¿Qué hace que la tensión de red sea segura en los hogares?

Los disyuntores no son suficientes para proteger la vida. Los interruptores automáticos están ahí para evitar que el cable en las paredes de su casa se derrita y posiblemente se incendie: los interruptores automáticos y los fusibles cumplen la función de detener un incendio (lo que, por supuesto, también es muy peligroso para la vida).

Para el contacto directo con una parte activa de CA, en el Reino Unido tenemos dispositivos de corriente residual (RCD): estos "disparan" el suministro si la corriente que toma uno de los cables de CA es diferente a la corriente que toma el otro en ~ 20 mA:

_{(fuente: diyhowto.co.uk )}

Claramente, un fusible no sería útil porque la corriente normal de los dispositivos conectados a la CA será de decenas o más amperios. Entonces, si tiene un electrodoméstico que consume 10 amperios y toca uno de los conductores de CA, extraerá una corriente de tierra de quizás 20 mA y esto "desequilibrará" el RCD y desconectará el suministro.

En cuanto a tocar ambos terminales simultáneamente, se debe prever un escenario diferente. Me refiero a los sistemas de alimentación de CA en los que un conductor (a veces llamado neutro) es "tierra", es decir, puede tener un voltaje de solo un par de voltios a tierra; si tocó solo este cable, es muy poco probable que dispare el RCD. PERO a quién le importa: en el mejor de los casos, solo se ponen un par de voltios en su cuerpo y casi no fluirá corriente. Si, en cambio, tocó ambos cables de CA (vivo y neutro), se tomará una corriente de tierra del vivo que aún es significativamente mayor que la corriente de tierra del neutro y el RCD se dispara.

Habiendo dicho todo esto, ~ 20 mA todavía van a doler, incluso si es solo por menos de 100 milisegundos. ¿Será letal, posiblemente para las personas con problemas cardíacos, pero esas personas hurgarán debajo de un escritorio para empujar ciegamente un conector en un enchufe?

Para los sistemas de CA que están "aislados" de la tierra, tocar cualquier cable apenas se notará, pero tocar ambos no disparará un RCD y estará en grave peligro: el flujo de corriente será directamente a través del cuerpo y del conductor a conductor. Afortunadamente, este tipo de instalaciones no son muy comunes, pero ciertamente no son desconocidas. Perder el enlace neutro-tierra puede causar este problema.

En algunas partes de Europa (sé de Alemania y Francia), los conectores están hechos de manera que lo protegen de tocar la red eléctrica accidentalmente, incluso si se esfuerza mucho, mientras trabaja con el conector:

(la imagen es de wikimedia y dominio público)

Este enchufe en particular está en uso en Alemania. Francia tiene un formato ligeramente diferente (que no es compatible con el enchufe que se muestra en la imagen, sino con otra forma similar de enchufes) donde la tierra no está a los lados (etiquetada como "2" en la imagen) sino como un pin grueso saliendo del zócalo.

Como el zócalo está integrado, no es posible tocar las clavijas activas mientras se conecta o desconecta. Las únicas partes metálicas que se pueden tocar están en el potencial de tierra y se conectan antes de que se conecten los cables calientes.

La única forma de recibir una descarga eléctrica con un Schuko es metiendo algo conductor en uno de los agujeros. Para evitar que los niños pequeños hagan eso, hay incrustaciones de seguridad disponibles (y las regletas de enchufes a menudo vienen con una protección incorporada).

Además, también se utilizan los RCD descritos por @Andy alias .

Como comenta @venny, los enchufes delgados de dos pines ( Europlugs ) tienen metal solo en el extremo más alejado de los pines.

Lo que lo hace seguro en hogares, empresas y escuelas: nada hace que la alimentación eléctrica sea segura, excepto las estrictas pautas de diseño impuestas por varios estándares nacionales e internacionales. En los Estados Unidos, el NEC o Código Eléctrico Nacional dicta cómo se deben cablear los hogares y qué dispositivos se permite y no se permite usar. Gobierna cosas como cómo se debe ejecutar el cableado, cómo se debe soportar, terminar, encerrar, qué tipos de cables se permiten para un escenario, etc.

Para un dispositivo eléctrico, que puede ser cualquier cosa, desde la caja del receptáculo (caja que monta un tomacorriente) en la pared hasta un aparato como un televisor, debe cumplir con varios estándares. Estos estándares fueron desarrollados y mantenidos por varias agencias privadas y gubernamentales, muchas de ellas internacionales como IEC. Un ejemplo en EE. UU. sería Underwriters (UL) Laboratories y Occupational Safety and Health Administration (OSHA).

Lo que lo mantiene seguro es la cooperación entre los fabricantes y estas diversas agencias. Esto garantiza que un aparato conectado a la tensión de red sea seguro de usar en su función prevista.

Dónde termina ese uso seguro: una vez que comienza a trabajar con la red eléctrica, por ejemplo, si es un ingeniero que desarrolla una fuente de alimentación conmutada fuera de línea, entonces USTED es su propia agencia de seguridad. Hay que tener cuidado y seguir las precauciones básicas.

Qué más lo hace seguro: Educación. Al principio de la vida te dicen que no te metas con eso. No se deben introducir tenedores o dedos dentro de tomas de corriente, portalámparas o tostadoras. Esto se enseña a la mayoría de los niños a una edad temprana. Sin embargo, algunos de nosotros éramos un poco más curiosos e ignoramos esas enseñanzas. Me dolió, pero nos llevó por un camino fantástico para interesarnos en aprender los aspectos prácticos.

Los interruptores de circuito de falla a tierra generalmente solo se usan para circuitos que tendrán aparatos conectados a ellos en lugares húmedos. Todos los tomacorrientes cerca de un fregadero, como en un baño o una cocina, tendrán GFCI. También los tomacorrientes ubicados en el exterior de una casa deben estar protegidos por GFCI. Pero NO ASUMAS eso. El mandato para los GFCI es reciente y muchas casas antiguas no tuvieron que actualizarlas o no se molestaron en hacerlo.

Funcionan simplemente midiendo la corriente de ambas piernas. La corriente siempre es igual en ambas piernas a menos que de alguna manera salga del aparato. El GFCI detecta el desequilibrio y abre un disyuntor.

Sobre los usuarios que reciben descargas eléctricas por los enchufes: los enchufes NEMA 5-15 de estilo estadounidense son generalmente lo suficientemente seguros ya que las puntas no hacen contacto inmediato con los contactos internos. En ese punto, el espacio normalmente es demasiado pequeño para que entren los dedos entre la cara del enchufe y las puntas. Además, si nota que la cara del enchufe es bastante grande, aumenta la distancia entre el borde de la cara y las puntas.

Si tus dedos tuvieran que atravesar tanto el caliente como el neutral, entonces te sorprenderías. De hecho, tendría dos caminos para la corriente, caliente a neutral y caliente a tierra. Cuanto duele? Depende ¿Estás mojado o sudado? entonces quizás te duela mucho o incluso te mate. ¿Piel seca? Puede ser una picadura de zumbido rápido.

Otros pensamientos: 120V o incluso 240V no es tan alto cuando lo piensas. La energía se transmite a medio millón de voltios en torres o más. Se distribuye localmente a 2,4-28,8 kV en postes y, en ocasiones, puede alcanzar los 69 kV. Esas tensiones de red son un compromiso entre comodidad y seguridad. En grandes sistemas comerciales e industriales, los sistemas trifásicos de 277/480 V son comunes. En Canadá era común ver sistemas trifásicos de 600V (también llamados sistemas de 550V o 575V, variaba un poco). Esos voltajes más altos eran para empujar más energía por un conductor del mismo tamaño.

Recuerde que en muchos (quizás la mayoría) de los casos, cuando alguien entra en contacto con la corriente de la casa, no está conectado a tierra. La corriente de dedo a dedo en la misma mano es desagradable y dañina si continúa (ver videos de cómo cocinar salchichas de esta manera), pero no letal. Las situaciones seriamente peligrosas son mano a mano o mano a pie, donde la corriente pasa por el corazón y puede interrumpir su sincronización.

Juguetear detrás de un escritorio o lo que sea es poco probable que ponga una mano en cada una de las puntas del enchufe. Entonces, el gran riesgo es encontrar otra conexión a tierra en algún lugar con la segunda mano: plomería, un radiador conectado a tierra, algo con una caja de metal conectada a tierra de seguridad. Ciertamente posible, pero aparentemente bastante poco común dadas las estadísticas.

Hay muchas cosas que son subóptimas pero que aceptamos porque rediseñarlas sería más problemático de lo que queremos invertir. Este parece ser uno de ellos. Dada la base de instalación masiva, es más fácil instalar GFCI que intentar reemplazar unos pocos miles de millones de tomacorrientes y los enchufes para que coincidan.

(Revoltaje al tacto: mi abuelo informa que cuando estaba reparando un ascensor, uno de sus socios era un maníaco absoluto que solía verificar el voltaje de un circuito apartando una mano de manera segura, lamiendo dos dedos de la otra mano). , y deslizándolos rápidamente a través de las terminales. La teoría era que este contacto móvil prevenía el riesgo de bloqueo que puede ocurrir cuando los músculos se contraen en una mano que está agarrando un conductor vivo, y mantuvo el contacto lo suficientemente corto como para no dañar significativamente el tejido. enfoque, pero demuestra el punto que mencioné anteriormente: si no tiene corriente a través del núcleo central del cuerpo, y el voltaje no está en el rango de kilovoltios, un encuentro breve probablemente no lo matará. Probablemente. NO intente ¡esto en casa, niños!)

No asuma que 120V es "más seguro" que 240V. ¡Ambos pueden matar! Y se necesita muy poca corriente a estos voltajes (es decir, 1/10 amperio es suficiente para electrocutarse). Los disyuntores y fusibles están ahí para evitar que los circuitos se sobrecarguen, lo que puede provocar incendios. Esta es la razón por la cual los disyuntores o receptáculos GFCI (interruptor de circuito de falla a tierra) se usan en ciertas áreas como cocinas, baños, garajes y áreas de piscinas/saunas donde existe la posibilidad de que un aparato enchufado pueda caer al agua. Tienen una función adicional para ayudar a proteger a las personas de las descargas eléctricas. Cuando se instalan correctamente, dispararán (abrirán) el circuito si se detectan corrientes parásitas superiores a 5 mA (1/200 A). En cuanto a los enchufes, nunca manipule las partes metálicas (conductoras de electricidad) al enchufarlos o quitarlos.

Los voltajes de suministro son un compromiso. Los voltajes más altos significan más peligro de descarga y la capacidad de la electricidad de "saltar" más, pero los voltajes más bajos significan corrientes más altas, lo que significa mayores pérdidas y más peligro de incendio.

Casi todo el mundo ha elegido voltajes de red entre 100V y 240V. Estos voltajes son lo suficientemente altos como para mantener bajo control las pérdidas y el riesgo de incendio, mientras que son lo suficientemente bajos como para no saltar muy lejos y para que muchas víctimas de descargas sobrevivan (aunque de ninguna manera está garantizado, NO SE DEN DESCARGAS DE LA RED)

Los enchufes y tomas están diseñados para reducir el riesgo de tocar los pines mientras están activos. Los países de ~230V en el primer mundo tienden a esforzarse más en esto que los países de ~115V o los países menos desarrollados.

Dudo que haya estadísticas confiables sobre la probabilidad de muerte por descargas eléctricas fuera de la red eléctrica porque estoy seguro de que la gran mayoría de las personas que sobreviven a tales descargas no las informan formalmente, pero anecdóticamente, la mayoría de los electricistas con los que hablo indican que han tenido en menos una descarga de la red eléctrica en su carrera, mientras que las muertes por descarga eléctrica están en un nivel de un puñado por año en el Reino Unido (donde vivo).

No olvidemos que las alternativas a la electricidad como las velas y el alumbrado de gas tampoco están exentas de riesgos.