Seguridad eléctrica

¿Para qué sirve esto?

En una casa, cuando se conectan muchos aparatos a la vez, a veces «se van los tacos»: un breaker se dispara y una parte de la casa se queda sin energía. Parece una molestia, pero es una protección. Sin ella, los cables podrían calentarse hasta derretir su forro y causar un incendio.

En esta lección vas a usar la ley de Ohm y la potencia para entender qué es un cortocircuito, por qué una multitoma con demasiados aparatos es peligrosa y cómo un fusible o un breaker deciden cuándo cortar la corriente. También verás para qué sirve el tercer pin redondo de algunos enchufes.

Antes de empezar necesitas recordar la ley de Ohm, que en paralelo las corrientes se suman y que el calor en un cable es $P = I^2R$.

Los aparatos de una casa están en paralelo

Los tomacorrientes de una casa están conectados en paralelo: cada aparato recibe el mismo voltaje (en los ejercicios usamos 120 V, un valor redondeado) y funciona aunque los demás estén apagados. Pero la corriente que llega por el cable principal de ese circuito es la suma de las corrientes de todos los aparatos encendidos. Cada aparato pide una corriente

$$I = \frac{P}{V}$$

y mientras más aparatos se conectan al mismo circuito, más corriente pasa por el cable que los alimenta. Ese cable tiene una resistencia pequeña pero no nula, y se calienta con $P = I^2R$: con el doble de corriente, el cuádruple de calor. Una multitoma con muchos aparatos potentes es una sobrecarga.

El cortocircuito

Un aparato limita la corriente con su propia resistencia: un bombillo de 240 Ω conectado a 120 V deja pasar medio amperio. Si los dos cables de un circuito se tocan directamente, por ejemplo porque se dañó el forro, la corriente encuentra un camino de resistencia casi cero que se salta el aparato. Por la ley de Ohm, $I = V/R$: con el mismo voltaje y una resistencia miles de veces menor, la corriente es miles de veces mayor. Eso es un cortocircuito.

Con una corriente así, el calor $I^2R$ en los cables es enorme y aparece en una fracción de segundo: chispas, forros derretidos y riesgo de incendio. En la realidad la corriente queda limitada por la resistencia de toda la instalación, pero aun así es mucho mayor que la que los cables soportan.

Fusibles y breakers

Para que eso no pase, cada circuito tiene una protección en serie con el cable principal, de manera que toda la corriente del circuito pasa por ella:

• Un fusible es un hilo delgado de un material que se funde a poca temperatura. Por ser delgado tiene más resistencia que el resto del cable, y es el primero en calentarse. Si la corriente pasa de su valor, el hilo se funde y el circuito queda abierto. Un fusible fundido se reemplaza por otro del mismo valor.
• Un breaker (interruptor automático) hace el mismo trabajo sin destruirse: cuando la corriente pasa de su valor, se abre solo.

Cada protección trae marcada la corriente máxima que deja pasar. Para saber si un aparato la dispara, se calcula su corriente con $I = P/V$ y se compara. Si hay varios aparatos en el mismo circuito, se comparan con la suma de sus corrientes. Las potencias de los aparatos y los valores de los fusibles de los ejercicios son inventados.

El polo a tierra

Algunos enchufes tienen un tercer pin redondo. Ese pin conecta las partes metálicas del aparato, como la carcasa de una lavadora, con un cable que va a la tierra. Si por una falla un cable con voltaje toca la carcasa, la corriente se va por el polo a tierra, un camino de resistencia muy pequeña, y la protección del circuito se dispara. Sin polo a tierra, la carcasa quedaría con voltaje y la corriente podría pasar por el cuerpo de quien la toque.

Cuidados generales

• No toques enchufes, interruptores ni aparatos conectados con las manos mojadas o descalzo sobre un piso mojado.
• No sobrecargues los tomacorrientes ni conectes una multitoma a otra multitoma.
• No le quites el tercer pin a un enchufe para que entre en un toma de dos huecos.
• Si un toma se calienta, huele a quemado o un breaker se dispara una y otra vez, desconecta los aparatos y llama a un electricista. La instalación de la casa no se abre ni se repara por cuenta propia.

En resumen

• Los aparatos de una casa están en paralelo; la corriente del cable de un circuito es la suma de las corrientes de los aparatos encendidos.

• En un cortocircuito la resistencia del camino es casi cero y, por la ley de Ohm, la corriente se vuelve enorme.

• Un fusible o un breaker, en serie con el circuito, lo abre cuando la corriente pasa de su valor; la corriente de un aparato es I = P/V.

• El polo a tierra lleva a tierra la corriente de una falla, para que no pase por el cuerpo de una persona.

• Nada de manos mojadas, tomas sobrecargados ni reparaciones por cuenta propia; una falla en la instalación la atiende un electricista.

Vocabulario

Cortocircuito

Una conexión de resistencia casi nula entre dos puntos con diferente potencial: la corriente se salta el aparato y se vuelve enorme.

Fusible

Un hilo conductor delgado que se calienta y se funde cuando la corriente pasa de cierto valor, y así abre el circuito.

Breaker

Un interruptor automático que abre el circuito cuando la corriente pasa de cierto valor. A diferencia del fusible, no se destruye.

Polo a tierra

Un camino de muy baja resistencia que une las partes metálicas de un aparato con la tierra, para que una falla no pase por el cuerpo de una persona.

Sobrecarga

Pedirle a un circuito más corriente de la que sus cables pueden llevar sin calentarse de más.