EFECTOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA EN LOS HUMANOS
LUIS EDUARDO DIAZ DIAZ
PRESENTADO AL PROFESOR BERNARDO NUÑEZ
CORPORACION UNIVERSITARIA DE LA COSTA C.U.C FACULTAD DE INGENIERIA BARRANQUILLA 2011
EFECTOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA EN LOS HUMANOS
Los seres vivos y en particular el cuerpo humano reaccionan cuando son sometidos a desc descar arga gas s eléc eléctri trica cas. s. Este Este fenó fenóme meno no fue fue estu estudi diad ado o ampl amplia iame ment nte e por por LUIG LUIGUI UI GALVANI_ cuando realizo una serie de experimentos con ancas de rana; usando la pila eléctrica inventada por ALEXANDRO ALEXANDRO VOLTA. Los experimentos de Luigi permitieron observar que cuando las ancas de las ranas se sometían sometían a una descarga descarga eléctrica, eléctrica, sufrían sufrían contracci contracciones ones involuntaria involuntarias, s, con estos 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 difere diferenci ncia a de potenc potencial ial,, la inten intensid sidad ad de la corrie corriente nte eléctr eléctrica ica es direct directame amente nte proporcional a la tensión e inversamente al valor de la resistencia: Ley de Watt: La potencia eléctrica, es el trabajo producido producido por una resistencia debida a la circul circulaci ación ón por ella ella de una corrie corriente nte eléct eléctric rica, a, esta esta poten potencia cia es direct directame amente nte proporcional proporcional a la tensión y a la intensidad de la corriente Ley de Joule: Cuando una corriente circula a t ravés 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. Durante las últimas décadas se han realizado experiencias experiencias sobre cadáveres, personas vivas y fundamentalmente 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 fisiológicas normales.
Resistencia del cuerpo humano El cuer cuerpo po huma humano no pres presen enta ta una una resi resist sten enci cia a al paso paso de la corr corrie ient nte e eléc eléctr tric ica a 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: • • • • • • • •
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. t erreno.
Teniendo en cuenta cuenta que el cuerpo humano humano se comporta comporta como una resistencia resistencia R Los valores típicos son:
CLASE DE RESISTENCIA VALOR DE RESISTENCIA Piel seca 600.000 ohmios Piel húmeda 100.000 ohmios Por el inter nterio iorr de dell cu cuer erpo po (de (de las las 600 a 400 0hmios manos a los pies) 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. baja. Por lo tanto tanto la corrie corriente nte es inver inversam samen ente te propor proporcio cional nal a la “R” “R” y como 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 través 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 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)
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 consec consecue uenci ncias as del accid accident ente e depen dependen den de los los órgan órganos os del cuerpo cuerpo human humano o (cerebro, corazón, pulmones), 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.
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:
•
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.
Efectos de la corriente INTENSIDAD DE CORRIENTE
EFECTO
De 0 a 1 mA
No produce ninguna sensación en la la mano. Choque no doloroso, no pierde control muscular. Choque doloroso, no pierde control muscular Choque doloroso, con posible pérdida de control muscular Choque do doloroso, fu f uertes co contracciones musculares y dificultad para respirar Además de de lo los ef efectos an anteriores se se presenta fibrilación del corazón. Casi siempre provoca la fibrilación y la muerte instantánea. Fuertes co contracciones de de lo los mú músculos del corazón que se mantiene paralizado Quemaduras graves profundas (tercer grado).
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.
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 interrupción de la circulación circulación sanguínea, que es la mayor causa de muerte por accidentes de tipo eléctrico.
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 interrupción de la circulación circulación sanguínea, que es la mayor causa de muerte por accidentes de tipo eléctrico.
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 accident accidente e eléctrico eléctrico.. En relació relación n con la intensid intensidad ad de corrient corriente, e, son relevantes relevantes los conceptos que se indican a continuación.
Umbral de percepción: es el valor mínimo de la corriente que provoca una sensación 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 cualquiera que sea el tiempo t iempo de exposición.
Umbral de reacción: 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 inte interr rrup upci ción ón del del paso paso de la corr corrie ient nte e prov provoc oca a el dolo dolorr y las las cont contra racc ccio ione nes s musculares. Umbral de fibrilación ventricular: es el valor mínimo de la corriente que puede provoc provocar ar la fibril fibrilaci ación ón ventri ventricul cular. ar. En corrie corriente nte alter alterna, na, el umbra umbrall de fibril fibrilaci ación ón ventri ventricul cular ar decrec decrece e consid considera erable blemen mente te si la duraci duración ón del paso paso de la corrie corriente nte 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 aproximadamente el doble de lo que sería si el polo positivo estu estuvi vies ese e en los los pies pies (cor (corri rien ente te asce ascend nden ente te). ). Si en luga lugarr de las las corr corrie ient ntes es longitudinales antes descritas fuese una corriente transversal, la experiencia sobre anim animal ales es hace hace supo supone nerr que, que, solo solo se prod produc ucir irá á la fibr fibril ilac ació ión n vent ventri ricu cula larr con 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.
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 depende de las siguientes circunstancias: circunstancias: de la tens tensió ión, n, de la frecu frecuen enci cia, a, de la dura duraci ción ón del del paso paso de la corr corrie ient nte, e, 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 del tronc tronco. o. Adem Además ás,, para para tens tensio ione nes s elev elevad adas as la impe impeda danc ncia ia inte intern rna a hace hace prác prácti tica came ment nte e desp despre reci ciab able le la impe impeda danc ncia ia de la piel piel.. Para Para pode poderr comp compar arar ar la impeda impedanci ncia a inter interna na depend dependie iendo ndo de la trayec trayector toria, ia, en la figura figura 6 se indica indican n las impedancias impedancias de algunos recorridos comparados comparados con los trayectos mano-mano y manopie que se consideran como impedancias de referencia (100%).
