¿Cuánto resistimos?

30/01/2015 8 comentarios
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Calambrazos instantáneos. Cosquilleos en la lengua. A veces nos quedamos pegados a un cable sin poder hacer nada. Gente que sobrevive a rayos en días de tormenta. Aparatos en los hospitales que usan la electricidad tanto para alimentarse como para actuar sobre el cuerpo. Y a pesar de todo, seguimos vivos. El cuerpo humano conduce la electricidad, así que vamos a ver lo que somos capaces de resistir.

Echemos la vista atrás, a nuestros tiempos más que mozos, cuando éramos pequeños diablillos en nuestras casas y teníamos ese instinto investigador que, aún a día de hoy, algunos conservamos. Todo lo teníamos que tocar, fuera sano o no. ¿Aún os acordáis de aquel día que metisteis los dos dedos en el enchufe, eh? ¿Qué tal os quedasteis? ¿Quisisteis más y, por tanto, lo volvisteis a hacer en el futuro? ¿O quizás dijisteis que en la vida volveríais a hacerlo? (aunque luego haya vuelto a ocurrir por causa accidental). En estos casos, el cuerpo humano soporta unos 220-250 voltios (V) y corrientes continuas desde 2,5 hasta 16 amperios (A).

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Por cierto, que esta toma de corriente es anglosajona...

 

Más adelante, en las clases de tecnología del colegio, aprendimos lo que era la electricidad. La ley de Ohm (VIR, la llamábamos algunos ;)). Era divertido cuando te llevaban al laboratorio y comenzabas a jugar con pilas (preferentemente de petaca), cables que tenías que pelar (sólo pelar, no pelar y mordisquear...) alguna que otra resistencia e incluso bombillas. Los profes te mandaban responder al cuestionario tras acabar de realizar la práctica de encendido de bombillas y saber las tensiones por aquí y por allá, que si el serie y el paralelo, etc... Pero lo realmente divertido de aquellas prácticas era poner la lengua en la pila. Ese picorcillo en la puntita de la lengua era bastante motivante ¡Y ADICTIVO! En comparación con los enchufes, esta adicción es menos letal, ya que tratamos con pilas de 4,5-9 V y apenas unos miliamperios de corriente continua. Es obvio que el cosquilleo que sentimos con este tipo de bromas no es para nada el que sentimos con las "bromas" anteriores.

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El siguiente ejemplo puede resultar gracioso, pero nada más lejos de la realidad porque, de hecho, puede ser letal. El típico "quedarse pegado" a un cable. Accidentalmente o por hacer el tonto, resulta que una persona se queda agarrada con una mano a un cable que endemoniadamente se ha quedado suelto de la red eléctrica. Comienza a sentir el hormigueo que le recorre el cuerpo y, aparentemente, todo va bien. Pero cuando va a soltar la mano, no puede. Y sigue sin poder. Y comienza a preocuparse porque no puede hacer nada. Sus músculos están anulados, contraídos. Y cada vez la sensación de escozor/dolor es mayor. De repente, un amigo llega y la embiste, como si de un placaje en un partido de la super bowl se tratara. El tortazo que se pegan los dos en el suelo es de aúpa, pero nada en comparación con lo que podría haber supuesto la muerte por electrocución de la persona si llega a seguir así por más tiempo. La solución a este problema la podéis encontrar aquí. Puesto que la corriente biológica de la persona es inferior a la que la está atravesando por efecto de la red eléctrica (unos 14 mA), la persona no puede ejercer la suficiente resistencia para poder abrir su mano, con lo que inevitablemente se queda rígida sin poder hacer nada porque ha perdido el control de sus músculos. Se trata de, bajo mi punto de vista, una de las situaciones más agonizantes, ya que no puedes hacer nada a menos que recibas una ayuda brusca de alguien que esté cerca de ti en algún momento.

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Creo que con una de estas conseguiríamos despegarnos del cable (Go Trojans!).

 

Finalmente acabamos a lo bestia. La gente que, más por desgracia que por suerte, ha sufrido los efectos de un rayo. Dependiendo del nivel de humedad que tuvieran sobre su superficie corporal, la persona puede morir o resistir (no sin secuelas, por cierto) por la cantidad de voltios que se generan sobre ella. No es para menos. Debido a la acumulación de cargas positivas y negativas existente entre las nubes y la tierra en los días con abundante aparato eléctrico, los potenciales alcanzados pueden llegar a alcanzar los treinta millones de voltios (sí, con todas las letras, 30 MV). Sin dejar de mencionar la cantidad de corriente que esto puede generar, que sería del orden de los kiloamperios, está claro que esto es algo más que alto voltaje. Cualquiera que caiga bajo esa situación, como mínimo se le erizará todo el pelo. Como máximo, acabará carbonizado en el sitio. Y como situación intermedia, suponiendo que tenga una cierta capa de humedad sobre la piel, obtendrá gratis un "bonito" tatuaje de por vida, como recuerdo del día en el que volvió a nacer. Aquí tenéis una explicación bastante didáctica de cómo se generan los rayos.

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¿Bonito? Puede... Pero no muy recomendable hacérselo.

 

Y todo esto, ¿a qué viene?

En primer lugar, queda bastante claro que el cuerpo humano es conductor de la electricidad. Quizás no somos metal puro y, por tanto, tenemos una cierta resistencia. Pero el caso es que conducimos electricidad, tanto en bajas como en altas tensiones y frecuencias. En concreto, la Figura 1 nos viene a decir cuánta resistencia oponemos al paso de la corriente. Tenemos varios factores que influyen en estos valores: humedad superficial, tensión recibida, frecuencia de la corriente, peso corporal... Se suele tomar, en este caso, una media de los valores que se pueden obtener. De manera que, para un individuo en un ambiente de humedad habitual (recordemos que somos 70 % agua), sometido a una diferencia de potencial similar a la de la red eléctrica (220–240 V), con una frecuencia de 50 Hz (lo consideraríamos como tensión constante) y unos 70-75 Kg de peso, se podría decir que su resistencia al paso de la corriente sería de aproximadamente 1 kilo-ohmio (recordemos que la unidad de la resistencia es el ohmio).

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                             Fig. 1. Resistencia del cuerpo humano al paso de la corriente en una red doméstica.

 

Claro, ¿esto es mucho o poco? Los que más o menos hemos tratado con resistencias podemos decir que esto es MUY POCO. Es decir, que la corriente puede atravesarnos sin ningún tipo de problema. Empieza a ser considerable un valor de resistencia de 1 mega-ohmio, o sea, mil veces más, aunque con semejantes altas tensiones, me temo que todo acabaría igual de carbonizado. Sin embargo, dependiendo de con qué lo comparemos, podría ser hasta mucho. Por haceros a la idea, la resistencia del cobre, el elemento conductor por excelencia, podríamos deducirla a partir de la longitud y grosor de su cable y de su resistividad. Siguiendo las tablas que os paso aquí, un metro de cobre de 2,5 mm de diámetro (ciertamente gordo), resiste 3 mili-ohmios, o sea, un millón de veces menos. Es decir, que harían falta 1000 km de cobre para que su resistencia fuera similar a la nuestra. Obvio. Comparando con los verdaderos conductores de la electricidad, los metales, nosotros somos mucho más resistentes. Aunque no tanto, como estamos viendo.

De hecho, a prácticamente todos nos han abierto por algún lado para operarnos de algo, o nos han cauterizado alguna vena. En estos casos, tal y como comenté en la terrorífica entrada sobre los bisturís, el cuerpo humano soporta corrientes que son capaces de quemar tejidos, hacerlos hervir o cortarlos y que abarcan desde los miliamperios hasta los pocos amperios. Sin embargo, y a pesar de los peligros que tiene tratar con estos valores de corriente, no acabamos electrocutados o carbonizados en los quirófanos. ¡Con lo poco que resistimos! ¡Apenas un kilo-ohmio! ¿Por qué?

La respuesta la encontramos por la experiencia que se tiene con intentos fallidos de trato con corrientes suficientemente altas. En vista de sus efectos, se han creado protocolos de seguridad eléctrica que hay que seguir a rajatabla en los hospitales, para evitar el mal al paciente, sobre todo, y al propio edificio.

La Figura 2 nos muestra las consecuencias fisiológicas de aplicar según qué valores de corriente al cuerpo humano. Observemos que el umbral de corriente perceptible por el ser humano está en torno a los 0,5–1 mA. Se considera que los 5 mA es el límite de seguridad para comenzar a sufrir las consecuencias. Y a partir de ahí, ya véis: dolores, fatigas, fibrilaciones... Observad también la corriente de 10 A. Estas magnitudes son las que se usan para sacar a alguien de la parada cardíaca, ya que tras una aplicación instantánea, el corazón volvería a latir al unísono. Sí, este es el principio de funcionamiento del desfibrilador. A partir de aquí, las corrientes de mayor magnitud tienen consecuencias fatales. En el mejor de los casos, como el del chaval de arriba, decorativas.

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Fig. 2. Efectos de la corriente en el cuerpo humano. Eje de intensidades en escala logarítmica.

 

Según todo esto, los hospitales realizan sus protocolos de seguridad eléctrica, los cuales van todos encaminados a conseguir algo similar a una superficie equipotencial donde conectar todos los dispositivos, de manera que todos tengan la misma referencia. La idea es que no haya potenciales (tensiones) flotantes, es decir, zonas que se queden a potenciales intermedios entre la que se está aplicando al paciente y el potencial 0 o también llamado "tierra" o "masa". Así se consigue que no haya fugas de corrientes que recorran ese kilo-ohmio de resistencia que tenemos en nuestro cuerpo, electrocutando a los pacientes. Un ejemplo de una idealidad que a día de hoy es poco visible (posiblemente por temas de recorte presupuestario) sería el que os muestro en la Figura 3, donde cada toma y cada cable están referenciados a un mismo punto de tierra dentro de una habitación de paciente en un hospital.

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Fig. 3. Ejemplo de localización de una superficie equipotencial en una habitación de hospital. 

 

Por tanto, visto el potencial que tenemos los humanos para conducir la electricidad, lo mejor que se puede decir es que tengáis cuidado con tocar o coger cualquier cosa que sospechéis que puede estar cargada o que la corriente pasa por ella. E incluso, si estáis en el campo y os toca día de lluvia, resguardaos lo máximo posible de los rayos. Así nos ahorramos disgustos y evitamos que los hospitales se llenen de electrocutados.

A los que os interese esta temática, podéis echar un vistazo a esta página de la empresa SIAFA, donde desarrollan bastante bien la nomenclatura y valores estándares para estas cosas de seguridad eléctrica.

Un agradecimiento especial a @Joaquín_Sevilla, de la UPNA, por la clase magistral que nos dio en su día para comprender los protocolos de seguridad eléctrica en el máster de ingeniería biomédica. Dicha clase me ha servido para crear esta nueva entrada.