Ley de Ohm (¡de nuevo!)

Una frase común que se escucha en referencia a la seguridad eléctrica es algo como esto:" No es el voltaje lo que mata, es actual ! "Si bien hay un elemento de verdad en esto, hay más que entender sobre el peligro de descargas eléctricas que este simple adagio. Si el voltaje no presentara ningún peligro, nadie imprimiría ni exhibiría carteles que dijeran: PELIGRO:¡ALTO VOLTAJE!

El principio de que "la corriente mata" es esencialmente correcto. Es la corriente eléctrica la que quema los tejidos, congela los músculos y fibrila los corazones. Sin embargo, la corriente eléctrica no se produce por sí sola:debe haber voltaje disponible para motivar que la corriente fluya a través de la víctima. El cuerpo de una persona también presenta resistencia a la corriente, lo cual debe tenerse en cuenta.

Tomando la Ley de Ohm para voltaje, corriente y resistencia, y expresándola en términos de corriente para un voltaje y resistencia dados, tenemos esta ecuación:

La cantidad de corriente a través de un cuerpo es igual a la cantidad de voltaje aplicado entre dos puntos de ese cuerpo, dividida por la resistencia eléctrica ofrecida por el cuerpo entre esos dos puntos. Obviamente, cuanto más voltaje esté disponible para hacer que la corriente fluya, más fácil pasará a través de cualquier cantidad determinada de resistencia.

De ahí el peligro de alto voltaje que puede generar suficiente corriente como para causar lesiones o la muerte. Por el contrario, si un cuerpo presenta una mayor resistencia, fluirá menos corriente para cualquier cantidad determinada de voltaje. La cantidad de voltaje que es peligrosa depende de cuánta resistencia total haya en el circuito para oponerse al flujo de corriente eléctrica.

La resistencia corporal no es una cantidad fija. Varía de persona a persona y de vez en cuando. Incluso existe una técnica de medición de la grasa corporal basada en la medición de la resistencia eléctrica entre los dedos de las manos y los pies de una persona.

Los diferentes porcentajes de grasa corporal proporcionan diferentes resistencias:una variable que afecta la resistencia eléctrica en el cuerpo humano. Para que la técnica funcione con precisión, la persona debe regular su ingesta de líquidos durante varias horas antes de la prueba, lo que indica que la hidratación corporal es otro factor que afecta la resistencia eléctrica del cuerpo.

La resistencia del cuerpo también varía en función de cómo se hace el contacto con la piel:de mano a mano, de mano a pie, de pie a pie, de mano a codo, etc. El sudor, rico en sal y minerales, Es un excelente conductor de electricidad por ser líquido. También lo es la sangre con su contenido igualmente alto de sustancias químicas conductoras.

Por lo tanto, el contacto con un cable hecho por una mano sudorosa o una herida abierta ofrecerá mucha menos resistencia a la corriente que el contacto con la piel limpia y seca.

Midiendo la resistencia eléctrica con un medidor sensible, mido aproximadamente 1 millón de ohmios de resistencia (1 MΩ) en mis manos sosteniendo las sondas metálicas del medidor entre mis dedos. El medidor indica menos resistencia cuando apreté las sondas con fuerza y ​​más resistencia cuando las sostengo sin apretar.

Sentado aquí en mi computadora, escribiendo estas palabras, mis manos están limpias y secas. Si estuviera trabajando en un entorno industrial caluroso y sucio, la resistencia entre mis manos probablemente sería mucho menor, presentando menos oposición a la corriente letal y una mayor amenaza de descarga eléctrica.

¿Cuánta corriente eléctrica es dañina?

La respuesta a esa pregunta también depende de varios factores. La química corporal individual tiene un impacto significativo en cómo la corriente eléctrica afecta a un individuo. Algunas personas son muy sensibles a la corriente y experimentan contracciones musculares involuntarias con descargas de electricidad estática.

Otros pueden generar grandes chispas al descargar electricidad estática y apenas sentirla, y mucho menos experimentar un espasmo muscular. A pesar de estas diferencias, se han desarrollado pautas aproximadas a través de pruebas que indican que se necesita muy poca corriente para manifestar efectos nocivos (nuevamente, consulte el final del capítulo para obtener información sobre la fuente de estos datos).

Todas las cifras actuales se expresan en miliamperios (un miliamperio es igual a 1/1000 de un amperio):

Una tabla de los efectos de la electricidad en el cuerpo

"Hz" significa la unidad Hertz . Es la medida de la rapidez con la que se alterna la corriente alterna, también conocida como frecuencia . Entonces, la columna de cifras etiquetada como "60 Hz CA" se refiere a una corriente que se alterna a una frecuencia de 60 ciclos (1 ciclo =período de tiempo en el que la corriente fluye en una dirección y luego en la otra) por segundo.

La última columna, denominada "CA de 10 kHz", se refiere a la corriente alterna que completa diez mil (10,000) ciclos de ida y vuelta cada segundo.

Tenga en cuenta que estas cifras son solo aproximadas, ya que las personas con diferente química corporal pueden reaccionar de manera diferente. Se ha sugerido que una corriente a través del pecho de solo 17 miliamperios de CA es suficiente para inducir fibrilación en un sujeto humano en determinadas condiciones. La mayoría de nuestros datos sobre la fibrilación inducida provienen de pruebas con animales. Obviamente, no es práctico realizar pruebas de fibrilación ventricular inducida en sujetos humanos, por lo que los datos disponibles son incompletos.

Ah, y en caso de que se lo esté preguntando, ¡no tengo idea de por qué las mujeres tienden a ser más susceptibles a las corrientes eléctricas que los hombres! Suponga que colocara mis manos a través de los terminales de una fuente de voltaje de CA a 60 Hz (60 ciclos por segundo). ¿Cuánto voltaje sería necesario en esta condición de piel limpia y seca para producir una corriente de 20 miliamperios (suficiente para hacer que no pueda soltar la fuente de voltaje)? Podemos usar la ley de Ohm para determinar esto:

E =IR E =(20 mA) (1 MΩ) E =20.000 voltios o 20 kV

Tenga en cuenta que este es un escenario del “mejor caso” (piel limpia y seca) desde el punto de vista de la seguridad eléctrica y que esta cifra de voltaje representa la cantidad necesaria para inducir el tétanos. ¡Se necesitaría mucho menos para causar una conmoción dolorosa! Además, tenga en cuenta que los efectos fisiológicos de cualquier cantidad particular de corriente pueden variar significativamente de una persona a otra y que estos cálculos son solo estimaciones aproximadas .

Con agua rociada en mis dedos para simular el sudor, pude medir una resistencia mano a mano de solo 17,000 ohmios (17 kΩ). Tenga en cuenta que esto es solo con un dedo de cada mano en contacto con un alambre de metal delgado. Volviendo a calcular el voltaje requerido para causar una corriente de 20 miliamperios, obtenemos esta cifra:

E =IR E =(20 mA) (17 kΩ) E =340 voltios

En esta condición realista, solo se necesitarían 340 voltios de potencial de una de mis manos a la otra para generar 20 miliamperios de corriente. Sin embargo, todavía es posible recibir una descarga mortal con un voltaje menor que éste. Proporcionó una figura de resistencia mucho más baja del cuerpo aumentada por el contacto con un anillo (una banda de oro envuelta alrededor de la circunferencia del dedo hace una excelente punto de contacto para descarga eléctrica) o el contacto total con un objeto metálico grande, como un tubo o el mango de metal de una herramienta, la cifra de resistencia del cuerpo podría caer tan bajo como 1,000 ohmios (1 kΩ), lo que permite que un voltaje aún más bajo presente un potencial peligro.

E =IR E =(20 mA) (1 kΩ) E =20 voltios

Observe que en esta condición, 20 voltios son suficientes para producir una corriente de 20 miliamperios a través de una persona; suficiente para inducir el tétanos. Recuerde, se ha sugerido que una corriente de solo 17 miliamperios puede inducir fibrilación ventricular (corazón). Con una resistencia de mano a mano de 1000 Ω, solo se necesitarían 17 voltios para crear esta peligrosa condición.

E =IR E =(17 mA) (1 kΩ) E =17 voltios

Diecisiete voltios no es mucho en lo que respecta a los sistemas eléctricos. Por supuesto, este es el escenario del "peor de los casos" con voltaje de CA de 60 Hz y una conductividad corporal excelente, pero demuestra que un voltaje bajo puede representar una amenaza seria bajo ciertas condiciones.

Las condiciones necesarias para producir 1000 Ω de resistencia corporal no tienen por qué ser tan extremas como las que se presentaron (piel sudorosa con contacto en un anillo de oro). La resistencia del cuerpo puede disminuir con la aplicación de voltaje (especialmente si el tétanos hace que la víctima mantenga un agarre más fuerte sobre un conductor) de modo que con voltaje constante, una descarga puede aumentar en severidad después del contacto inicial.

Lo que comienza como un impacto leve, lo suficiente para "congelar" a una víctima para que no pueda soltarla, puede convertirse en algo lo suficientemente severo como para matarla a medida que la resistencia de su cuerpo disminuye y la corriente aumenta en consecuencia.

La investigación ha proporcionado un conjunto aproximado de cifras para la resistencia eléctrica de los puntos de contacto humanos en diferentes condiciones (consulte el final del capítulo para obtener información sobre la fuente de estos datos):

• Cable tocado con el dedo:40.000 Ω a 1.000.000 Ω seco, 4.000 Ω a 15.000 Ω húmedo.
• El cable sostenido con la mano:15,000 Ω a 50,000 Ω seco, 3,000 Ω a 5,000 Ω húmedo.
• Alicates de metal sostenidos con la mano:5,000 Ω a 10,000 Ω secos, 1,000 Ω a 3,000 Ω húmedos.
• Contacto con la palma de la mano:3,000 Ω a 8,000 Ω seco, 1,000 Ω a 2,000 Ω húmedo.
• Tubo de metal de 1.5 pulgadas agarrado con una mano:1,000 Ω a 3,000 Ω seco, 500 Ω a 1,500 Ω húmedo.
• Tubo de metal de 1,5 pulgadas agarrado con las dos manos:500 Ω a 1500 kΩ seco, 250 Ω a 750 Ω húmedo.
• Mano sumergida en líquido conductor:200 Ω a 500 Ω.
• Pie sumergido en líquido conductor:100 Ω a 300 Ω.

Tenga en cuenta los valores de resistencia de las dos condiciones que involucran una tubería de metal de 1.5 pulgadas. La resistencia medida con dos manos agarrando el tubo es exactamente la mitad de la resistencia de una mano agarrando el tubo.

Con dos manos, el área de contacto corporal es dos veces mayor que con una mano. Esta es una lección importante que aprender:la resistencia eléctrica entre cualquier objeto en contacto disminuye con el aumento del área de contacto, siendo todos los demás factores iguales. Con dos manos sosteniendo la tubería, la corriente tiene dos, paralelas rutas a través de las cuales fluir desde la tubería hasta el cuerpo (o viceversa).

Como veremos en un capítulo posterior, paralelo Las vías del circuito siempre dan como resultado una resistencia general menor que cualquier vía única considerada por sí sola.

En la industria, 30 voltios generalmente se considera un valor umbral conservador para voltaje peligroso. La persona cautelosa debe considerar cualquier voltaje superior a 30 voltios como amenazante, sin depender de la resistencia normal del cuerpo para protegerse contra los golpes. Dicho esto, sigue siendo una excelente idea mantener las manos limpias y secas y quitarse todas las joyas de metal cuando se trabaja cerca de la electricidad.

Incluso alrededor de voltajes más bajos, las joyas de metal pueden presentar un peligro al conducir suficiente corriente como para quemar la piel si entran en contacto entre dos puntos de un circuito. Los anillos de metal, especialmente, han sido la causa de más de unos pocos dedos quemados al formar puentes entre puntos en un circuito de alta corriente y bajo voltaje.

Además, los voltajes inferiores a 30 pueden ser peligrosos si son suficientes para inducir una sensación desagradable, que puede hacer que usted se mueva bruscamente y entre en contacto accidentalmente con un voltaje más alto o algún otro peligro. Recuerdo que una vez trabajé en un automóvil en un caluroso día de verano.

Llevaba pantalones cortos y mi pierna desnuda toca el parachoques cromado del vehículo mientras aprieto las conexiones de la batería. Cuando toqué con mi llave de metal el lado positivo (sin conexión a tierra) de la batería de 12 voltios, pude sentir una sensación de hormigueo en el punto donde mi pierna tocaba el parachoques. La combinación del contacto firme con el metal y mi piel sudorosa hizo posible sentir una descarga con solo 12 voltios de potencial eléctrico.

Afortunadamente, no sucedió nada malo, pero si el motor hubiera estado funcionando y el impacto se sintió en mi mano en lugar de en mi pierna, podría haber empujado mi brazo por reflejo en el camino del ventilador giratorio, o habría dejado caer la llave de metal a través de los terminales de la batería (produciendo grande cantidades de corriente a través de la llave con muchas chispas acompañantes).

Esto ilustra otra lección importante con respecto a la seguridad eléctrica; que la corriente eléctrica en sí misma puede ser una causa indirecta de lesión al hacer que salte o sufra un espasmo en partes de su cuerpo para dañarlas.

El camino que toma la corriente a través del cuerpo humano marca la diferencia en cuanto a cuán dañino es. La corriente afectará a los músculos que se encuentren en su camino, y dado que los músculos del corazón y los pulmones (diafragma) son probablemente los más críticos para la supervivencia, las rutas de choque que atraviesan el pecho son las más peligrosas. Esto hace que la trayectoria de la corriente de choque mano a mano sea un modo muy probable de lesiones y muerte.

Para protegerse contra tal ocurrencia, es recomendable usar solo una mano para trabajar en circuitos activos de voltaje peligroso, manteniendo la otra mano metida en un bolsillo para no tocar accidentalmente nada. Por supuesto, es siempre Es más seguro trabajar en un circuito cuando no tiene alimentación, pero esto no siempre es práctico o posible.

Para el trabajo con una sola mano, generalmente se prefiere la mano derecha a la izquierda por dos razones:la mayoría de las personas son diestras (lo que otorga una coordinación adicional al trabajar) y el corazón generalmente se encuentra a la izquierda del centro de la cavidad torácica.

Para los zurdos, este consejo puede no ser el mejor. Si una persona así está lo suficientemente descoordinada con su mano derecha, es posible que se esté poniendo en mayor peligro al usar la mano con la que se siente menos cómoda, incluso si la corriente de choque a través de esa mano podría representar un peligro mayor para su corazón. El peligro relativo entre una descarga con una mano o con la otra es probablemente menor que el peligro de trabajar con una coordinación menos que óptima, por lo que es mejor dejar a la persona la elección de con qué mano trabajar.

La mejor protección contra los golpes de un circuito vivo es la resistencia, y se puede agregar resistencia al cuerpo mediante el uso de herramientas aisladas, guantes, botas y otros equipos. La corriente en un circuito es una función del voltaje disponible dividido por el total Resistencia en el camino del flujo. Como investigaremos con mayor detalle más adelante en este libro, las resistencias tienen un efecto aditivo cuando se apilan, de modo que solo hay un camino para que fluya la corriente:

Ahora veremos un circuito equivalente para una persona que use guantes y botas aislantes:

Porque la corriente eléctrica debe pasar por el maletero y el cuerpo y el guante para completar su circuito de regreso a la batería, el total combinado ( suma ) de estas resistencias se opone al flujo de corriente en mayor grado que cualquiera de las resistencias consideradas individualmente.

La seguridad es una de las razones por las que los cables eléctricos suelen estar cubiertos con plástico o aislamiento de goma:para aumentar enormemente la cantidad de resistencia entre el conductor y cualquier persona que pueda entrar en contacto con él.

Desafortunadamente, sería prohibitivamente caro encerrar conductores de líneas eléctricas con un aislamiento insuficiente para proporcionar seguridad en caso de contacto accidental. Por lo tanto, la seguridad se mantiene manteniendo esas líneas lo suficientemente lejos del alcance para que nadie pueda tocarlas accidentalmente.

REVISAR:

• El daño al cuerpo es una función de la cantidad de corriente de choque. Un voltaje más alto permite la producción de corrientes más altas y peligrosas. La resistencia se opone a la corriente, lo que hace que la alta resistencia sea una buena medida de protección contra los golpes.
• En general, se considera que cualquier voltaje superior a 30 puede generar corrientes de choque peligrosas.
• Definitivamente, las joyas de metal son malas para usar cuando se trabaja cerca de circuitos eléctricos. Los anillos, correas de reloj, collares, pulseras y otros adornos similares brindan un excelente contacto eléctrico con su cuerpo y pueden conducir la corriente por sí mismos lo suficiente como para producir quemaduras en la piel, incluso con voltajes bajos.
• Los voltajes bajos pueden ser peligrosos incluso si son demasiado bajos para causar directamente una lesión por descarga eléctrica. Pueden ser suficientes para asustar a la víctima, haciéndola retroceder y entrar en contacto con algo más peligroso en las inmediaciones.
• Cuando sea necesario trabajar en un circuito "vivo", es mejor realizar el trabajo con una mano para evitar una trayectoria de corriente de choque mortal mano a mano (a través del pecho).

Asegúrese de consultar nuestra Calculadora de la ley de Ohm.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

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