RIESGOS ELCTRICOS

RIESGOS ELCTRICOS

INTRODUCCIN

Para poder evitar los accidentes debidos a la corriente elctrica es necesario adoptar medidas adecuadas para prevenir y proteger de los posibles riesgos que pueden presentarse. Estas medidas implican la eleccin acertada de los elementos preventivos que hagan fiables y seguras a las instalaciones elctricas (de acuerdo con su tensin, tipo de instalacin y emplazamiento) tanto para los bienes materiales como los personales.

Los riesgos que se derivan de la energa son:

Choque elctrico por paso de la corriente a travs del cuerpo humano.

Riesgo de incendio por sobrecarga de los conductores o por cortocircuito.

Por tanto, la energa elctrica ha de considerarse peligrosa, ya que no es perceptible por ninguno de 1os sentidos, debido a que no tiene olor, no se puede ver, no se puede or en la mayora de los casos, no tiene gusto y no es sensible al tacto, salvo en el caso de que la persona tenga un punto a potencial diferente, situacin en la que el choque elctrico ya se ha producido.

Los contenidos a desarrollar son:

1. Anlisis de accidentes elctricos

2. Definicin de contacto elctrico3. Efectos de la corriente elctrica sobre el organismo

4. Tipos de accidentes elctricos

Los objetivos a conseguir son:

Identificar tipos de accidentes elctricos.

Asociar los efectos producidos por un accidente elctrico con el tipo de accidente.

Contrastar valores estadsticos de accidentes de origen elctrico. Identificar un contacto elctrico.

Analizar los efectos de la corriente elctrica en el cuerpo humano

Comparar los distintos factores que intervienen en un accidente elctrico

4.1. ANALISIS DE LOS ACCIDENTES ELCTRICOS

Toda actividad humana que implique un trabajo conlleva, en mayor o menor grado, un peligro para las personas que lo realizan y, a su vez, el peligro presenta unos riesgos que pueden dar como resultado un accidente con sus consecuencias (daos o lesiones).Se dice que se aplican medidas de prevencin cuando stas evitan el riesgo, mientras que si se adoptan medidas que tratan de evitar las consecuencias del accidente se consideran de proteccin.Los accidentes elctricos son cuantitativamente pocos, pero cualitativamente presentan gran importancia, dada la probabilidad tan alta de que tengan malas consecuencias.

En todo accidente de este tipo interviene siempre una cantidad de energa elctrica que se transforma. Esta transformacin puede producirse bien directamente sobre la persona, causndole lesiones orgnicas de origen elctrico, o desencadenando un proceso energtico que d lugar a un accidente de otra naturaleza; en este caso, la corriente elctrica es la causa indirecta. Este tipo de accidentes se denominan accidentes mediatos.El proceso mediante el cual una persona recibe energa elctrica en un accidente directo o inmediato puede ser una simple exposicin a las radiaciones electromagnticas, pero son mucho ms frecuentes y graves los casos en que la vctima queda acoplada elctricamente a la red.En lneas generales, los tres tipos de acoplamientos posibles son el conductivo, el capacitivo y el inductivo. El acoplamiento inductivo resulta ser el ms significativo para corrientes de altas frecuencias.

Igualmente, estos tres acoplamientos, junto con las radiaciones, pueden considerarse como causas posibles de accidentes mediatos, por lo que es necesario conocer la naturaleza de los fenmenos que pueden desencadenarse a partir de ellos.

Por otro lado, el estudio de los efectos de la corriente elctrica sobre el cuerpo humano tiene dos aspectos distintos pero en estrecha relacin: el fsico y el fisiolgico.Es preciso, por tanto, examinar el grado de peligrosidad de la corriente elctrica, en funcin de sus tres variables fsicas: intensidad, frecuencia y tiempo de duracin, a la vez que deben ser analizados los valores de la impedancia que presenta el cuerpo humano y que dependen de las distintas trayectorias seguidas por la corriente elctrica, as como de la naturaleza y el estado de los tejidos atravesados, en todos los valores posibles de frecuencia, para que de los datos obtenidos se pueda establecer el grado de peligrosidad en funcin de la tensin para diferentes valores de la corriente elctrica.

En toda electrizacin del organismo es importante considerar el establecimiento de un rgimen transitorio de corrientes a travs del cuerpo, cuya duracin puede ser importante dependiendo de los tiempos considerados como umbrales de peligro, por lo que los valores de intensidad, tensin e impedancia deben definirse con precisin.En el Cuadro 4.1 de la pgina siguiente se recoge la estructura de los accidentes elctricos y los efectos que stos desencadenan.

4.1.1. Anlisis estadstico de los accidentes elctricos

El resultado de analizar una estadstica de accidentes depende de que sta sea efectuada en un periodo amplio de tiempo, o bien que sea referida a periodos concretos (aos).

Los ejemplos estadsticos que exponemos a continuacin responden a estos dos casos, si bien, el propsito que pretendemos con ello es mostrar la evolucin y la repercusin que los accidentes tienen dentro del concepto de seguridad del sector elctrico.

La Tabla 4.1 refleja la evolucin de los principales indicadores de la accidentabilidad en el sector elctrico en el periodo comprendido entre 1974 y 1991.

Tabla 4.1. Accidentabilidad en el sector elctrico

AoAccidentes TotalesAccidentes mortales TotalesAccidentes elctricosAccidentes elctricos mortalesIfIg

19742.295 19187822,281,95

19752.12920197821,102

19762.084201561220,182,35

19771.96115155319,171,73

19781.9939124419,031,28

19791.96010139619,601,34

19801.71217130717,631,68

19811.68216124417,231,6

19821.51814147316,261,35

19831.6166130117,621,09

19841.4061274416,421,34

19851.331897314,751,1

19861.2659104515,401,52

19871.205790115,481,36

19881.203595215,090,97

19891.1818106315,071,22

19901.272991516,561,38

19911.1541090715,121,38

Por otro lado, si comparamos la duracin media de la incapacidad debida a los accidentes elctricos con la producida por los no elctricos, la primera resulta, como media, aproximadamente cuatro veces mayor a la duracin de la incapacidad causada por otro tipo de accidentes, como se refleja en la Figura 4.1, para el periodo de 1984 a 1991.

1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 Aos

Figura 4.1. Comparacin de las jornadas perdidas en accidentes elctricos con relacin a las perdidas en accidentes no elctricos.

Por el contrario, si analizamos los accidentes por causa elctrica ocurridos en 1993 con baja, notificados mediante parte oficial de accidentes de trabajo y causados por exposicin a contactos elctricos, stos arrojan los datos estadsticos que se reflejan en las Tablas 4.2, 4.3, 4.4 y 4.5, tomando como variable de los mismos:

El sector y la rama de actividad.

La gravedad.

La naturaleza de la lesin.

La parte del cuerpo lesionado.

Las jornadas no trabajadas.

(Sector Y Rama ProfesionalEn la Tabla 4.2 presentamos los sectores de actividad en los que se producen accidentes elctricos.

De la tabla anterior se deduce que el mayor porcentaje de accidentes elctricos se da en el sector de la construccin, esto puede deberse a que:

En este sector proliferan ms las instalaciones elctricas provisionales de obra.

El nivel de especializacin de los operarios es menor

Tabla. 4.2

SectorTotalElctricos% Sobre sector

Agrario31.903380,12

Industria

199.077

841

0,42

Construccin

106.200

617

0,58

Servicios

197.426

364

0,18

TOTAL534.606

1.860

0,35

(Gravedad

Para obtener una visin general de los accidentes elctricos presentamos la Tabla 4.3 de clasificacin de los accidentes segn el sector de trabajo.

En ella observamos que la probabilidad de sufrir un accidente mortal por contacto elctrico es mayor en los sectores agrario y de la construccin que en los de servicios e industria.

Tabla 4.3.

GravedadAgrarioIndustriaConstruccinServicios

Leves33802564345

%86,895,491,494,8

Graves3314415

%7,93,77,14,1

Mortales2894

%5,30,91,51,1

(Naturaleza de la lesin

La Tabla 4.4 refleja que la naturaleza de la lesin con mayor porcentaje de producirse es la quemadura, seguida de los efectos varios de la electricidad y de la conjuntivitis.

Tabla 4.4.

Naturaleza de la LesinN%

Quemaduras86046,24

Efectos electricidad

40922,00

Conjuntivitis31817,09

Resto27314,67

(Parte Del Cuerpo Lesionado

El porcentaje de las partes del cuerpo que sufren ms lesiones por accidente elctrico aparece en la tabla siguiente:

Tabla 4.5.

Parte del Cuerpo LesionadoN%

Manos66434,62

Ojos62433,55

Lesiones mltiples1739,30

Resto41922,53

Como se deduce de la tabla, las manos y los ojos son las partes del cuerpo que presentan el mayor porcentaje de lesiones por motivos elctricos.

(Jornadas De Trabajo PerdidasEl total de jornadas laborales perdidas en 1973 fue de 14.578.894 y, de este nmero, a exposicin por contactos elctricos correspondieron 48.584.

La cifra anterior supone un 0,33% del total de jornadas perdidas, lo que sita a los accidentes elctricos en el lugar 19 de un total de 24 tipos de accidentes posibles.

4.2. DEFINICIN DE CONTACTO ELCTRICO

El riesgo elctrico se define como la probabilidad de que el cuerpo humano se someta a una diferencia de potencial (tensin) con el consiguiente choque elctrico debido a la circulacin de corriente a su travs.No obstante, para que circule corriente elctrica por el organismo es necesario que se den los tres aspectos siguientes:

Que exista una diferencia de potencial entre dos puntos del cuerpo. Que haya un circuito cerrado. Que el elemento que une los dos puntos del cuerpo sea conductor.Estos tres aspectos se reflejan en la Figura 4.2, en la que entre los dos puntos A y B (fase L3 y tierra) existe una diferencia de potencial U.El circuito se cierra a travs de tierra desde el punto de conexin del neutro a tierra y el elemento que une la fase L3 con la mano de la persona que es conductor. Si el objeto que la persona lleva no fuese conductor, el accidente no ocurrira, ya que no se cumplira el ltimo punto y, por tanto, no se cerrara el circuito elctrico.

Figura 4.2. Riesgo de contacto elctrico.

4.3. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELCTRICA SOBRE EL ORGANISMO

De los numerosos trabajos experimentales realizados para conocer los efectos de la corriente elctrica sobre el organismo humano, se pueden destacar los dos aspectos siguientes:

Los fenmenos fisiolgicos que provoca la corriente elctrica.

Los factores que intervienen en el accidente elctrico.

El conocimiento y el estudio de estos aspectos y los datos que de ellos se obtienen, constituyen la base para aplicar los criterios prcticos en el diseo de los elementos de proteccin de las instalaciones elctricas.

4.3.1. Fenmenos fisiolgicos provocados por la corriente elctrica

Este tipo de fenmenos derivados del paso de la corriente elctrica por el organismo humano se deben al valor de la intensidad de corriente y no a la tensin, por lo que pueden provocar accidentes graves e incluso la muerte.

Por tanto, la accin de la corriente se traduce en tres fenmenos que tienen lugar a medida que la intensidad aumenta, como se indica en la siguiente secuencia:

a) De 1 a 3 mA: sensibilidad o umbral de percepcin.

b) De 10 a 15 mA: tetanizacin o contraccin de los msculos de la mano y del brazo, que cerca de los 25 mA se extiende a los msculos de la caja torcica.

c) A partir de 50 mA: fibrilacin ventricular.

Cuadro 4.2. Efectos fisiolgicos de la corriente elctrica en el organismo humano.

Intensidad eficaz en mA a 50 HzDuracin del contacto elctricoFenmeno fisiolgico en el organismo

0 a 3No influyeUmbral de percepcin, no existe riesgo de electrocucin.

3 a 15No influyeImposibilidad de soltarse, variable hasta la tetanizacin.

15 a 25MinutosLmite de la tolerancia, dificultad para respirar, aumenta la presin arterial, contraccin de brazos.

25 a 50Segundos Fuerte tetanizacin, alteraciones cardiacas, inconsciencia, fibrilacin ventricular.

50 a 5.000 (5 A)Si dura menos de un ciclo cardiaco

Superior a un ciclo cardiacoNo se produce fibrilacin ventricular, choque fuerte.

Fibrilacin ventricular, inicio de electrocucin, marcas visibles sobre la piel.

Superior a 5.000 (5 A)Menos de un ciclo cardiaco

Superior a un ciclo cardiacoFibrilacin ventricular. El comienzo de la electrocucin depende de la fase del ciclo cardiaco, inconsciencia, marcas visibles.

Paro cardiaco reversible, quemaduras, inconsciencia, marcas visibles sobre la piel.

Si se ampla el intervalo de intensidades, los fenmenos fisiolgicos que pueden producirse se indican en el cuadro 4.2.

Todos estos valores y efectos aumentan o disminuyen dependiendo del tiempo que dure el paso de la corriente elctrica. Los valores mximos de intensidad de corriente son los siguientes:

Para tiempos inferiores a 150 milisegundos, no hay riesgo, siempre que la intensidad no supere los 30 mA. Para tiempos hasta 500 milisegundos, no hay riesgo, siempre que la intensidad no supere los 30 mA (ver Fig. 4,14).Respecto al concepto de baja o alta tensin, debemos tener en cuenta que la corriente elctrica de baja tensin provoca la muerte por fibrilacin ventricular, al contrario que la de alta tensin, que lo hace por destruccin de los rganos o por asfixia, debido al bloqueo del sistema nervioso.

Si comparamos los efectos causados por la corriente continua con respecto a los que produce la corriente alterna, stos dependen de los valores que tome la intensidad segn aparece en el Cuadro 4.3.

La secuencia de los efectos sobre el organismo que produce el aumento de los valores de la intensidad de corriente es:

Dificultad respiratoria.

Fibrilacin ventricular.

Parada cardiaca.

Inhibicin respiratoria.

Dao nervioso irreversible.

Quemaduras graves.

Prdida de conocimiento.

Muerte,Cuadro 4.3. Comparacin de los efectos de la corriente continua y de la corriente interna en mA

Efecto sobre el organismoCA. (mA)C C

Ligera sensacin en la mano0,41

Umbral de percepcin1,15,2

Choque doloroso y desagradable, sin prdida de control muscular962

Umbral de corriente lmite de control muscular1076

Contraccin muscular2390

Umbral de corrientes peligrosas. Fibrilacin ventricular.80200

Umbral depresivo del sistema nervioso4 A____

(Umbral De Percepcin

Se denomina umbral de percepcin al valor de la corriente elctrica que puede soportar una persona si, cuando sujeta con las manos un electrodo en tensin, sufre una sensacin de cosquilleo, no desagradable ni con dolor muscular. La norma UNE 20-572-92/1 fija este valor en 0,5 mA, cualquiera que sea el tiempo de exposicin.

(Corriente Lmite De Control Muscular

Se define as al valor mximo de intensidad que puede soportar una persona, siendo capaz adems de soltar el electrodo. En corriente alterna, este valor es de 16 mA y en corriente continua, de 76 mA.

(Umbral De Contraccin Muscular

El umbral de contraccin muscular es aquel que produce una contraccin violenta de los msculos contractores o extensores dejando a la persona pegada al conductor o proyectndola violentamente (en el primer caso, la persona es incapaz de soltarse por s sola si no se corta la corriente). Si se contraen los msculos respiratorios se produce la asfixia. La norma UNE 20-572-92/1, lo denomina umbral de no soltar y fija su valor en 10 mA.

(Fibrilacin Ventricular

La fibrilacin ventricular es una accin independiente de las fibras musculares cardiacas que produce una contraccin no coordinada y que entraa la supresin inmediata de la actividad fisiolgica del corazn. Como no puede circular la sangre oxigenada y, por tanto, es imposible hacerla llegar al cerebro, se producen lesiones cerebrobulbares graves en pocos minutos.

La fibrilacin ventricular es un estado que puede llegar a ser irreversible en determinadas condiciones (ver Fig. 4.14).

En los accidentes elctricos de corta duracin (inferior a la del ciclo cardiaco), la fibrilacin puede producirse si el contacto se realiza durante una cierta fase crtica, T, que comprende el 20% aproximadamente de la duracin del ciclo cardiaco, que como media en el hombre es de 0,75 segundos, por lo que el valor de la fase crtica resulta de 0,15 segundos. Este efecto es consecuencia del aumento de la heterogeneidad del estado de excitacin del corazn, debido a las extrasstoles producidas por la corriente elctrica.

En la Figura 4.3 representamos un ciclo cardiaco en el que la zona sombreada corresponde a la fase crtica T (0,15 s). En la Figura 4.4 mostramos la situacin del periodo vulnerable de los ventrculos durante el ciclo cardiaco, y en la Figura 4.5 aparece la variacin de la tensin arterial durante la fibrilacin ventricular.

Sstole

0,75 s

Figura 4.3. Ciclo cardiaco.

Figura 4.4. Periodo vulnerable de los ventrculos del corazn.

Cuando el choque elctrico dura menos de 0,1 segundo. la fibrilacin puede ocurrir para valores de intensidad superiores a 500 mA, y se produce frecuentemente para corrientes de intensidad del orden de algn amperio si el choque tiene lugar durante el periodo vulnerable.

(Umbral De Fbrilacin VentricularSi se adecuan los resultados de las experiencias realizadas con animales a los seres humanos, se establecen como valores umbral de fibrilacin los siguientes:

Para cortos periodos de exposicin (entre 10 y 100 ms), el umbral elevado se sita en una recta que va desde 500 mA a 400 mA. Para duraciones superiores a 1 segundo el umbral inferior se sita sobre la recta que va de 50 mA para 1 segundo a 40 mA para duraciones superiores a 3 segundos.(Otros efectosExisten otros fenmenos fisiolgicos, adems de la fibrilacin ventricular y la tetanizacin de los msculos respiratorios, que pueden conducir a la muerte real, estos son producidos por la intensidad de corriente o por el trayecto que dicha corriente sigue; entre ellos se encuentran los siguientes: lesiones enceflicas, bloqueo de la epiglotis, laringoespasmo, espasmo coronario, shock global, aumento de la presin sangunea, etc.

Las quemaduras son otros de los efectos que pueden provocar una descarga elctrica en el organismo; stas se pueden manifestar de dos formas distintas:

En los accidentes mediatos, la energa debida a un cortocircuito provoca una radiacin originada por el arco elctrico que da lugar a lesiones por quemaduras.

En los accidentes inmediatos, los diferentes acoplamientos elctricos causan quemaduras internas y externas en el cuerpo.

4.3.2. Factores que intervienen en un accidente elctrico

Conviene recordar dos hechos, antes de relacionar los factores que intervienen en un accidente elctrico:

a) Todo contacto fortuito supone un rgimen transitorio, cuya duracin e importancia depender de las caractersticas de la red y del valor de la fase de tensin en el momento de producirse el contacto, adems de la resistencia hmica del organismo.

b) El grado de peligrosidad de la corriente depende de su forma de onda, por lo que en corrientes peridicas tendr una gran importancia el valor de la frecuencia.

A continuacin enumeramos los factores que intervienen en cualquier accidente elctrico:

Valor de la intensidad de la corriente elctrica.

Valor de la tensin.

Tiempo de paso de la corriente elctrica.

Impedancia del cuerpo humano.

Trayectoria que siga la corriente por el organismo.

Naturaleza de la corriente.

Valor de la frecuencia en el caso de corrientes alternas.

Capacidad de reaccin del organismo.

(Valor de intensidad de la comente elctricaSe suele llamar tambin umbral absoluto de intensidad y representa la mxima intensidad de corriente elctrica que puede soportar una persona sin peligro, independientemente del tiempo que dure su exposicin a la corriente.

En el caso de corriente alterna a 50 Hz de frecuencia, hay que tener en cuenta si se trata de valores medios, eficaces o mximos de la intensidad, ya que por desarrollarse en un rgimen transitorio la forma de onda es irregular, y depende del valor de la fase de la tensin en el momento de producirse el contacto.

Tambin conviene establecer el criterio sobre el mximo efecto de la corriente que no resulte peligrosa para la persona, si consideramos que las corrientes elctricas pueden producir la muerte en los seres vivos, lesiones orgnicas graves e irreversibles o, incluso, hacer que queden pegados a los circuitos al ponerse en contacto con ellos, debido a la tetanizacin de sus msculos, sin poderse desprender por sus propios medios.

Por todas estas razones, el criterio ms aconsejable es considerar como valor umbral absoluto de intensidad el mayor valor que permita a la persona desprenderse del contacto por sus propios medios.Este valor se fija para la corriente elctrica alterna a 50 Hz entre 10 y 15 mA, segn el sexo y la edad de las personas.

El Cuadro 4.4 de la pgina siguiente resume los valores de la intensidad de la corriente elctrica, tanto para corriente continua como alterna y para hombre o mujer.

Cuadro 4.4. Valores de la intensidad de corriente elctrica (segn Dalziel).

EfectosCorriente ContinuaCorriente Alterna

60 Hz10.000 Hz

HombresMujeresHombresMujeresHombresMujeres

Ligera sensacin en la mano

Umbral de percepcin

Choque indoloro

Choque doloroso sin prdida de control muscular

Choque doloroso: Let go currentChoque doloroso y grave. Dificultades de respiracin

Principios de la fibrilacin ventricular

Choque de 3 segundos1

5,2

9

62

76

90

200

5000,6

3,5

6

41

51

60

70

5000,4

1,1

1,8

9

16

23

50

1000,3

0,7

1,2

6

10,5

15

35

1007

12

17

55

75

945

8

11

37

50

63

(Valor de la tensin

La diferencia de potencial (tensin) es la causa por la que en un circuito elctrico circula una intensidad.

Es fcil, por tanto, comprender que, para un determinado estado del cuerpo humano con un valor concreto de resistencia, el valor de la intensidad que por l circule viene definido por el mayor o menor valor de la tensin de contacto. Por eso, lo que afecta al organismo humano es el valor de la intensidad de corriente elctrica que pasa a su travs cuando se encuentra sometido a una diferencia de potencial.

El Reglamento Elctrico para Baja Tensin fija como tensiones de seguridad los siguientes valores:

24 voltios para locales o emplazamientos hmedos.

65 voltios en los dems casos.

El efecto ms importante de la tensin es la quemadura, debido a la frmula de la Ley de Joule.

Q = U x I x t x 0,24 caloras

Este es el calor desprendido en el organismo cuando se somete a la tensin U.(Tiempo de paso de la corriente elctricaEl tiempo de paso de la corriente elctrica se denomina umbral absoluto de tiempo y representa el periodo mximo que una persona puede soportar, sin peligro, el paso de la corriente elctrica en baja tensin, de cualquier intensidad, por su cuerpo.

De investigaciones y estudios realizados se confirma que la fibrilacin ventricular es, de entre todos los efectos graves que origina la corriente elctrica en el cuerpo humano, el que necesita menos tiempo para producirse. Sin embargo, no se produce si el tiempo de paso es aproximadamente de 0,025 segundos o inferior.

Como la duracin del periodo de la corriente elctrica de 50 Hz es de 0,02 segundos, se considera como umbral absoluto de tiempos este valor.

La Figura 4.7 representa la correspondencia entre el valor eficaz de la corriente a 50 Hz y el umbral de tiempo.

Figura 4.7. Curva de seguridad.

(Impedancia del cuerpo humanoLas distintas partes del cuerpo humano (piel, msculos, sangre, articulaciones, etc.) presentan una impedancia formada por elementos resistivos y capacitativos frente a la corriente elctrica. Sus valores dependen principalmente del trayecto de la corriente, de la tensin de contacto, del tiempo de paso de la corriente, de la frecuencia, del estado de humedad de la piel, de la presin ejercida, de la superficie de contacto y de la temperatura.

* Impedancia Interna del cuerpo humano, Z. Se denomina as a la impedancia considerada entre dos electrodos en contacto con el cuerpo humano, una vez suprimida la piel bajo los electrodos.

Su valor es principalmente resistivo, ya que depende en gran medida de la trayectoria de la corriente y en menor grado de la superficie de contacto. Cuando sta es muy pequea (del orden de mm2), el valor de la impedancia aumenta.

Impedancia de la piel, Z, Es la impedancia que existe entre un electrodo situado sobre la piel y los tejidos conductores subyacentes.

Esta impedancia se puede considerar como un conjunto de resistencias y capacidades conectadas en paralelo. La estructura de la piel est formada por una capa semiconductora y por pequeos elementos conductores (poros). Su valor decrece muy rpidamente cuando aumenta el valor de la corriente.

Depende principalmente de la tensin, la frecuencia, la superficie de contacto, el tiempo de paso, la presin de contacto, la humedad y la temperatura, de tal forma que, para tensiones de contacto de hasta 50 V, su valor cambia ampliamente, aun para una misma persona.

Para tensiones de contacto comprendidas entre 50 V y 100 V el valor de la impedancia de la piel decrece, y se puede hacer despreciable cuando la piel es perforada.

Respecto a su relacin con la frecuencia de la corriente, cuando sta aumenta, la impedancia decrece.

Impedancia total del cuerpo humano, Z, Es el resultado de sumar vectorialmente la impedancia interna y las impedancias de la piel tanto a la entrada de la corriente como a la salida; segn se representa en la Figura 4.8, la impedancia est formada por una componente resistiva y otra capacitativa (en pgina siguiente).

Para tensiones de contacto inferiores a 50 V, su valor vara ampliamente, mientras que para tensiones de contacto ms elevadas, su valor se aproxima al de la impedancia interna una vez perforada la piel

Figura 4,8. Impedancia total del cuerpo humano; donde Z es la impedancia interna; Zp1, Zp2 es la impedancia de la piel; ZT es la impedancia total.

.

En relacin con la influencia de la frecuencia, resulta que la impedancia total del cuerpo humano es ms elevada en corriente continua y aumenta cuando sube la frecuencia.

La Tabla 4.6 recoge los valores de la impedancia total del cuerpo humano para una trayectoria mano a mano y mano a pie con dos superficies de contacto aproximadamente de 50 cm a 100 cm y en condiciones secas.

Tabla 4.6. Valores de la impedancia total del organismo humano.

Tensin de contacto

[V]Valores de impedancia total (() del cuerpo humano que no son sobrepasados por (X% de la poblacin)

5%50%95%

25

50

75

100

125

220

700

1.000

(valor asinttico)1.750

1.450

1.250

1.200

1.125

1.000

750

700

6503.250

2.625

2.200

1.875

1.625

1.350

1.100

1.050

7506.100

4.375

3.500

3.200

2.875

2.125

1.550

1.500

850

Resistencia inicial del cuerpo humano, R.. Cuando se produce el contacto elctrico, los elementos capacitativos del cuerpo humano estn descargados, ya que en ese momento las impedancias de la piel son despreciables y, por tanto, la resistencia inicial es prcticamente igual a la impedancia interna del cuerpo, segn podemos apreciar en la Figura 4.8.

La resistencia inicial R depende principalmente de la trayectoria de la corriente y en segundo trmino de la superficie de contacto.

En la Figura 4.9 se representan los valores de la resistencia interna del cuerpo humano en funcin de la trayectoria seguida por la corriente elctrica.

Las cifras indican el porcentaje de la impedancia del cuerpo para el trayecto correspondiente en relacin con el trayecto mano a mano.

Las cifras sin parntesis corresponden al trayecto desde una mano a las partes del cuerpo consideradas, mientras que las cifras entre parntesis corresponden al trayecto entre las dos manos y la parte del cuerpo correspondiente.

La impedancia entre una mano y los dos pies es igual al

75%, mientras que la impedancia entre las dos manos y los dos pies equivale al 50% de la impedancia entre las dos manos

Figura 4.9. Impedancia interna del cuerpo humano.

El valor de la resistencia inicia] del cuerpo humano se puede considerar 500 ohmios, para una trayectoria de la corriente elctrica de mano a mano, o de mano a pie siendo la superficie de contacto grande.

Las Figuras 4.10 y 4.11 representan los valores estadsticos de la impedancia total del cuerpo humano para tensiones de contacto de hasta 5.000 V y 700 V, con una trayectoria de mano a mano o de mano a pie.

Es igualmente importante considerar el grado de humedad de la piel, para lo cual se definen cuatro estados de la misma que son los siguientes:

1st Piel perfectamente seca, sin sudor.

2nd Piel hmeda

3rd Piel mojada.

4th Piel sumergida en agua.

Figura 4.10. Valores estadsticos de la impedancia total.

Figura 4.11. Valores estadsticos de la impedancia total para tensiones de contacto de hasta 700 V.

Si representamos cada uno de los estados anteriores como R = f(U), obtenemos las cuatro curvas de la Figura 4.12 que representan la variacin de la resistencia del cuerpo humano con el grado de humedad de la piel,

El Reglamento Elctrico toma como valor tipo de resistencia del cuerpo humano el de 3.000 ohmios en condiciones normales de humedad. Esta resistencia es muy baja ya que los valores medios oscilan entre 100.000 y 600.000 ( con piel seca.

Figura 4.12. Variacin de la resistencia del cuerpo humano con la tensin, en funcin de la humedad de la piel

Figura 4.13. Trayectorias de la corriente elctrica en el cuerpo humano: (a) mano - pie del lado contrario; (b) mano - cabeza; (c) mano derecha - trax - mano izquierda; (d) mano izquierda - pie izquierdo

(Trayectoria de la corriente elctrica

La corriente elctrica siempre sigue el camino que le ofrece menos resistencia ante un contacto elctrico realizado entre dos puntos a distinto potencial

Por eso, las consecuencias que la corriente elctrica produce en el organismo dependen de los rganos que sta atraviese

En la Figura 4.13 se representan las posibles trayectorias de la corriente con mayor grado de peligrosidad

. Hay que tener presente que la fibrilacin ventricular se produce cuando la trayectoria de la corriente afecta a la zona cardiaca, mientras que si no es as, se necesitan valores de intensidad de corriente

superiores para que sta se produzca.(Naturaleza de la corriente elctrica

En lneas generales, los efectos de la naturaleza de la corriente elctrica (continua o alterna) sobre el cuerpo humano son diferentes; una de las caractersticas que les diferencia es la frecuencia.La norma UNE 20-572-92/1 define los efectos que tanto la corriente continua como la corriente alterna provocan en el organismo en cuatro zonas representadas en una grfica de intensidad - tiempo.

Las figuras 4.14 y 4.15 muestran estas grficas con sus efectos sobre las personas y en las que se pueden comparar sus diferencias

(Frecuencia

En corriente alterna, cuanto mayor es la frecuencia menores son sus efectos. Se ha comprobado que a partir de 1.000 Hz los umbrales que implican afeccin del organismo aumentan, es decir, disminuyen los efectos sobre el organismo humano y a los 10.000 Hz, la corriente alterna se comporta como continua.

Igualmente, sabemos que la corriente alterna de alta frecuencia tiende a circular por la piel sin daar rganos internos importantes y a partir de 100.000 Hz se produce calentamiento de los tejidos por efecto Joule, as como efectos provocados por la exposicin a campos electromagnticos de elevada potencia.Por este motivo, se utiliza corriente elctrica de alta frecuencia (aproximadamente de 450.000 Hz) en aparatos electroquirrgicos con el fin de aprovechar la comente elctrica como fuente calorfica.

Por el contrario, con las frecuencias industriales de 50/60 Hz los efectos son mortales.

Tambin la forma de onda de la corriente influye en los efectos producidos, hasta el punto de que estos aumentan cuanto mayor es la amplitud de la onda.

La corriente continua, para valores de intensidad de corrientes iguales, resulta menos peligrosa que la corriente alterna. Sin embargo, si el paso de la corriente continua por el cuerpo se realiza durante un periodo de tiempo grande, puede provocar el efecto de electrlisis de la sangre y la formacin de gases que dan lugar a una embolia gaseosa.

(Capacidad de reaccinEl efecto que la corriente elctrica produce en cada persona. en un accidente, es muy diferente.

Estudios realizados demuestran que estos efectos son funcin de una serie de caractersticas de la persona afectada, como:

Estado fsico y psicolgico.

Grado de alcohol.

Nerviosismo o excitacin.

Problemas cardiacos.

Edad, sexo, hambre, fatiga, sed, raza.

Dormido o despierto (se ha comprobado que una persona dormida aguanta aproximadamente el doble de intensidad que despierta).

Desde el punto de vista psicolgico, existen dos factores que intervienen en la capacidad de reaccin de la persona afectada por el accidente elctrico, como;

La personalidad,

La preparacin psquica.

En este campo de estudio, la personalidad se define como la condicin biolgica de la persona ante los efectos que puede provocar la corriente elctrica.

Para determinar dicha condicin ante un estmulo elctrico, es necesario realizar varias experiencias, lo que demuestra que las personas sanas disponen de gran resistencia fsica a los efectos elctricos, mientras que las personas de constitucin dbil suelen resultar mejores conductoras de la corriente elctrica.

Este hecho pone de manifiesto que la tolerancia a los efectos elctricos es variable para cada persona y en parte esta condicionada por las caractersticas fsicas y psicolgicas del individuo. La preparacin psquica se ve afectada por el grado de atencin que depende, a su vez, del nivel de capacitacin tcnica y del estado de nimo de la persona.

Entre las caractersticas que influyen en la atencin que presta un individuo en situaciones de riesgo estn:

La fatiga.

El sueo.

La preparacin.

El miedo.

4.4. TIPOS DE ACCIDENTES ELCTRICOS

Los accidentes elctricos se originan por el contacto de la persona con partes en tensin de una instalacin o elementos de la misma. Debido a este hecho, los contactos elctricos se clasifican en:

Contactos elctricos directos. Contactos elctricos indirectos.4.4.1. Contacto elctrico directo

El Reglamento Elctrico define el contacto elctrico directo cuando toca con alguna parte de su cuerpo una parte del circuito o sistema que en condiciones normales est energizada.

El Reglamento Elctrico define el contacto elctrico indirecto: como el contacto de personas cuando toca con una parte de su cuerpo una parte metlica de un equipo elctrico, que en condiciones normales est desenergizada pero que en condiciones de falla se energizaLa forma de producirse un contacto elctrico directo puede ser:

Contacto directo con dos conductores activos de una lnea.

Contacto directo con un conductor activo de lnea y masa o tierra.

Contacto directo por descarga inductiva.

La Figura 4.16 muestra un contacto elctrico directo producido porque una persona toca con cada mano una fase distinta de la lnea y, por tanto, se somete a la tensin existente entre las dos fases.

Figura 4.16. Contacto directo con dos conductores activos de una lnea.

En este caso, la trayectoria de la corriente elctrica atraviesa el trax, por lo que, puede provocar la muerte instantnea.

La Figura 4.17 representa un contacto elctrico directo entre la mano de la persona que toca una fase de la red y los pies que tocan tierra. Al estar el neutro de la red puesto a tierra, como es habitual, el circuito elctrico se cierra a travs de ella.

En esta situacin, la trayectoria de la corriente por el cuerpo es tambin peligrosa ya que puede paralizar la actividad cardiaca del corazn.

Figura 4.17. Contacto directo entre un conductor activo y tierra.

En la Figura 4.18 de la pgina siguiente se aprecia un accidente en el que se produce un choque elctrico sin que la persona llegue a tocar fsicamente la parte metlica de la instalacin que se halla en tensin.

Este accidente se debe a que se acorta la distancia mnima de seguridad hasta el punto de que se supera el valor de aislamiento del aire y se provoca, con ello, la descarga disruptiva.La Figura 4.19 de la pgina siguiente representa dos casos de contactos elctricos ms comunes. En el caso (a) mostramos un contacto elctrico directo entre una fase de la red y tierra, en el que el neutro del transformador est conectado a tierra.

Por el contrario, el caso (b) simula un accidente por contacto elctrico directo entre una fase de la red y tierra, por avera del transformador sin que el neutro est conectado a tierra.

Figura 4.18. Contacto directo por descarga disruptiva.

(a)

(b)Figura 4.19. Ejemplos de contactos elctricos directos, (a) Con neutro a tierra, (b) Sin neutro a tierra.

4.4.2. Tensin de contacto directo

Cuando una persona est en contacto directo con una parte activa y una masa metlica, la tensin de contacto est prxima a la tensin simple (220 V).

Si se desprecian las resistencias de toma de tierra, la resistencia del cuerpo es la que limita la corriente corporal, cuyo valor es:

I corporal = Uc = 220 = 0,073 A = 73 mA

Rc 3.000

Considerando que la resistencia corporal es igual a 3.000 (. La Figura 4.20 representa esta situacin.

Figura 4.20. Tensin de contacto directo.

Ejercicio de Aplicacin

Un operario, que realiza un trabajo en un cuadro de una instalacin de 220/380 voltios con la correspondiente herramienta y el equipo de proteccin adecuados, detecta que el destornillador tiene una pequea grieta en su aislamiento; la resistencia de aislamiento del destornillador es de 2.500 ohmios.

Uno de los guantes tiene un poro que no se ha observado en la verificacin de la herramienta, siendo la resistencia de aislamiento de este guante de 30 ohmios en ambiente hmedo (manos hmedas) y de 1.500 ohmios en ambiente seco (manos secas). Deducir:

1st Qu tipo de accidente sufrir el operario al trabajar con los guantes y herramientas que se han descrito?

2nd La intensidad de paso por el cuerpo del operario y analizar los efectos que le produce en su organismo.

Solucin

1st Se puede producir un accidente elctrico por paso de corriente a travs del organismo, por tanto, el contacto elctrico ser directo.

2nd Si llamamos:

RD = resistencia del destornillador

RG = resistencia de los guantes

RH = resistencia del cuerpo humano

RM = resistencia de masa (pie - suelo)

La intensidad que pasa por el cuerpo del operario ser:

En el caso de ambiente seco:

Rd Rg Rh

V 2.500 1.500 3.000 Rh= 0

220

Ih = = 0,0366 A

6.000

Existe riesgo de fibrilacin ventricular segn se ve en la Figura 4.14.

Si el ambiente es hmedo:

Rd Rg Rh

2500 30 1000

V Rm = 0

220

Ih = = 0,0623 A

3530

Existe riesgo de fibrilacin ventricular segn se observa en la Figura 4,14.

1.4.3. Contacto elctrico indirecto Por contacto elctrico indirecto entendemos el contacto de personas con masas puestas accidentalmente bajo tensin, que en condiciones normales de funcionamiento

estn sin tensin

Por contacto elctrico indirecto entendemos el contacto de personas con masas puestas

accidentalmente bajo tensin, en condiciones normales de funcionamiento estn sin tensin

La Figura 4.22 de la pgina siguiente representa dos casos de contacto elctrico indirecto. El caso (a) es el de un contacto elctrico indirecto por avera en el aparato elctrico (contacto a masa), el circuito se cierra a travs de tierra por e1 neutro del transformador; por otro lado, el caso (b) corresponde tambin a un contacto elctrico indirecto, debido a una avera de una fase del motor.

La Figura 4.21 representa un ejemplo de

contacto elctrico indirecto, en el cual la

mano de la persona toca la parte metlica de un electrodomstico que, por avera, est bajo

Figura 4.21. Contacto elctrico indirecto

4.4.4. Tensin de Contacto Indirecto

Cuando una persona est en contacto con la masa de un receptor con un fallo de aislamiento y otra masa metlica cuyo valor de puesta a tierra es ms dbil, la tensin de contacto indirecto (UC) es proporcional al valor de la corriente de defecto. La corriente corporal es inversamente proporcional a la resistencia del cuerpo, como en el caso anterior. La Figura 4.23 representa esta situacin.

Suponiendo que RT = 20 ( (de tierra) y que la resistencia interna RI. = 30 ( (del aparato), con RC corporal = 2.000 (, se obtienen, para Un = 220 V, los siguientes valores:

Fig 4.22 Ejemplos de contactos elctricos indirectos

Corriente de defecto, Id:

Id = Un / (Rt+Ri )

= 220 / 20 + 30

= 4,4 A

Tensin de contacto, UcUC = RT x Id = 20 x 4,4 = 88 V

Figura 4.23. Tensin de contacto indirecto

Corriente corporal, /C :

Ic = Uc / Rc = 88 / 3000 = 0,029 A

Las tensiones de contacto indirecto deben eliminarse en un tiempo tanto ms corto cuanto ms elevado sea su valor.

4.4.5. Tensiones de Seguridad

Las tensiones de contacto mximas previstas admisibles, en funcin de la clase de local, son las que se indican en el grfico de la Figura 4.24.

12 25 60 210 310 500 (V)

Tensin de contacto

Figura 4.24. Curva de Seguridad

Ic = 29 mA

Curva A2: locales secos; tensin mxima VI = 65 V

Curva A3: locales hmedos; tensin mxima UI = 24 V

Curva A4: locales sumergidos; tensin mxima UI = 12 V

Los dispositivos de proteccin deben asegurar un corte automtico del circuito.

En los contactos directos la proteccin debe realizarse de alguna de las siguientes formas:

Con aislamiento de las partes activas. Alejamiento de las partes activas. Barreras.Para el caso de los contactos indirectos, la proteccin contra una tensin peligrosa (Uc ( 60 V) requiere obligatoriamente el corte automtico del circuito de alimentacin en un tiempo tanto ms corto cuanto ms elevada sea la tensin.

En la prctica, se protegen los circuitos secundarios con interruptores magnetotrmicos de intensidad de desconexin magntica. Idm, entre 3,5 a 6 In, o por interruptores diferenciales: In de 30/300/500 mA.

Resumen

La intensidad de corriente es la que provoca la fibrilacin ventricular del corazn.

Valores de intensidad de corriente superiores a 9 mA producen violenta contraccin muscular (proyectar o imposibilidad de despegarse).

La corriente continua puede provocar trastornos en el organismo debido a fenmenos electrolticos.

1 a 3 mA, sensibilidad o umbral de percepcin.

10 a 15 mA, tetanizacin de los msculos de la mano y brazo.

25 mA, contraccin de los msculos de la caja torcica.

Superior a 50 mA, fibrilacin ventricular.

Para duraciones de paso de corriente elctrica menores a 0,15 segundos, se garantiza cierta seguridad.

En baja tensin (1 a 1.000 V) las tensiones de seguridad son 24 y 65 voltios.

Un contacto elctrico con corriente de 50 Hz a 220 V durante un segundo puede provocar la muerte.

Actividades Prcticas

Contacto Directo con Partes Activas

Tipo de actividad formativaDe desarrollo de habilidades cognitivas.

Objetivos de la actividadAnalizar los efectos, sobre el cuerpo humano, de un contacto elctrico directo entre dos conductores activos sobre suelo aislado.

Analizar los efectos sobre el cuerpo humano de un contacto elctrico directo entre un conductor de fase y una tubera de agua sobre suelo aislado.

Medios o recursos necesarios Transformador y toma de acometida.

Panel de fusibles.

Panel de toma de tierra.

Panel de partes conductoras con potencial a tierra.

Panel modelo persona.

Ampermetro escala 300 mA.

Voltmetro escala 1.00

Procedimiento y secuencia de trabajo

Caso a)1. Monta el circuito elctrico de la siguiente figura:

2. Mide la corriente elctrica que pasa a travs del cuerpo humano, Ic

3. Mide la tensin de contacto Uc

4. Calcula la corriente Ic

5. Calcula la tensin de contacto Uc

Caso b)1. Monta el circuito elctrico segn la siguiente figura:

2. Mide la corriente elctrica que pasa por el cuerpo humano, Ic

3. Mide la tensin de contacto Uc4. Calcula la corriente Ic

5. Calcula la tensin de contacto UcSntesis de la actividadQu efectos provoca en el cuerpo de la persona el contacto directo analizado para ambos casos?

Actividades Prcticas

Contacto Indirecto con Partes ActivasTipo de actividad formativaDe desarrollo de habilidades cognitivas.

Objetivos de la actividad Analizar los electos, sobre el cuerpo humano, de una derivacin a masa producida por el fallo de aislamiento de la carcasa metlica de un aparato receptor, con distintas resistencias de paso.

Analizar los efectos, sobre el cuerpo humano, de una derivacin a masa incompleta de un receptor, con distintas resistencias de paso.

Medios o recursos necesarios Transformador/toma de acometida.

Panel de fusibles-

Panel de toma de tierra.

Panel receptor con resistencia de derivacin a masa.

Panel modelo persona.

Panel de resistencia de paso.

Ampermetro escala 100 mA.

Voltmetro escala 300 V.

Procedimiento y secuencia de trabajoCaso a)

1. Monta el circuito elctrico de la siguiente figura con una resistencia Ru = 10 ohmios;

2. Mide la corriente elctrica que pasa o travs del cuerpo humano, IH y la tensin de contacto, Uc, con derivacin a masa completa y con distintas resistencias de paso: R = 10 (, 470 ( y 15.000 (.

3. Calcula la corriente /H que pasa por el cuerpo humano y la tensin de contacto Uc con derivacin o masa completa del receptor y con diferentes resistencias de paso: Ru = 10 (, 470 ( y 15.000 (.

Caso b)

1. Monta el circuito elctrico segn la siguiente figura con RK = 470 ( y Ru = 10 (.

2. Mide la corriente IH que pasa por el cuerpo humano y la tensin de contacto con derivacin a masa incompleta del receptor para distintas resistencias de paso: R = 10 (, 470 ( y 15.000 (.

3. Calcula la corriente IH que atraviesa el cuerpo humano y la tensin de contacto con derivacin a masa incompleta del receptor para diferentes resistencias de paso; R = 10 (, 470 ( y 15.000 (.Sntesis de la actividada) Deduce los efectos de una derivacin a masa completa de un receptor sobre el cuerpo humano.

b) Deduce los efectos de una derivacin a masa incompleta de un receptor sobre el cuerpo humano.

AUTOEVALUACION

1) Qu factores de los indicados a continuacin no influyen en un accidente elctrico?

a) La intensidad de la corriente y el tiempo de paso.

b) La tensin y la intensidad de corriente de paso.

c) El tipo de instalacin elctrica y la ropa del operario

2) Las tensiones de seguridad establecidas para no desencadenar una circulacin de corriente peligrosa para el cuerpo humano son de:

a) En locales hmedos 24 V y en locales secos 65 V.

b) En locales hmedos y secos 65 V.

c) Depende de la intensidad de la corriente.

3) En un accidente elctrico con paso de corriente, la gravedad est determinada fundamentalmente por:

a) La resistencia de la puesta a tierra.

b) La tensin de la corriente.

c) La intensidad que atraviesa el cuerpo.

4) Desde el punto de vista fsico los campos de 50 Hz:

a) Se comportan como las radiaciones ionizantes.

b) Actan como las radiofrecuencias y microondas.

c) Son diferentes a las otras ondas electromagnticas.

5) En un local o emplazamiento conductor, la resistencia de tierra ser tal que cualquier masa no pueda dar lugar a tensiones de contactos superiores a:

a) 12 V.

b) 24 V.

c) 65 V.

6) Qu tipos de riesgos se derivan de la comente elctrica?

a) Choque elctrico.

b) Quemaduras.

c) Incendios.

7) Para que circule corriente por un cuerpo humano, qu es necesario que ocurra?

a) Que exista una diferencia de potencial entre dos puntos del cuerpo-

b) Que exista un circuito cerrado.

c) Que el elemento que une los dos puntos del cuerpo sea conductor.

d) Todas.

8) El valor mximo de la intensidad de corriente elctrica que puede soportar una persona siendo capaz de soltar el electrodo al que est agarrado se define como:

a) Umbral de contraccin muscular.

b) Corriente limite de contraccin muscular.

c) Fibrilacin ventricular.

9) A partir de qu tiempo se puede producir la fibrilacin ventricular del corazn?

a) 0,20 segundos.

b) 0,15 segundos.

c) 0,75 segundos.

10) De estas tres trayectorias posibles de la corriente elctrica, cul es la ms peligrosa?

a) Mano - codo.

b) Rodilla - pie.

c) Mano derecha - mano izquierda.

Impedancia Total del Cuerpo Humano para tensiones de contacto hasta 5.000 V (ZT)