Corriente_electrica_Efectos_al_atravesar_el_organismo_humano

Corriente eléctrica: efectos al atravesar el organismo
humano
Redactor:
Luis Pérez Gabarda Ingeniero Industrial
Extractado http://www.mtas.es/INSHT/ntp/ntp_400.htm
La electricidad ha fascinado al hombre desde tiempos inmemoriales, por
ejemplo, las descargas atmosféricas eran consideradas como fenómenos
destructivos porque provocaban incendios, mataban animales y personas;
todavía en nuestra época provocan en las personas temores ya que son
fuerzas naturales impredecibles y muy difíciles de controlar, especialmente
porque no se tiene un conocimiento exacto del fenómeno.
Los rayos causan incendios forestales, y en las ciudades sobre todo, cuando
alcanzan el suministro de gas, también dañan transformadores, y equipos
eléctricos.
En las instalaciones rurales en Colombia algunos contratistas colocan varillas
de puesta a tierra de 20 o 30 centímetros de profundidad; esto en vez de
proteger agrava la situación 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, además de dañar los dispositivos eléctricos
conectados en ese momento. La varilla que se debe colocar debe ser de 240
centímetros para que pueda ofrecer una protección efectiva a las personas,
animales y a los dispositivos eléctricos.
La electricidad: ¿un bien o un mal?
A nivel rural los rayos provocan daños ya que existen árboles altos que ofrecen
un camino fácil a la tierra, no existen pararrayos suficientes y las instalaciones
eléctricas son débiles. Las tomas de tierra mal diseñadas no pueden controlar
la energía de los rayos. En las ciudades las mallas de tierra ofrecen mayor
protección a las descargas atmosféricas.
Es común escuchar noticias acerca de las personas que han sido alcanzadas
por los rayos. Aunque existe mayor probabilidad de que una persona se gane
la lotería a que le caiga un rayo; sin embargo existen personas que han
sobrevivido a la descarga de un rayo, y en casos muy esporádicos hasta siete
descargas _
_
Desde otro punto de vista algunos científicos han encontrado beneficios en los
rayos:
1
Los científicos afirman que sin la ayuda de las descargas atmosféricas no
hubiese sido posible la aparición y el sostenimiento de la vida en la tierra, ya
que los rayos intervienen activamente en la formación de algunas sustancias
químicas como el Ozono._
La electricidad en la naturaleza:
Cuando cae un rayo sobre un bosque seco produce un incendio que se
expande muy rápidamente, el hombre trata de apagarlo usando grandes
recursos tanto humanos como técnicos y económicos; sin embargo, los
bosques que se queman generalmente son resecos y envejecidos, los cuales al
quemarse producen nitrógeno que actúa como fertilizante para el bosque que
nacerá posteriormente. Observe que la combinación [rayo] + [bosque viejo] =
[incendio del bosque], que después de consumirse, lo renuevan dando paso al
nuevo bosque.
Por otro lado, también se sabe de la existencia de semillas que necesitan del
fuego para reventar sus vainas, es decir, si no hay incendio no podrán
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
experimentación, lo proyectan hacia la nube, provocando una descarga
atmosférica, que es conducida a tierra a través de un conductor eléctrico que
lleva adherido el cohete, para efectuar las investigaciones de este fenómeno
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 ceráunico.
Esta información sirve para la construcción de los sistemas eléctricos de gran
potencia, sistemas de generación, transmisión y distribución.
Además de las descargas atmosféricas se tiene conocimiento de que existen
algunos peces que usan la electricidad para atrapar sus presas. A estos peces
se les denomina Peces eléctricos.
Aproximadamente 250 especies de peces tienen órganos especiales que
producen y descargan electricidad y por lo tanto, liberan poderosas descargas
eléctricas. El pez eléctrico usa estos órganos especiales para localizar y
adormecer a la presa, como un medio de defensa. La descarga eléctrica se
produce cuando una persona tiene un contacto con la piel del animal. La
mayoría de los peces eléctricos emiten continuamente una descarga eléctrica
de bajo voltaje en una serie de pulsaciones.
Entre los peces eléctricos podemos mencionar:
La anguila de agua dulce: Sólo existen dos grupos de peces eléctricos que
representan una amenaza para los seres humanos. El más peligroso es la
anguila eléctrica de agua dulce (Electrophorus electricus) capaz de producir un
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campo eléctrico de más de 600 voltios. Puede crecer hasta 3,4 m y habita en
ríos poco profundos en áreas tropicales y subtropicales de América del Sur. Es
quizás el único pez eléctrico 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 cálidos de poca profundidad. El potencial eléctrico de las
rayas eléctricas 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
habían capturado (Dipper, 1987).
_
El pez gato: El pez gato del Congo y de la cuenca del Nilo genera unas
descargas más débiles que la anguila eléctrica y a través de un mecanismo
ligeramente distinto. Sus órganos eléctricos 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 océanos de distintas regiones del mundo. En muchas partes de Europa es
común un género de esta familia cuyos miembros tienen dos órganos de
descarga eléctrica entre la cabeza y las aletas pectorales.
Los tiburones aunque no paralizan sus presas si usan los pulsos eléctricos
emanados de sus presas para localizarlas
La anguila: llamada anguila eléctrica (que no son anguilas verdaderas), una
célula nerviosa característica genera un potencial eléctrico de 0,14 voltios.
Como término medio, estas pequeñas anguilas tienen unas 230 células de este
tipo por centímetro de longitud, que generan de 30 a 32 voltios. Las células
están 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 órganos
llegan a agotarse y no funcionan hasta que no hayan reposado lo suficiente.
Estos peces utilizan las sacudidas eléctricas para aturdir a sus presas cuando
están cazando, como medio de auto defensa, para la detección de presas.
_
Introducción.
En la antigüedad los accidentes eléctricos eran causados por fenómenos
naturales como el rayo y los peces eléctricos, pero con los grandes avances
tecnológicos fruto del buen aprovechamiento de la electricidad en la industria y
en el hogar, el número de accidentes por corriente eléctrica ha aumentado, a
tal grado, que en la actualidad la electricidad constituye un factor importante de
mortalidad en las personas.
Los accidentes eléctricos provocan trastornos graves en el organismo, tales
como quemaduras severas, desarreglos del sistema nervioso, parálisis del
sistema respiratorio y, como consecuencia, asfixia, parálisis del corazón y
posiblemente la muerte.
3
Cuando se empezó a trabajar con voltajes superiores a 1000 voltios se
registraba un alto nivel de accidentalidad ya que realmente no se conocía de
los fenómenos eléctricos en el cuerpo humano y por tal motivo no se tenían en
cuenta las normas de seguridad para trabajar con esto niveles de voltaje; de
cada dos trabajadores se moría uno en algún accidente eléctrico.
Posteriormente se vio la necesidad reglamentar el uso de la electricidad, crear
y aplicar las normas de seguridad en trabajos eléctricos, además se comenzó a
usar herramientas debidamente aisladas de acuerdo al trabajo a realizar.
Leyes físicas y conceptos de circuitos:
Los seres vivos y en particular el cuerpo humano reaccionan cuando son
sometidos a descargas eléctricas. Este fenómeno fue estudiado ampliamente
por LUIGUI GALVANI_ cuando realizo una serie de experimentos con ancas de
rana; usando la pila eléctrica inventada por ALEXANDRO VOLTA_.
Los experimentos de Luigi permitieron observar que cuando las ancas de las
ranas se sometían a una descarga eléctrica, sufrían contracciones
involuntarias, con estos experimentos se pudieron establecer los efectos
producidos por la electricidad en los nervios y músculos de los animales.
En nuestro cuerpo se cumplen las mismas leyes físicas de los circuitos
eléctricos, éstas son:
Ley de Ohm: En una resistencia al paso de la corriente eléctrica, sometida a
una diferencia de potencial, la intensidad de la corriente eléctrica es
directamente proporcional a la tensión e inversamente al valor de la resistencia:
_
Ley de Watt: La potencia eléctrica, es el trabajo producido por una resistencia
debida a la circulación por ella de una corriente eléctrica, esta potencia es
directamente proporcional a la tensión y a la intensidad de la corriente
_
Ley de Joule: Cuando una corriente circula a través de una resistencia esta se
calienta y disipa una energía que es directamente proporcional a la potencia
eléctrica y al tiempo que permanece la circulación de la corriente.
_
Antecedentes
Durante las ultimas décadas se han realizado experiencias sobre cadáveres,
personas vivas y fundamentalmente sobre animales, que permiten hacernos
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una idea de los efectos que produce el paso de la electricidad por el cuerpo de
personas en condiciones fisiológicas normales.
Este desarrollo del conocimiento ha originado que la primera edición de la
norma CEI 479, aparecida en el año 1.974, fuese sustituida a los 10 años por la
CEI 4791:1984 y ésta, una década después es revisada por la CEI 479-1:1994,
que aparece con carácter prospectivo y de aplicación provisional.
Paralelamente, las Normas UNE 20-572-80 y 20-572-92 (parte 1) han ido
adaptándose a esta evolución.
En esta NTP nos vamos a referir a la publicación más reciente, la norma CEI
479-11994 tratando con especial interés la «fibrilación 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 eléctrica
normalmente elevada, aunque esta depende de varios factores sobre todo del
estado de la piel; así, una piel seca ofrecerá alta resistencia, mientras que una
piel húmeda ofrece baja resistencia; la piel herida también ofrece baja
resistencia permitiendo que la corriente fluya fácilmente por el torrente
sanguíneo y los otros tejidos orgánicos.
El cuerpo humano es conductor de la electricidad por lo que la intensidad que
por él circula es consecuencia directa de la tensión 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 órganos.
Resistencia de la piel a la salida de la corriente.
La superficie de contacto.
La humedad de la piel.
La presión 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 típicos son:
CLASE DE RESISTENCIA
VALOR DE
RESISTENCIA
Piel seca
600.000 ohmios
Piel húmeda
100.000 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 está seca la “R” es alta, pero si está húmeda
la “R” es baja. Por lo tanto la corriente es inversamente proporcional a la “R” y
como consecuencia pasará más cantidad de corriente a través de nuestro
cuerpo cuando está húmedo.
Para que se produzca el choque eléctrico, una persona tiene que formar parte
de un circuito eléctrico, y cuando la persona forma parte de un circuito puede
ofrecer el camino de más baja resistencia al paso de la corriente.
¿Cuáles 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.
•Tensión 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.
•Camino eléctrico (de baja resistencia)
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Cuando el cuerpo humano entra en contacto con energía, 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).
¿Cómo pasa la corriente eléctrica por el cuerpo
humano?
Las consecuencias del accidente dependen de los órganos del cuerpo humano
(cerebro, corazón, pulmones), que atraviese la corriente eléctrica a su paso por
él. Las mayores lesiones se producen cuando la corriente eléctrica circula entre
los siguientes puntos de contacto:






Mano derecha - pie izquierdo
Mano izquierda – pie derecho
Manos - cabeza
Mano derecha – tórax – 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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REACCIÓN DEL CUERPO A LA DESCARGA ELÉCTRICA O
ELECTRIZACIÓN.
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
o
o
o
La cantidad de corriente que circula por el cuerpo.
El tiempo de permanencia del cuerpo formando el circuito.
La capacidad de reacción del cuerpo humano.
La frecuencia (sí es corriente alterna).
Efectos de la corriente eléctrica sobre el organismo según 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 sensación en la mano.
Choque no doloroso, no pierde control muscular.
Choque doloroso, no pierde control muscular.
Choque doloroso, con posible pérdida de control muscular
Choque doloroso, fuertes contracciones musculares y
dificultad para respirar
Además de los efectos anteriores se presenta fibrilación del
corazón.
Casi siempre provoca la fibrilación y la muerte instantánea.
Fuertes contracciones de los músculos del corazón que se
mantiene paralizado.
Quemaduras graves profundas (tercer grado).
Efectos de la corriente
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10
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Efectos de la corriente eléctrica_
_
Efectos sobre el sistema nervioso: El cerebro efectúa el control nervioso por
medio de impulsos eléctricos, por esto cualquier corriente externa puede
provocar perdida del control muscular o desordenes de tipo nervioso.
Efectos sobre el sistema circulatorio: El sistema circulatorio es un sistema
hidráulico por el cual fluye la sangre, en vez de agua o aceite.
Haciendo la analogía entre un sistema hidráulico y el sistema circulatorio: El
sistema hidráulico tiene tubería, la tubería del sistema circulatorio son las
venas, el sistema hidráulico requiere de una bomba, la bomba del sistema
circulatorio es el corazón que bombea sangre cuando recibe impulsos
eléctricos.
En otras palabras, si existe fibrilación ventricular o si ocurre un paro cardiaco se
provoca interrupción de la circulación sanguínea, que es la mayor causa de
muerte por accidentes de tipo eléctrico.
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Efectos sobre el sistema respiratorio: El sistema respiratorio es controlado por
el cerebro. El cerebro controla los músculos del sistema respiratorio, estos se
contraen y se expanden permitiendo la entrada de aire por un lado y por otro
lado expulsa el Monóxido de carbono.
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 perdida de control muscular sobre los músculos del sistema respiratorio,
debemos recordar que el corazón es un músculo
Efectos químicos: Además existen efectos químicos ya que la corriente
produce electrólisis en las células provocando concentraciones ácidas
Efectos caloríficos: Toda corriente eléctrica cuando circula por una resistencia
produce energía calorífica por efecto Joule. Como el cuerpo humano tiene
resistencia eléctrica, cuando es atravesada por una corriente intensa se
calienta como si fuese una parrilla de un fogón eléctrico. Una corriente de 1
amperio a través 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 físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muerte por
fibrilación ventricular.
Una persona se electriza cuando la corriente eléctrica circula por su cuerpo, es
decir, cuando la persona forma parte del circuito eléctrico, pudiendo, al menos,
distinguir dos puntos de contacto: uno de entrada y otro de salida de la
corriente. La electrocución se produce cuando dicha persona fallece debido al
paso de la corriente por su cuerpo.
La fibrilación ventricular consiste en el movimiento anárquico del corazón, el
cual, deja de enviar sangre a los distintos órganos y, aunque esté en
movimiento, no sigue su ritmo normal de funcionamiento.
Por tetanización entendemos el movimiento incontrolado de los músculos
como consecuencia del paso de la energía eléctrica. Dependiendo del recorrido
de la corriente perderemos el control de las manos, brazos, músculos
pectorales,etc.
La asfixia se produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nervioso
que regula la función respiratoria, ocasionando el paro respiratorio.
Otros factores fisiopatológicos tales como contracciones musculares, aumento
de la presión sanguínea, dificultades de respiración, parada temporal del
corazón, etc. pueden producirse sin fibrilación 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 función de la densidad de corriente que
circula por un área determinada (mA/mm 2) y el tiempo de exposición a esa
corriente. Se distinguen las siguientes zonas:




Zona 0: habitualmente no hay alteración de la piel, salvo que el tiempo
de exposición sea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto
con el electrodo puede tomar un color grisáceo con superficie rugosa.
Zona 1: se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazón en
los bordes donde estaba situado el electrodo.
Zona 2: se provoca una coloración parda de la piel que estaba situada
bajo el electrodo. Si la duración es de varias decenas de segundos se
produce una clara hinchazón alrededor del electrodo.
Zona 3: se puede provocar una carbonización de la piel.
Es importante resaltar que con una intensidad elevada y cuando las superficies
de contacto son importantes se puede llegar a la fibrilación ventricular sin
ninguna alteración 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 reacción.
Zona 2: habitualmente ningún efecto fisiológico peligroso.
Zona 3: habitualmente ningún daño orgánico. Con duración superior a 2
segundos se pueden producir contracciones musculares dificultando la
respiración, paradas temporales del corazón sin llegar a la fibrilación
ventricular, ....
Zona 4: riesgo de parada cardiaca por: fibrilación ventricular, parada
respiratoria, quemaduras graves,...
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Fig. 2: Corriente alterna, efecto en el organismo
Principales factores que influyen en el efecto eléctrico
Intensidad de la corriente
Es uno de los factores que más inciden en los efectos y lesiones ocasionados
por el accidente eléctrico. En relación con la intensidad de corriente, son
relevantes los conceptos que se indican a continuación.
Umbral de percepción: es el valor mínimo de la corriente que provoca una
sensacion en una persona, a través de la que pasa esta corriente. En corriente
alterna esta sensación 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 varía la intensidad, por ello son fundamentales el inicio y la
interrupción de¡ paso de la corriente, ya que entre dichos instantes no se
percibe el paso de la corriente, salvo por los efectos térmicos 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
exposición.
Umbral de reacción: es el valor mínimo de la corriente que provoca una
contracción muscular.
Umbral de no soltar: cuando una persona tiene sujetos unos electrodos, es el
valor máximo de la corriente que permite a esa persona soltarlos. En corriente
alterna se considera un valor máximo de 10 mA , cualquiera que sea el tiempo
de exposición. En corriente continua, es difícil establecer el umbral de no soltar
ya que solo el comienzo y la interrupción del paso de la corriente provoca el
dolor y las contracciones musculares.
Umbral de fibrilación ventricular: es el valor mínimo de la corriente que
puede provocar la fibrilación ventricular. En corriente alterna, el umbral de
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fibrilación ventricular decrece considerablemente si la duración del paso de la
corriente se prolonga más allá de un ciclo cardíaco. 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 fibrilación ventricular está considerada como la causa principal
de muerte por choque eléctrico.
En corriente continua, si el polo negativo está en los pies (corriente
descendente), el umbral de fibrilación es de aproximadamente el doble de lo
que sería 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 producirá
la fibrilación ventricular con intensidades considerablemente más 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
duración de choque superior a un ciclo cardíaco el umbral defibrilación en
corriente continua es muy superior que en corriente alterna.
Fig. 3: Corriente continua, efecto en el organismo
Período vulnerable: afecta a una parte relativamente pequeña del ciclo
cardíaco durante el cual las fibras de¡ corazón están en un estado no
homogéneo de excitabilidad y la fibrilación ventricular se produce si ellas son
excitadas por una corriente eléctrica de intensidad suficiente. Corresponde a la
primera parte de la onda T en el electrocardiograma y supone
aproximadamente un 10% del ciclo cardíaco 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 fibrilación ventricular, indicándose las variaciones que sufre la
tensión arteriat cuando se produce la fibrilación, la tensión arterial experimenta
una oscilación e inmediatamente, decrece, en cuestión de un segundo, hacia
valores mortales.
Fig. 5: Efecto de la fibrilación ventricular en el electrocardiograma y en la tensión arterial
Duración del contacto eléctrico
Junto con la intensidad es el factor que más influye en el resultado del
accidente. Por ejemplo, en corriente alterna y con intensidades inferiores a 100
mA, la fibrilación puede producirse si el tiempo de exposición es superior a 500
ms.
Impedancia del cuerpo humano
Su importancia en el resultado del accidente depende de las siguientes
circunstancias: de la tensión, de la frecuencia, de la duración del paso de la
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corriente, de la temperatura, del grado de humedad de la piel, de la superficie
de contacto, de la presión de contacto, de la dureza de la epidermis, etc.
Las diferentes partes del cuerpo humano, tales como la piel, los músculos, la
sangre, etc., presentan para la corriente eléctrica 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 varía, 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 rápidamente, llegando a ser muy baja si
la piel está 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. Además, para tensiones elevadas la
impedancia interna hace prácticamente 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
En las tablas 1 y 2 se indican unos valores de la impedancia total del cuerpo
humano en función de la tensión de contacto, tanto para corriente alterna y
continua, 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 función de la
superficie de contacto, se representan en la figura 7, en relación con la tensión
aplicada. En la Instrucción MIE BT 001 artículo 58 del Reglamento
Electrotécnico de Baja Tensión (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 función de la superficie de contacto (50 Hz)
Tensión aplicada
En sí misma no es peligrosa pero, si la resistencia es baja, ocasiona el paso
una intensidad elevada y, por tanto, muy peligrosa. El valor límite de la tensión
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 mencionó, la relación entre la intensidad y la tensión no
es lineal debido al hecho de que la impedancia del cuerpo humano varía con la
tensión de contacto. Ahora bien, por depender la resistencia del cuerpo
humano, no solo de la tensión, sino también de la trayectoria y del grado de
humedad de la piel, no tiene sentido establecer una única tensión de seguridad
sino que tenemos que referirnos a infinitas tensiones de seguridad, cada una
de las cuales se correspondería a una función de las distintas variables
anteriormente mencionadas.
Las tensiones de seguridad aceptadas por el REBT MIBT-21/2.2 son 24 V para
emplazamientos húmedos y 50 V para emplazamientos secos, siendo
aplicables tanto para corriente continua como para corriente alterna de 50 Hz.
Frecuencia de la corriente alterna
Normalmente, para uso doméstico e industrial se utilizan frecuencias de 50 Hz
(en U.S.A. de 60 Hz), pero cada vez es más frecuente utilizar frecuencias
superiores, por ejemplo:

400 Hz en aeronáutica.
20



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 función de la tensión 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 fibrilación
ventricular pero prevalecen los efectos térmicos. Con fines terapéuticos, 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
experimentales que definan ni los umbrales de no soltar ni los umbrales de
fibrilación; tampoco se conoce ningún incidente, salvo las quemaduras
provocadas por intensidades de «algunos amperios» y en función de la
duración del paso de la corriente.
La corriente continua, en general, no es tan peligrosa como la alterna, ya que
entre otras causas, es más fácil soltar los electrodos sujetos con la mano y que
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para duraciones de contacto superiores al período del ciclo cardiaco, el umbral
de fibrilación ventricular es mucho más elevado que en corriente alterna.
Recorrido de la corriente a través del cuerpo
La gravedad del accidente depende del recorrido de la misma a través del
cuerpo. Una trayectoria de mayor longitud tendrá, en principio, mayor
resistencia y por tanto menor intensidad; sin embargo, puede atravesar
órganos vitales (corazón, pulmones, hígado, etc.) provocando lesiones mucho
más graves. Aquellos recorridos que atraviesan el tórax o la cabeza ocasionan
los mayores daños.
Las figuras 2 y 3 indicaban los efectos de la intensidad en función del tiempo de
aplicación; en las mencionadas figuras se indicaba que nos referíamos al
trayecto de «mano izquierda a los dos pies». Para otros trayectos se aplica el
llamado factor de corriente de corazón «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 corazón " F "
La mencionada equivalencia se calcula mediante la expresión:
siendo,
Ih = corriente que atraviesa el cuerpo por un trayecto determinado.
Iref = corriente «mano izquierda-pies».
F = factor de corriente de corazón.
Como es lógico, para el trayecto de las figuras 2 y 3, el factor de corriente de
corazón es la unidad. Se aprecia que de los trayectos definidos en esta tabla, el
más peligroso es el de pecho-mano izquierda y el de menor peligrosidad de los
reseñados el de espalda-mano derecha.
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Por ejemplo, podemos aventurar que una corriente de 200 mA con un trayecto
mano-mano tendrá un riesgo equivalente a una corriente de 80 mA con
trayectoria mano izquierda-los dos pies.
Aplicación práctica
Como aplicación práctica de estos conceptos, vamos a desarrollar un sencillo
ejemplo:
La figura 10 representa dos estados sucesivos de una instalación provista de
un interruptor diferencial (D). En el primer estado (1) se representa un motor
(del) sin toma de tierra, con una derivación que ocasiona una diferencia de
potencial entre la carcasa del motor y tierra de 150 Voltios.
Fig. 10:Caso práctico
En el segundo estado (II) se representa dicha instalación 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 máxima que podrá circular a través del individuo.
b. Tiempo máximo de actuación del interruptor diferencial para que no se
alcancen los umbrales de no soltar y de fibrilación ventricular, tanto en
corriente alterna de 50 Hz, como en corriente continua ascendente.
c. Indicar, según la legislación vigente, cual debe ser el tiempo máximo de
disparo del interruptor diferencial.
SOLUCIÓN:
Cuestión a):
Según la ley de Ohm: V = Ih x R
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Cuestión b):
En corriente alterna
Trayectoria mano derecha-pies: factor de corriente de corazón F = 0,8
Iref = F x Ih = 0,8 x 100 = 80 mA
Interpolando en el gráfico de corriente alterna (figura 2):


Umbral de no soltar ≈50 ms = 0,05 segundos
Umbral de fibrilación ≈550 ms = 0,55 segundos
En corriente continua ascendente
lref = 80 mA
Interpolando en el gráfico de corriente continua (figura 3):


Umbral de no soltar ≈100 ms = 0, 1 segundos
Umbral de fibrilación ≈∞ (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 aún es más significativo el umbral de fibrilación que en corriente alterna se
alcanzaría en tan solo cincuenta y cinco centésimas de segundo y, sin
embargo, en corriente continua no se podría alcanzar.
Cuestión c):
Según la norma de obligado cumplimiento UNE 20.383-75 (MIE REBT-044) en
su apartado 18, para un interruptor automático diferencial de intensidad
diferencial nominal de disparo IδN ≤ 0,03 mA los tiempos de disparo deben ser:
Si I = I δN →tiempo de disparo < 0,2 s
Si I = 2 I δN →tiempo de disparo < 0, 1 s
Si I = 10 I δN →tiempo de disparo < 0,04 s
En nuestro caso:
I = Ih = 100 mA
I δN = 30 mA
por tanto,
I = (100/30) I δN →I = 3,3 I δN
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luego el tiempo de disparo debe estar comprendido entre 0,04 y 0, 1 segundos;
valores muy inferiores a los umbrales de fibrilación ventricular.
Conclusión: en este caso, el interruptor diferencial dispara y desconecta la
instalación antes de que se produzca la fibrilación ventricular en una persona
en condiciones fisiológicas normales.
Bibliografía
(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 eléctrica al pasar por el cuerpo humano. Aspectos
generales
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