¿Se puede electrocutar un ave, previamente en potencial terrestre, al aterrizar en una línea eléctrica a un voltaje suficientemente alto debido a la "carga de ecualización" inicial?

Suponiendo que el ave todavía está en potencial de tierra al entrar en contacto con el cable (por ejemplo, saltó desde el polo).

Hay muchas incógnitas en este problema, pero tratemos de llenar algunos vacíos con datos que conocemos en humanos. Entonces, hasta que un cambiador de pila de EE que es un ornitólogo aparece con datos interesantes, asumamos que los humanos pueden volar y les gusta relajarse colgando de un cable de alto voltaje.

Todos los objetos y seres vivos tienen una capacidad eléctrica equivalente. El modelo del cuerpo humano es una convención que dicta que los humanos son equivalentes en ese aspecto a un condensador de 100pF (supongamos que no reduce mucho desde el suelo a 23 metros de altura, y lo calificamos de peor escenario). Ahora, supongamos que la resistencia de contacto entre el cable y donde sea que esté el centro geométrico de ese condensador, es de 3000 ohmios, tomada de la caja de la tabla en "a href=" https://electronics.stackexchange.com / questions / 129302 / what-are-the-más-alto-ca-y-ca-voltajes-o-corrientes-que-pueden-ser-considerados-como-sa-129306 # 129306 "> otro hilo - dividido Por dos por un contacto de dos manos. Entonces, la duración total de la corriente de equilibrio, tomada como 5 veces la constante de tiempo del RC equivalente, es de 0.75 microsegundos.

Los efectos de las corrientes a través de los seres vivos dependen de la magnitud de la corriente y la duración. Nunca he visto ningún estudio que muestre datos por debajo de 10 ms (por ejemplo, el mismo estudio citado anteriormente), lo cual no es sorprendente ya que aparentemente el tiempo de respuesta del tejido cardíaco es 3ms . Para 10 ms, la corriente que genera efectos irreversibles es de 0.5A, y parece haberse solucionado en ese punto (poco dependiente de la duración), sin duda hasta 3 ms. Supongamos que más allá de ese punto, el tejido cardíaco se comporta como un sistema inefectivo de primer orden, atenuando 20dB / década. La corriente requerida para efectos similares sería 20 * 4.25 = 90dB más alta, o 15811A. Para una resistencia de contacto de 1500 Ohms como se usa anteriormente, significa que el voltaje del cable debe ser de 23GV.

Las quemaduras dependen únicamente de la energía transferida, por lo que teóricamente un alto voltaje podría quemar durante un tiempo tan pequeño. ¿Pero qué tan alto? Bueno, , indica:

Entonces, para 750 nanosegundos, ¡se requieren 133MA! Si usamos nuevamente la resistencia de 1500 Ohms desde arriba, eso significa que el cable debería estar a 199GV, lo que es una locura. Es probable que haya otros efectos desagradables antes de que aparezcan esas quemaduras, pero es probable que ni el sonido de 23GV ni 199GV sea probable en un futuro cercano. Nota al margen, como J ... surgió en los comentarios, un cable de 23GV se arquearía espontáneamente con cualquier cosa en el potencial de la Tierra dentro de 7.6 km y, por lo tanto, requeriría una increíble cantidad de aislamiento.

Como si no fuera suficiente, puede haber notado que lo anterior asume que la corriente máxima se aplica durante toda la duración de la corriente de equilibrio, mientras que en realidad es un exponencial decadente ... La corriente promedio durante esta duración es de hecho, 0,2 veces el máximo, por lo que estos valores deberían ser realmente de 115GV y 995GV.

Advertencia: Esto no significa que sea seguro saltar y colgarse de líneas de alto voltaje, este es un análisis rápido con estimaciones y modelación de datos aproximados y no se considerará una justificación de sus acciones.

En general estoy de acuerdo con la explicación de Andy Aka. Sin embargo, daré una teoría más detallada (por supuesto que podría pasar por alto algo).

Un cuerpo no tiene una capacidad por sí mismo, ya que siempre necesita la "segunda placa" del condensador. Los seres humanos en relación con la tierra tendrán una capacitancia dada cuando están de pie (aislados) sobre la tierra, y una capacitancia diferente cuando vuelan (si es posible) porque la tierra está más lejos.

Un modelo simple del ave podría ser el del diagrama siguiente:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

A medida que el ave se acerca, la línea C1 aumentará y C2 disminuirá. Este es un divisor de condensadores y el potencial del ave se acercará a la línea de alto voltaje (HV).

Supongamos, solo para dar algunos números rápidos, que C1 es 100 veces C2 justo antes de que los pies del ave toquen la línea, la diferencia de potencial entre el ave y la línea HV solo será del 1% del HV. Finalmente, los pies de las aves tocan la línea: C1 está "cortocircuitado" y la única capacitancia para rellenar sería C2 (la capacitancia entre las aves y la tierra, que es muy pequeña ya que la tierra está lejos). Debido a que el potencial del cuerpo ya está en el 99% de HV, y la capacitancia a tierra es muy pequeña, la corriente a través del ave sería muy pequeña.

  

NOTA: Mi comprensión de lo que sucede cuando un pájaro vuela desde una tierra   objetar a una línea eléctrica (corríjame si me equivoco) es eso - sobre   contactando el cable - su potencial eléctrico cambia de   Potencial terrestre al potencial de la línea eléctrica.

Aquí está el quid de la cuestión. A medida que el ave abandona el terreno en dirección al cable, adquiere un cambio gradual en el potencial. Este no es un cambio instantáneo porque si lo fuera, el ave experimentaría una sacudida en ese momento en el momento en que aterrizó.

Entonces, no, no sucede instantáneamente y, voltajes de cable mayores = mayor distancia, por lo tanto, un período de tiempo más largo para alcanzar dicho cable y, sin entrar en las matemáticas, la pequeña corriente imperceptible que experimenta el ave será la misma .

EDITAR - aquí hay una imagen decente de cómo cambia el nivel de voltaje con la distancia entre tierra y un cable "caliente": -

Esteesunanálisisdecampoeléctricobastanteclásico.Laslíneasdecampoeléctriconegroemanandelcentro(sesuponequeesunpuntodealtovoltaje).Salenentodasdireccionesdesdeelcableygolpean"tierra" en ángulos rectos. Si usted también alguna de estas líneas de campo E y "viajó" a lo largo del mismo desde el nivel del suelo (por ejemplo) el 10% de su longitud, alcanzaría un voltaje que es el 10% del cable caliente.

Si hicieras este experimento mental para todas las líneas del campo E en diferentes porcentajes de la longitud, podrías trazar todas las líneas de equipotencial y eso es lo que son las líneas rojas.

Como debería ser capaz de ver, la posibilidad de que un objeto pequeño pueda alcanzar el aumento desde un campo hasta el cable "caliente" es notablemente lineal.

Es una pena ver tantas respuestas mal informadas y de alto rango en esta pregunta, así que decidí abrir una cuenta y contribuir, después de años de acecho :)

Una forma también de ver la transmisión de potencia es la corriente que pasa por el cable: se modela como energía cinética de partículas (electrones) en su interior. Sin embargo, especialmente en las instalaciones de CA, si uno modela energía electromagnética (a través de las ecuaciones de Maxwell), uno ve la potencia transportada en el espacio entre y alrededor de los conductores.

Por lo tanto, existe peligro de EM para cualquier cosa incluso cerca de las líneas. Su nivel depende, para un sistema de línea de aves dado, de la potencia general que atraviesa: ¡tensión e intensidad!

Esta respuesta cuantitativa que encontré en enlace se aplica:

  

P: ¿Por qué las aves no sienten una descarga estática ? Entiendo que las aves   no proporcione un camino a tierra, por lo que no llevarán un estado estable   corriente. Pero seguramente cuando aterrizan por primera vez hay una corriente a cobrar.   hasta la capacitancia del ave? He leído que las descargas estáticas son dolorosas   Alrededor de 10 kV. Estas líneas eléctricas llevan cientos de kV, por lo que no   ¿El choque estático de una línea de alimentación puede ser muy doloroso? Gracias ted   - Ted (26 años) Stanford, CA, EE. UU.

     

A: Sí, no es estrictamente cierto que no habrá ninguna corriente en absoluto. Hay corrientes, pero ellas   Son realmente pequeños, y esto no se limita solo al aterrizaje. Quizás la mayoría   insignificante de todo, el aire húmedo no es un aislante perfecto, por lo que hay   Habrá pérdidas del cuerpo del ave. Pero como usted también señala, un   El ave puede considerarse un condensador (aproximadamente esférico) con un segundo   shell infinitamente lejos y en 0 potencial. Por lo tanto el pájaro lo hará.   cargarse y descargarse a f = 60 Hz (50 Hz en Europa), debido a que   las líneas eléctricas llevan CA, no CC.

     

Permite realizar un cálculo aproximado considerando el ave como una esfera con   20 cm de diámetro, la capacitancia C debería ser de ~ 10pF. La corriente rms   es entonces 2πfVrmsC f. Digamos que hay 100kV en los cables, estos parámetros   Dar unos 400 µA para la corriente rms. Para comparación, para un humano   siendo corrientes AC de alrededor de 10 mA comienzan a convertirse   peligroso. ( enlace ) Para un pájaro,   Las corrientes algo más bajas presumiblemente pueden ser peligrosas. Suena como   incluso para la línea de alta tensión, sin embargo, el puramente capacitativo   la corriente no es un problema.

     

Tunc + Mike W.

Mi entendimiento es que, dado que la línea HV es una línea de CA, el potencial original del ave no tiene sentido debido a que el potencial del cable se alterna sobre el potencial de tierra y el potencial de tierra cada 1/100 de segundo En una situación de 50Hz. También existe la posibilidad de que el potencial relativo al potencial del terreno en el momento del contacto de la pata del ave pueda estar también cerca del potencial del suelo a 1/100 de cada segundo.

No soy un experto, pero creo que esto es correcto: el cable es un conductor; la corriente está fluyendo a través de ella. El pájaro no será dañado. La corriente fluirá hacia arriba en una pierna y hacia abajo en la otra, pero el cable es un conductor mucho mejor, por lo que la corriente será minúscula. (Por otro lado, si el ave aterrizó en una fuente de muy alto voltaje sin que fluya la corriente, como un enorme generador de Van Der Graaf, entonces la repulsión electrostática podría explotar sus plumas).

No existe una hipotética línea HV con aislamiento de aire a 10s de megavoltios porque a esos voltajes, la energía perdida en la descarga de corona es mayor que la energía perdida en la resistencia del cable. A medida que aumenta el voltaje, la corriente disminuye en proporción, pero más allá de cierto punto, la pérdida de potencia de descarga de corona es mayor que la pérdida de I al cuadrado R.

El "cierto punto" depende del diámetro del conductor, que es una de las razones por las que todos los conductores de alto voltaje (y en particular a 1KV +) tienen diámetros inflados artificialmente: gran parte del volumen del "conductor" no es conductor en absoluto: es de acero.

La descarga de corona ocurre cuando el gradiente de voltaje es mayor que el gradiente de voltaje de ruptura del aire. Esto depende de la humedad y la presión del aire (y la contaminación) y de la suavidad de la superficie del cable.

Las líneas de potencial equ que se muestran en la otra respuesta son engañosas. Deben estar mucho más cerca cerca del cable, mucho más separados cerca del suelo. Este es un ejemplo real medido: enlace

Note la diferencia entre la brecha de 8V-10V y la brecha de 4V-2V. Cerca de un cable estrecho, la distribución del campo es similar a la de una carga puntual aislada, donde el gradiente de voltaje se acerca rápidamente al "infinito" para un cable "infinitamente delgado".

No puedo encontrar cifras reales para el gradiente del campo eléctrico cerca de una línea HV. Espero que sea inferior a 3,4MV / m en peores condiciones, o si hubiera fallas. Para comparación, los humanos fallarán a aproximadamente 0.01MV / m, y la piel humana fallará a aproximadamente 500V. Esto me sugiere que no hay muchos factores de seguridad para un ser humano que cuelga de una línea HV: estarías lo suficientemente cerca de tu potencial de ionización para comenzar a preocuparte.

Las aves típicas son mucho más pequeñas / cortas que los humanos, por lo que estarían expuestas a una tensión de voltaje mucho menor al aterrizar en cables. Las aves grandes pueden ser comparables en tamaño a los humanos, pero normalmente no se posan en los cables. Las aves grandes normalmente se posan en las torres de transmisión, no los cables, porque las torres siempre son más altas que el cable: no tengo información sobre si las aves grandes sienten una incomodidad en el gradiente de voltaje eléctrico cuando intento aterrizar en cables de alta tensión.

Estoy fuera de mi área de experiencia y doy la bienvenida a cualquier corrección.