Resistencia eléctrica del cuerpo humano
La resistencia
del cuerpo humano depende de muchos factores. Cualquier evaluación a priori
puede ser errónea, en relación con el momento preciso en que se presenta el
defecto. Se han realizado muchos experimentos que permiten afirmar que esta
resistencia es función de distintos factores, entre otros:
·
Superficie
de contacto
·
Dureza de la
epidermis
·
Grado de humedad
de la piel
·
Edad
·
Sexo
·
Peso de la
persona
·
Estado
fisiológico de los individuos (tasa de alcohol en sangre, cansancio, etc.)
Conocidos estos
parámetros, cada persona presentará distintos valores de resistencia eléctrica
al paso de la corriente, pero está aceptado considerar que el cuerpo humano se
comporta de distinta manera según se encuentre en locales húmedos o secos. En
el primer caso, se considera que el cuerpo humano ofrece una resistencia óhmica
de 800 Ω, mientras que en el segundo caso esta resistencia se sitúa en 1600 Ω.
A partir de
estos datos y teniendo en cuenta que una intensidad de 30 mA durante 1 segundo no produce efectos
irreversibles, surge el concepto de Tensión de Seguridad, que es aquella tensión que aplicada al cuerpo humano no
desencadena una circulación de corriente de valores peligrosos para éste. Las
tensiones de seguridad resultantes serán:
·
Locales
húmedos 800 Ω · 0,03 A = 24 V.
·
Locales
secos 1600 Ω · 0,03 A = 48 V.
El reglamento
electrotécnico para baja tensión fija las tensiones de seguridad tanto para
corriente continua como alterna en 24 V para emplazamientos conductores y 50 V
para el resto de los casos a la frecuencia de 50 Hz.
Relación existente entre tensión e intensidad en
relación a la gravedad de los accidentes eléctricos
La influencia
de la tensión en la gravedad del accidente eléctrico es muy relativa:
· Si aplicamos
a una muestra de personas, en igualdad de condiciones, una misma tensión,
observamos que los efectos producidos por la misma serán distintos en cada una
de las personas.
· Si, en
cambio, aplicamos a la misma muestra de personas una intensidad igual a todas
ellas, observaremos que todas sufrirán las mismas consecuencias.
Para un valor
de resistencia fijado, una tensión elevada aumenta la gravedad del accidente.
No obstante valores elevados de la tensión de contacto pueden dar lugar a
valores de intensidad muy pequeños si la resistencia ofrecida por el cuerpo es
grande.
Variación de la resistencia del cuerpo humano
según la tensión aplicada
Recientes
estudios han demostrado que la resistencia del cuerpo humano varía según la
tensión aplicada de la forma siguiente:
·
10.000 Ω
para 24 Volts
·
3.000 Ω para
65 Volts
·
2.000 Ω para
150 Volts
En la siguiente
figura se puede observar que la resistencia del cuerpo humano disminuye a
medida que aumenta la tensión aplicada.
Gráfica
de Boisselier
A partir de una
tensión de 250 Volts, prácticamente la resistencia no varía hasta la
perforación de la piel.
De cualquier
manera, algunos investigadores manifiestan que el aumento de la conductividad
del cuerpo humano (o disminución de su resistencia) al aumentar la tensión no
es más que una ilusión experimental.
La
justificación que dan a este fenómeno se basa en la idea de que los tejidos
vivos están constituidos por células llenas de electrolitos cuya conductividad
aumenta a medida que la temperatura aumenta. Por tanto, el calor desprendido
por el paso de la corriente eléctrica a través de las células podría justificar
el aumento de la conductividad del cuerpo humano al aumentar la tensión.
Las
estadísticas demuestran, por ejemplo, que el 60% de los accidentes eléctricos
del personal tienen lugar durante los 5 meses más calurosos del año.
Resistencia
del punto de contacto
La piel es
siempre el punto de contacto con la fuente de tensión. Varía de un individuo a
otro, e incluso en un mismo individuo según la parte del cuerpo que se
considere.
Por ejemplo
·
1.000.000 de
Ω para una piel seca y rugosa (callosa)
·
100 Ω para
una piel fina y húmeda
Por otra parte
la resistencia aumenta al aumentar la presión en el punto de contacto.
Resistencia
de los tejidos internos
La Resistencia
de los tejidos internos oscila entre 100 y 500 Ohms, según la longitud del
trayecto y el tipo de tejido atravesado.
Es un valor muy
pequeño ya que los tejidos están impregnados de líquidos conductores.
Además,
disminuye al aumentar la tensión aplicada.
La intensidad
que circula a través del cuerpo depende de la resistencia que éste ofrezca al
paso de la corriente.
Resistencia
del punto de salida
En la mayoría
de los casos, la zona de salida de la corriente son los pies. En consecuencia
dependerá del tipo de calzado usado y del material y estado del suelo.
Una persona con
calzado húmedo sobre una estructura metálica presentará mucha menos resistencia
de salida que otra utilizando una gruesa suela de goma y que se apoye sobre un
pavimento de madera o aislante.
Posibles
resistencias de “entrada” y “salida”
Variación de
la resistencia según el grado de humedad de la piel
Las investigaciones
llevadas a término con individuos sin taras patológicas y con corriente
eléctrica de 50 Hz han permitido demostrar que el factor que influye en gran
medida en la resistencia eléctrica del cuerpo humano es el grado de variación
de dicha resistencia, según el grado de humedad de la piel.
Para la
medición de este factor se realizó un experimento. Las curvas de
intensidad-tensión obtenidas pueden observarse en la figura.
Experimento
realizado por B. Tanabe
Las dos
piernas secas
La resistencia
del cuerpo humano es de 1.700 Ω y se comprueba que es independiente de la
tensión aplicada al individuo.
Una pierna
seca
La resistencia
del cuerpo humano varía en función de la tensión aplicada, siendo su valor
medio de aproximadamente 1.000 Ω.
Las dos
piernas mojadas
La resistencia
del cuerpo humano es de 500 Ω y, al igual que en la curva correspondiente a las
dos piernas secas, es independiente de la tensión aplicada al individuo.
La conclusión
que se obtiene de este experimento confirma que la resistencia del cuerpo
humano depende en gran medida del grado de humedad de la piel.
Resistencia del circuito de defecto
En la figura
está representado lo que podría ser un circuito de defecto en el que se pone de
manifiesto, igualmente, el circuito eléctrico equivalente.
En este
circuito se aprecia claramente que no sólo el cuerpo humano interviene como
resistencia, sino que deben tenerse en cuenta otras resistencias como la de
contacto, la de defecto, la del suelo, etc.
Leyenda de las figuras:
Rn:
Resistencia de la toma de tierra del neutro.
Rh:
La resistencia propia del cuerpo humano.
RC2: Resistencia de retorno. Esta resistencia depende de los
materiales que recubren la parte del cuerpo por donde se cierra el contacto.
RC1: Resistencia de contacto. Esta resistencia depende de
los materiales que recubren la parte del cuerpo que entra en contacto con la
corriente.
Así pues, esta
resistencia puede ser debida a guantes, ropa, etc.
En caso de
contactar con cualquier parte desnuda del cuerpo humano, RC1 sería
aproximadamente nula.
Generalmente,
el circuito se cierra por los pies, por lo que es muy importante la naturaleza
del calzado, empleo de alfombrillas y banquetas aislantes, etc.
Rd: Resistencia de defecto. Esta resistencia es variable,
depende de las circunstancias de cada uno de los casos de defecto e incluso
puede llegar a ser nula en caso de contacto directo.
RT: Resistencia de la toma de tierra de las masas. Esta
resistencia, si existe, está en paralelo con el cuerpo humano en contacto con
la carcasa en tensión.
Rs: Resistencia del suelo. Esta resistencia es la que
ofrece el terreno, incluido el pavimento, al retorno de la corriente.
Su valor, en el
caso de una persona situada de pie sobre el pavimento, es igual a 2 ρ Ω, siendo
la resistividad del pavimento ρ Ω por metro.
VC. Tensión de contacto (tensión simple de la red).
Frecuencia y tipo la corriente
El cuerpo
humano se comporta de distinto modo frente a una corriente continua que ante
una corriente alterna.
Mientras el
umbral de percepción para la mayoría de las personas en corriente continua se sitúa
en torno a los 5,2 mA (hombres), este umbral es de 1,1 mA en corriente alterna
a la frecuencia industrial de 50 Hz.
El valor
correspondiente al concepto de corriente límite (Shock doloroso en el umbral de
la pérdida) queda fijado en 76 mA (hombres) en corriente continua y 16 mA en
corriente alterna.
En la tabla
indicada anteriormente sobre los efectos producidos según el tipo de corriente,
podemos comprobar que el concepto de corriente límite (Shock doloroso en el
umbral de la pérdida) en corriente continua es sensiblemente igual que en
corriente alterna a una frecuencia de 10000 Hz.
Es decir, el
grado de peligrosidad es equivalente en ambos casos.
Efectos de
las altas frecuencias
En corrientes
de alta frecuencia los niveles de seguridad aumentan notablemente respecto a la
frecuencia industrial (50 Hz) ya que los umbrales de percepción son mucho más
elevados. Esto es debido a que por efecto pelicular, efecto Kelvin, la
corriente tiende a circular por la piel sin penetrar en el cuerpo. Aunque desde
el punto de vista eléctrico el riesgo en altas frecuencias es menor, no puede
olvidarse que debido a campos electromagnéticos, éstos dan lugar a un
calentamiento de los tejidos que pueden producir alteraciones metabólicas, o
lesiones de otro tipo como:
·
Lesiones
provocadas por aumento de temperatura en el organismo.
·
Lesiones
locales: cataratas por ejemplo.
· Quemaduras
provocadas por elementos metálicos en contacto con el cuerpo: anillos, empastes
dentales, etc.
Efectos de
la corriente continua
La corriente
continua da efectos diferentes según la fuente, así por ejemplo, son más graves
los efectos de una corriente continua por rectificación que la obtenida por
máquina rotativa ya que en el primer caso tiende a comportarse como la
corriente alterna.
Como se ha
podido observar en la tabla sobre los efectos producidos según el tipo de
corriente, para intensidades iguales la corriente continua resulta menos
peligrosa que la alterna. No obstante si el tiempo de contacto es prolongado la
corriente continua puede producir electrólisis de la sangre y desencadenar una
embolia gaseosa.
Tiempo de contacto
Este factor
condiciona la gravedad de las consecuencias del paso de corriente eléctrica a
través del cuerpo humano, junto con el valor de la intensidad y el recorrido de
la misma a través del individuo.
Es tal la
importancia del tiempo de contacto que no se puede hablar del factor intensidad
sin referenciar el tiempo de contacto.
Un mismo valor
de la intensidad puede ocasionar diferentes efectos según el tiempo de
contacto.
Relación
efecto - intensidad - duración
En general,
cuanto mayor sea el tiempo de exposición a la corriente que circula por el
cuerpo, más graves pueden ser los resultados. Una corriente considerable es la
que procede de fuentes de alta tensión y, en general, pueden solamente
tolerarse exposiciones muy cortas, para que haya probabilidad de reanimación.
Está aceptado
desde el punto de vista de la seguridad establecer un plano intensidad/tiempo
en tres zonas, que son:
Zonas
de efectos fisiopatológicos, intensidad/tiempo
Zona 1: Zona de seguridad
Percepción de
la corriente hasta el momento en que no es posible soltarse voluntariamente del
contacto.
No hay
repercusión sobre el ritmo cardíaco, ni el sistema nervioso.
Zona 2:
Zona de peligro
Intensidad
soportable. Aumento de la presión sanguínea. Irregularidad del ritmo cardíaco y
el sistema nervioso.
Paro cardíaco
reversible. Estado de coma a partir de 50 mA.
Zona 3:
Zona crítica o mortal
Se presenta
fibrilación ventricular y el estado de coma. La curva que limita las zonas 2 y
3 es la llamada curva de seguridad, puesto que da los valores límites
admisibles sin que existan consecuencias.
Curvas de
Seguridad según las normas IEC 60479-1/UNE 20.572
Las normas IEC
60479-1/UNE 20572 han elaborado las llamadas "Curvas de Seguridad", clasificando
los efectos fisiopatológicos según las corrientes eléctricas y su intensidad
sobre el organismo en las zonas a, b, c1, c2 y c3, indicadas en el siguiente
gráfico:
Zona a:
Habitualmente ninguna reacción.
Zona b:
Habitualmente ningún efecto fisiopatológico peligroso.
Zona C1: Habitualmente ningún riesgo de fibrilación (probabilidad < 5%).
Zona C2: Fibrilación posible (probabilidad hasta el 50%).
Zona C3: Riesgo de fibrilación (probabilidad > 50%).
La dirección
seguida por la corriente de contacto, define un recorrido que condiciona los
efectos sobre el cuerpo humano. Las lesiones producidas por la electricidad son
menos graves si no se atraviesan los centros nerviosos y órganos vitales
(bulbo, cerebelo, caja torácica y corazón).
Como ejemplo de
los recorridos más peligrosos se pueden indicar:
Manos – Pies
La resistencia
ofrecida por el cuerpo humano es de 500 Ω aproximadamente.
En el camino
seguido por la corriente se encuentran los pulmones y el corazón. Los
resultados del accidente son normalmente graves.
Mano – Pies
La resistencia
ofrecida por el cuerpo humano es de 750 Ω aproximadamente.
Los contactos
mano derecha-pie izquierdo (o inversamente) son particularmente peligrosos. En
el camino seguido por la corriente se encuentran los pulmones y el corazón. Los
resultados del accidente son normalmente graves.
Mano – Mano
La resistencia
ofrecida por el cuerpo humano es de 1.000 Ω aproximadamente.
Cuando la
corriente pasa de una mano a otra a través del cuerpo la resistencia es
alrededor de dos veces mayor que si la corriente pasase de las dos manos a los
dos pies.
Consideraciones generales sobre las lesiones
En la mayoría
de los accidentes eléctricos, la corriente circula desde las manos a los pies.
Debido a que en este camino se encuentran los pulmones y el corazón, los
resultados de dichos accidentes son normalmente graves.
Por ejemplo,
los dobles contactos, mano derecha-pie izquierdo (o inversamente), mano-mano o
mano-cabeza son particularmente peligrosos.
Por el
contrario, si el trayecto de la corriente se sitúa entre dos puntos de un mismo
miembro, las consecuencias del accidente eléctrico serán menores.
Las
estadísticas de C.F. Dalziel indican que sólo un pequeño porcentaje de los que
se han recuperado del shock eléctrico han quedado con incapacidades
permanentes. En muchos casos la víctima puede ser salvada con la pronta
aplicación de la respiración artificial, ya que un resultado común en los
accidentes producidos por la electricidad es el fallo del sistema nervioso que
controla la respiración. Es por ello esencial que todo productor relacionado
con un trabajo eléctrico sea instruido en los métodos de reanimación boca a
boca y boca-nariz. Cualquiera de estos métodos debe ser aplicado a la víctima
de la electrocución y debe ser continuado hasta su reanimación, hasta que la
muerte sea diagnosticada por un médico o hasta que el cuerpo de la víctima
adquiera el "rigor mortis".
Quemaduras
Las quemaduras
producidas por fulguraciones eléctricas son normalmente profundas y lentas en
curar y pueden afectar grandes zonas del cuerpo. Aun las personas situadas a
una distancia regular del arco pueden sufrir quemaduras en los ojos.
Cuando se
utilizan altas tensiones pueden ocurrir fulguraciones de violencia similar a
una explosión. Este arco intenso es producido por cortocircuitos entre las
barras colectoras o cables conductores de fuertes corrientes, fallo de los
interruptores de cuchillas o su apertura cuando están con fuerte carga y por la
retirada de los fusibles en circuitos con tensión.
Lesiones de
tipo mecánico
Pueden
producirse a causa del equipo eléctrico por movimientos inesperados, tales como
la puesta en marcha accidental de los motores acoplados a máquinas cuando están
manipulándolas los operarios.
Caídas
Las caídas de
un nivel a otro, originadas por shocks procedentes de equipo defectuoso,
afectan a operarios, haciéndoles perder el equilibrio por la contracción muscular
resultante.
Efectos del paso de la corriente por el cuerpo
humano
Los efectos
producidos por la corriente a su paso por el cuerpo humano se clasifican en
tres grupos:
·
Efectos
fisiológicos directos del choque eléctrico.
·
Efectos
fisiológicos indirectos del choque eléctrico.
·
Efectos
secundarios indirectos del choque eléctrico
Efectos fisiológicos directos del
choque eléctrico
Son
consecuencias fisiológicas inmediatas al accidente eléctrico, los más
importantes son:
Umbral de
percepción
Intensidad: 1 -
3 mA para corriente alterna de 50 Hz.
Efectos:
sensación de cosquilleo u hormigueo sin daños musculares ni nerviosos.
No ofrece
ningún peligro y el contacto puede mantenerse voluntariamente
Electrización
Intensidad: 8
mA.
Efectos:
movimientos reflejos del afectado.
Puede provocar
peligros secundarios como caídas, golpes con fracturas, desequilibrios, etc.
Tetanización
muscular
Intensidad:
entre 10 y 15 mA.
Efectos:
contracciones musculares, tetanización de los músculos de la mano y brazo que
se opone a soltar los objetos que se tienen asidos.
Ocasiona
quemaduras más o menos graves en función del tiempo.
Fibrilación
ventricular
Intensidad:
superior a 30 mA (50 Hz)
Recorrido:
mano-tronco-mano y mano-tronco-pie contrarios (la corriente atraviesa el
corazón).
Efectos:
contracciones anárquicas e independientes de las fibras del corazón. El corazón
no puede bombear sangre a los diferentes tejidos del cuerpo humano.
Tiene
consecuencias mortales si la corriente no se corta (reversible si t < 100
mseg.).
La fibrilación
no se produce para contactos inferiores a 20 mseg independientemente de la
tensión.
Paro
respiratorio
Intensidad y
recorrido: 25 - 30 mA
Recorrido: de
la cabeza a las piernas o brazos.
Efectos: al
atravesar el centro nervioso respiratorio se inhibe la corriente nerviosa que
circula desde el cerebro hacia las terminaciones nerviosas.
El accidentado
no puede respirar, es necesario practicarle la respiración artificial.
Asfixia
Intensidad: 25
- 30 mA
Recorrido:
cuando la corriente atraviesa el tórax.
Efectos: el
choque eléctrico tetaniza el diafragma torácico, los pulmones no tienen
capacidad para aceptar aire ni para expulsarlo.
El accidentado
no puede respirar, es necesario practicarle la respiración artificial.
Efectos fisiológicos indirectos del choque
eléctrico
Trastornos
cardiovasculares
Perturbaciones
del ritmo cardíaco que pueden llegar al infarto de miocardio, además de
taquicardias, vértigo, dolor de cabeza, etc.
El choque
eléctrico puede desencadenar o revelar una lesión cardíaca existente y
agravarla.
Trastornos
nerviosos, oculares y auditivos
Aparición de
neurosis de tipo funcional transitoria o permanente consecuencia del choque
psíquico sufrido por el afectado. Suelen curarse al cabo de dos o tres meses.
Trastornos
oculares producidos por los efectos luminosos y caloríficos del arco eléctrico.
Las cataratas pueden aparecer al cabo de tres o cuatro años del accidente.
Trastornos
auditivos que tienen su origen en trastornos nerviosos, traumatismos craneales
o quemaduras graves en la cabeza.
Quemaduras
internas
Producidas por
la cantidad de energía disipada por efecto Joule en los distintos tejidos,
pudiendo llegar a carbonizarlos.
Pueden alcanzar
órganos vecinos profundos, músculos, nervios e incluso a los huesos.
Quemaduras
de superficie
Provocadas la
mayor parte de veces por la elevada temperatura del arco eléctrico (4000 ºC
aproximadamente).
Manifestaciones
renales
Los riñones
pueden quedar bloqueados como consecuencia de las quemaduras ya que se ven
obligados a eliminar:
· la gran
cantidad de mioglobina y hemoglobina que les invade después de abandonar los
músculos afectados.
· las
sustancias tóxicas que resultan de la descomposición de los tejidos destruidos.
El aporte de
líquidos y electrólitos es necesario antes del fin de la primera hora de
ocurrido el accidente.
Efectos secundarios indirectos del choque
eléctrico
Se deben a
actos involuntarios de los individuos afectados por el choque eléctrico:
·
Caídas de
altura
·
Golpes
contra objetos
·
Proyección
de materiales
Posts Relacionados:
Prescripciones
de seguridad para trabajos y maniobras en Centros de Transformación
(Reposición) (Parte 1ª)
Prescripciones
de seguridad para trabajos y maniobras en Centros de Transformación (y Parte
2ª)