viernes, 31 de agosto de 2018

Riesgo eléctrico (y Parte 2ª)



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






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