierra que el conductor de fase.

Ahora existe tanto un peligro como las probabilidades de un accidente en caso de que alguien toque al mismo tiempo el armazón del motor y una superficie que esté conectada a tierra. Existe una diferencia de potencial entre el punto 1 y los puntos 2 y 3, cuyo valor puede variar dependiendo de la efectividad de la unión entre el conductor de fase del armazón del motor.

El valor máximo puede ser de 208 voltios o una porción de éstos. Pero existe de todas maneras una diferencia de potencial entre el armazón del motor y cualquier superficie que esté conectada a tierra.

Peligro de descargas eléctricas

Descarga eléctrica.

En la imagen anterior se muestra un accidente que ocurre cuando alguien toca al mismo tiempo el armazón metálico del motor y una tubería metálica. Esto crea un circuito eléctrico completo a través de la persona, quien ahora recibe una descarga eléctrica. ¿Cuál sería el voltaje que circula a través de la víctima? Todo depende de qué tan efectivo sea el contacto de la persona para completar el circuito y de la impedancia tanto del sistema como de la persona. Éste no es el único peligro existente.

Peligro de recibir una desarga eléctrica.

En esta imagen se ilustra el segundo peligro. Una persona toca el armazón del motor y pisa una superficie conectada a tierra, al mismo potencial que la tubería metálica para agua. De nuevo, se puede observar la trayectoria de la corriente a través del cuerpo. La severidad de la descarga eléctrica de la víctima depende de la forma en que la víctima esté conectada al circuito eléctrico.

Ver también: La severidad de una descarga eléctrica

Cómo la puesta a tierra previene descargas eléctricas

El peligro se elimina instalando un puente de unión.

En esta otra imagen se muestra en forma conceptual la conexión de un puente de unión. Esta instalación es parte de un sistema que está conectado a tierra en forma adecuada y elimina los peligros que existían antes. Sin embargo, en los circuitos normales, el puente de unión no se conecta individualmente al armazón del motor. De acuerdo al Código, en un diseño correcto, este conductor de tierra se extiende en paralelo con los conductores de circuito dentro del mismo conducto.

La instalación de este puente de unión elimina la diferencia de potencial que puede existir entre el armazón del motor y otras superficies conectadas a tierra. Al conectar el puente se crea otra trayectoria para que la corriente fluya y muy posiblemente permitirá que se activen los interruptores de circuito. De esta manera, se eliminan los peligros de descarga eléctrica y se protege el motor de una reparación costosa.

En resumen, el puente de unión elimina la diferencia de potencial. No existirá una presión (voltaje) que empuje la corriente a través del cuerpo y la baja impedancia de la trayectoria ofrecida permite que la corriente circule por el conductor y no a través del cuerpo humano.

Instalación correcta de la tierra de seguridad.

La imagen anterior muestra la instalación correcta, de acuerdo con el Código, de la tierra del equipo o tierra de seguridad aplicando los conceptos presentados anteriormente.

La severidad de una descarga eléctrica

Cuando una persona toca con una mano un alambre de un circuito de 120 voltios y tiene un pie sobre la tierra, se genera una trayectoria para la corriente. La magnitud de esta corriente a través del cuerpo está limitada por el voltaje y la resistencia corporal. La severidad de un choque o una descarga eléctrica de este tipo se determina por tres factores:

1. La trayectoria de la corriente que circula a través del cuerpo.
2. El tiempo que toma la corriente en circular.
3. La cantidad de corriente que fluye a través del cuerpo.

Los materiales conductores que no están conectados a tierra representan potenciales descargas eléctricas

El cuerpo humano es comparable con un conductor eléctrico. Éste cuenta con un revestimiento o aislante, cuya función es mantener el voltaje y los electrones dentro del conductor y separar otros voltajes de él. El aislante también brinda protección mecánica al conductor. Asimismo, el cuerpo humano también está cubierto con un material aislante: la epidermis o piel humana. Del mismo modo que el aislante de un cable, la principal función de ésta es cuidar el interior del cuerpo, en este caso mantener el voltaje fuera del cuerpo. La piel también cumple una función de protección mecánica. No obstante, la capacidad de aislamiento de la piel es baja, si se compara con el forro aislante de un cable de 600 voltios.

El aislamiento del cable cubre al conductor de cobre, el cual tiene una baja resistencia y ofrece una oposición muy pequeña al flujo de corriente. En forma análoga también existe un conductor dentro del cuerpo humano. Este conductor está compuesto de agua salada, la cual también es una buena conductora de corriente. Por lo tanto, la resistencia del cuerpo es muy baja y ofrece una trayectoria a la corriente, como lo hace un conductor.

Ver también: Conoce los efectos de la electricidad en el cuerpo humano

La ampacidad de un conductor, o su capacidad para transportar corriente, la determina el material del conductor y su aislante. Por ejemplo, un alambre calibre número 14 AWG tiene una ampacidad para 15 amperes (según la tabla 310-16 del Código)

La ampacidad del cuerpo humano es muy baja ya que sólo puede conducir una fracción de corriente antes de que cause daño. Una corriente de 80 miliamperes (0.080 A) puede ser mortal.

La severidad de una descarga eléctrica

En hospitales y lugares dedicados al cuidado de la salud, existe la preocupación acerca de que tan sólo unos cuantos microamperes (0.000001 A) pueden causar daños a los pacientes.

Al aplicar 1500 ohms como la impedancia promedio de un varón, de 150 libras de peso (68 kg) y varios voltajes a un circuito, y utilizando la forma empírica de Charles Dalziel, quien estudió los efectos de las descargas eléctricas en el cuerpo humano, obtenemos la corriente máxima antes de una condición mortal para una persona:

t = 0.027 ÷ I²

En donde:

             t = tiempo en segundos

             I = corriente en amperes

Usando esta fórmula, obtenemos la descarga eléctrica máxima para varios servicios, antes de que el corazón entre en fibrilación y sobrevenga la muerte.

Por ejemplo, una lámpara incandescente de 100 watts, en un circuito de 120 voltios, usa 833 miliamperios (0.830 A). Sin embargo, sólo se requieren 80 miliamperios para provocar la muerte, o sea, ésta es una cantidad de corriente sustancialmente menor de la necesaria para prender una bombilla incandescente.

¿Qué piensas ahora de la severidad de una descarga eléctrica?

Violaciones de código más locas del 2019 (10 casos)

Violaciones de código más locas del 2019 (10 casos). Los lectores de "Instalaciones eléctricas residenciales" continúan clasificando el Código Eléctrico Nacional (NEC) como uno de los temas más importante que cubrimos. No es sorprendente que las 10 violaciones de código más locas de 2018 sea nuestro artículo de mayor lectura el año pasado. De vuelta por demanda popular, aquí están las violaciones de Código más extraordinarias descubiertas por el Consultor del NEC Russ LeBlanc en 2019.

A continuación se presentan una selección de las fotos de catástrofes de Código más locas del año pasado que violaron el NEC. Ten cuidado con los instaladores eléctricos de mala calidad. Si estás detrás de una instalación eléctrica que salió mal como las que se muestran aquí, existe una buena posibilidad de que tu trabajo práctico aparezca en estas páginas algún día. Tal vez muy pronto. Nota: Todas las referencias se basan en la edición 2017 del NEC.

1. Empalme sin caja, una de las violaciones del código más locas del 2019

Russ vio estos "empalmes voladores" durante un reciente viaje a Tennessee. El instalador unió dos piezas de tubo conduit no metálico flexible a prueba de líquidos (LFNC). Sus conductores contenidos sin instalar ningún tipo de chalupa o caja de registro. Cuando el método de cableado es tubo conduit o cables, la Sec. 300.15 requiere que se instale una caja o condulet para puntos de empalme de conductores como estos, así como puntos de salida, interruptores, puntos de unión y terminación de conductores o puntos de extracción. Cuando el LFNC se instala en longitudes mayores a 1.80 m, la Sec. 356.30 (1) requiere que el LFNC esté bien sujeto a intervalos no mayores de 90 cm y dentro de 30 cm de cada caja de salida, gabinete o accesorio.

La mayor parte del LFNC instalado aquí está cayendo por todo el lugar sin estar asegurado en su lugar. Los empalmes y los conductores energizados que sobresalen de debajo de la cinta negra pueden representar un riesgo significativo de descarga eléctrica porque se pueden alcanzar fácilmente por la mayoría de los adultos que pasan por esta ubicación de acera pública. Si esto fuera algún tipo de instalación temporal, los empalmes voladores seguirían siendo una de las violaciones de código más locas del 2019, ya que la Sec. 590.4 (G) solo permite la instalación de empalmes temporales de cordones o cables sin cajas en los sitios de construcción.

2. Hora de airear ropa sucia

La vista en esta foto es desde detrás de una fila de lavadoras y secadoras de gas en el lavadero de un edificio de apartamentos. Los tubos de ventilación de la secadora se pueden ver en el lado izquierdo. Las conexiones amarillas de las tuberías de gas se pueden ver a lo largo de toda el área del piso detrás de estas máquinas. El gran problema es llegar al panel, que se encuentra en lo alto de la pared del lado derecho. ¿Cómo se supone que alguien debe trabajar de manera segura en este panel? Es simplemente imposible. ¿Cuál crees que es peor? ¿Pisar una línea de gas y provocar una fuga masiva de gas, o accidentalmente conectarse a tierra y electrocutarse mientras intenta trabajar en este espacio?

Russ piensa que la combinación de sorprenderse y causar una fuga de gas sería la peor. Este panel debe reubicarse para crear un espacio de trabajo más seguro, uno que cumpla con los requisitos de profundidad, ancho y altura de la Sec. 110,26 (A). Una de las violaciones de código más locas del 2019 consiste en que la tubería de gas se encuentra directamente debajo del panel. Esto viola claramente los requisitos de "espacio dedicado" que se encuentran en la Sec. 110,26 (E).

3. Una sorpresa detrás de la puerta No. 1

Empujar un barrote de madera de 2 × 4 dentro de una caja eléctrica probablemente no sea una buena idea. Parece que este instalador realizó algunas "modificaciones de campo" en un gabinete de panel al extraer su relleno y usar el gabinete como una caja de empalme. Aparentemente, había demasiada tensión en los conductores y empalmes para que se sentaran bien y se acomodaran dentro del gabinete, por lo que se usó una pieza de madera combustible como un "soporte" para mantener los conductores en su lugar.

El uso de un viejo gabinete de esta manera podría considerarse una violación de la Sec. 110.3 (B) porque este equipo no fue diseñado y listado para este uso. Si simplemente no hay suficiente espacio para que quepan los conductores y los empalmes, tal vez este gabinete no cumpla con los requisitos de espacio de la Sec. 312.7. O tal vez deberíamos considerar una violación al art. 314 ya que ahora parece ser una "caja de conexiones" en lugar de un "gabinete". Quizás esta "caja de empalme" no esté correctamente dimensionada según los requisitos de la Sec. 314,28 (A) (2). En cualquier caso, podría haber problemas reales si algún empalme comienza a formar un arco eléctrico y causa que este barrote de 2 × 4 se encienda.

4. Falla de instalación de proyector, otra de las violaciones del código más locas del 2019

La caja redonda resistente a la intemperie instalada al final de este tubo conduit no se admite correctamente. El uso de un tubo conduit de metal rígido (RMC) para soportar una caja está permitido bajo condiciones muy específicas, pero este instalador no siguió esas reglas. La regla general en la Sec. 314.23 (F) permite el uso de dos RMC o tubos conduit metálicos intermedios (IMC) roscados con llave en el recinto para soportar una caja de no más de 2.8 metros cúbicos. Los tubos conduit deben asegurarse a 45 centímetros de la caja. Esta caja solo tiene un tubo conduit que la sostiene, además de tener un accesorio de compresión roscado en la caja en lugar de tener el tubo conduit roscado directamente en la caja.

Quizás el instalador estaba tratando de aprovechar la Excepción No. 2 en la Sec. 314.23 (F) para esta instalación. Esa excepción permite que se use un solo RMC para soportar una caja de registro o condulet si se cumplen seis condiciones. Esta instalación no cumple con todas esas condiciones. Una lectura enfocada de la Condición 6 para la excepción revela nuevamente el problema. El RMC debe enroscarse con una llave inglesa directamente en la caja sin el uso de un conector de compresión. En otro tema, el uso de un cable flexible entre los dos cuadros a la derecha podría considerarse una violación de la Sec. 400,12 (1).

5. La gran división, otra de las violaciones del código más locas del 2019

Otra de las violaciones de código más locas del 2019 se puede apreciar en esta fantástica foto, compartida por uno de los estudiantes electricistas de Russ que prefiere permanecer en el anonimato. En palabras de este estudiante, “Esta casa tenía tres paneles en ese callejón que estaban divididos por ese desagüe. Además, si observas en el lado izquierdo, había un interruptor colgando del panel que todavía estaba conectado a un cable ". Hay muchos problemas aquí. El que sobresale primero es el tubo de drenaje de PVC blanco y los elementos de almacenamiento instalados directamente en el espacio de trabajo requerido por la Sec. 110,26 (A). ¿Cómo puede suceder algo como esto? Estos paneles y dispositivos de sobrecorriente son casi imposibles de alcanzar ahora. La falta de la cubierta del panel también crea una condición de riesgo de descarga e incendio.

La Sección 110.27 (A) requiere que las partes vivas en este panel estén protegidas contra el contacto accidental al encerrarse en un gabinete con la cubierta instalada. La Sección 110.18 requiere que las partes de arco eléctrico de los equipos eléctricos, como los dispositivos de sobrecorriente, estén encerradas o separadas y aisladas de cualquier material combustible. En palabras de este estudiante, "Esto parece ser otra renovación feliz para el propietario". Russ está de acuerdo con esa suposición.

Ver también: 3 errores comunes al realizar instalaciones eléctricas 

6. Preocupaciones de seguridad del aire salado

Russ vio esta cubierta desaparecida mientras caminaba por la acera cerca de un puerto deportivo. La combinación de aire salado, humedad y otras condiciones ambientales adversas que generalmente se encuentran cerca de las comunidades costeras han afectado esta instalación eléctrica. La tapa de la caja se ha podrido tanto que ahora el cableado interno está expuesto. Este cableado energizado puede crear un peligro real de descarga, especialmente para niños pequeños o alguna curiosa mascota familiar. La Sección 110.11 prohíbe la instalación de cableado y equipos donde las condiciones ambientales tengan un efecto deteriorante en los cables o equipos.

Si observa detenidamente la lente de la luminaria sobre la placa de cubierta, notará que faltan tres de los cuatro tornillos de fijación. Probablemente se corroyeron y se rompieron dentro del dispositivo durante el mantenimiento de rutina. Parece que se utilizó silicona o un material similar para volver a asegurar la lente. La Sección 300.6 requiere que el equipo eléctrico esté hecho de un material adecuado para el entorno donde está instalado. Quizás instalar equipos no metálicos hubiera sido una mejor opción aquí.

7. Peligro de choque severo, otra de las violaciones del código más locas del 2019

Ciertamente, esta no es forma de conectar un receptáculo al aire libre. Quienquiera que haya instalado y conectado este receptáculo aparentemente tenía prisa, en lugar de tomarse el tiempo para hacer el trabajo correctamente, simplemente empujó un cable NM en el poste y lo apretó con la tapa del agujero para asegurar el cable. El otro extremo del cable tampoco está bien asegurado. Simplemente se introduce en la caja de salida sin el uso de ningún conector de cable. No asegurar y soportar el cable NM es una de las violaciones de código más locas del 2019 de la Sec. 334.30. La cinta negra en el cable fue un intento de reparar la cubierta del cable quebradizo y agrietado. El instalador no se dio cuenta de que la Sec. 334.12 (B) (4) prohíbe la instalación de NM en lugares húmedos. El mal tiempo y la luz solar pueden causar estragos con la cubierta del cable no metálico.

La Sección 300.6 (C) (1) requiere que las fundas de cable no metálicas se enumeren o identifiquen como resistentes a la luz solar cuando se exponen a la luz solar. El cable NM no está hecho para este propósito. El receptáculo roto en la caja de salida - una violación de la Sec. 110.12 (B): crea un grave peligro de descarga eléctrica porque la cara del receptáculo está completamente rota, dejando las partes energizadas desprotegidas y expuestas, lo que aumenta en gran medida el riesgo de contacto accidental de una persona.

8: Violación de cable UF en cielo alto

Russ vio este desastre mientras tomaba un bocadillo de langosta en un restaurante local. El rollo de langosta estaba delicioso, pero al ver este trabajo eléctrico de mala calidad lo dejó con un mal sabor de boca. La Sección 340.12 (11) no permite que el cable UF se use como cable aéreo a menos que se coloque como una instalación con soporte para cable mensajero. No hay mensajero que soporte este cable UF. El accesorio de soporte está unido directamente a la cubierta del cable no metálico. No se puede ver desde este ángulo, pero este era un tramo de cable elevado muy largo con un gran hundimiento en el medio. Se extendía por todo el estacionamiento. Esto debe poner una gran cantidad de tensión y esfuerzo en la cubierta de este cable en los puntos donde se instalan los accesorios de soporte en cada extremo del tramo. La chaqueta no metálica no está diseñada para manejar este tipo de tensión de tracción y, con el tiempo, podría romperse. Otro problema es el uso de una brida y un solo conductor retorcido como medio de soporte para la caja de conexiones. Ningún método en las Secs. 314.23 (A) a (H) indican que esta casilla este correctamente soportada.

9. Solución de cubierta empapada, otra de las violaciones del código más locas del 2019

Gracias a Matthew Burton de Comer, Georgia, por compartir esta gran foto. Aquí está lo que tenía que decir. “Russ, encontré esto en un estacionamiento donde estaba comprando alimentos. Es la base de un poste de estacionamiento. Evidentemente, alguien no tenía una tapa, ¡así que improvisaron! Solo tenía que enviártela. En este caso, el instalador nunca debería haber usado cartón para cubrir esta abertura de agujero de mano gigantesca en el poste. La lluvia y el clima han pasado factura al cartón. Ahora está empapado, húmedo y desmoronándose. La Sección 410.30 (B) (1) requiere que este agujero de mano esté provisto de una cubierta que sea adecuada para su uso en una ubicación húmeda. El cartón ciertamente no cumple con este requisito. La lluvia y la humedad ahora pueden ingresar al poste y posiblemente causar daños a los empalmes o terminaciones que puedan estar allí. La falta de una cubierta adecuada también aumenta el riesgo de choque porque cualquier cable energizado es más fácil de contactar.

10. Mejor llama al exterminador para arreglar este lío

Siempre es frustrante y aterrador cuando encuentras cosas como esta ocultas sobre un techo suspendido de falso plafón. ¿Quién pensaría que fue una buena idea? Este cable MC, no asegurado pero energizado, fue lanzado encima de algunas tuberías sobre el techo. Dejar conductores energizados expuestos de esta manera puede ser una práctica muy peligrosa. Un trabajador desprevenido podría agarrar fácilmente este cable, pensando que fue abandonado o sin energía. Eso podría terminar siendo un error mortal. Si bien no existe una regla del Código que requiera que se elimine todo el cableado abandonado, existe un requisito en la Sec. 300.15 que requiere que se instale una caja o condulet donde los conductores terminen en los métodos de cableado del Capítulo 3, como este cable MC. Instalar el extremo de este cable MC en una caja que tenga una cubierta y esté debidamente asegurada de acuerdo con cualquiera de las disposiciones de la Sec. 314.23 contribuiría en gran medida a hacer de esta una instalación mucho más segura. Hay disposiciones para instalaciones de energía temporales en la Sec. 590.4 (G) que permiten hacer empalmes en sitios de construcción sin el uso de una caja. Sin embargo, esta foto fue tomada en un edificio ocupado, no en un sitio de construcción.

3 preguntas para saber qué tan insegura es tu instalación eléctrica

De acuerdo con estudios realizados por la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas (CANAME), el 11.5% de los incendios que se presentan en zonas urbanas son originados por accidentes eléctricos. Sobraría mencionar las consecuencias que este tipo de incidentes puede ocasionar sobre nuestros bienes, nuestro patrimonio o nuestra seguridad.

1. ¿Cómo saber si mi instalación eléctrica cuenta con lo necesario?
   
   Para responder este cuestionamiento necesitamos entender primero el riesgo eléctrico que podemos tener en el hogar. La evolución de los equipos electrónicos que conectamos a nuestras instalaciones eléctricas residenciales ha avanzado drásticamente en los últimos 20 años, no sólo porque hoy en día la cantidad de estos equipos ha aumentado considerablemente sino porque la tecnología de estos aparatos es cada vez más compleja.
   
   Dicha evolución requiere que la instalación eléctrica de los hogares esté igual de evolucionada para suministrar energía de forma segura a todos estos aparatos. Si damos una mirada al pasado veremos que las casas de los años 50 sólo incluían un par de tomas de energía eléctrica porque los equipos que se conectaban eran limitados, usando contactos de 2 polos, además de que no incluían un conductor de puesta a tierra. Recordemos que el conductor de puesta a tierra es parte del sistema de seguridad que puede impedir que tú o tu familia sufran una descarga al entrar en contacto con los dispositivos conectados a la instalación eléctrica. Este riesgo es más común de lo que crees ya que sucede por un aumento de corriente inesperado, con el que se produce por un rayo.
   
   Y todo lo anterior se traduce en una serie de riesgos a los que estamos expuestos todos los días, ya sea por malos hábitos, como el hablar por teléfono mientras nuestro celular está cargando. Y claro, quién no lo ha hecho, nos quedamos con poca pila y necesitamos contactar a alguien así que pasamos por alto el riesgo de electrocución que esto implica por un uso inapropiado de este equipo y también por la falta de protección que un conductor a tierra pudiera proporcionarnos.
   
   
2. ¿Soy susceptible a recibir una descarga eléctrica?
   
   Hablando del uso adecuado de la tecnología, cabe decir que la necesidad de "facilitar" nuestra rutina nos orilla cada día a echar mano de cualquier dispositivo disponible, como los equipos electrodomésticos, por ejemplo, para realizar las actividades propias de la casa en el menor tiempo posible. La lavadora, la licuadora, la secadora, el horno de microondas, son algunos ejemplos; sin embargo, ¿te has puesto a pensar si estás siguiendo las medidas de seguridad adecuadas para usarlos?
   
   Lo anterior podría sonar un poco obvio, sin embargo, la mayoría de estos aparatos se usan en zonas húmedas o susceptibles a humedad. Cuando una persona usa su lavadora inevitablemente tendrá que mojarse las manos o accidentalmente mojarse la ropa. Esta humedad provoca que el cuerpo sea más susceptible a recibir una descarga eléctrica. Debido a esto, la Norma de instalaciones eléctricas (NOM-001-SEDE-2012) estableció como obligatorio que todos los contactos ubicados en zonas húmedas como cocinas, baños, garajes, etc., deben estar protegidos por un interruptor de falla a tierra (GFCI). Esta protección se puede hacer directamente en el contacto o en el centro de carga de cada hogar.
   
   
   
   
   
   
3. ¿Cómo garantizar mi seguridad y la de mi familia?
   
   Ahora que entiendes los riesgos eléctricos a los que tu hogar y los tuyos pueden estar sujetos podrás comprender que actualizar tu instalación eléctrica o tenerla en óptimas condiciones es indispensable y más que un lujo es una necesidad.
   
   Toma unos minutos y evalúa el estado de tu instalación eléctrica o contacta a un electricista bien capacitado. Es muy importante que actualices tu instalación con las protecciones necesarias de acuerdo a los requerimientos actuales de tus equipos. Lo más importante es que puedas garantizar que tu hogar es seguro para tu familia.

¿Por qué mi cabello tiene mucha electricidad?

La palabra "estático" significa falto de movimiento. Por lo tanto, la electricidad estática es una carga eléctrica sin movimiento. Todos los materiales están hechos de átomos. Un átomo es la partícula más pequeña de un material que todavía conserva las propiedades de dicho material. Cada átomo está formado por un núcleo con carga positiva alrededor del cual se mueven uno o más electrones negativos. En reposo, la carga positiva del núcleo es igual a la suma de las cargas negativas de todos los electrones que giran a su alrededor. Esto significa que la carga es neutra.

Si el núcleo gana o pierde electrones, se produce un desequilibrio. Un átomo que pierde uno o más electrones pasa a tener carga positiva, mientras que un átomo que gana uno o más electrones pasa a tener carga negativa, y se conoce como ión. Solo existen dos tipos de carga: positiva y negativa. Los átomos que tienen el mismo tipo de carga se repelen, mientras que los que tienen cargas opuestas se atraen.

La electricidad estática es un fenómeno de las superficies que se genera cuando dos o más cuerpos entran en contacto y se separan de nuevo. Esta acción da lugar a una separación o transferencia de electrones negativos de un átomo a otro. El nivel de carga (la fuerza del campo) depende de varios factores: el material y sus propiedades físicas y eléctricas, la temperatura, la humedad, la presión y la velocidad de separación. Cuanto mayor es la presión o la velocidad de separación, mayor es la carga.

Ver también: Fenómenos electrostáticos

A muchas mujeres les pasa que tras lavar, peinar y secar su cabello, este adquiere un aspecto rebelde, erizándose y quedándose tieso. Esto es debido a una acumulación de electricidad estática, la cual puede estar causada por varios factores como el roce con tejidos sintéticos, los cambios de temperatura, los componentes de nuestro champú e incluso por la forma de cepillarnos el cabello.
En el siguiente vídeo, publicado originalmente en el canal de YouTube de Aeril Quenn, se habla sobre la problemática de la electricidad estática en el cabello.

3 etapas de las descargas electrostáticas

Cuando tocas un metal con los dedos y sientes una especie de piquete estás ante una descarga electrostática, que en ocasiones provoca un destello o chispa, y hasta la puedes escuchar.

La electricidad estática es un fenómeno que seguramente has experimentado alguna vez en forma de descarga al acercarte a tocar un elemento conductor como la manilla o la manija metálica de una puerta, después de haber caminado sobre un suelo de algún derivado plástico; o al bajar de un automóvil y tocar la puerta. Igualmente habrás podido observar destellos al quitarte ropa de tejido acrílico, o has visto cómo tu cabello se pega cuando te acercas a la pantalla de un televisor. La electricidad estática da lugar al conjunto de fenómenos asociados con la aparición de una carga eléctrica en la superficie de un cuerpo aislante, o en un cuerpo conductor aislado.

Se consideran 3 etapas de las cargas electrostáticas: La generación, la acumulación y la disipación.

Generación de cargas electrostáticas


Para generar electricidad estática es suficiente el contacto o fricción y la separación entre dos materiales, generalmente diferentes y no necesariamente aislantes, siendo uno de ellos mal conductor de la electricidad. Los materiales conductores permiten el paso de cargas eléctricas, mientras los aislantes las obstaculizan.

Las cargas electrostáticas negativas son electrones libres de los átomos de los elementos químicos, y las positivas equivalen a la acción de los protones del núcleo atómico privados de los electrones de la última capa. Los electrones situados en la superficie de un material aislante, o un conductor aislado, no pueden disiparse fácilmente mientras no tengan una vía conductora a tierra; al no poder circular con facilidad dan lugar a la denominada electricidad estática, lo opuesto a la electricidad dinámica que circula por los conductores con fines de transmisión y utilización de energía. Los electrones libres tienen libertad de movimiento de una molécula a otra en los conductores, pero los protones son inseparables del átomo y no pueden moverse a menos que lo haga el propio átomo.

El conjunto de los átomos de los cuerpos sólidos forman estructuras que mantienen la posición de dichos átomos entre sí. En cambio en los líquidos y mucho más en los gases, se tiene un desplazamiento relativo entre los mismos. Ésa es la razón por la que en los sólidos sólo se mueven los electrones, y en los líquidos y gases se pueden mover electrones y protones. La carga originada por este fenómeno se llama carga triboeléctrica y una serie triboeléctrica (Tabla 1) ayuda a determinar la polaridad de cada uno de los dos materiales cargados. Haz click en la imagen para agrandarla.




La magnitud de la carga electrostática está relacionada con la posición o distancia relativa entre sí de los materiales en la serie, y su signo (+ o -) está determinado por la característica de un material a ceder o ganar electrones, que es lo que en realidad indica tal serie.


Ver también: 3 formas de producir carga electrostática en un cuerpo

Entonces, si haces un experimento frotando un pedazo de piel con un trozo de poliuretano, al separarlos darán lugar a una carga electrostática negativa sobre la pieza de piel y positiva sobre el poliuretano, de igual magnitud.



Acumulación de cargas electrostáticas


Después de la generación se presenta la acumulación de las cargas electrostáticas en los materiales no conductores y en los conductores aislados. Esta acumulación puede ocurrir en productos, equipos de proceso, tramos de tubería aislados, recipientes, personas con calzado aislante o sobre suelos que no disipan las cargas, etcétera. A mayor cantidad de cargas electrostáticas corresponde mayor diferencia de potencial respecto a tierra.



Disipación de cargas electrostáticas


La disipación de las cargas electrostáticas depende de la conductividad entre el cuerpo cargado y su camino de conexión a tierra. Una buena conductividad logra la desaparición de las cargas electrostáticas al mismo tiempo que son generadas, con lo cual ni siquiera se llega a su acumulación.

En lugares como centros de cómputo y oficinas, se utilizan contactos de tierra aislada para separar las cargas estáticas del conductor de tierra de protección.

En sitios donde se almacenan solventes o bien se genera polvo que puede ser explosivo, el riesgo más común es el de incendio o explosión por las atmósferas explosivas debido a las mezclas de aire con vapores, nieblas, gases o polvos combustibles. Este peligro puede provocar accidentes en las operaciones o procesos con esos materiales cuando la cantidad de cargas electrostáticas origina un potencial eléctrico elevado que da lugar a la descarga electrostática que se presenta como una chispa, detonante de una atmósfera explosiva, dependiendo por su parte de la energía que posea, y siempre que ésta sea igual o superior a la energía mínima de ignición de la atmósfera explosiva presente.

La experiencia demuestra que chispas insignificantes poseen energía suficiente para inflamar mezclas de vapores y gases inflamables con aire. Las atmósferas explosivas de polvos combustibles necesitan descargas mayores. Los valores mínimos de referencia se dan para atmósferas explosivas de hidrógeno con 0,019 mJ y de disulfuro de carbono con sólo 0,009 mJ.

En instalaciones eléctricas de todo tipo existe el riesgo de generar un daño a causa de una descarga electrostática. En casa, por ejemplo, se puede ocasionar una explosión si hay una fuga de gas; el inicio de este incendio podría ser una descarga electrostática provocada por la ropa, o bien por una instalación muy vieja donde el aislamiento del conductor está deteriorado por el paso del tiempo.

La acumulación de cargas electrostáticas es parte de los problemas que resuelve un buen sistema de puesta a tierra de la instalación eléctrica.

La información aquí expuesta es sólo para brindarte un panorama general de las descargas electrostáticas, tema muy amplio que en próximas entradas se seguirá abordando.

11 precauciones básicas al trabajar con electricidad

Como sabemos, la electricidad es un elemento indispensable en la actualidad, necesaria en casi todas las actividades y entornos relacionados al ser humano. Sin embargo, aunque este tipo de energía nos es muy útil, también puede representar un peligro para la vida o la integridad física.
Desafortunadamente las descargas eléctricas siguen siendo accidentes comunes. Tomar las medidas de seguridad necesarias es primordial cuando estemos utilizando cualquier forma de electricidad. Es indispensable operar de manera segura los aparatos electrodomésticos, herramientas y maquinaria eléctricas. Para ello se deben leer cuidadosamente todos los manuales e instructivos que los acompañan.
De igual manera, se deben seguir cuidadosamente las normas de seguridad para la realización de las instalaciones eléctricas residenciales, comerciales o industriales.

Ver también: 3 razones para usar casco de seguridad.

La electrocución puede ocurrir cuando el cuerpo de una persona se convierte en parte del flujo de un circuito eléctrico. Debido a que la mayor parte de nuestro cuerpo está compuesta de agua, somos un buen conductor de electricidad. Una descarga eléctrica puede ser fatal sin importar el nivel del voltaje. La gravedad de la lesión depende de la cantidad de corriente y el tiempo en el que el cuerpo esté en contacto con ella. La descarga puede causar desde quemaduras leves y dolor hasta un paro cardiaco.
Fomentar las medidas de seguridad tanto en el hogar como en los lugares de trabajo es fundamental para evitar accidentes.
Por eso te invitamos a tomar en cuenta estas 11 precauciones básicas al trabajar con electricidad:

1. Inspecciona los cables con regularidad y reemplázalos de ser necesario.
2. Usa zapatos con suela de goma y guantes de seguridad al operar herramientas eléctricas, al reemplazar fusibles o al trabajar donde exista la posibilidad de una descarga eléctrica;
3. Usa sin excepción herramientas con doble aislamiento;
4. Usa herramientas y escaleras no conductivas;
5. Nunca utilices aparatos o herramientas eléctricas cerca del agua;
6. No uses herramientas eléctricas con el aislamiento defectuoso o roto;
7. Siempre desconecta la fuente de potencia antes de reparar cualquier equipo eléctrico;
8. No presupongas que has desconectado un aparato eléctrico (revisa para estar seguro),
9. Protege los contactos con tapas plásticas y cintas adhesivas de alta resistencia;
10. No dejes aparatos eléctricos al alcance de los niños
11. Si trabajas al aire libre mira hacia arriba para evitar tocar algún cable aéreo.

Nunca está de más tomar las precauciones que sean necesarias para evitar accidentes que nos pueden costar la vida. No te confíes.

La cometa de Benjamín Franklin

Benjamin Franklin fue un político, científico e inventor estadounidense. Además de ser considerado uno de los padres fundadores de los Estados Unidos, ha pasado a la historia de la física por sus estudios sobre electricidad.

Franklin nació en Boston, el 17 de enero de 1706. Hijo de Josiah Franklin con su segunda esposa Abiah Folger, fue el decimoquinto entre 17 hermanos.

Su formación consistió únicamente estudios elementales, y sólo los realizó hasta los diez años. Trabajó ayudando a su padre en la fábrica de velas y jabones de su propiedad, luego empezó a trabajar como aprendiz en la imprenta de su hermano James y en 1724 se fue a Inglaterra para completar su formación como impresor. Regresó a Filadelfia dos años más tarde y no tardó en crear una imprenta propia. En 1730 contrajo matrimonio con Deborah Read, con la que tuvo tres hijos, William (1731), Francis (1733) y Sarah (1743).

Su éxito como impresor y periodista procuró a Franklin un gran prestigio en Filadelfia. Enseguida se convirtió en un líder político. Su primera incursión en la política tuvo lugar en 1736, año en el que fue elegido miembro de la Asamblea General de Filadelfia. Su afición por temas científicos coincidió con el comienzo de su actividad política. Estuvo claramente influenciado por científicos contemporáneos como Isaac Newton, o Joseph Addison.

A partir de 1747 se dedicó principalmente al estudio de los fenómenos eléctricos. En 1752 llevó a cabo en Filadelfia su famoso experimento con la cometa, que le permitió demostrar que las nubes están cargadas de electricidad y que, por lo tanto, los rayos son esencialmente descargas de tipo eléctrico.

Ver también: 12 personajes de la historia que contribuyeron al desarrollo de la electricidad

Para la realización de este arriesgado experimento, Ató una cometa con esqueleto de metal a un hilo de seda que, de acuerdo con su suposición, debía cargarse con la electricidad captada por el alambre. Durante la tormenta acercó la mano a una llave que pendía del hilo de seda, y observó saltaban chispas, lo cual demostraba la presencia de electricidad.

Además, consiguió cargar una botella de Leyden, un recipiente de vidrio diseñado por aquella época para almacenar cargas eléctricas. La botella de Leyden cargada con electricidad del cielo se comportaba exactamente igual que si se hubiera empleado electricidad terrestre. O sea que eran idénticas.

Representación de Benjamín Franklin durante el experimento con la cometa, y una botella de Leyden a sus pies.

El experimento de la cometa está relacionado con el invento que lo hizo famoso en el mundo entero, y con el cual fue capaz de dar una inmediata aplicación práctica a su descubrimiento: el pararrayos. En sus experimentos descubrió el poder de las puntas metálicas al observar que los objetos puntiagudos atraían y transmitían más deprisa y eficazmente la electricidad que los objetos romos. De ello dedujo que una vara de hierro terminada en punta y colocada en lo alto de un edificio atraería la carga eléctrica de una tormenta, que se podría transmitir a la tierra mediante un cable, antes de que cayera el rayo, descargándola rápidamente y de forma silenciosa, sin causar estragos. En una carta escrita en 1750, Franklin explicó esa técnica "útil a la humanidad para preservar casas, iglesias, barcos, etc., de las descargas de rayos". En una época en que los techos eran de madera y podían arder fácilmente, el invento de Franklin se difundió con gran rapidez; en 1782 se habían instalado en Filadelfia 400 de estos artilugios.

Sus estudios acerca de la electricidad le llevaron a formular los conceptos de electricidad positiva y negativa, y conductor eléctrico. Propuso la teoría de que la electricidad es un 'fluido único' que pasa de un cuerpo a otro en la descarga, lo que le llevó a enunciar el principio de conservación de la electricidad.

Gracias a sus múltiples logros políticos y científicos, Benjamín Franklin fue el personaje más querido de su tiempo en su país y el único norteamericano de la época Colonial Británica que alcanzó fama en Europa. Murió a los 84 años de edad, el 17 de abril de 1790, en la ciudad de Filadelfia.

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