Fusibles Y Ruptores

Los fusibles y los ruptores limitan la corriente que puede fluir por un circuito. En el caso del fusible, el filamento de metal se funde y se interrumpe la conexión, mientras que en el ruptor, el efecto del calor sobre una tira bimetálica hace que ésta se doble y se dispare un interruptor de resorte.

Los Ruptores

Los interruptores automáticos (ruptores), sirven para limitar la corriente en un circuito simple en la mayoría de las aplicaciones domésticas. En EEUU, los circuitos simples está limitados tipicamente a 20 amperios, aunque los ruptores pueden adquirirse con valores diferentes. Esto significa que la corriente de 20 amperios, calentará la tira bimetálica para doblarla hacia abajo y liberar la palanca de disparo del resorte. Puesto que el calentamiento es lento, se emplea otro mecanismo para manejar los aumentos repentinos provocados por los cortocircuitos. En caso de una gran subida repentina de corriente, un pequeño electroimán formado por vueltas de hilo eléctrico alrededor de una pieza de hierro, tirará de la lámina bimetálica instantáneamente.

El Cable de Tierra

El término "tierra", se refiere a la conexión a la Tierra, que actua como un depósito de cargas eléctricas. Un cable de tierra, proporciona una ruta de conducción a la tierra que es independiente del camino normal que lleva la corriente dentro de un aparato eléctrico. Como práctica común en los circuitos eléctricos del hogar, la tierra se conecta al neutro eléctrico del panel de servicio, para garantizar un camino de baja resistencia que sea suficiente para disparar el interruptor automático en caso de un fallo eléctrico (ver ilustración de abajo). La tierra conectada al chasis del aparato, mantiene el voltaje de éste a potencial cero (tomado normalmente como el cero del voltaje). Con esto se protege contra la descarga eléctrica. El cable de tierra y el fusible o el ruptor (interruptor automático), son aparatos de protección estándar que se usan en los circuitos eléctricos estándares.

¿Es necesario el cable de tierra? El aparato puede operar de forma normal sin el cable de tierra, porque este no forma parte de la ruta de conducción de suministro de la electricidad. De hecho, si se rompe o se quita el cable de tierra no será capaz de notar la diferencia. Pero si un voltaje alto entra en contacto con el chasis del aparato, puede producirse una descarga eléctrica. En ausencia del cable de tierra, las condiciones de peligro de descarga eléctrica no harán que se dispare el interruptor automático. En estos casos la protección puede venir instalando un interruptor diferencial en el circuito. Parte del papel del cable de tierra es forzar al ruptor a disparar para suministrar un camino hacia tierra, en caso de que el cable "activo" entre en contacto con el chasis metálico del aparato eléctrico.

En el caso de un fallo eléctrico que conlleve peligro de alto voltaje al chasis metálico de un aparato eléctrico, Usted querrá que el interruptor automático se dispare inmediatamente para quitar el peligro. Si el chasis está conectado a tierra, fluirá una corriente alta a través del cable de tierra y disparará el automático. Eso no es tan simple como suena -conectando el cable de tierra a un electrodo clavado en la tierra, generalmente no es suficiente para disparar el automático, lo cual fué una sorpresa para mí -. El Artículo 250 del Reglamento Nacional de la Electricidad de EEUU, requiere que los cables de tierra, se conecten en el retorno con el neutro del panel de servicio. De modo que en caso de fallo por derivación al chasis, la corriente fluye a través del cable de tierra hacia el panel de servicio, donde se junta con el camino del neutro, fluyendo a través del neutro principal de vuelta atrás a la toma central del transformador de suministro. Esta parte del flujo total, conducido por el transformador de suministro viene a ser como una "bomba" eléctrica, que producirá un flujo de corriente suficientemente alto para disparar el automático. En la industria eléctrica, este proceso de conectar el cable de tierra de vuelta al neutro del transformador, se llama "vinculación", y la conclusión es que para la seguridad eléctrica, se necesitan ambas cosas, conectado a tierra y "vinculado" (al neutro).

Esto solamente es tocar la punta del iceberg de lo que es la materia principal sobre la puesta a tierra y la "vinculacion" del neutro en los sistemas eléctricos. Ver el sitio web de Mike Holt para mayor información.

Ejemplo de Tierra de un Aparato Eléctrico

Los aparatos electrodomésticos estándares como una lavadora por ejemplo, llevan tres conexiones eléctricas. El hilo "activo", lleva el voltaje efectivo de 120 voltios al dispositivo, y el hilo neutro sirve como el camino de retorno normal. El tercer hilo es el cable de tierra que se conecta al chasis de metal del aparato eléctrico.

Si el cable "activo" se deriva a la carcasa metálica del aparato, entonces se aplicará la alimentación de 120 voltios al camino de baja resistencia a través del cable de tierra. Esto originará una intensidad de corriente extremadamente alta, que hará que el automático o el fusible, interrumpa el circuito de corriente.

Una problema que tiene la disposición anterior es que si el cable de tierra se corta o se desconecta, no se podrá detectar en la operación normal del aparato, ya que el cable de tierra no forma parte del circuito del flujo de la corriente eléctrica. Si en esas circunstancias el cable "activo" tocase (derivase) al chasis, y el hilo neutro no, entonces el automático podría no dispararse y los 120 voltios se aplicarían directamente al chasis de metal del aparato, representando un peligro de descarga eléctrica. El cable de tierra del aparato es la principal protección contra el peligro de una descarga eléctrica.

Poner la Tierra a Traves de un Grifo

¡No realice este experimento en el hogar!

En el terminal pequeño ("activo") de un conector hembra, se insertó un cable de cobre pelado del calibre 12 y se confirmó con un medidor que tenía un voltaje de 120 voltios. Se tocó directamente un grifo de agua fría y ¡no se disparó el automático!, Esto es un grifo de cobre y se extiende sin interrupción, directamente hasta la tierra.

Se midió la resistencia DC de ambos terminales del enchufe, tanto de la tierra como del neutro con el grifo y se encontró que practicamente tenía cero ohmio. El óhmetro digital midió alrededor de 1 ohmio o menos hasta el grifo. Si la tierra estuviera actuando como un simple conductor óhmico de retorno hasta el panel de suministro, habría conducido 120 Amperios y habría disparado inmediatamente el ruptor.

Artículo 250.4 del Reglamento de Electricidad Nacional

250.4 Requisitos generales para la Tierra y la "Vinculación" (neutro a tierra)
(A)Conexión de Sistemas a Tierra
(5) Ruta efectiva de la corriente a tierra en caso de fallo. El equipamiento eléctrico, el cableado y otros materiales conductores de la electricidad con probabilidad de ser energizados, deben instalarse de forma que tengan un circuito permanente de baja impedancia, capaz de transportar de manera segura la máxima intensidad de corriente a tierra que pudiera originarse por un fallo en cualquier punto del sistema de cableado, hasta la central de suministro eléctrico. La tierra no debe ser usada como el único conductor de tierra del equipo o ruta efectiva de la corriente a tierra en caso de fallo.