Corriente elctrica: efectos al atravesar el organismo humanoRedactor: Luis Prez Gabarda Ingeniero IndustrialExtractado http://www.mtas.es/INSHT/ntp/ntp_400.htm

La electricidad ha fascinado al hombre desde tiempos inmemoriales, por ejemplo, las descargas atmosfricas eran consideradas como fenmenos destructivos porque provocaban incendios, mataban animales y personas; todava en nuestra poca provocan en las personas temores ya que son fuerzas naturales impredecibles y muy difciles de controlar, especialmente porque no se tiene un conocimiento exacto del fenmeno. Los rayos causan incendios forestales, y en las ciudades sobre todo, cuando alcanzan el suministro de gas, tambin daan transformadores, y equipos elctricos. En las instalaciones rurales en Colombia algunos contratistas colocan varillas de puesta a tierra de 20 o 30 centmetros de profundidad; esto en vez de proteger agrava la situacin porque no son efectivas y en caso de que caiga un rayo se producen tensiones de paso y de contacto elevados que pueden matar a una persona o a un animal, adems de daar los dispositivos elctricos conectados en ese momento. La varilla que se debe colocar debe ser de 240 centmetros para que pueda ofrecer una proteccin efectiva a las personas, animales y a los dispositivos elctricos. La electricidad: un bien o un mal? A nivel rural los rayos provocan daos ya que existen rboles altos que ofrecen un camino fcil a la tierra, no existen pararrayos suficientes y las instalaciones elctricas son dbiles. Las tomas de tierra mal diseadas no pueden controlar la energa de los rayos. En las ciudades las mallas de tierra ofrecen mayor proteccin a las descargas atmosfricas. Es comn escuchar noticias acerca de las personas que han sido alcanzadas por los rayos. Aunque existe mayor probabilidad de que una persona se gane la lotera a que le caiga un rayo; sin embargo existen personas que han sobrevivido a la descarga de un rayo, y en casos muy espordicos hasta siete descargas _ _

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Desde otro punto de vista algunos cientficos han encontrado beneficios en los rayos: Los cientficos afirman que sin la ayuda de las descargas atmosfricas no hubiese sido posible la aparicin y el sostenimiento de la vida en la tierra, ya que los rayos intervienen activamente en la formacin de algunas sustancias qumicas como el Ozono._ La electricidad en la naturaleza: Cuando cae un rayo sobre un bosque seco produce un incendio que se expande muy rpidamente, el hombre trata de apagarlo usando grandes recursos tanto humanos como tcnicos y econmicos; sin embargo, los bosques que se queman generalmente son resecos y envejecidos, los cuales al quemarse producen nitrgeno que acta como fertilizante para el bosque que nacer posteriormente. Observe que la combinacin [rayo] + [bosque viejo] = [incendio del bosque], que despus de consumirse, lo renuevan dando paso al nuevo bosque. Por otro lado, tambin se sabe de la existencia de semillas que necesitan del fuego para reventar sus vainas, es decir, si no hay incendio no podrn germinar. En los estados unidos se hacen estudios sobre los rayos, pero no esperan a que los rayos caigan sino que lanzan un cohete desde el sitio de experimentacin, lo proyectan hacia la nube, provocando una descarga atmosfrica, que es conducida a tierra a travs de un conductor elctrico que lleva adherido el cohete, para efectuar las investigaciones de este fenmeno natural. En Colombia es la Universidad Nacional la encargada de realizar los estudios sobre los rayos, detectando y experimentando en zonas donde se presenta gran cantidad de rayos, a esto se le conoce como zona de alto nivel cerunico. Esta informacin sirve para la construccin de los sistemas elctricos de gran potencia, sistemas de generacin, transmisin y distribucin. Adems de las descargas atmosfricas se tiene conocimiento de que existen algunos peces que usan la electricidad para atrapar sus presas. A estos peces se les denomina Peces elctricos. Aproximadamente 250 especies de peces tienen rganos especiales que producen y descargan electricidad y por lo tanto, liberan poderosas descargas elctricas. El pez elctrico usa estos rganos especiales para localizar y adormecer a la presa, como un medio de defensa. La descarga elctrica se produce cuando una persona tiene un contacto con la piel del animal. La mayora de los peces elctricos emiten continuamente una descarga elctrica de bajo voltaje en una serie de pulsaciones.

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Entre los peces elctricos podemos mencionar: La anguila de agua dulce: Slo existen dos grupos de peces elctricos que representan una amenaza para los seres humanos. El ms peligroso es la anguila elctrica de agua dulce (Electrophorus electricus) capaz de producir un campo elctrico de ms de 600 voltios. Puede crecer hasta 3,4 m y habita en ros poco profundos en reas tropicales y subtropicales de Amrica del Sur. Es quizs el nico pez elctrico capaz de matar a un ser humano adulto. La raya: Las rayas torpedos (Narcine sp. Y Torpedo sp.) habitan en los fondos de mares templados y clidos de poca profundidad. El potencial elctrico de las rayas elctricas es muy variable, algunas generan electricidad de hasta 220 voltios. Las descargas se usan como medio de defensa y si bien son lo suficientemente fuertes para ser peligrosas, no son fatales. En Europa, algunos pescadores recibieron descargas de su red de pescar antes de ver lo que haban capturado (Dipper, 1987). _ El pez gato: El pez gato del Congo y de la cuenca del Nilo genera unas descargas ms dbiles que la anguila elctrica y a travs de un mecanismo ligeramente distinto. Sus rganos elctricos consisten en una membrana de terminaciones nerviosas que se extienden sobre todo el dorso. El pez torpedo: Los peces torpedo de una determinada familia se localizan en los ocanos de distintas regiones del mundo. En muchas partes de Europa es comn un gnero de esta familia cuyos miembros tienen dos rganos de descarga elctrica entre la cabeza y las aletas pectorales. Los tiburones aunque no paralizan sus presas si usan los pulsos elctricos emanados de sus presas para localizarlas La anguila: llamada anguila elctrica (que no son anguilas verdaderas), una clula nerviosa caracterstica genera un potencial elctrico de 0,14 voltios. Como trmino medio, estas pequeas anguilas tienen unas 230 clulas de este tipo por centmetro de longitud, que generan de 30 a 32 voltios. Las clulas estn concentradas en la cola, que ocupa unos cuatro quintos de la longitud total del pez. Estas especies pueden emitir unas descargas de 450 a 600 voltios. Si se producen numerosas descargas en un intervalo corto, los rganos llegan a agotarse y no funcionan hasta que no hayan reposado lo suficiente. Estos peces utilizan las sacudidas elctricas para aturdir a sus presas cuando estn cazando, como medio de auto defensa, para la deteccin de presas. _

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Introduccin. En la antigedad los accidentes elctricos eran causados por fenmenos naturales como el rayo y los peces elctricos, pero con los grandes avances tecnolgicos fruto del buen aprovechamiento de la electricidad en la industria y en el hogar, el nmero de accidentes por corriente elctrica ha aumentado, a tal grado, que en la actualidad la electricidad constituye un factor importante de mortalidad en las personas. Los accidentes elctricos provocan trastornos graves en el organismo, tales como quemaduras severas, desarreglos del sistema nervioso, parlisis del sistema respiratorio y, como consecuencia, asfixia, parlisis del corazn y posiblemente la muerte. Cuando se empez a trabajar con voltajes superiores a 1000 voltios se registraba un alto nivel de accidentalidad ya que realmente no se conoca de los fenmenos elctricos en el cuerpo humano y por tal motivo no se tenan en cuenta las normas de seguridad para trabajar con esto niveles de voltaje; de cada dos trabajadores se mora uno en algn accidente elctrico. Posteriormente se vio la necesidad reglamentar el uso de la electricidad, crear y aplicar las normas de seguridad en trabajos elctricos, adems se comenz a usar herramientas debidamente aisladas de acuerdo al trabajo a realizar. Leyes fsicas y conceptos de circuitos: Los seres vivos y en particular el cuerpo humano reaccionan cuando son sometidos a descargas elctricas. Este fenmeno fue estudiado ampliamente por LUIGUI GALVANI_ cuando realizo una serie de experimentos con ancas de rana; usando la pila elctrica inventada por ALEXANDRO VOLTA_. Los experimentos de Luigi permitieron observar que cuando las ancas de las ranas se sometan a una descarga elctrica, sufran contracciones involuntarias, con estos experimentos se pudieron establecer los efectos producidos por la electricidad en los nervios y msculos de los animales. En nuestro cuerpo se cumplen las mismas leyes fsicas de los circuitos elctricos, stas son: Ley de Ohm: En una resistencia al paso de la corriente elctrica, sometida a una diferencia de potencial, la intensidad de la corriente elctrica es directamente proporcional a la tensin e inversamente al valor de la resistencia: _

Ley de Watt: La potencia elctrica, es el trabajo producido por una resistencia debida a la circulacin por ella de una corriente elctrica, esta potencia es directamente proporcional a la tensin y a la intensidad de la corriente _

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Ley de Joule: Cuando una corriente circula a travs de una resistencia esta se calienta y disipa una energa que es directamente proporcional a la potencia elctrica y al tiempo que permanece la circulacin de la corriente. _

AntecedentesDurante las ultimas dcadas se han realizado experiencias sobre cadveres, personas vivas y fundamentalmente sobre animales, que permiten hacernos una idea de los efectos que produce el paso de la electricidad por el cuerpo de personas en condiciones fisiolgicas normales. Este desarrollo del conocimiento ha originado que la primera edicin de la norma CEI 479, aparecida en el ao 1.974, fuese sustituida a los 10 aos por la CEI 4791:1984 y sta, una dcada despus es revisada por la CEI 479-1:1994, que aparece con carcter prospectivo y de aplicacin provisional. Paralelamente, las Normas UNE 20-572-80 y 20-572-92 (parte 1) han ido adaptndose a esta evolucin. En esta NTP nos vamos a referir a la publicacin ms reciente, la norma CEI 479-11994 tratando con especial inters la fibrilacin ventricular, que constituye la causa esencial de los accidentes mortales debidos a la electricidad. Resistencia del cuerpo humano El cuerpo humano presenta una resistencia al paso de la corriente elctrica normalmente elevada, aunque esta depende de varios factores sobre todo del estado de la piel; as, una piel seca ofrecer alta resistencia, mientras que una piel hmeda ofrece baja resistencia; la piel herida tambin ofrece baja resistencia permitiendo que la corriente fluya fcilmente por el torrente sanguneo y los otros tejidos orgnicos. El cuerpo humano es conductor de la electricidad por lo que la intensidad que por l circula es consecuencia directa de la tensin aplicada y de la resistencia que ofrece al paso de la corriente. La resistencia en el cuerpo humano depende de los siguientes aspectos: o o o o o o o o Resistencia de la piel a la entrada de la corriente. Resistencia opuesta por los tejidos y rganos. Resistencia de la piel a la salida de la corriente. La superficie de contacto. La humedad de la piel. La presin de contacto. El tipo de calzado. La humedad del terreno.

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Teniendo en cuenta que el cuerpo humano se comporta como una resistencia R Los valores tpicos son:

CLASE DE RESISTENCIA

VALOR DE RESISTENCIA 600.000 ohmios 100.000 ohmios 600 a 400 0hmios

Piel seca Piel hmeda Por el interior del cuerpo (de las manos a los pies) De una oreja a otra oreja

100 ohmios

Lo anterior significa que si la piel est seca la R es alta, pero si est hmeda la R es baja. Por lo tanto la corriente es inversamente proporcional a la R y como consecuencia pasar ms cantidad de corriente a travs de nuestro cuerpo cuando est hmedo. Para que se produzca el choque elctrico, una persona tiene que formar parte de un circuito elctrico, y cuando la persona forma parte de un circuito puede ofrecer el camino de ms baja resistencia al paso de la corriente.

Cules son las condiciones para que circule la corriente? Para que circule corriente a traves de un elemento o del cuerpo humano se deben existir las siguientes condiciones: Dos puntos de contacto: A y B. Que el cuerpo humano cierre el circuito en dos puntos, uno de entrada y otro de salida, independiente de la parte del cuerpo que toque el circuito. Tensin aplicada entre A y B. Cuando la persona cierre el circuito debe haber en ese momento un voltaje o fuente de poder que la suministre.

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Camino elctrico (de baja resistencia) Cuando el cuerpo humano entra en contacto con energa, el camino que recorre la corriente no debe ser interrumpida, para que se genere un punto de entrada y otro de salida (se puede interrumpir con un aislador).

Cmo pasa la corriente elctrica por el cuerpo humano?Las consecuencias del accidente dependen de los rganos del cuerpo humano (cerebro, corazn, pulmones), que atraviese la corriente elctrica a su paso por l. Las mayores lesiones se producen cuando la corriente elctrica circula entre los siguientes puntos de contacto: Mano derecha - pie izquierdo Mano izquierda pie derecho Manos - cabeza Mano derecha trax mano izquierda Mano brazo codo Pie derecho pie izquierdo

LAS CINCO FORMAS DE ELECTRIZARSE Contacto bipolar: entre fase (positivo) y fase (positivo) -----es un accidente frecuente Contacto bipolar: fase(positivo) y neutro (negativo) energizado----- es un accidente poco frecuente. Contacto bipolar: neutro energizado con neutro energizado ----- accidente muy poco frecuente. Contacto Unipolar: fase a tierra (la masa) ------ es un accidente muy frecuente. Contacto unipolar neutro energizado a tierra (la masa) ----- es un accidente frecuente.

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REACCIN DEL CUERPO A LA DESCARGA ELCTRICA O ELECTRIZACIN. Por ser el cuerpo humano un conductor de electricidad, podemos aplicarle la ley de OHM.

I=V/R

(V) Voltaje aplicado al cuerpo (I) Intensidad que pasa por el cuerpo = -----------------------------------------------(R) Resistencia del cuerpo y sus contactos

La gravedad de la descarga no viene determinada solamente por el voltaje, depende de: o o o o La cantidad de corriente que circula por el cuerpo. El tiempo de permanencia del cuerpo formando el circuito. La capacidad de reaccin del cuerpo humano. La frecuencia (s es corriente alterna).

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Efectos de la corriente elctrica sobre el organismo segn el valor de la intensidad. INTENSIDAD DE CORRIENTE De 0 a 1 mA De 2 a 8 mA. De 9 a 15 mA. De 16 a 25 mA De 26 a 50 mA. De 51 a 100 mA. De 101 a 200 mA. Mas de 200 mA De 1 a 2 Amp.

EFECTO No produce ninguna sensacin en la mano. Choque no doloroso, no pierde control muscular. Choque doloroso, no pierde control muscular. Choque doloroso, con posible prdida de control muscular Choque doloroso, fuertes contracciones musculares y dificultad para respirar Adems de los efectos anteriores se presenta fibrilacin del corazn. Casi siempre provoca la fibrilacin y la muerte instantnea. Fuertes contracciones de los msculos del corazn que se mantiene paralizado. Quemaduras graves profundas (tercer grado).

Efectos de la corriente

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Efectos de la corriente elctrica:

Efectos sobre el sistema nervioso: El cerebro efecta el control nervioso por medio de impulsos elctricos, por esto cualquier corriente externa puede provocar prdida del control muscular o desordenes de tipo nervioso. Efectos sobre el sistema circulatorio: El sistema circulatorio es un sistema hidrulico por el cual fluye la sangre, en vez de agua o aceite. Haciendo la analoga entre un sistema hidrulico y el sistema circulatorio: El sistema hidrulico tiene tubera, la tubera del sistema circulatorio son las venas, el sistema hidrulico requiere de una bomba, la bomba del sistema circulatorio es el corazn que bombea sangre cuando recibe impulsos elctricos. En otras palabras, si existe fibrilacin ventricular o si ocurre un paro cardiaco se provoca interrupcin de la circulacin sangunea, que es la mayor causa de muerte por accidentes de tipo elctrico. Efectos sobre el sistema respiratorio: El sistema respiratorio es controlado por el cerebro. El cerebro controla los msculos del sistema respiratorio, estos se contraen y se expanden permitiendo la entrada de aire por un lado y por otro lado expulsa el Monxido de carbono.

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Cuando una corriente elevada circula por el cuerpo, puede presentar dos tipos de efectos: Si la corriente circula por la cabeza, tiene efectos de tipo nervioso que a su vez afectan el sistema respiratorio y el sistema circulatorio. Por prdida de control muscular sobre los msculos del sistema respiratorio, debemos recordar que el corazn es un msculo

Efectos qumicos: Adems existen efectos qumicos ya que la corriente produce electrlisis en las clulas provocando concentraciones cidas Efectos calorficos: Toda corriente elctrica cuando circula por una resistencia produce energa calorfica por efecto Joule. Como el cuerpo humano tiene resistencia elctrica, cuando es atravesada por una corriente intensa se calienta como si fuese una parrilla de un fogn elctrico. Una corriente de 1 amperio a travs del cuerpo es suficiente para provocar quemaduras severas. Para tener una referencia, aproximadamente, un amperio es la corriente que circula por un bombillo de 100 vatios, cuando se conecta a 110 voltios. Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde lesiones fsicas secundarias (golpes, cadas, etc.), hasta la muerte por fibrilacin ventricular. Una persona se electriza cuando la corriente elctrica circula por su cuerpo, es decir, cuando la persona forma parte del circuito elctrico, pudiendo, al menos, distinguir dos puntos de contacto: uno de entrada y otro de salida de la corriente. La electrocucin se produce cuando dicha persona fallece debido al paso de la corriente por su cuerpo. La fibrilacin ventricular consiste en el movimiento anrquico del corazn, el cual, deja de enviar sangre a los distintos rganos y, aunque est en movimiento, no sigue su ritmo normal de funcionamiento. Por tetanizacin entendemos el movimiento incontrolado de los msculos como consecuencia del paso de la energa elctrica. Dependiendo del recorrido de la corriente perderemos el control de las manos, brazos, msculos pectorales,etc. La asfixia se produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nervioso que regula la funcin respiratoria, ocasionando el paro respiratorio. Otros factores fisiopatolgicos tales como contracciones musculares, aumento de la presin sangunea, dificultades de respiracin, parada temporal del corazn, etc. pueden producirse sin fibrilacin ventricular. Tales efectos no son mortales, son, normalmente, reversibles y, a menudo, producen marcas por el paso de la corriente. Las quemaduras profundas pueden llegara ser mortales.

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Para las quemaduras se han establecido unas curvas (figura 1) que indican las alteraciones de la piel humana en funcin de la densidad de corriente que circula por un rea determinada (mA/mm 2) y el tiempo de exposicin a esa corriente. Se distinguen las siguientes zonas:

Zona 0: habitualmente no hay alteracin de la piel, salvo que el tiempo de exposicin sea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto con el electrodo puede tomar un color grisceo con superficie rugosa. Zona 1: se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazn en los bordes donde estaba situado el electrodo. Zona 2: se provoca una coloracin parda de la piel que estaba situada bajo el electrodo. Si la duracin es de varias decenas de segundos se produce una clara hinchazn alrededor del electrodo. Zona 3: se puede provocar una carbonizacin de la piel.

Es importante resaltar que con una intensidad elevada y cuando las superficies de contacto son importantes se puede llegar a la fibrilacin ventricular sin ninguna alteracin de la piel.

Fig. 1: Efecto sobre la piel

En la figura 2 se indican los efectos que produce una corriente alterna de frecuencia comprendida entre 15 y 100 Hz con un recorrido mano izquierda-los dos pies. Se distinguen las siguientes zonas:

Zona 1: habitualmente ninguna reaccin. Zona 2: habitualmente ningn efecto fisiolgico peligroso. Zona 3: habitualmente ningn dao orgnico. Con duracin superior a 2 segundos se pueden producir contracciones musculares dificultando la respiracin, paradas temporales del corazn sin llegar a la fibrilacin ventricular, .... Zona 4: riesgo de parada cardiaca por: fibrilacin ventricular, parada respiratoria, quemaduras graves,...

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Fig. 2: Corriente alterna, efecto en el organismo

Principales factores que influyen en el efecto elctricoIntensidad de la corrienteEs uno de los factores que ms inciden en los efectos y lesiones ocasionados por el accidente elctrico. En relacin con la intensidad de corriente, son relevantes los conceptos que se indican a continuacin. Umbral de percepcin: es el valor mnimo de la corriente que provoca una sensacion en una persona, a travs de la que pasa esta corriente. En corriente alterna esta sensacin de paso de la corriente se percibe durante todo el tiempo de paso de la misma; sin embargo, con corriente continua solo se percibe cuando vara la intensidad, por ello son fundamentales el inicio y la interrupcin de paso de la corriente, ya que entre dichos instantes no se percibe el paso de la corriente, salvo por los efectos trmicos de la misma. Generalizando, la Norma CEI 479-11994 considera un valor de 0,5 mA en corriente alterna y 2 mA en corriente continua, cualquiera que sea el tiempo de exposicin. Umbral de reaccin: es el valor mnimo de la corriente que provoca una contraccin muscular. Umbral de no soltar: cuando una persona tiene sujetos unos electrodos, es el valor mximo de la corriente que permite a esa persona soltarlos. En corriente alterna se considera un valor mximo de 10 mA , cualquiera que sea el tiempo de exposicin. En corriente continua, es difcil establecer el umbral de no soltar ya que solo el comienzo y la interrupcin del paso de la corriente provoca el dolor y las contracciones musculares. Umbral de fibrilacin ventricular: es el valor mnimo de la corriente que puede provocar la fibrilacin ventricular. En corriente alterna, el umbral de

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fibrilacin ventricular decrece considerablemente si la duracin del paso de la corriente se prolonga ms all de un ciclo cardaco. Adecuando los resultados de las experiencias efectuadas sobre animales a los seres humanos, se han establecido unas curvas, por debajo de las cuales no es susceptible de producirse. La fibrilacin ventricular est considerada como la causa principal de muerte por choque elctrico. En corriente continua, si el polo negativo est en los pies (corriente descendente), el umbral de fibrilacin es de aproximadamente el doble de lo que sera si el polo positivo estuviese en los pies (corriente ascendente). Si en lugar de las corrientes longitudinales antes descritas fuese una corriente transversal, la experiencia sobre animales hace suponer que, solo se producir la fibrilacin ventricular con intensidades considerablemente ms elevadas. En la figura 3 se representan los efectos de una corriente continua ascendente con trayecto mano izquierda-los dos pies; se puede apreciar que para una duracin de choque superior a un ciclo cardaco el umbral defibrilacin en corriente continua es muy superior que en corriente alterna.

Fig. 3: Corriente continua, efecto en el organismo

Perodo vulnerable: afecta a una parte relativamente pequea del ciclo cardaco durante el cual las fibras de corazn estn en un estado no homogneo de excitabilidad y la fibrilacin ventricular se produce si ellas son excitadas por una corriente elctrica de intensidad suficiente. Corresponde a la primera parte de la onda T en el electrocardiograma y supone aproximadamente un 10% del ciclo cardaco completo. Ver figura 4.

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Fig. 4: Periodo vulnerable del ciclo cardiaco

La figura 5 reproduce un electrocardiograma en el cual se representan los efectos de la fibrilacin ventricular, indicndose las variaciones que sufre la tensin arterial cuando se produce la fibrilacin, la tensin arterial experimenta una oscilacin e inmediatamente, decrece, en cuestin de un segundo, hacia valores mortales.

Fig. 5: Efecto de la fibrilacin ventricular en el electrocardiograma y en la tensin arterial

Duracin del contacto elctricoJunto con la intensidad es el factor que ms influye en el resultado del accidente. Por ejemplo, en corriente alterna y con intensidades inferiores a 100 mA, la fibrilacin puede producirse si el tiempo de exposicin es superior a 500 ms.

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Impedancia del cuerpo humanoSu importancia en el resultado del accidente depende de las siguientes circunstancias: de la tensin, de la frecuencia, de la duracin del paso de la corriente, de la temperatura, del grado de humedad de la piel, de la superficie de contacto, de la presin de contacto, de la dureza de la epidermis, etc. Las diferentes partes del cuerpo humano, tales como la piel, los msculos, la sangre, etc., presentan para la corriente elctrica una impedancia compuesta por elementos resistivos y capacitivos. Durante el paso de la electricidad la impedancia de nuestro cuerpo se comporta como una suma de tres impedancias en serie:

Impedancia de la piel en la zona de entrada. Impedancia interna del cuerpo. Impedancia de la piel en la zona de salida.

Hasta tensiones de contacto de 50 V en corriente alterna, la impedancia de la piel vara, incluso en un mismo individuo, dependiendo de factores externos tales como la temperatura, la humedad de la piel, etc.; sin embargo, a partir de 50 V la impedancia de la piel decrece rpidamente, llegando a ser muy baja si la piel est perforada. La impedancia interna del cuerpo puede considerarse esencialmente como resistiva, con la particularidad de ser la resistencia de los brazos y las piernas mucho mayor que la del tronco. Adems, para tensiones elevadas la impedancia interna hace prcticamente despreciable la impedancia de la piel. Para poder comparar la impedancia interna dependiendo de la trayectoria, en la figura 6 se indican las impedancias de algunos recorridos comparados con los trayectos mano-mano y mano-pie que se consideran como impedancias de referencia (100%).

Fig. 6: Impedancia interna del organismo

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En las tablas 1 y 2 se indican unos valores de la impedancia total del cuerpo humano en funcin de la tensin de contacto, tanto para corriente alterna y continua, respectivamente.Tabla 1: Impedancia del cuerpo humano frente a la corriente alterna

Tabla 2: Impedancia de cuerpo humano frente a la corriente continua

Las variaciones de la impedancia del cuerpo humano en funcin de la superficie de contacto, se representan en la figura 7, en relacin con la tensin aplicada. En la Instruccin MIE BT 001 artculo 58 del Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin (REBT) se considera que la resistencia del cuerpo entre mano y pie es de 2.500 ohm.

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Fig. 7: Impedancia del cuerpo en funcin de la superficie de contacto (50 Hz)

Tensin aplicadaEn s misma no es peligrosa pero, si la resistencia es baja, ocasiona el paso una intensidad elevada y, por tanto, muy peligrosa. El valor lmite de la tensin de seguridad debe ser tal que aplicada al cuerpo humano, proporcione un valor de intensidad que no suponga riesgos para el individuo. Como anteriormente se mencion, la relacin entre la intensidad y la tensin no es lineal debido al hecho de que la impedancia del cuerpo humano vara con la tensin de contacto. Ahora bien, por depender la resistencia del cuerpo humano, no solo de la tensin, sino tambin de la trayectoria y del grado de humedad de la piel, no tiene sentido establecer una nica tensin de seguridad sino que tenemos que referirnos a infinitas tensiones de seguridad, cada una de las cuales se correspondera a una funcin de las distintas variables anteriormente mencionadas. Las tensiones de seguridad aceptadas por el REBT MIBT-21/2.2 son 24 V para emplazamientos hmedos y 50 V para emplazamientos secos, siendo aplicables tanto para corriente continua como para corriente alterna de 50 Hz.

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Frecuencia de la corriente alternaNormalmente, para uso domstico e industrial se utilizan frecuencias de 50 Hz (en U.S.A. de 60 Hz), pero cada vez es ms frecuente utilizar frecuencias superiores, por ejemplo:

400 Hz en aeronutica. 450 Hz en soldadura. 4.000 Hz en electroterapia. Hasta 1 MHz en alimentadores de potencia.

Experimentalmente se han realizado medidas de las variaciones de impedancia total del cuerpo humano con tensiones comprendidas entre 10 y 25 Voltios en corriente alterna, y variaciones de frecuencias entre 25 Hz y 20 KHz. A partir de estos resultados se han deducido las curvas representadas en la figura 8, para tensiones de contacto comprendidas entre 10 y 1.000 Voltios y para un trayecto mano-mano o mano-pie.

Fig. 8: Impedancia total en funcin de la tensin y la frecuencia

Para tensiones de contacto de algunas decenas de voltios, la impedancia de la piel decrece proporcionalmente cuando aumenta la frecuencia. Por ejemplo, a 220 V con una frecuencia de 1.000 Hz la impedancia de la piel es ligeramente superior a la mitad de aquella a 50 Hz. Esto es debido a la influencia del efecto capacitivo de la piel. Sin embargo, a muy altas frecuencias disminuye el riesgo de fibrilacin ventricular pero prevalecen los efectos trmicos. Con fines teraputicos, es usual, en medicina el empleo de altas frecuencias para producir un calor profundo en el organismo. A partir de 100.000 Hz no se conocen valores 21

experimentales que definan ni los umbrales de no soltar ni los umbrales de fibrilacin; tampoco se conoce ningn incidente, salvo las quemaduras provocadas por intensidades de algunos amperios y en funcin de la duracin del paso de la corriente. La corriente continua, en general, no es tan peligrosa como la alterna, ya que entre otras causas, es ms fcil soltar los electrodos sujetos con la mano y que para duraciones de contacto superiores al perodo del ciclo cardiaco, el umbral de fibrilacin ventricular es mucho ms elevado que en corriente alterna.

Recorrido de la corriente a travs del cuerpoLa gravedad del accidente depende del recorrido de la misma a travs del cuerpo. Una trayectoria de mayor longitud tendr, en principio, mayor resistencia y por tanto menor intensidad; sin embargo, puede atravesar rganos vitales (corazn, pulmones, hgado, etc.) provocando lesiones mucho ms graves. Aquellos recorridos que atraviesan el trax o la cabeza ocasionan los mayores daos. Las figuras 2 y 3 indicaban los efectos de la intensidad en funcin del tiempo de aplicacin; en las mencionadas figuras se indicaba que nos referamos al trayecto de mano izquierda a los dos pies. Para otros trayectos se aplica el llamado factor de corriente de corazn F, que permite calcular la equivalencia del riesgo de las corrientes que teniendo recorridos diferentes atraviesan el cuerpo humano. Se representan en la figura 9.

Fig. 9: Factor de corriente de corazn " F "

La mencionada equivalencia se calcula mediante la expresin:

siendo, Ih = corriente que atraviesa el cuerpo por un trayecto determinado. Iref = corriente mano izquierda-pies.

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F = factor de corriente de corazn. Como es lgico, para el trayecto de las figuras 2 y 3, el factor de corriente de corazn es la unidad. Se aprecia que de los trayectos definidos en esta tabla, el ms peligroso es el de pecho-mano izquierda y el de menor peligrosidad de los reseados el de espalda-mano derecha. Por ejemplo, podemos aventurar que una corriente de 200 mA con un trayecto mano-mano tendr un riesgo equivalente a una corriente de 80 mA con trayectoria mano izquierda-los dos pies.

Aplicacin prcticaComo aplicacin prctica de estos conceptos, vamos a desarrollar un sencillo ejemplo: La figura 10 representa dos estados sucesivos de una instalacin provista de un interruptor diferencial (D). En el primer estado (1) se representa un motor (del) sin toma de tierra, con una derivacin que ocasiona una diferencia de potencial entre la carcasa del motor y tierra de 150 Voltios.

Fig. 10:Caso prctico

En el segundo estado (II) se representa dicha instalacin y a un individuo que se pone en contacto con la carcasa del motor. Siendo la resistencia del individuo de 1.500 ohm indicar: a. Intensidad mxima que podr circular a travs del individuo. b. Tiempo mximo de actuacin del interruptor diferencial para que no se alcancen los umbrales de no soltar y de fibrilacin ventricular, tanto en corriente alterna de 50 Hz, como en corriente continua ascendente. c. Indicar, segn la legislacin vigente, cual debe ser el tiempo mximo de disparo del interruptor diferencial. SOLUCIN: 23

Cuestin a): Segn la ley de Ohm: V = Ih x R

Cuestin b): En corriente alterna Trayectoria mano derecha-pies: factor de corriente de corazn F = 0,8 Iref = F x Ih = 0,8 x 100 = 80 mA Interpolando en el grfico de corriente alterna (figura 2):

Umbral de no soltar 50 ms = 0,05 segundos Umbral de fibrilacin 550 ms = 0,55 segundos

En corriente continua ascendente lref = 80 mA Interpolando en el grfico de corriente continua (figura 3):

Umbral de no soltar 100 ms = 0, 1 segundos Umbral de fibrilacin (no se alcanza)

Como se puede apreciar, en este caso concreto, el umbral de no soltarse alcanza en corriente alterna en la mitad de tiempo que en corriente continua, pero an es ms significativo el umbral de fibrilacin que en corriente alterna se alcanzara en tan solo cincuenta y cinco centsimas de segundo y, sin embargo, en corriente continua no se podra alcanzar. Cuestin c): Segn la norma de obligado cumplimiento UNE 20.383-75 (MIE REBT-044) en su apartado 18, para un interruptor automtico diferencial de intensidad diferencial nominal de disparo IN 0,03 mA los tiempos de disparo deben ser: Si I = I N tiempo de disparo < 0,2 s Si I = 2 I N tiempo de disparo < 0, 1 s Si I = 10 I N tiempo de disparo < 0,04 s En nuestro caso: I = Ih = 100 mA

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I N = 30 mA por tanto, I = (100/30) I N I = 3,3 I N luego el tiempo de disparo debe estar comprendido entre 0,04 y 0, 1 segundos; valores muy inferiores a los umbrales de fibrilacin ventricular. Conclusin: en este caso, el interruptor diferencial dispara y desconecta la instalacin antes de que se produzca la fibrilacin ventricular en una persona en condiciones fisiolgicas normales.

Bibliografa(1) CEI/IEC 479-1: 1994 Effets of current on human beings and livestock. Part 1: General aspects Third edition 1994-09 (2) UNE 20-572-92 Parte 1 (equivalente a CEI 479-1: 1984) Efecto de la corriente elctrica al pasar por el cuerpo humano. Aspectos generales

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