crédito: Exploratorium Cree su propio experimento de cortocircuito con una batería y una longitud de cable conductor.En cableado residencial, el término cortocircuito se puede definir como cualquier situación en la que la corriente en el cableado establecido de un circuito se desvía hacia una ruta inesperada que no tiene resistencia. Es esencialmente una situación en la que la corriente eléctrica "tiene fugas" fuera del cableado establecido y fluye donde no está destinada. El término "cortocircuito" es en realidad bastante preciso, porque esta ruta accidental no intencional es de hecho un circuito que es "más corto" que un circuito estándar: el flujo de corriente pasa por alto los cables del circuito para establecer una ruta más corta a su destino final.
Según esta definición, una falla a tierra puede verse técnicamente como un tipo de cortocircuito, uno en el que la corriente en un cable caliente encuentra un camino más corto a tierra. Sin embargo, en el mundo del cableado residencial del electricista, el término cortocircuito generalmente se reserva para describir la situación en la que un cable caliente toca directamente un neutral cable.
- UNA falla a tierra ocurre en los circuitos residenciales cuando un cable caliente hace contacto con el cable de tierra o un elemento conectado a tierra, como una caja de metal, y la electricidad fluye inmediatamente a tierra. Una gran cantidad de corriente fluye durante una falla a tierra lo suficiente como para causar electrocución e incendios. El peligro de electrocución ocurre si una persona está en contacto con ese camino de tierra a través del cual fluye la corriente.
- UNA cortocircuito ocurre cuando el cable caliente entra en contacto con el neutral cable sin pasar a través de una carga resistiva. También fluye una gran cantidad de corriente durante un cortocircuito, y puede generar suficiente calor para iniciar un incendio, pero rara vez provoca electrocución. La razón por la que no es así es que la corriente permanece dentro del circuito eléctrico y no se escapa, como ocurre cuando ocurre una falla a tierra. Sin embargo, eso no quiere decir que un corto no puede causar lesiones.
Experimento de corto circuito
Puede demostrar un cortocircuito por sí mismo con una batería de 6 voltios, una corta longitud de cable eléctrico de calibre 12 y un par de alicates aislados. Doble el cable en forma de U que le permita tocar ambos terminales de la batería al mismo tiempo. Sujete el cable con los alicates y toque los terminales. Dependiendo del estado de la batería, es probable que vea chispas, y cuando retire el cable, notará que tanto él como la batería están calientes. (Nota: No haga este experimento con una batería más grande, como una batería de automóvil de 12 voltios, ya que puede dañarse).
Creó un cortocircuito al proporcionar una ruta de baja resistencia para que la electricidad fluya directamente entre los terminales de la batería. La corriente de CC generó calor resistivo en el cable, y si ocurriera lo mismo en los circuitos domésticos de 120 voltios de CA, el calor probablemente habría sido suficiente para derretir el aislamiento del cable. Eso es peligroso, pero no tan peligroso como el arco eléctrico que habría ocurrido entre los cables.
Crédito: Shedu / iStock / GettyImages El surgimiento de un cortocircuito tiene mucho en común con los rayos de nube a nube.El mayor peligro asociado con los cortocircuitos es arco eléctrico, que ocurre cuando los conductores no se tocan, pero están lo suficientemente cerca como para permitir que la electricidad salte a través del espacio de aire que los separa. Las chispas resultantes son básicamente rayos y, como los rayos, pueden calentar el aire a temperaturas ridículamente altas comparables a las de la superficie del sol. Pueden vaporizar el metal, por lo que cualquier persona cercana a un arco eléctrico puede resultar gravemente herido o muerto.
Cómo se produce un cortocircuito
El cable caliente en los circuitos residenciales transporta la carga eléctrica desde la fuente de alimentación, y el cable neutro transporta la carga de regreso a la fuente. La electricidad en el cable caliente constantemente busca regresar a la fuente o a tierra, siguiendo la ruta establecida por los cables del circuito caliente y neutro y cualquier lámpara, lámpara o artefactos conectados a ese circuito. Mientras esta corriente esté confinada en cables protegidos por aislamiento, no existen problemas. La electricidad está efectivamente domesticada por un cableado que ofrece resistencia al flujo incontrolado de electricidad.
Todos los dispositivos eléctricos requieren electricidad para funcionar, y ese trabajo implica resistencia eléctrica, lo que limita el flujo de corriente. Pero si el cable caliente toca el cable neutro sin pasar por una carga, la resistencia de repente se vuelve muy baja, y eso hace que el flujo de corriente sea muy alto.
- Nota tecnica: Como el voltaje (V) en un circuito residencial es de 120 voltios constantes, la corriente (I) y la resistencia (R) tienen una relación inversa de acuerdo con la Ley de Ohm, V = IR.
Este flujo repentino y sin obstáculos del cable caliente a la ruta neutral, interrumpido por una carga no resistente, es lo que se conoce como un cortocircuito. Una situación de cortocircuito puede ocurrir por muchas razones:
- El aislamiento que separa los cables calientes y neutros puede desgastarse con el tiempo, permitiendo que los cables entren en contacto.
- Un cable caliente o neutro mal conectado puede soltarse de una lámpara o toma de corriente y tocar el otro.
- En un enchufe húmedo, la electricidad puede viajar de una punta a otra a través del agua.
- Un cable eléctrico puede sufrir daños que exponen los cables y permiten que el caliente toque el neutro.
- El cableado interno de un electrodoméstico puede estar defectuoso, permitiendo que el cable caliente interno y el cable neutro se toquen. Si conecta una lámpara u otro aparato y experimenta chispas o un disyuntor disparado, puede haber un corto en el dispositivo.
crédito: itsarasak thithuekthak / iStock / GettyImages Si se produce un cortocircuito puede derretir los enchufes y las tomas de corriente.Generalmente hay chispas cuando ocurre un corto, porque los cables no están en contacto permanente. Las chispas generan suficiente calor para derretir dispositivos de plástico, como salidas, interruptores y enchufes, y para encender materiales inflamables en las proximidades.
Dispositivos de seguridad que evitan daños por cortocircuitos
Cada casa tiene un panel de disyuntores, y los disyuntores están diseñados para detectar un flujo de corriente anormalmente alto y desconectar la energía cuando lo hacen. Si un circuito tiene un corto, el interruptor se disparará y no podrá reiniciarlo hasta que encuentre el corto y lo repare. Una salida de GFCI (interruptor de corriente de falla a tierra) o un disyuntor está diseñado principalmente para detectar anomalías de corriente asociadas con fallas a tierra, pero, como todos los interruptores, también se apagará cuando ocurra un cortocircuito.
Crédito: Elite Analysis Los disyuntores y tomas de corriente AFCI detectan la causa del arco eléctrico por cortocircuitos y matan la energía.Ninguno de estos dispositivos es tan sensible a un cortocircuito como una salida de AFCI (interruptor de corriente de falla de arco) o un disyuntor. El arco eléctrico de un cortocircuito suele ser intermitente, y un GFCI o un disyuntor convencional puede fallar. Sin embargo, un AFCI está diseñado para detectar la anomalía específica de la señal causada por el arco y se apagará tan pronto como lo haga. Por esta razón, el código eléctrico requiere cada vez más enchufes AFCI en ubicaciones estratégicas en hogares y establecimientos comerciales. Muchos fabricantes ahora ofrecen salidas combinadas GFCI / AFCI y disyuntores.
El arco eléctrico no siempre es malo
Si puede controlar el calor generado durante un arco eléctrico, puede darle una variedad de usos. Ese es el principio detrás de la soldadura por arco y resistencia.
En un circuito básico de soldadura por arco, el metal a soldar (el trabajo) está conectado por un cable a una fuente de alimentación a la que también está conectada la varilla de soldadura. Cuando el soldador mueve la varilla lo suficientemente cerca del trabajo, se produce un cortocircuito que provoca un arco eléctrico entre la varilla y el trabajo. Esto genera temperaturas en el rango de 6.500 grados Fahrenheit, que son lo suficientemente calientes como para derretir el metal para que pueda fusionarse con otra pieza de metal que también está dentro del rango del arco.
crédito: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImagesWelders utiliza el calor del arco eléctrico para fusionar el metal.El arco eléctrico se usó en las primeras bombillas hasta que fue reemplazado por filamentos brillantes. Todavía se usa en algunas bombillas incandescentes modernas cuando se requiere una fuente de luz particularmente brillante, o una que se aproxime a la luz del sol. El color del arco depende de los materiales del electrodo, por lo que los investigadores pueden analizar el espectro de un arco creado por un par de electrodos para identificar los materiales en los electrodos.
Estas y otras aplicaciones muestran que el arco eléctrico causado por cortocircuitos puede ser peligroso, pero no siempre es malo.
