Efectos de la Corriente Eléctrica en el organismo humano

5102018 Efectos de la Corriente El ctrica en el organismo humano - slidepdfcom

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Corriente eleacutectrica efectos al atravesar el organismohumano

Redactor

Luis Peacuterez Gabarda Ingeniero Industrial

La electricidad ha fascinado al hombre desde tiempos inmemoriales por ejemplo las descargas atmosfeacutericas eran consideradas como fenoacutemenosdestructivos porque provocaban incendios mataban animales y personastodaviacutea en nuestra eacutepoca provocan en las personas temores ya que sonfuerzas naturales impredecibles y muy difiacuteciles de controlar especialmenteporque no se tiene un conocimiento exacto del fenoacutemeno

Los rayos causan incendios forestales y en las ciudades sobre todo cuandoalcanzan el suministro de gas tambieacuten dantildean transformadores y equiposeleacutectricos

En las instalaciones rurales en Colombia algunos contratistas colocan varillasde puesta a tierra de 20 o 30 centiacutemetros de profundidad esto en vez deproteger agrava la situacioacuten porque no son efectivas y en caso de que caigaun rayo se producen tensiones de paso y de contacto elevados que puedenmatar a una persona o a un animal ademaacutes de dantildear los dispositivos eleacutectricosconectados en ese momento La varilla que se debe colocar debe ser de 240centiacutemetros para que pueda ofrecer una proteccioacuten efectiva a las personasanimales y a los dispositivos eleacutectricos

La electricidad iquestun bien o un mal

A nivel rural los rayos provocan dantildeos ya que existen aacuterboles altos que ofrecenun camino faacutecil a la tierra no existen pararrayos suficientes y las instalacioneseleacutectricas son deacutebiles Las tomas de tierra mal disentildeadas no pueden controlar la energiacutea de los rayos En las ciudades las mallas de tierra ofrecen mayor proteccioacuten a las descargas atmosfeacutericas

Es comuacuten escuchar noticias acerca de las personas que han sido alcanzadaspor los rayos Aunque existe mayor probabilidad de que una persona se ganela loteriacutea a que le caiga un rayo sin embargo existen personas que hansobrevivido a la descarga de un rayo y en casos muy esporaacutedicos hasta sietedescargas _ _

Desde otro punto de vista algunos cientiacuteficos han encontrado beneficios en losrayos

Los cientiacuteficos afirman que sin la ayuda de las descargas atmosfeacutericas nohubiese sido posible la aparicioacuten y el sostenimiento de la vida en la tierra ya

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que los rayos intervienen activamente en la formacioacuten de algunas sustanciasquiacutemicas como el Ozono_

La electricidad en la naturaleza

Cuando cae un rayo sobre un bosque seco produce un incendio que seexpande muy raacutepidamente el hombre trata de apagarlo usando grandesrecursos tanto humanos como teacutecnicos y econoacutemicos sin embargo losbosques que se queman generalmente son resecos y envejecidos los cuales alquemarse producen nitroacutegeno que actuacutea como fertilizante para el bosque quenaceraacute posteriormente Observe que la combinacioacuten [rayo] + [bosque viejo] =[incendio del bosque] que despueacutes de consumirse lo renuevan dando paso alnuevo bosque

Por otro lado tambieacuten se sabe de la existencia de semillas que necesitan delfuego para reventar sus vainas es decir si no hay incendio no podraacuten

germinar

En los estados unidos se hacen estudios sobre los rayos pero no esperan aque los rayos caigan sino que lanzan un cohete desde el sitio deexperimentacioacuten lo proyectan hacia la nube provocando una descargaatmosfeacuterica que es conducida a tierra a traveacutes de un conductor eleacutectrico quelleva adherido el cohete para efectuar las investigaciones de este fenoacutemenonatural

En Colombia es la Universidad Nacional la encargada de realizar los estudiossobre los rayos detectando y experimentando en zonas donde se presentagran cantidad de rayos a esto se le conoce como zona de alto nivel ceraacuteunicoEsta informacioacuten sirve para la construccioacuten de los sistemas eleacutectricos de granpotencia sistemas de generacioacuten transmisioacuten y distribucioacuten Ademaacutes de las descargas atmosfeacutericas se tiene conocimiento de que existenalgunos peces que usan la electricidad para atrapar sus presas A estos pecesse les denomina Peces eleacutectricos

Aproximadamente 250 especies de peces tienen oacuterganos especiales queproducen y descargan electricidad y por lo tanto liberan poderosas descargas

eleacutectricas El pez eleacutectrico usa estos oacuterganos especiales para localizar yadormecer a la presa como un medio de defensa La descarga eleacutectrica seproduce cuando una persona tiene un contacto con la piel del animal Lamayoriacutea de los peces eleacutectricos emiten continuamente una descarga eleacutectricade bajo voltaje en una serie de pulsaciones

Entre los peces eleacutectricos podemos mencionar

La anguila de agua dulce Soacutelo existen dos grupos de peces eleacutectricos querepresentan una amenaza para los seres humanos El maacutes peligroso es laanguila eleacutectrica de agua dulce (Electrophorus electricus) capaz de producir un

campo eleacutectrico de maacutes de 600 voltios Puede crecer hasta 34 m y habita en

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riacuteos poco profundos en aacutereas tropicales y subtropicales de Ameacuterica del Sur Esquizaacutes el uacutenico pez eleacutectrico capaz de matar a un ser humano adulto

La raya Las rayas torpedos (Narcine sp Y Torpedo sp) habitan en los fondosde mares templados y caacutelidos de poca profundidad El potencial eleacutectrico de las

rayas eleacutectricas es muy variable algunas generan electricidad de hasta 220voltios Las descargas se usan como medio de defensa y si bien son losuficientemente fuertes para ser peligrosas no son fatales En Europa algunospescadores recibieron descargas de su red de pescar antes de ver lo quehabiacutean capturado (Dipper 1987) _

El pez gato El pez gato del Congo y de la cuenca del Nilo genera unasdescargas maacutes deacutebiles que la anguila eleacutectrica y a traveacutes de un mecanismoligeramente distinto Sus oacuterganos eleacutectricos consisten en una membrana determinaciones nerviosas que se extienden sobre todo el dorso

El pez torpedo Los peces torpedo de una determinada familia se localizan enlos oceacuteanos de distintas regiones del mundo En muchas partes de Europa escomuacuten un geacutenero de esta familia cuyos miembros tienen dos oacuterganos dedescarga eleacutectrica entre la cabeza y las aletas pectorales

Los tiburones aunque no paralizan sus presas si usan los pulsos eleacutectricosemanados de sus presas para localizarlas

La anguila llamada anguila eleacutectrica (que no son anguilas verdaderas) unaceacutelula nerviosa caracteriacutestica genera un potencial eleacutectrico de 014 voltiosComo teacutermino medio estas pequentildeas anguilas tienen unas 230 ceacutelulas de estetipo por centiacutemetro de longitud que generan de 30 a 32 voltios Las ceacutelulasestaacuten concentradas en la cola que ocupa unos cuatro quintos de la longitudtotal del pez Estas especies pueden emitir unas descargas de 450 a 600voltios Si se producen numerosas descargas en un intervalo corto los oacuterganosllegan a agotarse y no funcionan hasta que no hayan reposado lo suficienteEstos peces utilizan las sacudidas eleacutectricas para aturdir a sus presas cuandoestaacuten cazando como medio de auto defensa para la deteccioacuten de presas _ Introduccioacuten

En la antiguumledad los accidentes eleacutectricos eran causados por fenoacutemenosnaturales como el rayo y los peces eleacutectricos pero con los grandes avancestecnoloacutegicos fruto del buen aprovechamiento de la electricidad en la industria yen el hogar el nuacutemero de accidentes por corriente eleacutectrica ha aumentado atal grado que en la actualidad la electricidad constituye un factor importante demortalidad en las personas

Los accidentes eleacutectricos provocan trastornos graves en el organismo talescomo quemaduras severas desarreglos del sistema nervioso paraacutelisis delsistema respiratorio y como consecuencia asfixia paraacutelisis del corazoacuten y

posiblemente la muerte

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Cuando se empezoacute a trabajar con voltajes superiores a 1000 voltios seregistraba un alto nivel de accidentalidad ya que realmente no se conociacutea delos fenoacutemenos eleacutectricos en el cuerpo humano y por tal motivo no se teniacutean encuenta las normas de seguridad para trabajar con esto niveles de voltaje decada dos trabajadores se moriacutea uno en alguacuten accidente eleacutectrico

Posteriormente se vio la necesidad reglamentar el uso de la electricidad crear y aplicar las normas de seguridad en trabajos eleacutectricos ademaacutes se comenzoacute ausar herramientas debidamente aisladas de acuerdo al trabajo a realizar

Leyes fiacutesicas y conceptos de circuitos

Los seres vivos y en particular el cuerpo humano reaccionan cuando sonsometidos a descargas eleacutectricas Este fenoacutemeno fue estudiado ampliamentepor LUIGUI GALVANI_ cuando realizo una serie de experimentos con ancas derana usando la pila eleacutectrica inventada por ALEXANDRO VOLTA_

Los experimentos de Luigi permitieron observar que cuando las ancas de lasranas se sometiacutean a una descarga eleacutectrica sufriacutean contraccionesinvoluntarias con estos experimentos se pudieron establecer los efectosproducidos por la electricidad en los nervios y muacutesculos de los animales

En nuestro cuerpo se cumplen las mismas leyes fiacutesicas de los circuitoseleacutectricos eacutestas son

Ley de Ohm En una resistencia al paso de la corriente eleacutectrica sometida auna diferencia de potencial la intensidad de la corriente eleacutectrica esdirectamente proporcional a la tensioacuten e inversamente al valor de la resistencia _

Ley de Watt La potencia eleacutectrica es el trabajo producido por una resistenciadebida a la circulacioacuten por ella de una corriente eleacutectrica esta potencia esdirectamente proporcional a la tensioacuten y a la intensidad de la corriente _

Ley de Joule Cuando una corriente circula a traveacutes de una resistencia esta secalienta y disipa una energiacutea que es directamente proporcional a la potencia

eleacutectrica y al tiempo que permanece la circulacioacuten de la corriente _

Antecedentes

Durante las ultimas deacutecadas se han realizado experiencias sobre cadaacuteveres

personas vivas y fundamentalmente sobre animales que permiten hacernosuna idea de los efectos que produce el paso de la electricidad por el cuerpo depersonas en condiciones fisioloacutegicas normales

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Este desarrollo del conocimiento ha originado que la primera edicioacuten de lanorma CEI 479 aparecida en el antildeo 1974 fuese sustituida a los 10 antildeos por laCEI 47911984 y eacutesta una deacutecada despueacutes es revisada por la CEI 479-11994que aparece con caraacutecter prospectivo y de aplicacioacuten provisionalParalelamente las Normas UNE 20-572-80 y 20-572-92 (parte 1) han ido

adaptaacutendose a esta evolucioacuten

En esta NTP nos vamos a referir a la publicacioacuten maacutes reciente la norma CEI479-11994 tratando con especial intereacutes la laquofibrilacioacuten ventricularraquo queconstituye la causa esencial de los accidentes mortales debidos a laelectricidad

Resistencia del cuerpo humano

El cuerpo humano presenta una resistencia al paso de la corriente eleacutectricanormalmente elevada aunque esta depende de varios factores sobre todo delestado de la piel asiacute una piel seca ofreceraacute alta resistencia mientras que unapiel huacutemeda ofrece baja resistencia la piel herida tambieacuten ofrece bajaresistencia permitiendo que la corriente fluya faacutecilmente por el torrentesanguiacuteneo y los otros tejidos orgaacutenicos

El cuerpo humano es conductor de la electricidad por lo que la intensidad quepor eacutel circula es consecuencia directa de la tensioacuten aplicada y de laresistencia que ofrece al paso de la corriente

La resistencia en el cuerpo humano depende de los siguientes aspectos

o Resistencia de la piel a la entrada de la corrienteo Resistencia opuesta por los tejidos y oacuterganoso

Resistencia de la piel a la salida de la corrienteo La superficie de contactoo La humedad de la pielo La presioacuten de contactoo El tipo de calzadoo La humedad del terreno

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Teniendo en cuenta que el cuerpo humano se comporta como una

resistencia ldquo R ldquo Los valores tiacutepicos son

CLASE DE RESISTENCIA VALOR DE

RESISTENCIA

Piel seca 600000 ohmios

Piel huacutemeda 100000 ohmios

Por el interior del cuerpo (de las manos a los

pies)

600 a 400 0hmios

De una oreja a otra oreja 100 ohmios

Lo anterior significa que si la piel estaacute seca la ldquoRrdquo es alta pero si estaacute huacutemedala ldquoRrdquo es baja Por lo tanto la corriente es inversamente proporcional a la ldquoRrdquo ycomo consecuencia pasaraacute maacutes cantidad de corriente a traveacutes de nuestrocuerpo cuando estaacute huacutemedo

Para que se produzca el choque eleacutectrico una persona tiene que formar partede un circuito eleacutectrico y cuando la persona forma parte de un circuito puedeofrecer el camino de maacutes baja resistencia al paso de la corriente

iquestCuaacuteles son las condiciones para que circule la corriente

Para que circule corriente a traves de un elemento o del cuerpo humano sedeben existir las siguientes condiciones

bullDos 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

bullTensioacuten aplicada entre A y B

Cuando la persona cierre el circuito debe haber en ese momento un voltaje o

fuente de poder que la suministrebullCamino eleacutectrico (de baja resistencia)

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Cuando el cuerpo humano entra en contacto con energiacutea 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)

iquestCoacutemo pasa la corriente eleacutectrica por el cuerpohumano

Las consecuencias del accidente dependen de los oacuterganos del cuerpo humano(cerebro corazoacuten pulmones) que atraviese la corriente eleacutectrica a su paso por eacutel Las mayores lesiones se producen cuando la corriente eleacutectrica circula entrelos siguientes puntos de contacto

bull Mano derecha - pie izquierdobull Mano izquierda ndash pie derechobull Manos - cabezabull Mano derecha ndash toacuterax ndash mano izquierdabull Mano ndash brazo ndash codobull Pie derecho ndash pie izquierdo

LAS CINCO FORMAS DE ELECTRIZARSE

bullContacto bipolar entre fase (positivo) y fase (positivo) -----es un accidente

frecuente

bullContacto bipolar fase(positivo) y neutro (negativo) energizado----- es un

accidente poco frecuente

bullContacto bipolar neutro energizado con neutro energizado ----- accidente muy

poco frecuente

bullContacto Unipolar fase a tierra (la masa) ------ es un accidente muy frecuente

bullContacto unipolar neutro energizado a tierra (la masa) ----- es un accidente

frecuente

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REACCIOacuteN DEL CUERPO A LA DESCARGA ELEacuteCTRICA OELECTRIZACIOacuteN

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

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o La cantidad de corriente que circula por el cuerpoo El tiempo de permanencia del cuerpo formando el circuitoo La capacidad de reaccioacuten del cuerpo humanoo La frecuencia (siacute es corriente alterna)

Efectos de la corriente eleacutectrica sobre el organismo seguacuten el valor de laintensidad

INTENSIDADDE

CORRIENTEEFECTO

De 0 a 1 mA No produce ninguna sensacioacuten en la mano

De 2 a 8 mA Choque no doloroso no pierde control muscularDe 9 a 15 mA Choque doloroso no pierde control muscularDe 16 a 25 mA Choque doloroso con posible peacuterdida de control muscular De 26 a 50mA

Choque doloroso fuertes contracciones musculares y dificultadpara respirar

De 51 a 100mA

Ademaacutes de los efectos anteriores se presenta fibrilacioacuten delcorazoacuten

De 101 a 200mA

Casi siempre provoca la fibrilacioacuten y la muerte instantaacutenea

Mas de 200

mA

Fuertes contracciones de los muacutesculos del corazoacuten que se

mantiene paralizadoDe 1 a 2 Amp Quemaduras graves profundas (tercer grado)

Efectos de la corriente

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Efectos de la corriente eleacutectrica_

_

Efectos sobre el sistema nervioso El cerebro efectuacutea el control nervioso por medio de impulsos eleacutectricos por esto cualquier corriente externa puedeprovocar perdida del control muscular o desordenes de tipo nervioso

Efectos sobre el sistema circulatorio El sistema circulatorio es un sistemahidraacuteulico por el cual fluye la sangre en vez de agua o aceite

Haciendo la analogiacutea entre un sistema hidraacuteulico y el sistema circulatorio Elsistema hidraacuteulico tiene tuberiacutea la tuberiacutea del sistema circulatorio son lasvenas el sistema hidraacuteulico requiere de una bomba la bomba del sistemacirculatorio es el corazoacuten que bombea sangre cuando recibe impulsoseleacutectricosEn otras palabras si existe fibrilacioacuten ventricular o si ocurre un paro cardiaco seprovoca interrupcioacuten de la circulacioacuten sanguiacutenea que es la mayor causa de

muerte por accidentes de tipo eleacutectrico

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Efectos sobre el sistema respiratorio El sistema respiratorio es controlado por el cerebro El cerebro controla los muacutesculos del sistema respiratorio estos secontraen y se expanden permitiendo la entrada de aire por un lado y por otrolado expulsa el Monoacutexido de carbonoCuando una corriente elevada circula por el cuerpo puede presentar dos tipos

de efectosSi la corriente circula por la cabeza tiene efectos de tipo nervioso que a su vezafectan el sistema respiratorio y el sistema circulatorio

Por perdida de control muscular sobre los muacutesculos del sistema respiratoriodebemos recordar que el corazoacuten es un muacutesculo

Efectos quiacutemicos Ademaacutes existen efectos quiacutemicos ya que la corrienteproduce electroacutelisis en las ceacutelulas provocando concentraciones aacutecidas

Efectos caloriacuteficos Toda corriente eleacutectrica cuando circula por una resistencia

produce energiacutea caloriacutefica por efecto Joule Como el cuerpo humano tieneresistencia eleacutectrica cuando es atravesada por una corriente intensa secalienta como si fuese una parrilla de un fogoacuten eleacutectrico Una corriente de 1amperio a traveacutes del cuerpo es suficiente para provocar quemaduras severasPara tener una referencia aproximadamente un amperio es la corriente quecircula 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 fiacutesicas secundarias (golpes caiacutedas etc) hasta la muerte por fibrilacioacuten ventricular

Una persona se electriza cuando la corriente eleacutectrica circula por su cuerpo esdecir cuando la persona forma parte del circuito eleacutectrico pudiendo al menosdistinguir dos puntos de contacto uno de entrada y otro de salida de lacorriente La electrocucioacuten se produce cuando dicha persona fallece debido alpaso de la corriente por su cuerpo

La fibrilacioacuten ventricular consiste en el movimiento anaacuterquico del corazoacuten elcual deja de enviar sangre a los distintos oacuterganos y aunque esteacute enmovimiento no sigue su ritmo normal de funcionamiento

Por tetanizacioacuten entendemos el movimiento incontrolado de los muacutesculoscomo consecuencia del paso de la energiacutea eleacutectrica Dependiendo del recorridode la corriente perderemos el control de las manos brazos muacutesculospectoralesetc

La asfixia se produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nerviosoque regula la funcioacuten respiratoria ocasionando el paro respiratorio

Otros factores fisiopatoloacutegicos tales como contracciones musculares aumentode la presioacuten sanguiacutenea dificultades de respiracioacuten parada temporal delcorazoacuten etc pueden producirse sin fibrilacioacuten ventricular Tales efectos no son

mortales son normalmente reversibles y a menudo producen marcas por elpaso 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 lasalteraciones de la piel humana en funcioacuten de la densidad de corriente quecircula por un aacuterea determinada (mAmm2) y el tiempo de exposicioacuten a esacorriente Se distinguen las siguientes zonas

bull Zona 0 habitualmente no hay alteracioacuten de la piel salvo que el tiempode exposicioacuten sea de varios segundos en cuyo caso la piel en contactocon el electrodo puede tomar un color grisaacuteceo con superficie rugosa

bull Zona 1 se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazoacuten enlos bordes donde estaba situado el electrodo

bull Zona 2 se provoca una coloracioacuten parda de la piel que estaba situadabajo el electrodo Si la duracioacuten es de varias decenas de segundos seproduce una clara hinchazoacuten alrededor del electrodo

bull Zona 3 se puede provocar una carbonizacioacuten de la piel

Es importante resaltar que con una intensidad elevada y cuando las superficies

de contacto son importantes se puede llegar a la fibrilacioacuten ventricular sinninguna alteracioacuten de la piel

Fig 1 Efecto sobre la piel

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

bull Zona 1 habitualmente ninguna reaccioacutenbull Zona 2 habitualmente ninguacuten efecto fisioloacutegico peligrosobull Zona 3 habitualmente ninguacuten dantildeo orgaacutenico Con duracioacuten superior a 2

segundos se pueden producir contracciones musculares dificultando larespiracioacuten paradas temporales del corazoacuten sin llegar a la fibrilacioacutenventricular

bull

Zona 4 riesgo de parada cardiaca por fibrilacioacuten ventricular paradarespiratoria quemaduras graves

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Fig 2 Corriente alterna efecto en el organismo

Principales factores que influyen en el efecto eleacutectrico

Intensidad de la corriente

Es uno de los factores que maacutes inciden en los efectos y lesiones ocasionadospor el accidente eleacutectrico En relacioacuten con la intensidad de corriente sonrelevantes los conceptos que se indican a continuacioacuten

Umbral de percepcioacuten es el valor miacutenimo de la corriente que provoca unasensacion en una persona a traveacutes de la que pasa esta corriente En corrientealterna esta sensacioacuten de paso de la corriente se percibe durante todo eltiempo de paso de la misma sin embargo con corriente continua solo sepercibe cuando variacutea la intensidad por ello son fundamentales el inicio y lainterrupcioacuten deiexcl paso de la corriente ya que entre dichos instantes no sepercibe el paso de la corriente salvo por los efectos teacutermicos de la mismaGeneralizando la Norma CEI 479-11994 considera un valor de 05 mA encorriente alterna y 2 mA en corriente continua cualquiera que sea el tiempo deexposicioacuten

Umbral de reaccioacuten es el valor miacutenimo de la corriente que provoca unacontraccioacuten muscular

Umbral de no soltar cuando una persona tiene sujetos unos electrodos es elvalor maacuteximo de la corriente que permite a esa persona soltarlos En corrientealterna se considera un valor maacuteximo de 10 mA cualquiera que sea el tiempode exposicioacuten En corriente continua es difiacutecil establecer el umbral de no soltar ya que solo el comienzo y la interrupcioacuten del paso de la corriente provoca eldolor y las contracciones musculares

Umbral de fibrilacioacuten ventricular es el valor miacutenimo de la corriente quepuede provocar la fibrilacioacuten ventricular En corriente alterna el umbral de

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fibrilacioacuten ventricular decrece considerablemente si la duracioacuten del paso de lacorriente se prolonga maacutes allaacute de un ciclo cardiacuteaco Adecuando los resultadosde las experiencias efectuadas sobre animales a los seres humanos se hanestablecido unas curvas por debajo de las cuales no es susceptible deproducirse La fibrilacioacuten ventricular estaacute considerada como la causa principal

de muerte por choque eleacutectrico

En corriente continua si el polo negativo estaacute en los pies (corrientedescendente) el umbral de fibrilacioacuten es de aproximadamente el doble de loque seriacutea si el polo positivo estuviese en los pies (corriente ascendente) Si enlugar de las corrientes longitudinales antes descritas fuese una corrientetransversal la experiencia sobre animales hace suponer que solo se produciraacutela fibrilacioacuten ventricular con intensidades considerablemente maacutes elevadas

En la figura 3 se representan los efectos de una corriente continua ascendentecon trayecto mano izquierda-los dos pies se puede apreciar que para una

duracioacuten de choque superior a un ciclo cardiacuteaco el umbral defibrilacioacuten encorriente continua es muy superior que en corriente alterna

Fig 3 Corriente continua efecto en el organismo

Periacuteodo vulnerable afecta a una parte relativamente pequentildea del ciclocardiacuteaco durante el cual las fibras deiexcl corazoacuten estaacuten en un estado nohomogeacuteneo de excitabilidad y la fibrilacioacuten ventricular se produce si ellas sonexcitadas por una corriente eleacutectrica de intensidad suficiente Corresponde a laprimera parte de la onda T en el electrocardiograma y suponeaproximadamente un 10 del ciclo cardiacuteaco 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 losefectos de la fibrilacioacuten ventricular indicaacutendose las variaciones que sufre la

tensioacuten arteriat cuando se produce la fibrilacioacuten la tensioacuten arterial experimentauna oscilacioacuten e inmediatamente decrece en cuestioacuten de un segundo haciavalores mortales

Fig 5 Efecto de la fibrilacioacuten ventricular en el electrocardiograma y en la tensioacuten arterial

Duracioacuten del contacto eleacutectrico

Junto con la intensidad es el factor que maacutes influye en el resultado delaccidente Por ejemplo en corriente alterna y con intensidades inferiores a 100mA la fibrilacioacuten puede producirse si el tiempo de exposicioacuten es superior a 500ms

Impedancia del cuerpo humano

Su importancia en el resultado del accidente depende de las siguientescircunstancias de la tensioacuten de la frecuencia de la duracioacuten del paso de la

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corriente de la temperatura del grado de humedad de la piel de la superficiede contacto de la presioacuten de contacto de la dureza de la epidermis etc

Las diferentes partes del cuerpo humano tales como la piel los muacutesculos lasangre etc presentan para la corriente eleacutectrica una impedancia compuesta

por elementos resistivos y capacitivos Durante el paso de la electricidad laimpedancia de nuestro cuerpo se comporta como una suma de tresimpedancias en serie

bull Impedancia de la piel en la zona de entradabull Impedancia interna del cuerpobull Impedancia de la piel en la zona de salida

Hasta tensiones de contacto de 50 V en corriente alterna la impedancia de lapiel variacutea incluso en un mismo individuo dependiendo de factores externostales como la temperatura la humedad de la piel etc sin embargo a partir de

50 V la impedancia de la piel decrece raacutepidamente llegando a ser muy baja sila piel estaacute perforada

La impedancia interna del cuerpo puede considerarse esencialmente comoresistiva con la particularidad de ser la resistencia de los brazos y las piernasmucho mayor que la del tronco Ademaacutes para tensiones elevadas laimpedancia interna hace praacutecticamente despreciable la impedancia de la pielPara poder comparar la impedancia interna dependiendo de la trayectoria en lafigura 6 se indican las impedancias de algunos recorridos comparados con lostrayectos mano-mano y mano-pie que se consideran como impedancias dereferencia (100)

Fig 6 Impedancia interna del organismo

En las tablas 1 y 2 se indican unos valores de la impedancia total del cuerpohumano en funcioacuten de la tensioacuten de contacto tanto para corriente alterna ycontinua respectivamente

Tabla 1 Impedancia del cuerpo humano frente a la corriente alterna

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Tabla 2 Impedancia de cuerpo humano frente a la corriente continua

Las variaciones de la impedancia del cuerpo humano en funcioacuten de lasuperficie de contacto se representan en la figura 7 en relacioacuten con la tensioacutenaplicada En la Instruccioacuten MIE BT 001 artiacuteculo 58 del ReglamentoElectroteacutecnico de Baja Tensioacuten (REBT) se considera que la resistencia delcuerpo entre mano y pie es de 2500 ohm

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Fig 7 Impedancia del cuerpo en funcioacuten de la superficie de contacto (50 Hz)

Tensioacuten aplicada

En siacute misma no es peligrosa pero si la resistencia es baja ocasiona el paso

una intensidad elevada y por tanto muy peligrosa El valor liacutemite de la tensioacutende seguridad debe ser tal que aplicada al cuerpo humano proporcione un valor de intensidad que no suponga riesgos para el individuo

Como anteriormente se mencionoacute la relacioacuten entre la intensidad y la tensioacuten noes lineal debido al hecho de que la impedancia del cuerpo humano variacutea con latensioacuten de contacto Ahora bien por depender la resistencia del cuerpohumano no solo de la tensioacuten sino tambieacuten de la trayectoria y del grado dehumedad de la piel no tiene sentido establecer una uacutenica tensioacuten de seguridadsino que tenemos que referirnos a infinitas tensiones de seguridad cada unade las cuales se corresponderiacutea a una funcioacuten de las distintas variables

anteriormente mencionadas

Las tensiones de seguridad aceptadas por el REBT MIBT-2122 son 24 V paraemplazamientos huacutemedos y 50 V para emplazamientos secos siendoaplicables tanto para corriente continua como para corriente alterna de 50 Hz

Frecuencia de la corriente alterna

Normalmente para uso domeacutestico e industrial se utilizan frecuencias de 50 Hz(en USA de 60 Hz) pero cada vez es maacutes frecuente utilizar frecuenciassuperiores por ejemplo

bull 400 Hz en aeronaacuteutica

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bull 450 Hz en soldadurabull 4000 Hz en electroterapiabull 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 encorriente alterna y variaciones de frecuencias entre 25 Hz y 20 KHz

A partir de estos resultados se han deducido las curvas representadas en lafigura 8 para tensiones de contacto comprendidas entre 10 y 1000 Voltios ypara un trayecto mano-mano o mano-pie

Fig 8 Impedancia total en funcioacuten de la tensioacuten y la frecuencia

Para tensiones de contacto de algunas decenas de voltios la impedancia de lapiel decrece proporcionalmente cuando aumenta la frecuencia Por ejemplo a220 V con una frecuencia de 1000 Hz la impedancia de la piel es ligeramentesuperior 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 fibrilacioacutenventricular pero prevalecen los efectos teacutermicos Con fines terapeacuteuticos esusual en medicina el empleo de altas frecuencias para producir un calor profundo en el organismo A partir de 100000 Hz no se conocen valoresexperimentales que definan ni los umbrales de no soltar ni los umbrales defibrilacioacuten tampoco se conoce ninguacuten incidente salvo las quemadurasprovocadas por intensidades de laquoalgunos amperiosraquo y en funcioacuten de laduracioacuten del paso de la corriente

La corriente continua en general no es tan peligrosa como la alterna ya queentre otras causas es maacutes faacutecil soltar los electrodos sujetos con la mano y que

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para duraciones de contacto superiores al periacuteodo del ciclo cardiaco el umbralde fibrilacioacuten ventricular es mucho maacutes elevado que en corriente alterna

Recorrido de la corriente a traveacutes del cuerpo

La gravedad del accidente depende del recorrido de la misma a traveacutes delcuerpo Una trayectoria de mayor longitud tendraacute en principio mayor resistencia y por tanto menor intensidad sin embargo puede atravesar oacuterganos vitales (corazoacuten pulmones hiacutegado etc) provocando lesiones muchomaacutes graves Aquellos recorridos que atraviesan el toacuterax o la cabeza ocasionanlos mayores dantildeos

Las figuras 2 y 3 indicaban los efectos de la intensidad en funcioacuten del tiempo deaplicacioacuten en las mencionadas figuras se indicaba que nos referiacuteamos altrayecto de laquomano izquierda a los dos piesraquo Para otros trayectos se aplica elllamado factor de corriente de corazoacuten laquoFraquo que permite calcular laequivalencia del riesgo de las corrientes que teniendo recorridos diferentesatraviesan el cuerpo humano Se representan en la figura 9

Fig 9 Factor de corriente de corazoacuten F

La mencionada equivalencia se calcula mediante la expresioacuten

siendo

Ih = corriente que atraviesa el cuerpo por un trayecto determinado

Iref = corriente laquomano izquierda-piesraquo

F = factor de corriente de corazoacuten

Como es loacutegico para el trayecto de las figuras 2 y 3 el factor de corriente decorazoacuten es la unidad Se aprecia que de los trayectos definidos en esta tabla el

maacutes peligroso es el de pecho-mano izquierda y el de menor peligrosidad de losresentildeados el de espalda-mano derecha

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Por ejemplo podemos aventurar que una corriente de 200 mA con un trayectomano-mano tendraacute un riesgo equivalente a una corriente de 80 mA contrayectoria mano izquierda-los dos pies

Aplicacioacuten praacutectica

Como aplicacioacuten praacutectica de estos conceptos vamos a desarrollar un sencilloejemplo

La figura 10 representa dos estados sucesivos de una instalacioacuten provista deun interruptor diferencial (D) En el primer estado (1) se representa un motor (del) sin toma de tierra con una derivacioacuten que ocasiona una diferencia depotencial entre la carcasa del motor y tierra de 150 Voltios

Fig 10Caso praacutectico

En el segundo estado (II) se representa dicha instalacioacuten y a un individuo quese pone en contacto con la carcasa del motor Siendo la resistencia delindividuo de 1500 ohm indicar

a Intensidad maacutexima que podraacute circular a traveacutes del individuob Tiempo maacuteximo de actuacioacuten del interruptor diferencial para que no se

alcancen los umbrales de no soltar y de fibrilacioacuten ventricular tanto encorriente alterna de 50 Hz como en corriente continua ascendente

c Indicar seguacuten la legislacioacuten vigente cual debe ser el tiempo maacuteximo dedisparo del interruptor diferencial

SOLUCIOacuteN

Cuestioacuten a)

Seguacuten la ley de Ohm V = Ih x R

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Cuestioacuten b)

En corriente alterna

Trayectoria mano derecha-pies factor de corriente de corazoacuten F = 08

Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA

Interpolando en el graacutefico de corriente alterna (figura 2)

bull Umbral de no soltar asymp50 ms = 005 segundosbull Umbral de fibrilacioacuten asymp550 ms = 055 segundos

En corriente continua ascendente

lref = 80 mA

Interpolando en el graacutefico de corriente continua (figura 3)

bull Umbral de no soltar asymp100 ms = 0 1 segundosbull Umbral de fibrilacioacuten asympinfin (no se alcanza)

Como se puede apreciar en este caso concreto el umbral de no soltarsealcanza en corriente alterna en la mitad de tiempo que en corriente continuapero auacuten es maacutes significativo el umbral de fibrilacioacuten que en corriente alterna sealcanzariacutea en tan solo cincuenta y cinco centeacutesimas de segundo y sin

embargo en corriente continua no se podriacutea alcanzarCuestioacuten c)

Seguacuten la norma de obligado cumplimiento UNE 20383-75 (MIE REBT-044) ensu apartado 18 para un interruptor automaacutetico diferencial de intensidaddiferencial nominal de disparo IδN le 003 mA los tiempos de disparo deben ser

Si I = I δN rarrtiempo de disparo lt 02 s

Si I = 2 I δN rarrtiempo de disparo lt 0 1 s

Si I = 10 I δN rarrtiempo de disparo lt 004 s

En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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luego el tiempo de disparo debe estar comprendido entre 004 y 0 1 segundosvalores muy inferiores a los umbrales de fibrilacioacuten ventricular

Conclusioacuten en este caso el interruptor diferencial dispara y desconecta lainstalacioacuten antes de que se produzca la fibrilacioacuten ventricular en una persona

en condiciones fisioloacutegicas normales

Bibliografiacutea

(1) CEIIEC 479-1 1994Effets of current on human beings and livestock Part 1 General aspectsThird edition 1994-09

(2) UNE 20-572-92 Parte 1 (equivalente a CEI 479-1 1984)Efecto de la corriente eleacutectrica al pasar por el cuerpo humano Aspectos

generales

Advertencia copy INSHT

25



que los rayos intervienen activamente en la formacioacuten de algunas sustanciasquiacutemicas como el Ozono_

La electricidad en la naturaleza

Cuando cae un rayo sobre un bosque seco produce un incendio que seexpande muy raacutepidamente el hombre trata de apagarlo usando grandesrecursos tanto humanos como teacutecnicos y econoacutemicos sin embargo losbosques que se queman generalmente son resecos y envejecidos los cuales alquemarse producen nitroacutegeno que actuacutea como fertilizante para el bosque quenaceraacute posteriormente Observe que la combinacioacuten [rayo] + [bosque viejo] =[incendio del bosque] que despueacutes de consumirse lo renuevan dando paso alnuevo bosque

Por otro lado tambieacuten se sabe de la existencia de semillas que necesitan delfuego para reventar sus vainas es decir si no hay incendio no podraacuten

germinar

En los estados unidos se hacen estudios sobre los rayos pero no esperan aque los rayos caigan sino que lanzan un cohete desde el sitio deexperimentacioacuten lo proyectan hacia la nube provocando una descargaatmosfeacuterica que es conducida a tierra a traveacutes de un conductor eleacutectrico quelleva adherido el cohete para efectuar las investigaciones de este fenoacutemenonatural

En Colombia es la Universidad Nacional la encargada de realizar los estudiossobre los rayos detectando y experimentando en zonas donde se presentagran cantidad de rayos a esto se le conoce como zona de alto nivel ceraacuteunicoEsta informacioacuten sirve para la construccioacuten de los sistemas eleacutectricos de granpotencia sistemas de generacioacuten transmisioacuten y distribucioacuten Ademaacutes de las descargas atmosfeacutericas se tiene conocimiento de que existenalgunos peces que usan la electricidad para atrapar sus presas A estos pecesse les denomina Peces eleacutectricos

Aproximadamente 250 especies de peces tienen oacuterganos especiales queproducen y descargan electricidad y por lo tanto liberan poderosas descargas

eleacutectricas El pez eleacutectrico usa estos oacuterganos especiales para localizar yadormecer a la presa como un medio de defensa La descarga eleacutectrica seproduce cuando una persona tiene un contacto con la piel del animal Lamayoriacutea de los peces eleacutectricos emiten continuamente una descarga eleacutectricade bajo voltaje en una serie de pulsaciones

Entre los peces eleacutectricos podemos mencionar

La anguila de agua dulce Soacutelo existen dos grupos de peces eleacutectricos querepresentan una amenaza para los seres humanos El maacutes peligroso es laanguila eleacutectrica de agua dulce (Electrophorus electricus) capaz de producir un

campo eleacutectrico de maacutes de 600 voltios Puede crecer hasta 34 m y habita en

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Antecedentes



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RESISTENCIA




pies)

600 a 400 0hmios












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INTENSIDADDE

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De 51 a 100mA


De 101 a 200mA


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SOLUCIOacuteN

Cuestioacuten a)


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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




lref = 80 mA









En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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RESISTENCIA




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I = V R





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CORRIENTEEFECTO




De 51 a 100mA


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Cuestioacuten a)


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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




lref = 80 mA









En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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I = V R





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CORRIENTEEFECTO




De 51 a 100mA


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Cuestioacuten a)


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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




lref = 80 mA









En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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De 51 a 100mA


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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




lref = 80 mA









En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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De 51 a 100mA


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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




lref = 80 mA









En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




lref = 80 mA









En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

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I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




lref = 80 mA









En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Cuestioacuten a)


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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

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I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Cuestioacuten b)



Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

I δN = 30 mA

por tanto

I = (10030) I δN rarrI = 33 I δN

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Iref = F x Ih = 08 x 100 = 80 mA




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En nuestro caso

I = Ih = 100 mA

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Efectos de la Corriente Eléctrica en el organismo humano

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