Introducción a la Ingeniería EléctricaIntroducción a la Ingeniería Eléctrica

¿Por qué?

Riesgos derivados del uso de la corriente eléctrica

La utilización de la electricidad puede provocar daños a La utilización de la electricidad puede provocar daños a equipos y personas:equipos y personas:

Riesgos de incendio y explosiónRiesgos de incendio y explosión Riesgos de Electrización y ElectrocuciónRiesgos de Electrización y Electrocución

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Riesgos de incendio y Riesgos de incendio y explosión explosión

Un cable mal aislado, una conexión defectuosa y una parte de la corriente que circula por la instalación encuentra un camino a tierra a través de materiales más o menos conductores que calientan aquello con lo que entren en contacto.

Es el inicio de un incendio, sin embargo, es posible evitarlo si se detecta la fuga de corriente.

Fallas TransformadoresFallas Transformadores

Riesgos de incendio y Riesgos de incendio y explosión explosión

La sobrecarga de elementos, es decir la exigencia más allá de los valores establecidos en la fabricación, pueden derivar en fallas de los equipos.

La resistencia que opone el cuerpo al paso de la corriente depende de:

La tensión Estado y humedad de la piel Tipo de contacto con el suelo

Riesgos de Electrización y Riesgos de Electrización y ElectrocuciónElectrocuciónEl riesgo de electrización no está relacionado exclusivamente con el valor de tensión aplicada al cuerpo humano, sino con el de la corriente que puede atravesarlo y la duración del contacto.

TensiónTensión

TierraTierra

GeneradorMáquinaEléctricaCorriente

Conceptos PreliminaresConceptos Preliminares

Conductor “Vivo”

Conductor “Neutro”

Aislante

TensiónTensión

TierraTierra

GeneradorMáquinaEléctrica

Conceptos Preliminares Conceptos Preliminares

Tierra

Interacción - Completamente AisladoInteracción - Completamente Aislado

Conceptos PreliminaresConceptos PreliminaresInteracción - Falla AislaciónInteracción - Falla Aislación

TensiónTensión

TierraTierra

GeneradorMáquinaEléctrica

Tierra

Tensión

Tierra

MáquinaEléctrica

Tierra

Tensión

Tierra

MáquinaEléctrica

Tierra

Conceptos Preliminares Conceptos Preliminares Interacción - Con Puesta a TierraInteracción - Con Puesta a Tierra

Conceptos Preliminares Conceptos Preliminares

La intensidad de la corriente eléctrica (I [A]) que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial (U [V]) aplicada e inversamente proporcional a la resistencia (R [Ω]) del mismo.

Conceptos Preliminares Conceptos Preliminares

Ej. Calcular la corriente que circula por una resistencia de 10 Ω cuando es sometida a una tensión de 100 V.

Riesgos personalesRiesgos personales Una tensión inferior a 50 V en un entorno seco y a 25 V en un

entorno húmedo NO SUPONEN PELIGRO ALGUNO.

Una Corriente de 50 mA en corriente continua y 25 mA en corriente alterna son los límites admisibles por debajo de los cuales no se producen daños irreversibles.

El riesgo eléctrico del ser humano no está relacionado exclusivamente con el valor de tensión aplicada al cuerpo humano, sino con el de la corriente que puede atravesarlo y la duración del contacto.

La resistencia que opone el cuerpo al paso de la corriente depende de:

La tensión Estado y humedad de la piel Tipo de contacto con el suelo

Riesgos personales Riesgos personales En términos generales la resistencia del cuerpo humano toma valores que van desde aproximadamente 1000Ω a 4000Ω.

Ej. Calcular la corriente que circularía por una persona si ésta toca un conductor con 220V.

Riesgos personales Riesgos personales

Ej. Completar el siguiente cuadro utilizando la Ley de Ohm

I = ? U = 24 V U = 110 V U = 220 V

R = 1000 Ω ? ? ?

R = 4000Ω ? ? ?

Riesgos personales Riesgos personales

Ej. Completar el siguiente cuadro utilizando la Ley de Ohm

I = ? U = 24 V U = 110 V U = 220 V

R = 1000 Ω 24 mA 110 mA 220 mA

R = 4000Ω 6 mA 27.5 mA 55 mA

Riesgos personales Riesgos personales

Ej. Si U = 500 V, Rc= 1000 Ohm, I = 250 mA. ¿Cuánto vale Rp?

Riesgos personalesRiesgos personales

Zona 1: habitualmente ninguna reacción

Zona 2: habitualmente ningún efecto fisiológico peligroso.

Zona 3: habitualmente ningún daño orgánico. Con duración superior a 2 segundos se pueden producir contracciones musculares dificultando la respiración, paradas temporales del corazón sin llegar a la fibrilación ventricular.

Zona 4: riesgo de parada cardiaca por: fibrilación ventricular, parada respiratoria, quemaduras graves,...

Riesgos personalesRiesgos personales

Efecto de la fibrilación ventricular en el electrocardiograma y en la tensión arterial

Periodo vulnerable del ciclo cardiaco

§ Se denomina fibrilación ventricular o FV al trastorno del ritmo cardiaco que presenta un ritmo ventricular rápido (>250 latidos por minuto), irregular, de morfología caótica y que lleva irremediablemente a la pérdida total de la contracción cardíaca, con una falta total del bombeo sanguíneo y por tanto a la muerte del paciente. El único tratamiento eficaz es la desfibrilación, que consiste en dar un choque eléctrico de corriente continua que despolariza simultáneamente todo el corazón

Riesgos personales Riesgos personales

U = 200 VRc = 1000 OhmRp = 2000 OhmRb / I<20mA

Rta: Rb > 8MOhm

Se produce un contacto indirecto cuando una persona entra en contacto con una masa de la instalación sometida a tensión como consecuencia de un fallo de aislamientoLa presencia de una conexión a tierra en estado correcto evita la circulación de corriente por la persona.La ausencia de la puesta a tierra provoca la descarga en el ser humano

Falla Aislación – Contacto IndirectoFalla Aislación – Contacto Indirecto

Interacción - CasosInteracción - Casos

Se produce un contacto directo cuando una persona entra en contacto con un punto de la instalación sometido directamente a tensión.

Este caso debe ser eliminada la falla mediante una protección adecuada, la diferencial.

La protección diferencial también contribuye en el caso anterior.

Falla Aislación – Contacto DirectoFalla Aislación – Contacto Directo

Interacción - CasosInteracción - Casos

Interacción - CasosInteracción - CasosAislado de TierraAislado de Tierra

Protección Protección

Elementos de Protección Personal (guantes, zapatos e indumentaria “eléctrica”). Aumentan la resistencia entre el elemento con tensión y el humano.

Elementos adicionales para operación (pértigas, detectores de tensión, mantas, etc). Proveen la posibilidad de la operación a potencial

Dispositivos de protección (disyuntores diferenciales, llaves termo-magnéticas y otros). Elementos que aíslan al elemento en falla del suministro eléctrico.

Diseño de la instalación y criterio de operación de sus elementos de maniobra y protección. Un diseño que permita una operación segura es el componente fundamental de la protección pues es la etapa básica de prevención.

Protección Protección Elementos de Protección Personal

Protección Protección Elementos adicionales para operación

Trabajo en línea energizada a distanciaPértigas para trabajos en línea energizada

Cobertores, mantas, protectores para línea energizada

CARGA

x x

IT’ IT’’

Señal de

disparo

Señal de

disparo

Relé diferencial

Interruptor automático diferencial

ProtecciónProtecciónDispositivos de protección - Protección Diferencial

ProtecciónProtecciónDispositivos de protección - Protección Termo-magnética

Protección DiferencialProtección DiferencialDiseño de la instalación y criterio de operación

5 Reglas de Oro5 Reglas de OroDiseño de la instalación y criterio de operación

NormasNormas

• Norma CEI 479 del año 1974• CEI 4791:1984 • CEI 479-1:1994• Normas españolas UNE 20-572-80 y 20-572-92 • En nuestro país se adoptan las normas CEI que se plasman en el Código Nacional de Electricidad

Antecedentes normativosAntecedentes normativos