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La Electricidad y el Cuerpo Humano
                                    Ing. Ramón Rivero De La Torre


Instituto 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, por
lo que es necesario conocer las causas que la producen, sus efectos en el organismo
humano, como tratar de evitarla en la vida diaria y el conocimiento y aplicación de los
primeros auxilios en caso de un shock eléctrico.


Introducción                                               electricidad se presentan en lo hogares debido a
La electricidad es un movimiento de campos                 que no conocen los riesgos de un accidente de este
electromagnéticos que aún es invisible al ojo              tipo y mucho menos la aplicación de los primeros
humano pero que es sensible en los seres vivos al          auxilios. Es necesario impulsar métodos y formas
grado de que puede causar daños severos, si por            para que la sociedad en general conozca y aplique
ellos circula una cantidad determinada, ya sea de          los primeros auxilios.
corriente directa, como de corriente alterna. Las
causas que producen estos daños son:
                                                           Una de las formas de analizar la corriente eléctrica
a)   Por contacto directo                                  que circula por el cuerpo humano, está dada por la
                                                           siguiente ecuación logarítmica inversa, según
b) 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 hz
Algunos de estos factores de riesgo pueden afectar
parcial 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 60hz
de este tipo (shock eléctrico) la vida de los seres
puede ser salvada si se aplican con prontitud y
eficacia, los primeros auxilios adecuados por
personal 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 experimentos
c)   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 del
conocimiento de todos en general para que puedan
rescatar vidas humanas. Las estadísticas indican
que la mayoría de los accidentes con la


                                                                                                               1
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 las
altísimas corrientes (miles de amperes en tiempos              ρs = Resistividad superior de la tierra sobre la que
pequeñísimos      (microsegundos)),     o    bien,
                                                               se camina en Ω-m
pequeñísimas corrientes (mili-amperes) en
tiempos 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 una
Son 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 corriente
cuerpo 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 corrientes
dependen del voltaje de contacto y de las
condiciones en que se encuentre la piel y la
                                                               Corrientes eléctricas generadas por descargas
resistencia 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 forma
Ohm:
                                                               hipotética, la formación de las descargas
                                                               atmosféricas, las cuales se producen de tres
I=E/R
                                                               maneras:
I = Intensidad de corriente
                                                               1.   Dentro de la nube
E = Voltaje en volts
                                                               2.   De nube a nube
R = 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 # 3
tensiones en la tierra.
                                                               (rayos calientes) y se generan cuando las cargas
Como lo establece la ley de Ohm, cuando circula
                                                               negativas de la nube y las positivas que se
una corriente por un medio físico, se genera un
                                                               presentan en la tierra crean un campo eléctrico de
voltaje 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 la
circular 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 acompañada
generando en el organismo, dos tipos de voltajes:
                                                               de una explosión de altísimos decibeles. Estos
                                                               rayos, de muy altos voltajes, producen altísimas
1.   Voltaje de paso
                                                               corrientes que al circular por tierra, destruyen las



                                                                                                                 2
partes altas como árboles, edificios cuando no
están protegidos, etc.                                                       Tabla 1.

                                                        Corriente                  Efecto
El punto telúrico de contacto, sigue siendo                mA
determinado por el principio de Franklin, (el rayo         1.0    Moderado temblor o sacudimiento de
cae en las partes más altas en un área                            los músculos
determinada).                                              2-4    Temblor de los nervios en los dedos
                                                                  hasta el antebrazo
                                                           5-7    Ligera convulsión o contracción
Efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo           10-15    Sensación desagradable, pero todavía
humano.                                                           es posible soltarse
La electrofisiología estudia las reacciones              19-22    Fuertes dolores en el brazo, ya no es
fisiológicas que produce la corriente eléctrica al                posible soltarse voluntariamente
paso por el cuerpo humano, trata de la forma en           ± 30    Manos paralizadas, el dolor es
que cada tejido reacciona cuando una corriente                    insoportable
circula por el organismo, ya sea corriente directa o        50    Inicio del paro del aparato respiratorio
alterna, de baja frecuencia (<60Hz)o alta                  100    Inicio de la fibrilación
frecuencia (>60Hz), impulsos de ondas de
                                                          >100    ¡ Peligro de muerte ¡
corriente (rayos, etc.). Las corrientes anteriores se
pueden presentar en altos y bajos voltajes.

La percepción del cuerpo humano al paso de la
                                                        Repartición de la corriente por el cuerpo
corriente por él.
                                                        En el caso de contactos dentro de recintos, las
La inicialización de la percepción y los efectos
                                                        posibilidades de establecer un contacto con
biológicos dependen de la intensidad de la
                                                        corriente son básicamente dos: por medio de las
corriente, relacionada con el valor del voltaje
                                                        manos, o bien, con un pie; los efectos de la
aplicado al cuerpo, de resistencia y conductividad
                                                        corriente de contacto son deferentes en ambos
del mismo. La parte más sensible del cuerpo se
                                                        casos y con sus variantes posibles. En ello influye
encuentra en la retina: con solo 0.02 mA aplicados
                                                        fundamentalmente la manera en que se distribuye
al globo ocular se produce una sensación
                                                        la corriente por el cuerpo, ya que según sea su
luminosa. Le sigue la lengua, con la intensidad de
                                                        recorrido, la resistencia que presenta el cuerpo
0.045 mA y se manifiesta por medio de un sabor
                                                        tendrá diferente valor y, por ende, la magnitud de
alcalino. 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 más
que se encuentre; en experimentos se ha
                                                        peligrosas que otras. Desde luego, el recorrido
encontrado que ya con alrededor de 1 mA se
                                                        más peligroso es el que pase por el tórax, ya que
inicia 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 circulará
El inicio de la contracción
                                                        del pie con el contacto al otro, interesando
Como 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 al
contracción se requiere una intensidad un poco
                                                        contacto por medio de las manos, se pueden
mayor. La contracción de los músculos puede
                                                        presentar algunas variantes, pero desde el punto
ocasionar que la persona no se pueda desprender
                                                        de vista del recorrido de la corriente se puede
del contacto, y puesto que la corriente puede
                                                        diferenciar la circulación de la corriente
interesar por igual a los músculos de la respiración
                                                        longitudinal, es decir, de manos, a pies y la
es posible entonces que se origine la muerte por
                                                        circulación transversal, de una mano a la otra
asfixia. En general, ya algunos miliamperes
                                                        pasando entonces por el tórax; lo anterior en el
originan contracciones irregulares de los
                                                        caso que la persona estuviese parada sobre piso
músculos, siendo 16 mA efectivos el limite de
                                                        aislante; de no ser así, se presentaría una
desprendimiento para los hombres cuando poseen
                                                        circulación transversal y al mismo tiempo una
una elevada resistencia del cuerpo, y de solo 8 mA
                                                        circulación longitudinal. Ver figura 1.
en el caso de baja resistencia.




                                                                                                          3
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 con
Inicio del paro respiratorio                             certeza, ya que es sumamente variable. Enseguida
En los experimentos sobre animales la aplicación         se presenta un pequeño resumen de una larga serie
de una corriente de 50 mA siguiendo una                  de experimentos realizados por un grupo de
trayectoria de las patas anteriores a las posteriores,   investigadores de diferentes nacionalidades.
causó la parada respiratoria, pero ésta se
restableció al interrumpir la circulación de la              •   De la medición de la resistencia de
corriente. En las personas esta clase de efecto se               cuerpo en varios grupos de individuos se
presenta cuando la corriente atraviesa el tórax con              ha encontrado una gran variabilidad en
una intensidad de 50 mA; si bien los efectos                     ella. Por ejemplo, personas con valor de
fisiológicos no necesariamente conducen a la                     resistencia de cuerpo de cien mil ohms e
muerte de la persona, por los efectos físicos que se             individuos con resistencia menor a los
pueden presentar (si ella está montada en una                    mil ohms. Tal variación repercute en el
escalera puede caer de la misma) ya se le                        valor de la corriente del cuerpo para
considera como “peligrosa para la vida” y, en                    personas con alta o baja resistencia
consecuencia, se le denomina “corriente                          siendo por supuesto, mayor en el
peligrosa”. Accidentes de esta clase en personas                 individuo con menor resistencia; este
han reportado que, en ciertos casos, fueron                      hecho explica algunos accidentes
necesarias de tres a ocho horas de aplicación de                 mortales que han sucedido con solo 80
respiración 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 del
El inicio de la fibrilación
                                                                 aire y la temperatura ambiente. Así, por
Corrientes de efecto de ya cierta magnitud que
                                                                 ejemplo, según se reportó en un
atraviesen el tórax de una persona pueden afectar
                                                                 congreso, en una serie de experimentos
al funcionamiento del corazón, dando lugar a una
                                                                 sobre docenas de individuos con una
fibrilación ventricular o a una acción desordenada
                                                                 resistencia de cuerpo de 25000 Ω a una
de los músculos cardiacos, aunque ésta es una
                                                                 temperatura de 20°C y una humedad
condición pasajera. De experimentos en animales
                                                                 relativa de 50%, al cambiar la
con un peso similar al de personas, se deduce que
                                                                 temperatura ambiente a 35°C y la
el inicio de la fibrilación se presenta con
                                                                 humedad a 95%, el valor de la resistencia
corrientes de 100 mA. Los efectos fisiológicos de
                                                                 de cuerpo se desplomó a valores entre
la presencia de la fibrilación durante cierto tiempo
puede producir la muerte de la persona dentro de                 15000 y 20000 Ω. Este hecho es sin duda
un lapso de tiempo corto (2 a 3 minutos). Esta                   muy significativo para el personal que
clase de efecto de la corriente está catalogada                  trabaja en climas tropicales.



                                                                                                         4
•   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 de
variación de la resistencia del cuerpo humano
plantea un buen problema para la determinación
exacta de la corriente que recorra el cuerpo de la
persona en una situación practica.
Figura 2. Posibles formas de contacto de personas
con los medios eléctricos de servicio y valor         c) Contacto con una mano, la persona parada con
aproximado 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 de
parada sobre suelo conductor; circulación de
                                                      corriente transversal de mano a mano; Rc ≅
corriente longitudinal de manos a pies: Rc ≅ 750Ω
                                                      1000Ω




                                                                                                        5
•    .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 trabajo
e) Contacto de mano a cadera, la persona parada              físico.
sobre piso aislante; circulación de corriente
parcial 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 corriente
f) 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 producido
parcial 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 corriente
g) Contacto con un pie, la persona parada sobre     de alta intensidad, causa quemaduras y/o
suelo conductor; circulación de corriente parcial   carbonización, tanto internas como externas, de
de un pie al otro; Rc ≅ 1000 Ω                      diferentes grados de peligrosidad, en función de:

                                                        •    La intensidad de la corriente

Factores contaminantes de la electrocución              •    El recorrido de la corriente por el cuerpo
Se ha establecido que en la realidad se presenta
una serie de factores aleatorios que pueden             •    La trayectoria de la corriente
coadyuvar en la electrocución como los
siguientes:                                             •    La forma y frecuencia de la corriente



                                                                                                      6
Las altas intensidades de corriente a través del       3)   Si aparecen señales de tormenta:
cuerpo son muy peligrosas, pues originan la
destrucción 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 algunos
días, a la amputación de órganos hasta la muerte            b) Dejar de tocar todo objeto metálico.
de la persona afectada, debido a que el cuerpo no
puede 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 aparece
la gangrena.                                                d) No hablar por teléfono.

                                                            e)   Si se refugia en un árbol deberá, estar
                                                                 separado del tronco del mismo mínimo 3
Algunas medidas de seguridad para prevenir                       metros y con los pies juntos
accidentes y pérdidas de vidas por shock
eléctrico.                                                  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
Bibliografía

1) Normas IEEE-80 2000

2) Curso de sobretensiones y sistemas de tierra
   impartido por el Dr. Raúl Velásquez Sánchez

3) Curso de sobretensiones y sistemas de tierra
   Víctor Manuel Cabrera Morelos

4) Problemas de ingeniería de puesta a tierra del
   Ing. Miguel de la Vega Ortega.




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  • 1. La Electricidad y el Cuerpo Humano Ing. Ramón Rivero De La Torre Instituto 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, por lo que es necesario conocer las causas que la producen, sus efectos en el organismo humano, como tratar de evitarla en la vida diaria y el conocimiento y aplicación de los primeros auxilios en caso de un shock eléctrico. Introducción electricidad se presentan en lo hogares debido a La electricidad es un movimiento de campos que no conocen los riesgos de un accidente de este electromagnéticos que aún es invisible al ojo tipo y mucho menos la aplicación de los primeros humano pero que es sensible en los seres vivos al auxilios. Es necesario impulsar métodos y formas grado de que puede causar daños severos, si por para que la sociedad en general conozca y aplique ellos circula una cantidad determinada, ya sea de los primeros auxilios. corriente directa, como de corriente alterna. Las causas que producen estos daños son: Una de las formas de analizar la corriente eléctrica a) Por contacto directo que circula por el cuerpo humano, está dada por la siguiente ecuación logarítmica inversa, según b) 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 hz Algunos de estos factores de riesgo pueden afectar parcial 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 60hz de este tipo (shock eléctrico) la vida de los seres puede ser salvada si se aplican con prontitud y eficacia, los primeros auxilios adecuados por personal 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 experimentos c) 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 del conocimiento de todos en general para que puedan rescatar vidas humanas. Las estadísticas indican que la mayoría de los accidentes con la 1
  • 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 las altísimas corrientes (miles de amperes en tiempos ρs = Resistividad superior de la tierra sobre la que pequeñísimos (microsegundos)), o bien, se camina en Ω-m pequeñísimas corrientes (mili-amperes) en tiempos 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 una Son 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 corriente cuerpo 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 corrientes dependen del voltaje de contacto y de las condiciones en que se encuentre la piel y la Corrientes eléctricas generadas por descargas resistencia 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 forma Ohm: hipotética, la formación de las descargas atmosféricas, las cuales se producen de tres I=E/R maneras: I = Intensidad de corriente 1. Dentro de la nube E = Voltaje en volts 2. De nube a nube R = 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 # 3 tensiones en la tierra. (rayos calientes) y se generan cuando las cargas Como lo establece la ley de Ohm, cuando circula negativas de la nube y las positivas que se una corriente por un medio físico, se genera un presentan en la tierra crean un campo eléctrico de voltaje 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 la circular 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 acompañada generando en el organismo, dos tipos de voltajes: de una explosión de altísimos decibeles. Estos rayos, de muy altos voltajes, producen altísimas 1. Voltaje de paso corrientes que al circular por tierra, destruyen las 2
  • 3. partes altas como árboles, edificios cuando no están protegidos, etc. Tabla 1. Corriente Efecto El punto telúrico de contacto, sigue siendo mA determinado por el principio de Franklin, (el rayo 1.0 Moderado temblor o sacudimiento de cae en las partes más altas en un área los músculos determinada). 2-4 Temblor de los nervios en los dedos hasta el antebrazo 5-7 Ligera convulsión o contracción Efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo 10-15 Sensación desagradable, pero todavía humano. es posible soltarse La electrofisiología estudia las reacciones 19-22 Fuertes dolores en el brazo, ya no es fisiológicas que produce la corriente eléctrica al posible soltarse voluntariamente paso por el cuerpo humano, trata de la forma en ± 30 Manos paralizadas, el dolor es que cada tejido reacciona cuando una corriente insoportable circula por el organismo, ya sea corriente directa o 50 Inicio del paro del aparato respiratorio alterna, de baja frecuencia (<60Hz)o alta 100 Inicio de la fibrilación frecuencia (>60Hz), impulsos de ondas de >100 ¡ Peligro de muerte ¡ corriente (rayos, etc.). Las corrientes anteriores se pueden presentar en altos y bajos voltajes. La percepción del cuerpo humano al paso de la Repartición de la corriente por el cuerpo corriente por él. En el caso de contactos dentro de recintos, las La inicialización de la percepción y los efectos posibilidades de establecer un contacto con biológicos dependen de la intensidad de la corriente son básicamente dos: por medio de las corriente, relacionada con el valor del voltaje manos, o bien, con un pie; los efectos de la aplicado al cuerpo, de resistencia y conductividad corriente de contacto son deferentes en ambos del mismo. La parte más sensible del cuerpo se casos y con sus variantes posibles. En ello influye encuentra en la retina: con solo 0.02 mA aplicados fundamentalmente la manera en que se distribuye al globo ocular se produce una sensación la corriente por el cuerpo, ya que según sea su luminosa. Le sigue la lengua, con la intensidad de recorrido, la resistencia que presenta el cuerpo 0.045 mA y se manifiesta por medio de un sabor tendrá diferente valor y, por ende, la magnitud de alcalino. 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 más que se encuentre; en experimentos se ha peligrosas que otras. Desde luego, el recorrido encontrado que ya con alrededor de 1 mA se más peligroso es el que pase por el tórax, ya que inicia 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 circulará El inicio de la contracción del pie con el contacto al otro, interesando Como 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 al contracción se requiere una intensidad un poco contacto por medio de las manos, se pueden mayor. La contracción de los músculos puede presentar algunas variantes, pero desde el punto ocasionar que la persona no se pueda desprender de vista del recorrido de la corriente se puede del contacto, y puesto que la corriente puede diferenciar la circulación de la corriente interesar por igual a los músculos de la respiración longitudinal, es decir, de manos, a pies y la es posible entonces que se origine la muerte por circulación transversal, de una mano a la otra asfixia. En general, ya algunos miliamperes pasando entonces por el tórax; lo anterior en el originan contracciones irregulares de los caso que la persona estuviese parada sobre piso músculos, siendo 16 mA efectivos el limite de aislante; de no ser así, se presentaría una desprendimiento para los hombres cuando poseen circulación transversal y al mismo tiempo una una elevada resistencia del cuerpo, y de solo 8 mA circulación longitudinal. Ver figura 1. en el caso de baja resistencia. 3
  • 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 con Inicio del paro respiratorio certeza, ya que es sumamente variable. Enseguida En los experimentos sobre animales la aplicación se presenta un pequeño resumen de una larga serie de una corriente de 50 mA siguiendo una de experimentos realizados por un grupo de trayectoria de las patas anteriores a las posteriores, investigadores de diferentes nacionalidades. causó la parada respiratoria, pero ésta se restableció al interrumpir la circulación de la • De la medición de la resistencia de corriente. En las personas esta clase de efecto se cuerpo en varios grupos de individuos se presenta cuando la corriente atraviesa el tórax con ha encontrado una gran variabilidad en una intensidad de 50 mA; si bien los efectos ella. Por ejemplo, personas con valor de fisiológicos no necesariamente conducen a la resistencia de cuerpo de cien mil ohms e muerte de la persona, por los efectos físicos que se individuos con resistencia menor a los pueden presentar (si ella está montada en una mil ohms. Tal variación repercute en el escalera puede caer de la misma) ya se le valor de la corriente del cuerpo para considera como “peligrosa para la vida” y, en personas con alta o baja resistencia consecuencia, se le denomina “corriente siendo por supuesto, mayor en el peligrosa”. Accidentes de esta clase en personas individuo con menor resistencia; este han reportado que, en ciertos casos, fueron hecho explica algunos accidentes necesarias de tres a ocho horas de aplicación de mortales que han sucedido con solo 80 respiración 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 del El inicio de la fibrilación aire y la temperatura ambiente. Así, por Corrientes de efecto de ya cierta magnitud que ejemplo, según se reportó en un atraviesen el tórax de una persona pueden afectar congreso, en una serie de experimentos al funcionamiento del corazón, dando lugar a una sobre docenas de individuos con una fibrilación ventricular o a una acción desordenada resistencia de cuerpo de 25000 Ω a una de los músculos cardiacos, aunque ésta es una temperatura de 20°C y una humedad condición pasajera. De experimentos en animales relativa de 50%, al cambiar la con un peso similar al de personas, se deduce que temperatura ambiente a 35°C y la el inicio de la fibrilación se presenta con humedad a 95%, el valor de la resistencia corrientes de 100 mA. Los efectos fisiológicos de de cuerpo se desplomó a valores entre la presencia de la fibrilación durante cierto tiempo puede producir la muerte de la persona dentro de 15000 y 20000 Ω. Este hecho es sin duda un lapso de tiempo corto (2 a 3 minutos). Esta muy significativo para el personal que clase de efecto de la corriente está catalogada trabaja en climas tropicales. 4
  • 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 de variación de la resistencia del cuerpo humano plantea un buen problema para la determinación exacta de la corriente que recorra el cuerpo de la persona en una situación practica. Figura 2. Posibles formas de contacto de personas con los medios eléctricos de servicio y valor c) Contacto con una mano, la persona parada con aproximado 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 de parada sobre suelo conductor; circulación de corriente transversal de mano a mano; Rc ≅ corriente longitudinal de manos a pies: Rc ≅ 750Ω 1000Ω 5
  • 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 trabajo e) Contacto de mano a cadera, la persona parada físico. sobre piso aislante; circulación de corriente parcial 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 corriente f) 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 producido parcial 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 corriente g) Contacto con un pie, la persona parada sobre de alta intensidad, causa quemaduras y/o suelo conductor; circulación de corriente parcial carbonización, tanto internas como externas, de de un pie al otro; Rc ≅ 1000 Ω diferentes grados de peligrosidad, en función de: • La intensidad de la corriente Factores contaminantes de la electrocución • El recorrido de la corriente por el cuerpo Se ha establecido que en la realidad se presenta una serie de factores aleatorios que pueden • La trayectoria de la corriente coadyuvar en la electrocución como los siguientes: • La forma y frecuencia de la corriente 6
  • 7. Las altas intensidades de corriente a través del 3) Si aparecen señales de tormenta: cuerpo son muy peligrosas, pues originan la destrucción 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 algunos días, a la amputación de órganos hasta la muerte b) Dejar de tocar todo objeto metálico. de la persona afectada, debido a que el cuerpo no puede 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 aparece la gangrena. d) No hablar por teléfono. e) Si se refugia en un árbol deberá, estar separado del tronco del mismo mínimo 3 Algunas medidas de seguridad para prevenir metros y con los pies juntos accidentes y pérdidas de vidas por shock eléctrico. 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. Bibliografía 1) Normas IEEE-80 2000 2) Curso de sobretensiones y sistemas de tierra impartido por el Dr. Raúl Velásquez Sánchez 3) Curso de sobretensiones y sistemas de tierra Víctor Manuel Cabrera Morelos 4) Problemas de ingeniería de puesta a tierra del Ing. Miguel de la Vega Ortega. 8