¿Qué nivel de frecuencia es más seguro? ¿60 Hz o 50 Hz en circuitos de 230 V y 120 V?
Aquí hay otra pregunta tonta porque no hay una diferencia significativa entre 50 Hz y 60 Hz. Habría tenido sentido si la comparación fuera entre 50 Hz y 500 Hz con alto voltaje y gran capacitancia en faradios o microfaradios, y así sucesivamente entre 60 Hz y 600 Hz. El cuerpo humano no es muy sensible para diferenciar entre 60 Hz y 50 Hz, es decir, el riesgo de fibrilación cardíaca es casi el mismo en ambos casos.
De todos modos, tenemos la pregunta y analicemos el resultado exacto de ambas frecuencias incluso si las diferencias es muy pequeño.
Bueno, discutiremos los 50/60Hz de dos maneras.
- 120 V – 50 Hz frente a 120 V – 60 Hz
- 120 V – 50 Hz frente a 230 V 60 Hz
Como sabemos, no hay frecuencia en el voltaje de CC, es decir, frecuencias que solo se aplican al voltaje de CA. De esta manera, no hablaremos de voltajes CC ni de los efectos de las descargas eléctricas de CC en el cuerpo humano. Nos limitaremos únicamente al aire acondicionado y sus características relacionadas.
Esto se debe a que un cuerpo humano puede actuar como un condensador para el suministro de CA debido a la existencia de frecuencia. Cuando la corriente continua fluye por el cuerpo humano, sólo se le opone resistencia. Por otro lado, cuando la corriente alterna fluye a través del cuerpo humano, la impedancia (resistencia “R” y reactancia capacitiva “X”)C“) se opone al flujo de corriente.
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Capacitancia del cuerpo humano
A diferencia del voltaje CC, el cuerpo humano (desde el cable vivo hasta tierra) actúa como un medio aislante como un condensador en caso de voltaje CA. Si el valor de la corriente es demasiado pequeño (como microamperios) en el cuerpo de la víctima a tierra, el cuerpo se descargará a tierra y el potencial será cero y todo el proceso apenas será sensible.
La media La capacitancia de un cuerpo humano es de 100 pF. (por ejemplo, 100 pF = 100 x 10-12 = 0,0001 µF = 0,0001 x 10-6 = 1×10-10 Faradio (donde un faradio es culombio/voltio), que es demasiado pequeño para ser considerado. Donde el La resistencia del cuerpo humano es de hasta 100.000 ohmios. en condiciones secas (y hasta 1kΩ en condiciones totalmente húmedas).
La capacitancia del cuerpo humano se puede calcular mediante la fórmula fluida.
C Cuerpo = ((R Cuerpo +R Fuente ) × Tanθ ) ÷ ( R Cuerpo ×R Fuente ×ω)
Dónde:
- C Cuerpo = Capacitancia del cuerpo
- R Cuerpo = Resistencia del cuerpo
- R Fuente = Resistencia de la fuente
- Tanθ = donde θ = 2π ( Periodo de tiempo ÷ retraso de tiempo)
- ω = 2πF y F = frecuencia en Hertz
Como sabemos, en un circuito capacitivo, la corriente aumenta cuando aumenta la frecuencia. De manera similar, la corriente aumenta cuando la capacitancia aumenta o la reactancia capacitiva disminuye. Pero aun así eso no supondrá ningún cambio significativo y tendrá un efecto sensible en el cuerpo humano si la frecuencia aumenta de 50 Hz a 60 Hz o incluso 500 Hz. Por ejemplo, la capacitancia del cuerpo humano es 4,60 nF a 50 Hz y 4,55 nF a 60 Hz. Estos valores no le permitirán decidir cuál es más seguro. Manténgase alejado de estos mitos de trampas ya que ambos son bastardos.
Esto sólo hará cambios en circuitos de alto voltaje o cuando el valor del capacitor sea alto, por ejemplo, microfaradios o más.
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120V – 50Hz
El suministro monofásico residencial común en los EE. UU. es de 120 V – 60 Hz (mientras que en la UE y el Reino Unido es de 230 V – 50 Hz – IEC). En realidad, es el voltaje RMS lo que significa que 120 V – CA tendría el mismo efecto de calentamiento que 120 V CC (lo mismo ocurre con 230 V CA y CC).
Ejemplo: Supongamos que la resistencia del cuerpo humano es de 100.000 ohmios y una capacitancia de 100 pF. Calculemos la cantidad de corriente si hace contacto con el cable vivo de 120V.
XC = 1 ÷ 2πFC en Ω
- XC = 1 ÷ (2π × 50 Hz × 100 pF en Ω
- XC = 1 ÷ (2π × 60 100 pF) en Ω
- XC = 31,83 MΩ
R = 100.000Ω
Ya que tanto la resistencia como la reactancia capacitiva actuarán en circuitos paralelos. Entonces, la impedancia total en un circuito capacitivo y resistivo en paralelo es:
- Impedancia Z = (R2 +XC2) ÷ (√ (R2 +XC2))
- Impedancia Z = 99,9kΩ
Ahora, la cantidad de corriente que fluye en el cuerpo.
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120V – 60Hz
El valor de la corriente es el mismo si cambiamos el valor de la frecuencia de 50Hz a 60Hz.
No es de extrañar que la misma corriente de 1,2 mA fluya a través del cuerpo humano si aumentamos la frecuencia de suministro de 50 a 500 Hz. En resumen, el valor RMS y el valor pico a pico no dependen de la frecuencia de suministro.
Los cálculos teóricos anteriores muestran que si ponemos la frecuencia en 50 Hz, 60 Hz o 500 Hz, la impedancia general (es decir, la resistencia) disminuiría. De esta manera, la CA tiene la capacidad de pasar fácilmente a través del capacitor donde éste bloquea el voltaje de CC. Como estamos hablando de CA con frecuencia, significa que la CA es más peligrosa que la CC en los casos en que el cuerpo humano actúa como un condensador.
120 V – 50 Hz frente a 230 V – 60 Hz
Ahora bien, si hablamos de los 120V – 60Hz y 230V-50 Hz. Ya hemos comentado que 230 V es más peligroso que 120 V, ya que en el caso de una carga resistiva (como el cuerpo humano), cuanto mayor sea la diferencia de potencial, mayor será el flujo de electrones.
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Conclusión:
La descarga eléctrica será casi la misma para ambas frecuencias de 50 Hz y 60 Hz con una tensión de alimentación de 120 V. A pesar de las frecuencias de 50 y 60 Hz, tanto 120 V como 230 V/240 V son peligrosos y nunca se puede tocar el cable con corriente a cualquier precio.
En resumen, no es la frecuencia en hercios, sino la potencia eléctrica, es decir, la cantidad de voltaje que bombea la corriente eléctrica desde el cuerpo de la víctima hasta el suelo. En general, es la energía eléctrica la responsable de todos estos males (electrocución).
Tenga en cuenta que la impedancia y la resistencia disminuyen cuando aumenta la frecuencia. De esta manera, manténgase alejado de aparatos capacitivos y de alto voltaje, ya que cuanto mayores sean la frecuencia y el voltaje, mayor será la corriente.
Esta es la razón por la que las aves pueden sentarse con seguridad en las líneas de media tensión (hasta 50 kV), pero no en las líneas eléctricas de +200 kV, ya que la intensidad del campo de EHV es fatal para cualquiera, incluso en el aire libre. Por eso se debe mantener una distancia estándar entre una línea energizada y los trabajadores de la línea.
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