¿Por qué meter los dedos en una toma de corriente puede matarte?

Question

Sólo quería aprender algunas diferencias entre voltios, amperios, ohmios y demás y se me ocurrió esta pregunta. Si tu piel tiene una resistencia de 100k ohmios y la toma de corriente es de 220v ¿no sería la corriente que fluye por tu cuerpo de 0,0022 amperios?

Answer 1

En Europa, la regla es que 60V DC es seguro para el contacto casual con conductores vivos. Lea lo que dice la CEI: -

La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) ha publicado varias informes sobre seguridad eléctrica. El informe de la CEI "Instalaciones eléctricas de edificios" (IEC 60634-4-41:2001) especifica que para los circuitos circuitos "si la tensión nominal no supera los 25 V c.a. r.m.s. [35 VPEAK] o 60 V c.c. sin ondulaciones, la protección contra el contacto directo es generalmente innecesaria; sin embargo, puede ser necesaria bajo ciertas condiciones de influencias externas (en consideración)". Para los circuitos conectados a tierra la CEI considera innecesaria la protección cuando "la tensión nominal nominal no exceda de 25 V c.a. r.m.s. o 60 V c.c. sin ondulaciones, cuando el equipo se utiliza normalmente sólo en lugares secos y de gran superficie contacto de partes vivas con el cuerpo humano; 6 V c.a. r.m.s. [8,5 VPEAK] o 15 V libres de ondulaciones en c.c. en todos los demás casos".

Extracto extraído de este documento.

El tipo de voltaje del que se habla en el extracto no se considera suficiente para romper la "alta resistencia superficial" de la piel, PERO, los voltajes de la red son letales porque rompen la resistencia superficial y entonces sólo se tiene la resistencia interna del cuerpo, que es de sólo unos cientos de ohmios. Con (digamos) 220V AC aplicados, la corriente puede ser mayor de 100mA y esto es realmente problemático: -

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NUEVA SECCIÓN:

Un tema interesante y relacionado es el conocido efecto del cuerpo humano que daña los circuitos electrónicos por descarga estática. El cuerpo humano se modela como una capacitancia a tierra de unos 100 pF. Esta capacitancia se carga hasta varios kV y el camino de descarga hacia la electrónica bajo prueba es a través de una resistencia limitadora de corriente.

Una cosa importante a tener en cuenta es que, a menos que el cuerpo humano se conecte directamente a tierra (una situación más rara de lo normal), el flujo de corriente debido a tocar un cable vivo está algo limitado por esta capacitancia.

Este documento titulado "Measurements upon Human Body Capacitance: Theory and Experimental Setup" concluye que alrededor de 160 pF es la capacitancia del cuerpo humano en el siguiente experimento: -

Así que si conectamos a 220V 60Hz, 160 pF tiene una impedancia de 16,6 Mohms (reactiva) y provocaría una corriente reactiva de unos 13,3 uA. No creo que los efectos capacitivos sean muy significativos.

Answer 2

Desgraciadamente la resistencia de 100kohms sólo es cierta en algunas condiciones. En primer lugar, también tiene la capacitancia de la piel, por lo que conducirá la CA mejor que la CC. En segundo lugar, la resistencia de la piel no es constante con el voltaje, incluso en CC; disminuye a medida que aumenta el voltaje. Y tercero, hay variación con la humedad de la piel, incluso de persona a persona. Buscaré algunas referencias para estos datos que he reproducido de memoria.

Echa un vistazo a este libro Circuitos integrados CMOS biomédicos para más detalles de los que puedo transmitir aquí.

El tema es complicado porque la capacitancia de la piel depende sobre todo de su grosor, pero la resistencia de la piel varía sobre todo con el número de conductos de sudor y lo llenos que están. Así, se puede tener una zona con baja capacitancia debido al grosor de la piel, pero que sigue siendo buena conductora si tiene una alta concentración de conductos sudoríparos.

Las cifras típicas que se dan son de 0,02-0,06uF/cm^2 para la capacitancia de la piel (pero también se dice que varía en un orden de magnitud entre las distintas zonas del cuerpo). Para la resistencia (que va en paralelo con esa capacitancia) es mucho más difícil fijar un número porque varía significativamente incluso en la misma persona y en la misma zona a lo largo del tiempo:

Otro libro da un rango de 60 a 1200kOhm/cm^2... que es un rango enorme [depende del área del cuerpo y de la persona]. (Nótese que esto baja para áreas más grandes porque las resistencias en paralelo tienen menos resistencia). Además, dice que si el voltaje supera unos 150V se produce una ruptura dieléctrica en la piel, lo que disminuye más la resistividad. Para la conexión mano a mano en seco a 125V (AC supongo), dan 1125 a 2875ohms como el rango percentil del 5% al 95% con una media de 1625ohms. Esto es mucho más bajo de lo que has adivinado. Aquí están los datos típicos en los que la IEC basa sus recomendaciones de seguridad:

Answer 3

Como tú mismo has dicho, en tu ejemplo fluyen 2,2 mA. Eso es mucha corriente dentro de tu cuerpo. Será dolorosa en el mejor de los casos, y puede matarte fácilmente si atraviesa un órgano vital como el corazón.

Conectar dos dedos de la misma mano a las clavijas del enchufe sería simplemente estúpido, doloroso y causaría lesiones. La conexión entre dos dedos de manos opuestas puede ser posiblemente letal.

Y, esto es asumiendo 100 kΩ de resistencia total de la piel. Esa es una cifra plausible cuando las manos están bastante secas, pero también es muy posible una resistencia mucho menor.

No metas los dedos en las tomas de corriente

Si decides hacerlo de todos modos, avisa antes a los responsables de los premios Darwin para que se te reconozca debidamente a título póstumo.

Answer 4

Eso es correcto, pero su piel no es siempre 100k, la resistencia varía un montón . Y no se necesitan muchos mA para matarte, si fluye por el lugar correcto (equivocado).

Answer 5

Hmmm. Buscaré las fuentes (tenía algunas cuando daba clases en los laboratorios hace décadas y debería encontrar algunas para el mes que viene), pero lo que recuerdo es que la región más peligrosa para el choque (que tiene que ver principalmente con la conducción a través del corazón, ya que la sangre es donde se encuentran la mayoría de los electrolitos y la mayor parte de la conducción interna sigue, por tanto, los vasos sanguíneos) está entre 10mA y 1 Amp o 100 mA.

Era una lectura obligatoria para mi trabajo en un laboratorio de alta tensión, al igual que la encantadora historia de cuántos muros de hormigón sólido podía atravesar un cilindro A de 3000 PSI si no lo encadenabas a la pared, y la válvula se rompía al caer.

Creo que la afirmación de Olin de que 2,2 mA a través del corazón son letales se cae, siendo la mitad de lo que los GFCI están configurados para disparar (5 mA, al menos en las versiones de EE.UU.) Ese nivel es la mitad del extremo inferior de la gama más peligrosa, no más del doble de lo que se necesitaría para matarte, o no habría mucho sentido en los GFCI. El "modelo corporal de baja resistencia de la piel" es también de donde provienen los voltajes "seguros", basados en la corriente potencial a través del corazón, según creo. No, no me ofrezco a probarlo (aunque lo he hecho una o dos veces involuntariamente y he tenido suerte), pero creo que saber con más o menos exactitud lo que pasa es mejor que el alarmismo inexacto. No vayas a meter los dedos en los enchufes, pero hazlo porque la resistencia de tu piel no es un número fijo del que puedas depender, sobre todo si te cortas el dedo en una parte afilada del enchufe; y es una estupidez meter el dedo en un enchufe, que realmente debería ser suficiente por sí mismo.

Por debajo de 10mA, se afirma que la corriente no es suficiente para provocar una fibrilación (un ataque de calor inducido y la principal causa de muerte por electrocución.) Por encima del extremo superior, la corriente es suficiente para detener/bloquear el corazón, y es más probable que se reinicie que en la "región más peligrosa", aunque puede haber otros malos efectos secundarios como quemaduras dentro de los vasos sanguíneos - esto tiende a ser donde caen las personas que sobreviven a los rayos, IIRC.

Como ya se ha mencionado, la resistencia de la piel es MUY variable y el sudor (agua salada más o menos) tiene una gran influencia. Los cortes la eliminan por completo.

En cuanto al marcapasos de 47 uA de WRB, sostengo que el marcapasos podría ser un asunto bastante diferente a cualquier fuente normal de choque - o bien hubo efectivamente un error allí.

Puede que mi memoria sea un poco pesimista:

Este reclama un umbral mucho más alto (10X): https://www.physics.ohio-state.edu/~p616/safety/fatal_current.html

Este menciona 6-9 mA como el umbral de "congelación" (espasmo) de los músculos, que por supuesto lleva a esa deliciosa condición de "no poder soltar", pero también llega más alto para la muerte: http://www.elcosh.org/document/1624/888/d000543/section2.html

Éste entra en el ejemplo con la resistencia de la piel que varía, y sí incluye "5mA como la corriente máxima generalmente considerada 'inofensiva'": http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/shock.html