¿Qué es el arco eléctrico?

El arco eléctrico es un fenómeno eléctrico en donde se genera una descarga eléctrica en el aire entre dos electrodos. Estos dos puntos conductores tienen una diferencia de voltaje suficiente para que el flujo de corriente pueda superar la resistencia del de un medio gaseoso, como por ejemplo el aire. Esta descarga se puede llegar a apreciar a simple vista con un arco de luz ultravioleta brillante y que desprende calor intenso. Los arcos eléctricos suponen uno de los peligros más claros dentro de los sistemas eléctricos.

Así como lo podemos ver como un peligro, a lo largo de la historia el arco eléctrico ha tenido aplicaciones desde que en el año 1800 fuera descubierto por Sir Humphry Davy. En este caso el descubrimiento sirvió para desarrollar la primera luz incandescente que se traduciría en las primeras lámparas de davy, instrumentos que ya no se servían del gas ni la quema de aceites para producir luz.

¿Cómo se produce el arco eléctrico?

En un entorno teórico, este fenómeno se produce cuando dos electrodos se conectan por una descarga eléctrica. Esto se produce cuando los electrones pasan entre dos electrodos, desde uno negativo hacia otro positivo, parte de los iones positivos circulan en sentido contrario y el choque de ellos es lo que genera el calor intenso. La consecuencia de este fenómeno es una luz azulada, alta temperatura y un ruido intenso, similar a un disparo.

En el caso de los entornos laborales en sistemas eléctricos, estos arcos se suelen producir o por fallos técnicos en los equipos eléctricos que generan cortocircuitos, o por errores humanos a la hora de manejar el equipamiento.

Aplicaciones del arco eléctrico en la industria

Como hemos comentado anteriormente, el fenómeno que supone el arco eléctrico ha sido usado desde hace muchos años en aplicaciones industriales, la primera de ellas relativa a la iluminación con la Lámpara de Davy. Pero estas aplicaciones a lo largo del tiempo han evolucionado y ahora el arco eléctrico es usado en varias aplicaciones industriales.

Entre las aplicaciones industriales más comunes del arco eléctrico se sitúan las máquinas cortadoras por electroerosión que se usan para cortar metales, las cortadoras de plasma para grabar placas metálicas. También se utiliza en la fundición de metales en temperaturas altas y proyectos de iluminación como los focos de cine o lámparas, ya anticuadas, con este tipo de tecnología.

Pero entre todas las aplicaciones, la que más impacto tiene actualmente es la soldadura por arco eléctrico, una de las más utilizadas y desarrolladas. Esta soldadura tiene como característica que hace uso del calor generado entre las dos partes conductoras de un arco eléctrico para efectuar la soldadura. Los dos electrodos, en este caso, son el electrodo metálico del equipo de soldadura y el material base.

Soldadura por arco eléctrico: tipos y riesgos

En este tipo de soldadura por arco eléctrico existen diferentes tipologías dependiendo de la corriente, el equipamiento y los usos industriales para los que serán empleados. Entre los tipos, clasificados por los equipos utilizados, se encuentran:

• Transformador de corriente alterna CA

Se aplica en las soldaduras por arco eléctrico con electrodo revestido SMAW. Aquí, el arco eléctrico se genera entre una pieza y un electrodo metálico recubierto. Este equipo baja la tensión e intensidad de la alimentación de bajo voltaje y alto amperaje. Son equipos más económicos, pero que tienen entre sus principales desventajas en que solo suministran corriente de tipo alterno.

• Transformador – rectificador AC/DC

Se aplica en soldaduras con gas tungsteno GTAW, TIG, y también en soldadoras con electrodos revestidos SMAW. El método utilizado por el transformador es cambiar la tensión e intensidad de la corriente, sumado al rectificador que convierte la alterna, como la que hemos visto en el tipo anterior, en una corriente continua. Este punto hace que las limitaciones de uso por el tipo de corriente vistas en el anterior tipo desaparezcan.

• Generador de AC/DC

Con este tipo se puede usar en varios procesos de soldadura por arco y suponen un precio más alto. Este tipo de generadores modifican la corriente a una de bajo voltaje y alto amperaje. Este tipo de equipos suelen ser utilizados en exteriores porque se encargan de generar su propia corriente y no necesitan acceso a la red, y en entornos industriales. Pueden ser accionados mediante un motor eléctrico, mediante una batería, o motor de combustión.

• Inversor DC

Son los más fabricados hoy en día y pueden aplicarse a todos los procesos de soldadura. El método utilizado es mediante una placa electrónica que reduce la tensión y aumenta el amperaje para generar el arco eléctrico. Son fáciles de usar ya que el electrodo se funde más rápido y no se pega. Suministran corriente continua tipo DC y pueden invertir su polaridad; directa cuando el portaelectrodos está en el polo negativo y la pinza en el positivo; e inversa con los polos al contrario.

Riesgos del arco eléctrico

Este tipo de actividades representan riesgos que pueden catalogarse en dos grandes grupos, los riesgos de accidente y los higiénicos.

Los riesgos de accidente pueden ser derivados del propio uso de la corriente, quemaduras, incendios o explosiones. Estos riesgos pueden ser el contacto directo, ya sea por deficiencias de aislamiento o de las conexiones, o contacto indirecto, como por ejemplo el contacto con la carcasa de la máquina. También están las proyecciones en los ojos debidas al arco eléctrico o a piezas que pueden saltar. Luego están los riesgos descritos en explosiones o incendios, como por ejemplo los sucedidos en ambientes inflamables sin la debida protección.

En los riesgos higiénicos nos podemos encontrar radiaciones ultravioleta, exposición a humos, gases y la intoxicación a causa de fosgeno. Las radiaciones luminosas y ultravioleta se producen por la propia naturaleza del arco eléctrico. En cuanto a la inhalación de gases puede producirse por el revestimiento del electrodo, el gas protector y los materiales mase. Entre las intoxicaciones más habituales están las de óxidos de hierro, cromo, manganeso, o cobre. Por último, la intoxicación por fosgeno se produce en entornos con cubas de desengrase o en piezas húmedas con productos clorados ambas.

Equipamiento de protección individual contra el arco eléctrico por soldadura

Entre el equipamiento que debe usarse para prevenir esta tipología de riesgos se encuentra la protección de cara y ojos con gafas y pantallas. Estas gafas deben controlar la luz que pasa a través y que el cristal contra radiaciones es adecuado para el electrodo y la intensidad del trabajo. Esta protección individual está descrita en la norma EN 166, EN 169, EN 175, EN 379.

En cuanto a la ropa utilizada para la soldadura, debe proteger contra fuego, radiación, salpicaduras de metal que puedan producirse, descargas eléctricas, o posibles riesgos electrostáticos. Esta ropa debe proteger toda la extensión del brazo con manga larga y puños ajustados. Esto también incluye elementos de las máscaras y las polainas de los pies. (EN ISO 61482-2: 2009, EN ISO 11611, EN ISO 11612, EN 1149-5).

Todos estos elementos son complementados con el resto del equipo que no se ha citado anteriormente pero que es necesario para la protección individual como guantes de cuero, mandiles, calzado de seguridad o cascos. Los equipos individuales deberán también estar correctamente mantenidos y en perfectas condiciones para afrontar los riesgos de la soldadura.