La Electricidad y el Cuerpo Humano                                    Ing. Ramón Rivero De La TorreInstituto Tecnológico d...
Gráfica 1                                                      2.   Voltaje de toque                                      ...
partes altas como árboles, edificios cuando noestán protegidos, etc.                                                      ...
como “realmente peligrosa para la vida” de                      Figura 1.                          personas.              ...
•   La resistencia del cuerpo esta también        muy relacionada con la condición física        de la persona, es decir, ...
•    .Complicaciones      en    el     sistema                                                             circulatorio de...
Las altas intensidades de corriente a través del       3)   Si aparecen señales de tormenta:cuerpo son muy peligrosas, pue...
Bibliografía1) Normas IEEE-80 20002) Curso de sobretensiones y sistemas de tierra   impartido por el Dr. Raúl Velásquez Sá...
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La electricidad y el cuerpo humano ing. ramn martnez

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  1. 1. La Electricidad y el Cuerpo Humano Ing. Ramón Rivero De La TorreInstituto Tecnológico de Cd. Madero, 1° de Mayo Esq. Sor Juana Inés de la Cruz, Col. Los Mangos CP.89440, Cd. Madero Tamaulipas México, Tel. y Fax (01 833) 2-15-85-44 e-mail:rivero@interxcable.net.mx (Keywords: Choque eléctrico, paro respiratorio, fibrilación ventricular, voltaje de paso, voltaje de toque)Las corrientes eléctricas pueden causar daños parciales hasta pérdida de la vida, porlo que es necesario conocer las causas que la producen, sus efectos en el organismohumano, como tratar de evitarla en la vida diaria y el conocimiento y aplicación de losprimeros auxilios en caso de un shock eléctrico.Introducción electricidad se presentan en lo hogares debido aLa electricidad es un movimiento de campos que no conocen los riesgos de un accidente de esteelectromagnéticos que aún es invisible al ojo tipo y mucho menos la aplicación de los primeroshumano pero que es sensible en los seres vivos al auxilios. Es necesario impulsar métodos y formasgrado de que puede causar daños severos, si por para que la sociedad en general conozca y apliqueellos circula una cantidad determinada, ya sea de los primeros auxilios.corriente directa, como de corriente alterna. Lascausas que producen estos daños son: Una de las formas de analizar la corriente eléctricaa) Por contacto directo que circula por el cuerpo humano, está dada por la siguiente ecuación logarítmica inversa, segúnb) Por voltajes en la tierra, debido a corrientes investigaciones del Dr. Charles Dalziel y que eléctricas que circulan por la misma. aparece en la norma IEEE-80 y que establece:c) Por descargas atmosféricas 1. Para una persona de 50 kg de peso. I=116 / √t mA a 60 hzAlgunos de estos factores de riesgo pueden afectarparcial o en forma total a los organismos. Sin 2. Para una persona de 70 kg de peso.embargo, cuando se presentan algunos problemas I=154 / √t mA. A 60hzde este tipo (shock eléctrico) la vida de los serespuede ser salvada si se aplican con prontitud yeficacia, los primeros auxilios adecuados porpersonal capacitado. Entre estos métodos se Donde:cuentan:a) Mantener libre el canal respiratorio t = Tiempo en segundos en que pasa la corriente eléctrica por el ser vivo.b) Respiración de boca a boca Estas corrientes fueron obtenidas de experimentosc) Masaje externo al corazón con animales cuyo corazón es muy parecido al del hombre, (ver gráfica N° 1 para personas de 50 kg)Estos métodos es necesario que sean delconocimiento de todos en general para que puedanrescatar vidas humanas. Las estadísticas indicanque la mayoría de los accidentes con la 1
  2. 2. Gráfica 1 2. Voltaje de toque El voltaje de paso: Es aquél que recibe una Personas de 50 Kg persona al caminar sobre la tierra por la que está circulando una corriente eléctrica. Su valor está 400 350 dado por: 300 250 mA 200 150 100 Vp= (116+0.7)ρs/√t Volts 50 0 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 Tiempo Donde: Vp = Voltaje que se presenta entre los pies de una persona al caminar sobre la tierra en volts.Obsérvese que lo que produce daño son lasaltísimas corrientes (miles de amperes en tiempos ρs = Resistividad superior de la tierra sobre la quepequeñísimos (microsegundos)), o bien, se camina en Ω-mpequeñísimas corrientes (mili-amperes) entiempos relativamente altos (segundos o minutos). t = Tiempo en segundos que dura la circulación de corriente por el cuerpo humano.Corrientes eléctricas por contacto directo El voltaje de toque es aquél que recibe unaSon las que se producen al hacer contacto con persona al tocar una parte metálica no energizada,instalaciones energizadas, algunas partes del y que adquiere potencial al pasar una corrientecuerpo como: manos, pies, cadera, cabeza, etc. eléctrica por la tierra. Su valor está dado por:Pueden deberse a altos voltajes (4.16, 13.2, 34.5,115, 230 y 400 kV) o a bajos voltajes (127, 220, Vt= (116+0.17) ρs/√t volts.380, 480, y 600 V). La magnitud de las corrientesdependen del voltaje de contacto y de lascondiciones en que se encuentre la piel y la Corrientes eléctricas generadas por descargasresistencia de contacto a tierra que se ofrezca al atmosféricas.paso de la corriente, como lo establece la ley de La teoría de Wilson establece, en formaOhm: hipotética, la formación de las descargas atmosféricas, las cuales se producen de tresI=E/R maneras:I = Intensidad de corriente 1. Dentro de la nubeE = Voltaje en volts 2. De nube a nubeR = Resistencia de contacto en ohms a tierra. 3. De nube a tierra y viceversa.Corrientes eléctricas por la generación de altas Los rayos más comunes son los del inciso # 3tensiones en la tierra. (rayos calientes) y se generan cuando las cargasComo lo establece la ley de Ohm, cuando circula negativas de la nube y las positivas que seuna corriente por un medio físico, se genera un presentan en la tierra crean un campo eléctrico devoltaje en el mismo. Las corrientes por tierra (de tal valor, que rompe el dieléctrico del aire,desbalance, de fallas a tierra, errantes etc.) al iniciándose una corriente tan alta, debido a lacircular por la misma, inducen un voltaje en las neutralización de las cargas negativas y positivas,partes conductoras que se encuentran en la misma, que genera una luminosidad intensa acompañadagenerando en el organismo, dos tipos de voltajes: de una explosión de altísimos decibeles. Estos rayos, de muy altos voltajes, producen altísimas1. Voltaje de paso corrientes que al circular por tierra, destruyen las 2
  3. 3. partes altas como árboles, edificios cuando noestán protegidos, etc. Tabla 1. Corriente EfectoEl punto telúrico de contacto, sigue siendo mAdeterminado por el principio de Franklin, (el rayo 1.0 Moderado temblor o sacudimiento decae en las partes más altas en un área los músculosdeterminada). 2-4 Temblor de los nervios en los dedos hasta el antebrazo 5-7 Ligera convulsión o contracciónEfectos de la corriente eléctrica en el cuerpo 10-15 Sensación desagradable, pero todavíahumano. es posible soltarseLa electrofisiología estudia las reacciones 19-22 Fuertes dolores en el brazo, ya no esfisiológicas que produce la corriente eléctrica al posible soltarse voluntariamentepaso por el cuerpo humano, trata de la forma en ± 30 Manos paralizadas, el dolor esque cada tejido reacciona cuando una corriente insoportablecircula por el organismo, ya sea corriente directa o 50 Inicio del paro del aparato respiratorioalterna, de baja frecuencia (<60Hz)o alta 100 Inicio de la fibrilaciónfrecuencia (>60Hz), impulsos de ondas de >100 ¡ Peligro de muerte ¡corriente (rayos, etc.). Las corrientes anteriores sepueden presentar en altos y bajos voltajes.La percepción del cuerpo humano al paso de la Repartición de la corriente por el cuerpocorriente por él. En el caso de contactos dentro de recintos, lasLa inicialización de la percepción y los efectos posibilidades de establecer un contacto conbiológicos dependen de la intensidad de la corriente son básicamente dos: por medio de lascorriente, relacionada con el valor del voltaje manos, o bien, con un pie; los efectos de laaplicado al cuerpo, de resistencia y conductividad corriente de contacto son deferentes en ambosdel mismo. La parte más sensible del cuerpo se casos y con sus variantes posibles. En ello influyeencuentra en la retina: con solo 0.02 mA aplicados fundamentalmente la manera en que se distribuyeal globo ocular se produce una sensación la corriente por el cuerpo, ya que según sea suluminosa. Le sigue la lengua, con la intensidad de recorrido, la resistencia que presenta el cuerpo0.045 mA y se manifiesta por medio de un sabor tendrá diferente valor y, por ende, la magnitud dealcalino. En cuanto a la piel, la percepción es la corriente que lo recorrerá será también distinta;variable y es función de las condiciones físicas en además, ciertas trayectorias por el cuerpo son másque se encuentre; en experimentos se ha peligrosas que otras. Desde luego, el recorridoencontrado que ya con alrededor de 1 mA se más peligroso es el que pase por el tórax, ya queinicia le percepción. afecta al corazón directamente, y en el caso del contacto por medio del pie se origina el llamado “voltaje de paso”, en el cual la corriente circularáEl inicio de la contracción del pie con el contacto al otro, interesandoComo se puede observar en la tabla 1 que se predominantemente la parte baja del abdomen,muestra mas adelante, para el inicio de la por lo que resulta el menos dañino. En cuanto alcontracción se requiere una intensidad un poco contacto por medio de las manos, se puedenmayor. La contracción de los músculos puede presentar algunas variantes, pero desde el puntoocasionar que la persona no se pueda desprender de vista del recorrido de la corriente se puededel contacto, y puesto que la corriente puede diferenciar la circulación de la corrienteinteresar por igual a los músculos de la respiración longitudinal, es decir, de manos, a pies y laes posible entonces que se origine la muerte por circulación transversal, de una mano a la otraasfixia. En general, ya algunos miliamperes pasando entonces por el tórax; lo anterior en eloriginan contracciones irregulares de los caso que la persona estuviese parada sobre pisomúsculos, siendo 16 mA efectivos el limite de aislante; de no ser así, se presentaría unadesprendimiento para los hombres cuando poseen circulación transversal y al mismo tiempo unauna elevada resistencia del cuerpo, y de solo 8 mA circulación longitudinal. Ver figura 1.en el caso de baja resistencia. 3
  4. 4. como “realmente peligrosa para la vida” de Figura 1. personas. La variabilidad de la resistencia del cuerpo humano La corriente eléctrica que atraviese al cuerpo humano, se puede calcular por medio de la expresión ya conocida en electrotecnia: I=V / R, o ley de Ohm mencionada anteriormente. Ic=Vc /Rc En principio, la corriente en el cuerpo se podría limitar para que no llegase a valores peligrosos para la salud y/o la vida de los seres vivos, controlando los valores del voltaje aplicado y de la resistencia de cuerpo. Sin embargo, la resistencia del cuerpo no se puede controlar conInicio del paro respiratorio certeza, ya que es sumamente variable. EnseguidaEn los experimentos sobre animales la aplicación se presenta un pequeño resumen de una larga seriede una corriente de 50 mA siguiendo una de experimentos realizados por un grupo detrayectoria de las patas anteriores a las posteriores, investigadores de diferentes nacionalidades.causó la parada respiratoria, pero ésta serestableció al interrumpir la circulación de la • De la medición de la resistencia decorriente. En las personas esta clase de efecto se cuerpo en varios grupos de individuos sepresenta cuando la corriente atraviesa el tórax con ha encontrado una gran variabilidad enuna intensidad de 50 mA; si bien los efectos ella. Por ejemplo, personas con valor defisiológicos no necesariamente conducen a la resistencia de cuerpo de cien mil ohms emuerte de la persona, por los efectos físicos que se individuos con resistencia menor a lospueden presentar (si ella está montada en una mil ohms. Tal variación repercute en elescalera puede caer de la misma) ya se le valor de la corriente del cuerpo paraconsidera como “peligrosa para la vida” y, en personas con alta o baja resistenciaconsecuencia, se le denomina “corriente siendo por supuesto, mayor en elpeligrosa”. Accidentes de esta clase en personas individuo con menor resistencia; estehan reportado que, en ciertos casos, fueron hecho explica algunos accidentesnecesarias de tres a ocho horas de aplicación de mortales que han sucedido con solo 80respiración artificial, para que el aparato volts en corriente continua.respiratorio volviese a funcionar por sí mismo. • La resistencia del cuerpo es inversamente proporcional a la humedad relativa delEl inicio de la fibrilación aire y la temperatura ambiente. Así, porCorrientes de efecto de ya cierta magnitud que ejemplo, según se reportó en unatraviesen el tórax de una persona pueden afectar congreso, en una serie de experimentosal funcionamiento del corazón, dando lugar a una sobre docenas de individuos con unafibrilación ventricular o a una acción desordenada resistencia de cuerpo de 25000 Ω a unade los músculos cardiacos, aunque ésta es una temperatura de 20°C y una humedadcondición pasajera. De experimentos en animales relativa de 50%, al cambiar lacon un peso similar al de personas, se deduce que temperatura ambiente a 35°C y lael inicio de la fibrilación se presenta con humedad a 95%, el valor de la resistenciacorrientes de 100 mA. Los efectos fisiológicos de de cuerpo se desplomó a valores entrela presencia de la fibrilación durante cierto tiempopuede producir la muerte de la persona dentro de 15000 y 20000 Ω. Este hecho es sin dudaun lapso de tiempo corto (2 a 3 minutos). Esta muy significativo para el personal queclase de efecto de la corriente está catalogada trabaja en climas tropicales. 4
  5. 5. • La resistencia del cuerpo esta también muy relacionada con la condición física de la persona, es decir, si se encuentra seca, húmeda, mojada, etc.; la resistencia disminuye en ese orden. • La resistencia varía de acuerdo con el modo o circunstancia del contacto, como se puede ver en la figura 2; una variación notable se tiene según las condiciones del punto de contacto, es decir, según las condiciones físicas de la piel, por ejemplo, piel sana, piel cortada, etc. b) Contacto con las dos manos para la persona • La resistencia del cuerpo varía de manera sobre suelo conductor; circulación de corriente inversa con la corriente circulante. longitudinal, de manos a pies: Rc ≅ 500 Ω • La resistencia cambia en función de la clase de corriente aplicada • La resistencia varía también en función de la tensión aplicada.Es evidente que toda esa gama de posibilidades devariación de la resistencia del cuerpo humanoplantea un buen problema para la determinaciónexacta de la corriente que recorra el cuerpo de lapersona en una situación practica.Figura 2. Posibles formas de contacto de personascon los medios eléctricos de servicio y valor c) Contacto con una mano, la persona parada conaproximado de las resistencias de cuerpo. un pie sobre suelo aislante y con el otro sobre piso conductor; Circulación de corriente longitudinal, de la mano al pie. Rc ≅ 1000 Ω d) Contacto con una mano y con la otra tocando un muro conductor (columna, etc.), la persona,a) Contacto con una mano, estando la persona parada en un piso aislante; Circulación deparada sobre suelo conductor; circulación de corriente transversal de mano a mano; Rc ≅corriente longitudinal de manos a pies: Rc ≅ 750Ω 1000Ω 5
  6. 6. • .Complicaciones en el sistema circulatorio debido a coronarias, infartos o predisposición a los mismos. • El peligro de electrocución aumenta con la edad; así a partir de los 50 años existe mayor peligro. • El cansancio, pues la vitalidad disminuye notablemente por exceso de trabajoe) Contacto de mano a cadera, la persona parada físico.sobre piso aislante; circulación de corrienteparcial de mano a cadera; Rc ≅ 500 Ω • La sorpresa y el susto. • En el caso de la mujer, cuando está embarazada aumenta el peligro debido a que su resistencia de cuerpo baja mucho. • La presencia de alcohol en la sangre. • Estados depresivos psíquicos. Efectos térmicos de la corrientef) Contacto de manos a cadera, la persona parada Cuando circula por el cuerpo corrientes intensas,sobre suelo aislante; circulación de corriente por ejemplo, a partir de 10 A, el calor producidoparcial de manos a cadera; Rc ≅ 250 Ω es de la mayor trascendencia. En esta cuestión es determinante la energía transformada en el cuerpo, la cual queda definida por medio de la siguiente expresión: W=R ∫ i2 dt, en joules. En la cual: R es la resistencia del cuerpo y ∫ i2 dt es el impulso cuadrado de la corriente que se introduce al cuerpo en amperes. El calor producido por la circulación de corrienteg) Contacto con un pie, la persona parada sobre de alta intensidad, causa quemaduras y/osuelo conductor; circulación de corriente parcial carbonización, tanto internas como externas, dede un pie al otro; Rc ≅ 1000 Ω diferentes grados de peligrosidad, en función de: • La intensidad de la corrienteFactores contaminantes de la electrocución • El recorrido de la corriente por el cuerpoSe ha establecido que en la realidad se presentauna serie de factores aleatorios que pueden • La trayectoria de la corrientecoadyuvar en la electrocución como lossiguientes: • La forma y frecuencia de la corriente 6
  7. 7. Las altas intensidades de corriente a través del 3) Si aparecen señales de tormenta:cuerpo son muy peligrosas, pues originan ladestrucción de alúmina, así como la evaporación a) Refugiarse de inmediato en casa, coche,por cocción de la fluidez de los tejidos del cuerpo. autobús, tren, etc.Ello conduce frecuentemente, después de algunosdías, a la amputación de órganos hasta la muerte b) Dejar de tocar todo objeto metálico.de la persona afectada, debido a que el cuerpo nopuede eliminar y transformar los productos de la c) No tocar tuberías de agua, de gas,calcinación y, por tanto se presenta un cuadro de carcazas metálicas, etc.envenenamiento en donde generalmente aparecela gangrena. d) No hablar por teléfono. e) Si se refugia en un árbol deberá, estar separado del tronco del mismo mínimo 3Algunas medidas de seguridad para prevenir metros y con los pies juntosaccidentes y pérdidas de vidas por shockeléctrico. f) Protegerse bajo objetos altos y líneas eléctricas.1) Conocer teórica y prácticamente los primeros auxilios para el caso. g) Si anda en el campo, dejar en el suelo: paraguas, caña de pescar, equipo de golf,2) Si se va a trabajar en instalaciones eléctricas: objetos largos, etc. a) Probar que no haya voltaje, utilizando un h) Colocarse en el centro de casas de probador de tensión con una pértiga de campaña. fibra de vidrio. i) Los guardabosques deberán separarse 0.5 b) Colocar sistemas de tierra antes y m del tronco del árbol. después del equipo en donde se va a trabajar, conectando primero al cable j) Si anda en el mar, arriar velas. común de tierra a un electrodo. k) Colocar bayonetas (pararrayos) en sus c) Cuando se trabaje en un transformador, casas. desconectar siempre la baja tensión y aterrizarlo pues en ocasiones recibe potencial de alguna planta eléctrica 4) En sus casas coloque protectores plásticos en auxiliar. los contactos para evitar que los niños introduzcan partes metálicas. d) Cuando visite una instalación eléctrica no levante los brazos ni elementos 5) No toque los conductores desnudos que bajan metálicos. por los postes de energía eléctrica. e) No toque ningún cable desnudo o forrado. Una regla de seguridad es: 6) No coloque antenas cerca de las líneas considerar que todo cable forrado está eléctricas. desnudo. 7) No toquen las retenidas de los postes de f) En instalaciones eléctricas deberá usar energía eléctricas calzado dieléctrico. 8) En presencia de humedad, considerar los g) Procure asirse bien el pelo largo. conductores forrados como desnudos y energizados. h) En el botiquín tenga una esfera de oxígeno para ayudar a respirar. 9) Etc. 7
  8. 8. Bibliografía1) Normas IEEE-80 20002) Curso de sobretensiones y sistemas de tierra impartido por el Dr. Raúl Velásquez Sánchez3) Curso de sobretensiones y sistemas de tierra Víctor Manuel Cabrera Morelos4) Problemas de ingeniería de puesta a tierra del Ing. Miguel de la Vega Ortega. 8

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