Pgina 1 de 6

Seguridad elctrica: efectos de la corriente elctrica sobre el cuerpo humano

1. CONTACTOS ELCTRICOS

Se denomina contacto elctrico al contacto de una persona con cualquier parte conectada a una instalacin o sistema elctrico. EL voltaje de contacto (Vc) es el que hay en el punto de contacto antes de que lo toque una persona. En general se distinguen dos tipos de contactos: 1. Contacto directo: se origina cuando la persona toca directamente

una fase o conductor energizado de un sistema elctrico, que tiene un valor de voltaje determinado, por ejemplo de 12 voltios, 120 Voltios, 440 Voltios, el efecto se puede ver en la Figura 1 Contacto directo

2. Contacto indirecto: Se produce cuando una persona entra en contacto con una masa o una carcasa de un aparato elctrico que accidentalmente presenta un fallo de aislamiento donde una fase puede entrar en contacto con la carcasa del aparato, presentndose una oposicin que demanda la circulacin de una corriente elctrica de defecto o falla (Id). Si carcasa no tiene una conexin a tierra, la oposicin o resistencia sera nula y en consecuencia la persona se encontrara sometida a un voltaje de contacto similar al de un contacto directo. Con la conexin de puesta a tierra (RT), se busca que la resistencia al paso de la corriente sea la menor posible para que el voltaje de contacto Vc al que un apersona se ve sometido sea lo ms bajo posible. Para cualquier tipo de los contactos anteriormente indicados, la intensidad

(IC) que circula por el cuerpo humano viene dada por la expresin en donde

Rc: resistencia o impedancia del cuerpo humano (2.500 )

Ejemplo a) Contacto directo Una persona entra en contacto directo con un elemento con un voltaje

de 230 V. Si la resistencia del individuo (RC) es igual a 2.500 la intensidad que recorre el

cuerpo viene dada por:

b) Contacto indirecto La misma persona entra en contacto con una carcasa de un aparato

elctrico que accidentalmente est con un voltaje de 230V. La resistencia de la carcasa (Ri) es de 23 y la resistencia de puesta a tierra (RT) es 37 V La tensin de contacto (VC) viene dada por la expresin

Figura 2 Contacto Indirecto

Figura 1 Contacto directo

Pgina 2 de 6

Luego la intensidad de corriente que circular por la persona est dada por

Segn lo visto en los dos ejemplos anteriores, el voltaje de contacto (Vc) y la resistencia del cuerpo humano (Rc) influyen en el valor de la intensidad de corriente (Ic) que recorre el cuerpo de una persona que est en un contacto elctrico. Por esta razn el Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin (REBT) limita el mximo voltaje de contacto permitido en funcin de las condiciones del local, segn se indica en la siguiente tabla.

VOLTAJES MXIMOS PERMITIDOS DE CONTACTO SEGN REBT

Locales secos: 50V Locales hmedos: 24V Instalaciones sumergidas: 12V

Las condiciones de mayor humedad provocan una disminucin de la resistencia del cuerpo por lo que por seguridad debe disminuir el mximo voltaje de contacto permitido. De acuerdo a la terminologa del vigente REBT, se establecen las siguientes definiciones: - Corriente de contacto: corriente que pasa a travs del cuerpo humano cuando se le somete a un voltaje de contacto. - Corriente de defecto o de falla: corriente que circula por causa de un defecto de aislamiento. - Choque elctrico: efecto fisiolgico debido al paso de la corriente por el cuerpo. - Voltaje de contacto: diferencia de potencial que durante un defecto puede resultar aplicada entre la mano y el pie de una persona, que toque con la mano una masa o un elemento metlico, normalmente sin voltaje. Para determinar este valor se considera que la persona tiene los pies juntos; a un metro de la masa o elemento metlico que toca y que la resistencia del cuerpo entre la mano y el pie es de 2.500. - voltaje de defecto: tensin debida a un defecto de aislamiento entre dos masas, entre una masa y un elemento conductor o entre una masa y tierra.

2. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELCTRICA SOBRE EL CUERPO HUMANO

La corriente elctrica a su paso por el cuerpo humano produce diversos efectos que pueden provocar lesiones fsicas (quemaduras, contracciones musculares, dificultades respiratorias, paros cardiacos, cadas, etc.) hasta el fallecimiento por fibrilacin ventricular. Entre los efectos que produce la corriente elctrica se tienen: a. Asfixia: si el centro nervioso que regula la respiracin se ve afectado por la corriente, puede

llegar a producirse un paro respiratorio.

b. Electrizacin: la persona forma parte del circuito elctrico, circulando la corriente por el cuerpo. Como mnimo se presenta un punto de entrada y otro de salida de la corriente.

Pgina 3 de 6

c. Electrocucin: fallecimiento debido a la accin de la corriente en el cuerpo humano.

d. Fibrilacin ventricular: movimiento arrtmico del corazn que puede ocasionar el fallecimiento de la persona.

e. Tetanizacin: movimiento incontrolado de los msculos debido a la accin de la corriente elctrica, con prdida de control generalmente en brazos y piernas.

Los efectos que produce la corriente elctrica sobre el cuerpo humano dependen fundamentalmente de los siguientes factores:

a. Intensidad de la corriente elctrica. b. Tiempo de contacto o de paso de la corriente. c. Voltaje, tensin o diferencia de potencial. d. Resistencia o impedancia del cuerpo entre los puntos de contacto. e. Trayectoria o recorrido de la corriente a travs del cuerpo. f. Frecuencia (Hz) de la corriente. g. Condiciones fisiolgicas de la persona.

2.1 INFLUENCIA DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELCTRICA Y EL TIEMPO DE EXPOSICIN

Si Rc es la resistencia del cuerpo humano, la intensidad de corriente (I) que circula para una diferencia de potencial V, viene dada por la ley de Ohm: I = V/Rc. Los efectos fisiolgicos producidos sobre una persona adulta, con un peso mnimo de 50 kg, suponiendo que la corriente circula cuando los dos puntos de contacto corresponden a dos extremidades, para una frecuencia de 50/60 Hz, se resumen en la siguiente Tabla.

EFECTOS FISIOLGICOS PRODUCIDOS POR EL PASO DE UNA CORRIENTE ELCTRICA EN EL CUERPO HUMANO (50 o 60 Hz)

Intensidad Efectos fisiolgico observados en condiciones normales

0.0 - 0.5 mA. No se observan sensaciones ni efectos. El umbral de percepcin se sita en 0.5 mA

0.5 10 mA. Calambres y movimientos, reflejos musculares. El umbral de no soltar se sita en 10 mA

10 25 mA. Contracciones musculares, agarrotamiento de brazos y piernas con dificultad de soltar objetos, aumento de la presin arterial y dificultades respiratorias

25 40 mA. Fuerte tetanizacin, irregularidades cardiacas y quemaduras. Asfixia a partir de 4 segundos

40 100 mA. Los mismos efectos antes mencionados pero con mayor intensidad y gravedad. Fibrilacin y arritmias cardiacas

100 mA 1A Fibrilacin y paro cardiaco,. Quemaduras muy graves. Alto riesgo de muerte

1 A- 5 A Quemaduras muy graves. Paro cardiaco con elevadas probabilidades de muerte

Los efectos de la intensidad elctrica estn directamente relacionados con el tiempo de paso de la misma por el cuerpo (tiempo de exposicin) y son diferentes en corriente alterna y en continua, siendo los efectos de esta ltima menores que los de la corriente alterna para intensidades y tiempos de exposicin iguales exceptuando los efectos electrolticos que produce la corriente continua. Los efectos de la intensidad y tiempo de exposicin se ponen de manifiesto en la siguiente grfica tanto para corriente alterna (50 60 Hz) y para corriente continua.

Pgina 4 de 6

Fuente: http://www.electricasas.com Se distinguen los siguientes umbrales: Zona 1. Umbral de percepcin. Es el valor mnimo de la intensidad de corriente que provoca una sensacin en una persona. En corriente alterna la sensacin se percibe durante toda la duracin del paso de la misma mientras que en continua, la percepcin se tiene slo cuando vara la intensidad. Se considera un umbral de percepcin de 0.5 mA en corriente alterna y 2 mA en corriente continua. Para valores iguales de la intensidad y del tiempo de contacto o exposicin, los efectos de la corriente continua son menores que los de la corriente alterna. Depende de parmetros como: rea del cuerpo en contacto, condiciones del contacto (seco mojado temperatura) y tambin de las caractersticas fisiolgicas de las personas. Zona 2. Umbral de reaccin: Al igual que en la zona 1 dependen de los mismos parmetros. Para un valor de 10mA se genera una contraccin muscular. Zona 3. Umbral de no soltar: Valor mximo de la corriente que permite a una persona soltar electrodos. Este umbral depende del tiempo de exposicin. En corriente alterna este umbral se sita en 10 mA para cualquier valor del tiempo de exposicin y en corriente continua en unos 25 mA aunque en este caso es difcil establecer este umbral ya que slo el inicio y final del paso de la corriente provoca el dolor y la contraccin muscular. Zona 4. Umbral de fibrilacin ventricular: corresponde al menor valor de la intensidad que puede causar la fibrilacin ventricular, considerada como la causa principal de la muerte por choque elctrico. En la figura 4 se muestra para corriente alterna este umbral y la influencia sobre el mismo del tiempo de exposicin. En corriente continua (Fig. 5), si la corriente es descendente (polo negativo situado en los pies de la persona), el umbral de fibrilacin es aproximadamente el doble del correspondiente a corriente ascendente (polo positivo en los pies). De todas formas, tal

Pgina 5 de 6

como se puede apreciar en la figura anterior, el umbral de fibrilacin para corriente continua es notablemente mayor que para corriente alterna. 2.2 INFLUENCIA DE LA TENSIN O VOLTAJE Y LA IMPEDANCIA DEL CUERPO HUMANO La intensidad de la corriente es funcin directa de la tensin, pero tambin lo es de la impedancia o resistencia del cuerpo humano. Esta ltima depende de diversos factores (internos y externos) tales como: - Tensin de contacto. - Condiciones de contacto: presin y rea de contacto. - Condiciones fisiolgicas y estado, dureza y espesor de la piel. - Recorrido de la corriente por el organismo y estado fisiolgico del mismo. Los tejidos de la piel pueden compararse con un dielctrico formado por la dermis y epidermis, formando un sistema capacitativo similar a un condensador, las otras partes del cuerpo como los msculos, la sangre, etc., presentan para la corriente elctrica una impedancia compuesta por elementos resistivos. La impedancia del cuerpo humano est muy influenciada por las condiciones de humedad de la piel. El carcter resistivo es debido a los poros de la piel mientras que el capacitivo a la membrana semiconductora. Durante el paso de la electricidad la impedancia de nuestro cuerpo se comporta como una suma impedancias 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. Para voltajes elevados la impedancia interna hace prcticamente despreciable la impedancia de la piel. Para poder comparar la impedancia interna dependiendo de la trayectoria, en la figura se indican las impedancias de algunos recorridos, los accidentes pueden agravarse dependiendo de la trayectoria que siga la corriente, mientras ms larga sea tendr mayor resistencia, pero esto puede afectar rganos vitales como los pulmones, el corazn, los riones, el hgado, los recorridos a travs del pecho o la cabeza pueden dejar mayores lesiones

Otro factor que influye sobre la impedancia del cuerpo humano es la superficie de contacto con el electrodo o parte activa bajo tensin. El rea de contacto tiene una notable influencia, ya que por ejemplo un contacto puntual de unos 100 mm2 superficie de un dedo, presenta una impedancia del orden de 50 veces menor que para un contacto de unos 8.000 mm2, correspondiente a la superficie de toda una mano.

Pgina 6 de 6

2.3 INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA Las frecuencias usuales son 50 Hz en Europa, 60 Hz en USA y ambas en Japn segn la zona geogrfica. Aunque la mayora de aplicaciones de la electricidad se realizan para estos valores de la frecuencia, existen otros usos que utilizan otras frecuencias, tal como: electrnica militar y aeronutica (400 Hz), electrosoldadura (450 Hz), electroterapia (4.000 Hz) y alimentacin de potencia (1 MHz). La impedancia del cuerpo humano depende no slo de la tensin de contacto sino tambin de la frecuencia. La impedancia tiende a disminuir a medida que aumenta la frecuencia. La impedancia total de la piel viene dada por la impedancia equivalente de un circuito

paralelo R-C, segn la expresin:

En donde: R, C son la resistencia y capacidad de la piel (=2 f). En consecuencia, tal como puede deducirse de la expresin anterior la impedancia de la piel tiende a disminuir con la frecuencia (f), de tal forma que para altas frecuencias, prcticamente es despreciable, quedando como impedancia total del cuerpo, nicamente la interna del mismo (alrededor de unos 500 ). El riesgo de fibrilacin disminuye para frecuencias muy altas. Para estas frecuencias no se conocen umbrales de no soltar ni de fibrilacin cardiaca y slo se aprecian efectos trmicos (quemaduras) si la tensin de contacto es lo suficientemente elevada como para que pase una intensidad importante por el individuo. De hecho, se trabaja con altas frecuencias (450 kHz) en aparatos electroquirrgicos donde se utilizan los efectos trmicos de la electricidad. 2.5. Influencia del recorrido de la corriente Entre otros factores, la gravedad de un accidente depende de la trayectoria recorrida por la corriente elctrica a travs del cuerpo humano. En general, el recorrido de la corriente corresponde a la trayectoria que presenta menor impedancia. Los trayectos que pasan por rganos vitales (cerebro, corazn, pulmones, etc.) presentan un mayor riesgo, por lo que los efectos de los recorridos que pasan por la cabeza y el tronco revisten mayor gravedad. Otros factores que pueden agravar los efectos de la corriente corresponden al sexo, a la edad o bien al estado del organismo (cansancio, miedo, ingesta de alcohol, etc.) REFERENCIAS Documento Seguridad elctrica: efectos de la corriente elctrica sobre el cuerpo humano, M. Villarrubia, Facultad de Fsica. Universidad de Barcelona, 2000. Electricasas Electricidad del Hogar y Electrnica Fcil, consultado en junio de 2010, se encuentra

en la url http://www.electricasas.com/electricidad/protecciones/efectos-de-la-corriente-electrica-

pasando-a-traves-del-cuerpo-humano/