¿Qué ocurre cuando hay una descarga eléctrica en un cable neutro?

Principios de la electrocución

En un sistema de suministro de energía trifásico con cuatro cables normal, el cable neutro (cable PEN o N) está conectado a tierra. Teóricamente, el potencial del cable neutro es el mismo que el de la tierra. Cuando la carga trifásica está equilibrada, casi no hay corriente que fluya a través del cable neutro. Sin embargo, cuando una persona toca el cable neutro y hay un fallo en el mismo, puede ocurrir un accidente de electrocución.

La electrocución ocurre principalmente porque hay corriente que fluye a través del cuerpo humano. El grado de daño causado por la electrocución al cuerpo humano está relacionado con factores como la magnitud y duración de la corriente que pasa a través del cuerpo y la ruta de la corriente. Generalmente, se considera que cuando la corriente de frecuencia de red (50Hz o 60Hz) que pasa a través del cuerpo humano supera los 10mA, puede hacer imposible que una persona se libere de la fuente de alimentación por sí misma. Cuando la corriente supera los 30mA, puede llevar a consecuencias graves como la fibrilación ventricular.

Condiciones de fallo del cable neutro que pueden llevar a la electrocución

Ruptura del cable neutro

Cuando el cable neutro se rompe, en caso de desequilibrio trifásico, el potencial del cable neutro después del punto de ruptura se desplazará. Por ejemplo, en un circuito de iluminación con sistema trifásico de cuatro cables, si el cable neutro se rompe en algún lugar, debido a que las cargas de cada fase (como lámparas) no pueden ser completamente iguales, la corriente que originalmente regresaba a la fuente de alimentación a través del cable neutro no puede fluir normalmente. En este momento, tomando como ejemplo la fase con más carga, parte de la corriente de esta fase formará un bucle a través de las cargas y cables neutros de otras fases, haciendo que el potencial del cable neutro ya no sea cero y pueda elevarse a un voltaje más alto. Si una persona toca este cable neutro vivo en este momento, habrá corriente que pase a través del cuerpo, resultando en una electrocución.

Contacto deficiente del cable neutro

El contacto deficiente en el punto de conexión del cable neutro con el equipo o en el terminal del cable neutro en el cuadro de distribución también es muy común. El contacto deficiente hará que la resistencia en este punto aumente. Según la ley de Ohm U=IR, cuando hay corriente que pasa, habrá una caída de tensión en el punto de contacto deficiente. Si esta caída de tensión es lo suficientemente grande como para hacer que el potencial del cable neutro se desvíe del potencial de la tierra, cuando una persona lo toque, habrá corriente que pase y causará una electrocución.

Cortocircuito entre el cable neutro y el cable de fase seguido de un fallo a tierra (una situación más compleja):

Esta situación puede hacer que el cable neutro tenga un voltaje peligroso. Por ejemplo, dentro de un equipo eléctrico, ocurre un cortocircuito entre el cable neutro y el cable de fase. La gran corriente después del cortocircuito puede hacer que el dispositivo de protección actúe. Sin embargo, si el fallo no corta completamente el circuito, o debido a un sistema de tierra imperfecto, parte de la corriente de cortocircuito fluirá a la tierra a través del dispositivo de tierra. En este momento, el cable neutro puede tener cierto voltaje residual. Cuando una persona toca el cable neutro, sufrirá una electrocución.

Manifestaciones de daños por electrocución

Lesión por electrocución

Cuando la corriente pasa a través del cuerpo humano, causará un daño directo por electrocución a órganos importantes como el sistema nervioso y el corazón. El cuerpo humano sentirá una sensación de hormigueo. A medida que la corriente aumenta, esta sensación se volverá más fuerte y pueden ocurrir espasmos musculares. Si la corriente dura mucho tiempo o la corriente es grande, llevará a la parálisis respiratoria y la parada cardíaca. Por ejemplo, cuando la corriente que pasa a través del cuerpo humano alcanza varios decenas de miliamperios o más, puede causar fibrilación ventricular, que es un ritmo cardíaco muy peligroso que hará que el corazón no pueda bombear sangre eficazmente y ponga en peligro la vida.

Quemadura eléctrica

Al mismo tiempo que una persona sufre una electrocución al tocar el cable neutro, si se genera un arco en el punto de contacto o la corriente genera calor dentro del cuerpo humano, ocurrirá una quemadura eléctrica. El grado de quemadura eléctrica está relacionado con factores como la magnitud de la corriente, el tiempo de contacto y la resistencia del cuerpo humano. En general, la electrocución con alta tensión y gran corriente es más propensa a causar quemaduras eléctricas graves. Las quemaduras eléctricas no solo dañan la piel, sino que también pueden causar lesiones profundas en los tejidos subcutáneos, músculos y huesos. Por ejemplo, cuando una persona toca el cable neutro con un voltaje relativamente alto, el punto de contacto puede aparecer carbonizado, y los tejidos circundantes también presentarán enrojecimiento, ampollas y otras condiciones debido al daño térmico.