Cómo funciona la conexión a tierra para evitar descargas eléctricas

¿Alguien puede explicar cómo la conexión a tierra / conexión a tierra para evitar que una persona reciba una descarga eléctrica utilizando la simple ilustración de una plancha eléctrica defectuosa conectada a la red eléctrica de 240 VCA?

No entiendo cómo una persona parada en el piso de la casa y sosteniendo un equipo vivo puede completar el circuito para el flujo de corriente. ¿Dónde está la conexión desde el suelo hasta la parte posterior del equipo?

El punto principal de conectar a tierra un electrodoméstico alimentado por línea es "encapsular" eléctricamente las partes peligrosas. Si, por ejemplo, un cable "caliente" se suelta dentro del aparato y toca la caja de metal, la corriente fluirá a través de la conexión a tierra de esa caja. Eso quemará un fusible, disparará un interruptor o activará el interruptor de falla a tierra si esa línea está equipada con uno.

Si el estuche no estaba conectado a tierra, entonces el mismo cable suelto ahora pone el estuche al máximo potencial. Si vienes y lo tocas y algo más conectado a tierra, como un grifo, al mismo tiempo, los 220 V completos ahora se aplican en todo tu cuerpo.

Tienes razón en que tocar solo un cable caliente sin tocar nada más conductor no te hará daño. Presumiblemente, el piso de "baldosas" del que está hablando está hecho de material aislante. Sin embargo, la razón por la que esto no es seguro es que a menudo no está completamente aislado de todo lo demás. Si toca el electrodoméstico defectuoso y se golpea contra un grifo de agua, la carcasa de su computadora de escritorio, un radiador o cualquier otro electrodoméstico que esté conectado a tierra, puede sufrir lesiones graves. Incluso un piso de concreto puede transportar suficiente corriente como para ser peligroso.

En mi opinión, está haciendo dos preguntas diferentes, es decir, cómo se puede electrocutar y cómo la conexión a tierra puede evitarlo.

La primera respuesta es bastante fácil: generalmente no te electrocutas simplemente tocando un cable con corriente. Las aves en las líneas eléctricas viven felices, pero eso es porque no cierran un circuito, por lo que no puede fluir corriente en ellas. Si usa zapatos con aislamiento adecuado, electrocutarse tocando solo el cable con corriente en un sistema estándar es bastante difícil ... Pero por lo general, las personas se electrocutan cuando usan el secador de pelo descalzo en una libra de agua en el baño, así es como se cierra el circuito . Realmente necesitas un poco de corriente para sentirlo, así que también sientes el impacto si la resistencia a la tierra es bastante grande. Tenga en cuenta también que la tensión de red es CA, por lo que incluso un acoplamiento capacitivo a tierra es suficiente para obtener algo de corriente. Dado que la frecuencia es bastante baja, necesitará algunos valores de límite alto para obtener corrientes algo altas, pero ya sabe,

La puesta a tierra es otra cosa. Por lo general, desea conectar cualquier metal expuesto de un equipo a tierra para que no se acumule carga por ningún motivo y nadie se electrocutará al tocarlo. Además, si el aislamiento de la vida al chasis falla, está recibiendo un cortocircuito vivo a tierra en lugar de una carcasa de metal vivo, y dicho corto puede ser detectado por un llamado RCD, es decir, un dispositivo de corriente residual. Si la diferencia entre la corriente que ingresa a su casa y la que sale no es cero, es decir, está por encima de unos 10 mA, el dispositivo desconectará la red eléctrica de su casa. Y tenga en cuenta que la diferencia no es cero si alguna corriente está "escapando" a través del suelo, posiblemente fluyendo hacia un humano.

"Puesta a tierra" o "Conexión a tierra" realiza dos operaciones distintas. En primer lugar, abordemos los sistemas de estilo "antiguo" con solo fusibles.

Un cable de tierra, conectado a la carcasa metálica de un dispositivo, proporciona una conexión de baja resistencia entre esa carcasa y el punto neutro de su circuito doméstico. Dependiendo del sistema de conexión a tierra utilizado en su área que podría ser una conexión directa al cable neutro en su propiedad, o al punto neutro en la subestación eléctrica, o en otros puntos intermedios.

Una falla que se desarrolla en el dispositivo que hace que el caso se vuelva vivo, entonces tiene un camino de regreso a neutral a través de la tierra, lo que hace que fluya una gran corriente. Esta corriente es suficiente para quemar el fusible en la caja de fusibles, o el enchufe, o el fusible interno en el dispositivo, etc. Eso aísla la energía que hace que el dispositivo sea seguro nuevamente.

Existen ciertos estándares que definen cuándo debe tener una conexión a tierra y cuándo puede escapar sin tener una (busque "Doble aislamiento", por ejemplo).

Por lo tanto, el cable de tierra está allí principalmente para hacer que el sistema apague la alimentación antes de que tenga la oportunidad de tocar el dispositivo y recibir una descarga.

Ahora, en instalaciones más nuevas y en ciertas situaciones de seguridad (dependiendo de las regulaciones locales), tendrá RCD y ELCB: dispositivos de corriente residual e interruptores de circuito de fuga a tierra (nota: los estadounidenses llaman a un RCD un GFCI). Estos son mucho más sensibles que los fusibles tradicionales.

El ELCB funciona como un fusible tradicional, ya que requiere que el cable de tierra funcione. Pero, en lugar de provocar que fluya una corriente enorme, observa qué corriente fluye en el cable de tierra, y si ve suficiente corriente, generalmente solo unos pocos mA, apaga la energía. Normalmente no debería haber prácticamente ninguna corriente que fluya a través del cable de tierra, por lo que si se detecta alguna, entonces debe ser una falla. Estos se usan con mayor frecuencia con cosas como cortadoras de césped donde hay una buena posibilidad de que pueda cortar el cable.

Los RCD monitorean la diferencia entre las corrientes vivas y neutras. Si hay una diferencia entre ellos, entonces se apaga. Puede ocurrir una diferencia cuando la corriente fluye por el cable de tierra o a través del cuerpo de alguien a tierra (y de regreso al punto neutral a través del sistema de puesta a tierra).

Lo siento, esto está en español, pero creo que lo entenderás.

Básicamente, la ruta roja es lo que hace la corriente cuando el dispositivo no está conectado a tierra porque la corriente fluye a través de usted para volver a su punto neutral (conectado a tierra)

La ruta verde es lo que hace la corriente cuando el dispositivo está conectado a tierra, no lo atraviesa porque la ruta "más fácil" es su conexión a tierra.

La corriente fluye porque está sosteniendo un cable con un potencial de 220 VCA a otro lugar (este lugar es la tierra). Si lo que toca es el cable neutro, debería estar bien si la instalación se realiza correctamente, ya que su potencial a tierra podría ser 0 (o muy cercano)

El cuerpo humano actúa como un condensador a tierra, por lo que puede pasar corriente alterna de esta manera, así como la conducción, si se realiza una conexión resistiva a tierra. Ambos pueden causar descargas eléctricas.

Cómo funciona la conexión a tierra para evitar descargas eléctricas

A primera vista, la conexión a tierra parece aumentar el riesgo de descarga, pero no cuando se considera el RCD (dispositivo de corriente residual o GFCI en Norteamérica) utilizado en casi todos los circuitos en algunas jurisdicciones. Mide la diferencia entre la corriente en vivo y la corriente neutral de retorno; si hay una diferencia de más de unos pocos miliamperios (es decir, debe haber una corriente directamente a tierra), dispara el circuito y evita una mayor descarga.

La electricidad fluye solo cuando el circuito está completo. Y nuestro cuerpo es un gran conductor de corriente. Entonces, cuando alguien toca un polo positivo de una fuente de voltaje, el electrón proviene del suelo para intentar nivelar la potencialidad. Entonces la electricidad fluirá a través del cuerpo a tierra. Y esa no es una buena experiencia que quieras tener. Es por eso que incluso si está tocando un polo positivo de la fuente de voltaje usando una sandalia o zapatos no conductores, entonces no se verá afectado.

Un malentendido común es que la barra de tierra conectada a tierra tiene un impacto en la protección de falla a tierra. La tierra y el conductor de tierra del equipo (egc) son dos cosas separadas. La barra de tierra está diseñada para iluminación y picos. El conductor de conexión a tierra del equipo es un camino de baja resistencia que conduce de regreso al punto neutral que completa el circuito y dispara el disyuntor, porque la resistencia es lo suficientemente baja. Aquí hay un diagrama que hice para explicar esta imagen.