03 01 efectos fisiológicos de la corriente eléctrica by Ricardo Mariscal

UNIDAD 1 Efectos Fisiológicos de la Corriente Eléctrica

Los accidentes eléctricos provocan trastornos graves en el organismo, tales como quemaduras severas, desarreglos del sistema nervioso, parálisis del sistema respiratorio y, como consecuencia, asfixia, parálisis del corazón y posiblemente la muerte. .

EFECTOS FISIOLOGICOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA

Introducción En la antigüedad los accidentes eléctricos eran causados por fenómenos naturales como el rayo y los peces eléctricos, pero con los grandes avances tecnológicos fruto del buen aprovechamiento de la electricidad en la industria y en el hogar, el número de accidentes por corriente eléctrica ha aumentado, a tal grado, que en la actualidad la electricidad constituye un factor importante de mortalidad en las personas. Los accidentes eléctricos provocan trastornos graves en el organismo, tales como quemaduras severas, desarreglos del sistema nervioso, parálisis del sistema respiratorio y, como consecuencia, asfixia, parálisis del corazón y posiblemente la muerte. Cuando se empezó a trabajar con voltajes superiores a 1000 voltios se registraba un alto nivel de accidentalidad ya que realmente no se conocía de los fenómenos eléctricos en el cuerpo humano y por tal motivo no se tenían en cuenta las normas de seguridad para trabajar con esto niveles de voltaje; de cada dos trabajadores se moría uno en algún accidente eléctrico. Posteriormente se vio la necesidad reglamentar el uso de la electricidad, crear y aplicar las normas de seguridad en trabajos eléctricos, además se comenzó a usar herramientas debidamente aisladas de acuerdo al trabajo a realizar. Reseña Histórica La electricidad ha fascinado al hombre desde tiempos inmemoriales, por ejemplo, las descargas atmosféricas eran consideradas como fenómenos destructivos porque provocaban incendios, mataban animales y personas; todavía en nuestra época provocan en las personas temores ya que son fuerzas naturales impredecibles y muy difíciles de controlar, especialmente porque no se tiene un conocimiento exacto del fenómeno. Los rayos causan incendios forestales, y en las ciudades sobre todo, cuando alcanzan el suministro de gas, también dañan transformadores, y equipos eléctricos. En las instalaciones rurales en Colombia algunos contratistas colocan varillas de puesta a tierra de 20 o 30 centímetros de profundidad; esto en vez de proteger agrava la situación porque no son efectivas y en caso de que caiga un rayo se producen tensiones de paso y de contacto elevados que pueden matar a una persona o a un animal, además de dañar los dispositivos eléctricos conectados en ese momento. La varilla que se debe colocar debe ser de 240 centímetros para que pueda ofrecer una protección efectiva a las personas, animales y a los dispositivos eléctricos.

Leyes físicas y conceptos de circuitos Los seres vivos y en particular el cuerpo humano reaccionan cuando son sometidos a descargas eléctricas. Este fenómeno fue estudiado ampliamente por Luigi Galvani, cuando realizo una serie de experimentos con ancas de rana; usando la pila eléctrica inventada por Alejandro Volta. Los experimentos de Luigi permitieron observar que cuando las ancas de las ranas se sometían a una descarga eléctrica, sufrían contracciones involuntarias, con estos experimentos se pudieron establecer los efectos producidos por la electricidad en los nervios y músculos de los animales. En nuestro cuerpo se cumplen las mismas leyes físicas de los circuitos eléctricos, éstas son: Ley de Ohm: En una resistencia al paso de la corriente eléctrica, sometida a una diferencia de potencial, la intensidad de la corriente eléctrica es directamente proporcional a la tensión e inversamente al valor de la resistencia:

Ley de Watt: La potencia eléctrica, es el trabajo producido por una resistencia debida a la circulación por ella de una corriente eléctrica, esta potencia es directamente proporcional a la tensión y a la intensidad de la corriente Ley de Joule: Cuando una corriente circula a través de una resistencia esta se calienta y disipa una energía que es directamente proporcional a la potencia eléctrica y al tiempo que permanece la circulación de la corriente. ¿Porque un pájaro que se apoya sobre un conductor sin aislamiento y energizado, no se electrocuta? El pájaro no es electrocutado porque sus puntos de contacto están sobre el mismo conductor y no existe una diferencia de potencial entre sus patas; es más, se puede decir que si el pájaro se para sobre la línea es porque no tiene ninguna sensación eléctrica. Sin embargo, si la tensión es muy alta por ejemplo de 220000voltios o mayor, a estos niveles de tensión si se siente el campo eléctrico que se propaga desde el cable, por eso no es común ver un pajarito parado sobre estas líneas.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL EFECTO ELÉCTRICO El efecto de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano depende de una serie de factores o variables, entre los cuales cabe destacar, en orden de importancia:      

Intensidad de la corriente Duración del contacto eléctrico Resistencia eléctrica del cuerpo humano Tensión aplicada Frecuencia de la corriente Recorrido de la corriente a través del cuerpo humano

Intensidad de la corriente: Es uno de los factores junto con su duración que más inciden en los efectos y lesiones ocasionados por el accidente eléctrico. Los valores de la intensidad no son constantes puesto que dependen de cada persona y del tipo de corriente, por ello se definen como valores estadísticos de forma que sean válidos para un determinado porcentaje de la población normal. Duración del contacto eléctrico: Junto con la intensidad es el factor que más influye en el resultado del accidente. Lógicamente cuanto menor sea el tiempo de contacto menores serán los efectos que se producen para un mismo valor de la corriente. Por ejemplo, en corriente alterna y con intensidades inferiores a 100 mA, la fibrilación puede producirse si el tiempo de exposición es superior a 500 ms. Resistencia del cuerpo humano: El cuerpo humano presenta una resistencia al paso de la corriente eléctrica normalmente elevada, aunque esta depende de varios factores sobre todo del estado de la piel; así una piel seca ofrecerá alta resistencia, mientras que una piel húmeda ofrece baja resistencia, la piel herida también ofrece baja resistencia permitiendo que la corriente fluya fácilmente por el torrente sanguíneo y los otros tejidos orgánicos. El recorrido de la corriente eléctrica por el cuerpo humano siempre busca el camino de mínima resistencia. Puede afectar a distintos órganos vitales y centros nerviosos, produciendo un deterioro más o menos importante de los mismos. La gravedad del choque eléctrico depende de los órganos y centros nerviosos afectados, del número de éstos y del grado de destrucción causada.

Figura 3. El cuerpo humano ofrece resistencia al paso de una corriente En un accidente eléctrico, existe una relación inversamente proporcional entre la intensidad de la corriente que pasa por el cuerpo humano y la resistencia que éste ofrezca, para una tensión dada; es decir, cuanto mayor sea la resistencia del cuerpo, menor será la corriente y así la gravedad de las lesiones. El paso de la corriente por el cuerpo humano en un contacto eléctrico va a depender de una serie de variables que pueden afectar o contrarrestar el efecto eléctrico, tales como el tipo de ropa, guantes o calzado. Empleando la ley de ohm para determinar si la corriente que circula por el cuerpo, en caso de una accidente, puede ocasionar algún efecto en la salud o no. Imagínese una situación hipotética de un trabajador que está operando una máquina o herramienta eléctrica que está en malas condiciones y accidentalmente entra en contacto con un cable con tensión de 120 voltios. Si la piel del trabajador está seca, podrá funcionar como un buen aislante por lo que puede tener una resistencia cercana a los 600.000 ohmios.

Utilizando la ley de ohm para esta situación, se obtiene el siguiente valor.

De acuerdo con la información de la tabla 6 se puede concluir que la corriente es tan pequeña que posiblemente ni será notada. Sin embargo, en el caso de que el trabajador esté sudando, transpirando u otra humedad, la resistencia se reduce significativamente a un valor aproximado de 500 ohmios. Por lo tanto, el cálculo de la corriente es el siguiente:

Con el valor de la intensidad de corriente indicado en la ecuación anterior, las consecuencias para la salud de la persona pueden ser mortales, siempre y cuando no hubiera otro aislante en el circuito como el suelo o bien que la corriente haya circulado por el corazón. Estos ejemplos permiten reflejar la necesidad de la seguridad en las instalaciones, equipos y máquinas, igualmente que los trabajadores tomen conciencia de los peligros a los que se pueden exponer sino aplican las medidas de seguridad. La resistencia en el cuerpo humano depende de los siguientes aspectos: o o o o o o o o

Resistencia de la piel a la entrada de la corriente. Resistencia opuesta por los tejidos y órganos. Resistencia de la piel a la salida de la corriente. La superficie de contacto. La humedad de la piel. La presión de contacto. El tipo de calzado. La humedad del terreno.

Hasta tensiones de contacto de 50 V en corriente alterna, la impedancia de la piel varía, incluso en un mismo individuo, dependiendo de factores externos tales como la temperatura, la humedad de la piel, etc.; sin embargo, a partir de 50 V la impedancia de la piel decrece rápidamente, llegando a ser muy baja si la piel está perforada. La impedancia interna del cuerpo puede considerarse esencialmente como resistiva, con la particularidad de ser la resistencia de los brazos y las piernas mucho mayor que la del tronco. Además, para tensiones elevadas la impedancia interna hace prácticamente despreciable la impedancia de la piel. Para poder comparar la impedancia interna dependiendo de la trayectoria, en la figura 4 se indican las impedancias de algunos recorridos comparados con los trayectos mano-mano y mano-pie que se consideran como impedancias de referencia (100%).

Figura 4. Impedancia interna del organismo

A continuación se presentan algunos valores aproximados de resistencias ponderadas ofrecidas por el cuerpo humano:

Tabla 1. Resistencia del cuerpo al paso de la corriente. TENSIÓN DE CONTACTO (V) ≤ 25 (Seguridad en ambientes húmedos) 50 (Seguridad en ambientes secos)

PIEL SECA

PIEL HÚMEDA

PIEL MOJADA

PIEL SUMERGIDA

5.000

2.500

1.000

500

4.000

2.000

875

440

Lo anterior significa que si la piel está seca la resistencia es “alta”, pero si está húmeda la resistencia es “baja”. Por lo tanto la corriente es inversamente proporcional a la resistencia y como consecuencia pasará más cantidad de corriente a través de nuestro cuerpo cuando está húmedo. La resistencia del cuerpo humano también depende de otros factores tales como:  Del estado anímico de la persona: mal estado de ánimo = Resistencia baja  Si la persona está bajo el efecto del alcohol: Alcohol = Resistencia baja  Si la persona esta enguayabada: Guayabo = Resistencia baja

La protección de la piel decrece rápidamente al aumentar el voltaje; las corrientes producidas por altos niveles de voltaje a frecuencias industriales (60 Hz en Colombia) suelen producir contracciones musculares severas, que le provocan a la victima la pérdida del control muscular.

En las tablas 2 y 3 se indican unos valores de la impedancia total del cuerpo humano en función de la tensión de contacto, tanto para corriente alterna y continua, respectivamente.

Tabla 2. Impedancia del cuerpo humano frente a la corriente alterna

Tabla 3. Impedancia de cuerpo humano frente a la corriente continua.

Tensión aplicada: En sí misma no es peligrosa pero, si la resistencia es baja, ocasiona el paso una intensidad elevada y, por tanto, muy peligrosa. El valor límite de la tensión de seguridad debe ser tal que aplicada al cuerpo humano, proporcione un valor de intensidad que no suponga riesgos para el individuo. Como anteriormente se mencionó, la relación entre la intensidad y la tensión no es lineal debido al hecho de que la impedancia del cuerpo humano varía con la tensión de

contacto. Ahora bien, por depender la resistencia del cuerpo humano, no solo de la tensión, sino también de la trayectoria y del grado de humedad de la piel, no tiene sentido establecer una única tensión de seguridad sino que tenemos que referirnos a infinitas tensiones de seguridad, cada una de las cuales se correspondería en función de las distintas variables anteriormente mencionadas. Se denominan tensiones de seguridad aquellas que pueden aplicarse al cuerpo humano durante un largo tiempo sin que se produzcan efectos peligrosos. Tabla 4. Tensiones de seguridad TENSIONES DE SEGURIDAD En lugares secos 50 voltios En lugares húmedos o mojados 24 voltios En lugares sumergidos 12 voltios

Frecuencia de la corriente alterna: Normalmente, para uso doméstico e industrial se utilizan frecuencias de 50 Hz (en U.S.A. de 60 Hz), pero cada vez es más frecuente utilizar frecuencias superiores, por ejemplo: 400 Hz en aeronáutica. 450 Hz en soldadura. 4.000 Hz en electroterapia. Hasta 1 MHz en alimentadores de potencia. Experimentalmente se han realizado medidas de las variaciones de impedancia total del cuerpo humano con tensiones comprendidas entre 10 y 25 Voltios en corriente alterna, y variaciones de frecuencias entre 25 Hz y 20 KHz. A partir de estos resultados se han deducido las curvas representadas en la figura 5, para tensiones de contacto comprendidas entre 10 y 1.000 Voltios y para un trayecto manomano o mano-pie.

Figura: 5. Impedancia total en función de la tensión y la frecuencia Para tensiones de contacto de algunas decenas de voltios, la impedancia de la piel decrece proporcionalmente cuando aumenta la frecuencia. Por ejemplo, a 220 V con una frecuencia de 1.000 Hz la impedancia de la piel es ligeramente superior a la mitad de aquella a 50 Hz. Esto es debido a la influencia del efecto capacitivo de la piel. Sin embargo, a muy altas frecuencias disminuye el riesgo de fibrilación ventricular pero prevalecen los efectos térmicos. Con fines terapéuticos, es usual, en medicina el empleo de altas frecuencias para producir un calor profundo en el organismo. A partir de 100.000Hz no se conocen valores experimentales que definan ni los umbrales de no soltar ni los umbrales de fibrilación; tampoco se conoce ningún incidente, salvo las quemaduras provocadas por intensidades de «algunos amperios» y en función de la duración del paso de la corriente. La corriente continua, en general, no es tan peligrosa como la alterna, ya que entre otras causas, es más fácil soltar los electrodos sujetos con la mano y que para duraciones de contacto superiores al período del ciclo cardiaco, el umbral de fibrilación ventricular es mucho más elevado que en corriente alterna.

Recorrido de la corriente a través del cuerpo Cuando una persona forma parte de un circuito eléctrico, la corriente que circula por ella hace que experimente un choque eléctrico. Los fenómenos fisiológicos no son iguales para todas las personas, están determinados por el nivel de corriente a través del cuerpo humano, el estado de la piel en contacto, el tiempo de duración de la corriente, la frecuencia de la fuente de energía y la parte del cuerpo afectada. La gravedad del accidente depende del recorrido de la corriente a través del cuerpo. Una trayectoria de mayor longitud tendrá, en principio, mayor resistencia y por tanto menor intensidad; sin embargo, puede atravesar órganos vitales (corazón, pulmones, hígado, etc.) provocando lesiones mucho más graves. Aquellos recorridos que atraviesan el tórax o la cabeza ocasionan los mayores daños.

Figura 6. Recorrido de la corriente a través del cuerpo humano Existen estudios que muestran los efectos de la intensidad en función del tiempo de aplicación y del recorrido desde «mano izquierda a los dos pies». Para otros trayectos se aplica el llamado factor de corriente de corazón «F», que permite calcular la equivalencia del riesgo de las corrientes que teniendo recorridos diferentes atraviesan el cuerpo humano. El factor de corriente del corazón se muestra en la siguiente figura 7 y en tabla 5.

Figura 7. Factor de corriente de corazón " F” La mencionada equivalencia se calcula mediante la expresión:

Siendo, Ih = corriente que atraviesa el cuerpo por un trayecto determinado. Iref = corriente «mano izquierda-pies». F = factor de corriente de corazón. Tabla 5. Factores de riesgo para el cuerpo dependiendo la trayectoria.

Nótese que los trayectos que tienen que ver con corazón, presentan los factores más altos, el más peligroso es el de pecho-mano izquierda (F=1.5) y el de menor peligrosidad es el de espalda-mano derecha (F=0.3)

Por ejemplo, podemos evaluar que una corriente de 200 mA con un trayecto mano-mano tendrá un riesgo equivalente a una corriente de 80 mA con trayectoria mano izquierda-los dos pies.

EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA A TRAVÉS DEL CUERPO HUMANO Efectos físicos inmediatos Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muerte por fibrilación ventricular. Una persona se electriza cuando la corriente eléctrica circula por su cuerpo, es decir, cuando la persona forma parte del circuito eléctrico, pudiendo, al menos, distinguir dos puntos de contacto: uno de entrada y otro de salida de la corriente. La electrocución se produce cuando dicha persona fallece debido al paso de la corriente por su cuerpo. Las lesiones cardíacas (arritmias, fibrilación ventricular, paro cardiaco) ocurren con mayor frecuencia cuando el punto de entrada es una mano y el de salida es la otra; las lesiones de órganos y vísceras internas, ocurren cuando los puntos de entrada y salida están ubicados en el tronco; las del sistema nervioso central cuando el punto de entrada está en la cabeza. El daño renal, puede ocurrir como lesión directa o indirecta (más frecuentemente que puede provocar grandes destrucciones musculares y de glóbulos rojos). El paro cardíaco se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por parada cardíaca. Por tetanización o contracción muscular, entendemos como el movimiento incontrolado de los músculos debido a la acción de la corriente eléctrica, con pérdida de control en brazos y piernas. Cuando sucede la persona queda sujeta al elemento que transmitía la tensión y es incapaz de soltarse por sí sola. Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.

Tabla 6. Efectos sobre el organismo por el paso de corriente c.c y c.a INTENSIDAD (mA) c.c. c.a (50Hz) HOMBRE MUJER HOMBRE MUJER 1 0.6 0.4 0.3 5.2 3.5 1.1 0.7 76 51 16 10.5 90 200

60 170

23 50

15 35

1300

1000

500

100

EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO Ninguna sensación Umbral de percepción Umbral de intensidad límite Choque doloroso y grave (contracción muscular y dificultad respiratoria) Principio de fibrilación ventricular Fibrilación ventricular posible en choques cortos: Corta duración (hasta 0.03 segundos) Fibrilación ventricular posible en choques cortos: Duración 3 segundos

La fibrilación ventricular se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por rotura del ritmo cardíaco. El corazón, al funcionar de forma no coordinadamente, no puede bombear sangre a los diferentes tejidos del cuerpo humano. Ello es particularmente grave en los tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación continúa de los mismos por la sangre. Si el corazón fibrila el cerebro no puede mandar las acciones directoras sobre órganos vitales del cuerpo, produciéndose unas lesiones que pueden llegar a ser irreversibles, dependiendo del tiempo que esté el corazón fibrilando. Si se logra la recuperación del individuo lesionado, no suelen quedar secuelas permanentes. Para lograr dicha recuperación, hay que conseguir la reanimación cardíaca y respiratoria del afectado en los primeros minutos posteriores al accidente. Se presenta con intensidades del orden de 100 mA y es reversible si el tiempo es contacto es inferior a 0.1 segundo La fibrilación se produce cuando el choque eléctrico tiene una duración superior a 0.15 segundos, el 20% de la duración total del ciclo cardíaco medio del hombre, que es de 0.75 segundos. La asfixia se produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nervioso que regula la función respiratoria, ocasionando el paro respiratorio. Los pulmones no tienen capacidad para aceptar aire ni para expulsarlo. Este efecto se produce a partir de 25-30 mA. Las Quemaduras son lesiones que producen alteraciones orgánicas de intensidad variable. Van desde daño a nivel general o sistémico que generan muerte y disfunción celular, hasta alteraciones locales que están determinadas por el tipo de herida que provocan y la forma en que el proceso de cicatrización responde a la lesión.

Existen varios tipos de quemaduras, entre ellas la quemadura por electricidad, considerada como una lesión térmica. Es importante distinguir entre lesiones de alta tensión (más de 1.000 voltios) y lesiones de baja tensión (1.000 voltios o menos).

Los daños en los tejidos se producen debido al calor generado al hacer resistencia al paso de la corriente. La persona se interpone en el circuito eléctrico y tiene por lo tanto un punto de entrada y otro de salida en los cuales se encuentran los mayores daños. Cualquier órgano o tejido que se encuentre entre estos dos puntos puede estar comprometido en la lesión. La resistencia al paso de la corriente no es igual en todos los tejidos, ya que se incrementa progresivamente desde nervios, vasos sanguíneos, músculo, piel, grasa y finalmente el hueso, que por tener la mayor resistencia genera más calor y por lo tanto se aprecia más daño en los tejidos que lo rodean. Sin embargo, la corriente viaja con más facilidad por los tejidos de menor resistencia, particularmente los vasos sanguíneos.

Clínicamente pueden resultar tres tipos de lesiones en la piel debido a quemaduras eléctricas:   

Quemaduras de contacto en los puntos de entrada y salida. Quemaduras producidas por el «arco eléctrico» que ocurre cuando la corriente brinca entre dos superficies contiguas cargadas, especialmente en áreas de flexión tales como la muñeca, el codo, axila y Quemaduras producidas por la ignición de la ropa, producen humo y gases tóxicos que puedan causar lesiones graves del tracto respiratorio por inhalación de humo y gases.

Debido a que las quemaduras eléctricas de alta tensión generalmente se producen en sitios elevados, casi siempre se asocian a caídas acompañadas de fracturas, trauma toráxico y/o abdominal y lesiones craneanas. Las quemaduras eléctricas, típicamente causan efectos tardíos y lesiones profundas graves que no corresponden a la apariencia relativamente sana de la piel y los tejidos superficiales, los cuales pueden verse mínimamente afectados. Además, la electricidad de por sí puede lesionar órganos vitales como el corazón o el cerebro, con o sin quemadura.

Para las quemaduras se han establecido unas curvas (figura 9) que indican las alteraciones de la piel humana en función de la densidad de corriente que circula por un área determinada (mA/mm2) y el tiempo de exposición a esa corriente. Se distinguen las siguientes zonas:

Zona 0: habitualmente no hay alteración de la piel, salvo que el tiempo de exposición sea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto con el electrodo puede tomar un color grisáceo con superficie rugosa. Zona 1: se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazón en los bordes donde estaba situado el electrodo. Zona 2: se provoca una coloración parda de la piel que estaba situada bajo el electrodo. Si la duración es de varias decenas de segundos se produce una clara hinchazón alrededor del electrodo. Zona 3: se puede provocar una carbonización de la piel.

Figura 9. Efectos sobre la piel.

En la figura 10 se indican los efectos que produce una corriente alterna de frecuencia comprendida entre 15 y 100 Hz con un recorrido mano izquierda-los dos pies. Se distinguen las siguientes zonas:

Figura 10. Efecto de la corriente alterna en el organismo - Áreas umbral Zona 1: habitualmente ninguna reacción. Zona 2: habitualmente ningún efecto fisiológico peligroso. Zona 3: habitualmente ningún daño orgánico. Con duración superior a 2 segundos se pueden producir contracciones musculares dificultando la respiración, paradas temporales del corazón sin llegar a la fibrilación ventricular. Zona 4: riesgo de parada cardiaca por: fibrilación ventricular, parada respiratoria, quemaduras graves. Siendo:

Umbral de percepción: es el valor mínimo de la corriente que provoca una sensación en una persona, a través de la que pasa esta corriente. En corriente alterna esta sensación de paso de la corriente se percibe durante todo el tiempo de paso de la misma; sin embargo, con corriente continua solo se percibe cuando varía la intensidad, por ello son fundamentales el inicio y la interrupción del paso de la corriente, ya que entre dichos instantes no se percibe el paso de la corriente, salvo por los efectos térmicos de la misma.

Se considera un valor de 0,5 mA en corriente alterna y 2 mA en corriente continua, cualquiera que sea el tiempo de exposición. Umbral de reacción: es el valor mínimo de la corriente que provoca una contracción muscular. Umbral de no soltar: cuando una persona tiene sujetos unos electrodos, es el valor máximo de la corriente que permite a esa persona soltarlos. En corriente alterna se considera un valor máximo de 10 mA, cualquiera que sea el tiempo de exposición. En corriente continua, es difícil establecer el umbral de no soltar ya que solo el comienzo y la interrupción del paso de la corriente provoca el dolor y las contracciones musculares. Umbral de fibrilación ventricular: es el valor mínimo de la corriente que puede provocar la fibrilación ventricular. En corriente alterna, el umbral de fibrilación ventricular decrece considerablemente si la duración del paso de la corriente se prolonga más allá de un ciclo cardíaco. Adecuando los resultados de las experiencias efectuadas sobre animales a los seres humanos, se han establecido unas curvas, por debajo de las cuales no es susceptible de producirse. La fibrilación ventricular está considerada como la causa principal de muerte por choque eléctrico. En corriente continua, si el polo negativo está en los pies (corriente descendente), el umbral de fibrilación es de aproximadamente el doble de lo que sería si el polo positivo estuviese en los pies (corriente ascendente). Si en lugar de las corrientes longitudinales antes descritas fuese una corriente transversal, la experiencia sobre animales hace suponer que, solo se producirá la fibrilación ventricular con intensidades considerablemente más elevadas.

Una pregunta común que hacen los estudiantes es: ¿Que es lo que mata el voltaje o la corriente? En nuestro cuerpo, como se dijo antes, se cumplen la ley de Ohm, la ley de Watt y la ley de Joule, es decir, que para una fuente de voltaje como una batería o un toma corriente, un hombre es solamente una resistencia; si dos partes del cuerpo se conectan a la fuente de tensión, circulará corriente a través del cuerpo, entonces la respuesta es: lo que mata es la corriente que pasa a través del cuerpo, comprometiendo órganos vitales por donde circula. Una corriente de 0.1 Amperio a 60 Hz, puede causar la muerte de una persona cuando circula a través de órganos vitales, esta es aproximadamente la corriente que pasa por un bombillo de 100 vatios, cuando se conecta a una fuente de tensión de 110 voltios. Una forma común de prevenir que no circulen corrientes peligrosas a través de nuestro cuerpo es aumentar la resistencia total del circuito del cual formamos parte, colocando tablas, herramienta aislada, o parándonos sobre una butaca. Otros factores fisiopatológicos tales como contracciones musculares, aumento de la presión sanguínea, dificultades de respiración, parada temporal del corazón, etc., pueden producirse sin fibrilación ventricular. Tales efectos no son mortales, son, normalmente, reversibles y, a menudo, producen marcas por el paso de la corriente.

Tabla 7: Efectos de la corriente eléctrica

Efectos sobre el sistema nervioso: El cerebro efectúa el control nervioso por medio de impulsos eléctricos, por esto cualquier corriente externa puede provocar pérdida del control muscular o desordenes de tipo nervioso. Efectos sobre el sistema circulatorio: El sistema circulatorio es un sistema hidráulico por el cual fluye la sangre, en vez de agua o aceite. Haciendo la analogía entre un sistema hidráulico y el sistema circulatorio: El sistema hidráulico tiene tubería, la tubería del sistema circulatorio son las venas, el sistema hidráulico requiere de una bomba, la bomba del sistema circulatorio es el corazón que bombea sangre cuando recibe impulsos eléctricos. En otras palabras, si existe fibrilación ventricular o si ocurre un paro cardiaco se provoca interrupción de la circulación sanguínea, que es la mayor causa de muerte por accidentes de tipo eléctrico. Efectos sobre el sistema respiratorio: El sistema respiratorio es controlado por el cerebro. El cerebro controla los músculos del sistema respiratorio, estos se contraen y se expanden permitiendo la entrada de aire por un lado y por otro lado expulsa el Monóxido de carbono.

Si la corriente circula por la cabeza, tiene efectos de tipo nervioso que a su vez afectan el sistema respiratorio y el sistema circulatorio. Por pérdida de control muscular sobre los músculos del sistema respiratorio, debemos recordar que el corazón es un músculo. Efectos químicos: Además existen efectos químicos ya que la corriente produce electrólisis en las células provocando concentraciones ácidas Efectos caloríficos: Toda corriente eléctrica cuando circula por una resistencia produce energía calorífica por efecto Joule. Como el cuerpo humano tiene resistencia eléctrica, cuando es atravesada por una corriente intensa se calienta como si fuese una parrilla de un fogón eléctrico. Una corriente de 1 amperio a través del cuerpo es suficiente para provocar quemaduras severas. Para tener una referencia, aproximadamente, un amperio es la corriente que circula por un bombillo de 100 vatios, cuando se conecta a 110 voltios. Las quemaduras pueden ocurrir por efecto de un arco eléctrico externo o por la circulación de corriente a través del cuerpo: Las quemaduras pueden ser de primero, segundo y tercer grado: los tejidos son dañados por temperaturas superiores a los 70 grados centígrados y las células cerebrales son dañadas por temperaturas superiores a 60 grados centígrados. Imagínese por un momento si cuando alguien se quema con agua hirviendo (aproximadamente 100 ºC) las lesiones que esto le produce en la piel. ¿Qué le puede suceder a la piel con las temperaturas de un arco eléctrico de 10000 grados centígrados? Una aplicación típica del arco eléctrico a nivel industria es la soldadura eléctrica para fundir metales como el hierro y el acero

Efectos físicos no inmediatos Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Los más habituales son: Manifestaciones renales: Los riñones pueden quedar bloqueados como consecuencia de las quemaduras debido a que se ven obligados a eliminar la gran cantidad de mioglobina y hemoglobina que les invade después de abandonar los músculos afectados, así como las sustancias tóxicas que resultan de la descomposición de los tejidos destruidos por las quemaduras. Trastornos cardiovasculares: La descarga eléctrica es susceptible de provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurículo-ventricular e intraventricular, manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden llegar hasta el infarto de miocardio, además de trastornos únicamente subjetivos como taquicardias, sensaciones vertiginosas, cefaleas rebeldes, etc. Trastornos nerviosos: La víctima de un choque eléctrico sufre frecuentemente trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de la desintegración de la sustancia nerviosa ya sea central o medular. Normalmente el choque eléctrico no hace más que poner de manifiesto un estado patológico anterior. Por otra parte, es muy

frecuente también la aparición de neurosis de tipo funcional más o menos graves, pudiendo ser transitorias o permanentes. Trastornos sensoriales, oculares y auditivos: Los trastornos oculares observados a continuación de la descarga eléctrica son debidos a los efectos luminosos y caloríficos del arco eléctrico producido. En la mayoría de los casos se traducen en manifestaciones inflamatorias del fondo y segmento anterior del ojo. Los trastornos auditivos comprobados pueden llegar hasta la sordera total y se deben generalmente a un traumatismo craneal, a una quemadura grave de alguna parte del cráneo o a trastornos nerviosos.

Cuando una persona es electrocutada por un rayo es común que el informe forense exprese que la muerte ocurrió por asfixia y no por electrocución. La pérdida de la respiración puede ocurrir por la contracción prolongada de los músculos respiratorios o por efectos de la corriente sobre el centro de control respiratorio del cerebro. Nota: El tejido más sensible del organismo es la retina que es 100 veces más sensible que las manos. - Los siguientes valores se pueden tomar como referencia en choques de corrientes alternas con frecuencias de 50 o 60 Hertz. 0.5 mA como umbral de percepción de la corriente eléctrica como umbral de percepción para el 50% de la población. 6 mA pérdida de control muscular en el 0.5% de las mujeres 9 mA pérdida de control muscular en el 0.5% de los hombres 10.5 mA pérdida de control muscular en el 50% de las mujeres 16 mA pérdida de control en el 50% de los hombres Entre 20 y 30 mA posibilidad de asfixia La corriente continua no es tan letal como la corriente alterna de 50 o 60 hertz, y se pueden considerar los siguientes valores 3.5 mA 5.2 mA 41 mA 62 mA 500 mA

umbral de percepción para el 50% de las mujeres umbral de percepción para el 50% de los hombres pérdida de control muscular en 0.5% de las mujeres pérdida de control muscular en el 0.5% de los hombres produce fibrilación del corazón en 3 segundos.

Efectos indirectos de la corriente eléctrica Campos electromagnéticos naturales: El universo siempre esta radiando campos electromagnéticos, las estrellas como el sol producen además de la luz visible, rayos X, rayos infrarrojos, rayos ultravioleta. .. Campos electromagnéticos artificiales: En el siglo XX se difundió el uso de la energía eléctrica. Cuando un sistema eléctrico está funcionando tiene asociado un campo electromagnético. Las principales fuentes de radiación electromagnética son las líneas de transmisión, las redes de distribución, los transformadores, las subestaciones, dispositivos médicos, dispositivos industriales y algunos electrodomésticos tales como: licuadoras, radios, televisores, equipos de sonido, hornos micro ondas, computadoras, celulares. El campo magnético se experimenta cuando se acercan dos imanes, estos se atraen o se repelen. El campo eléctrico se percibe cuando se acerca las manos a una pantalla de televisión o monitor de un computador, algunas telas, algunas bolsas de plástico… De todas formas se recomienda colocar una pantalla de protección a aterrizada sobre todo si se está sentado frente al computador por tiempo prolongado. Durante los últimos años estos campos electromagnéticos han sido objeto de investigaciones que relacionan la presencia de estos campos con enfermedades. Se ha tratado de establecer la relación de incidencia entre el cáncer en el organismo y los campos electromagnéticos, aunque no se ha llegado a conclusiones contundentes de esta relación. El consenso general de las investigaciones es que los campos electromagnéticos no tienen propiedades cancerígenas, aunque pueden estimular el crecimiento de células ya iniciadas. Los celulares funcionan con frecuencias elevadas 1 Gigahertz – 10 Gigahertz, y no se ha estudiado este nuevo factor de riesgo. Las micro ondas producen calor en los alimentos, aunque pueden ocasionar quemaduras en los tejidos humanos relacionados específicamente con el contenido de agua en el organismo.

Se ha demostrado que existe una relación directa entre el número de accidentes de transporte vial y las variaciones del campo geomagnético “ variación del campo magnético terrestre“, en días magnéticamente activos el número de choques automovilísticos pueden aumentar hasta en un 25 % Los trabajadores que están sometidos a altas intensidades de campo magnético como centrales eléctricas, subestaciones eléctricas, estaciones radio eléctricas… por periodos

prolongados de tiempo, presentan alteraciones funcionales relacionados con el comportamiento, estabilidad emocional, mal genio, estrés, pérdida de memoria, insomnio. De todas formas de estas investigaciones se concluye que los campos electromagnéticos influyen en el organismo, pero no se sabe hasta dónde.

Prevención Por todo lo expresado anteriormente se pueden tomar algunas medidas fundamentales para la protección de las personas: Sensibilización de las personas a cerca de los riesgos de tipo eléctrico a los que pueden quedar sometidos Que no exista confianza porque se esta trabajando con bajos niveles de voltaje. Evaluar los riesgos antes de comenzar a trabajar en circuitos eléctricos energizados La conveniencia de trabajar con los circuitos des energizados La conveniencia de trabajar con bajos niveles de tensión Aumentar la resistencia eléctrica colocando tablas, tapetes, butacas, entre la fuente y la persona que está trabajando. Usar herramientas de buena calidad y aisladas. Una protección adecuada es el uso de un tomacorriente GFCI Interruptor diferencial de 30 mA. o un interruptor automático diferencial de 30 mA., asociados con un buen sistema de puesta a tierra. Aunque el sistema eléctrico está bien protegido se debe tener precauciones con las potencias eléctricas manejadas, ya que en caso de un corto circuito u otro tipo de falla se puede producir un incendio fácilmente, por dicho motivo el estudiante debe estar seguro de lo que está haciendo. Todos los sistemas eléctricos deben tener una buena conexión de puesta a tierra, con el fin de controlar fenómenos electrostáticos, corrientes de desbalanceo y posibles choques eléctricos por tensiones de contacto provocados por el deterioro del aislamiento, por este motivo se deben aterrizar todas las estructuras metálicas que sean susceptibles de adquirir alguna diferencia de potencial con respecto a tierra. Se debe tener especial cuidado a un nivel industrial cuando se trabaja en ambientes enrarecidos, corrosivos, donde existan ácidos o acumulación de gases tóxicos o inflamables.

Otra forma común de protección es la de usar un transformador con separación eléctrica entre los circuitos primarios y secundarios: Tendrá una pantalla metálica intercalada entre dichos arrollamientos y, con el núcleo, se conectará aquella al sistema de tierra. La tensión primaria no superará los 500V y la secundaria los 24V. Deberá resistir un ensayo de 4000 VCA entre ambos arrollamientos y 2000 VCA entre ambos y tierra, durante un minuto. La resistencia de aislamiento entre ambos arrollamientos y entre estos contra tierra no será inferior a 5 Megohmios.