EFECTOS
FISIOLOGICOS DE LA ELECTRICIDAD
El estudio de los peligros, la electrofisiología
y la prevención de accidentes eléctricos exige la
comprensión de varios conceptos técnicos y
médicos.
Las definiciones de los términos
electrobiológicos que se dan a continuación
están tomadas del capítulo 891 de International
Electrotechnical Vocabulary (Electrobiología)
(Comisión Electrotécnica Internacional) (CEI)
(1979).
Un choque eléctrico es el efecto
fisiopatológico resultante del paso directo o indirecto de
una corriente eléctrica externa a través del
cuerpo. Comprende contactos directos e indirectos y corrientes
unipolares y bipolares.
De los individuos (vivos o fallecidos) que han
experimentado descargas eléctricas se dice que han sufrido
electrización; el término
electrocución debe reservarse para casos seguidos
de muerte. Los alcances de rayos son sacudidas
eléctricas mortales a consecuencia de los rayos (Gourbiere
y cols. 1994).
La Oficina Internacional del Trabajo (OIT), la
Unión Europea (UE), la Union internationale des
producteurs et distributeurs d"énergie
électrique (UNIPEDE), la Asociación
Internacional de la Seguridad Social (AISS) y el Comité
TC64 de la Comisión Electrotécnica Internacional
han recopilado estadísticas internacionales sobre
accidentes eléctricos. La interpretación de estas
estadísticas se ve obstaculizada por las variaciones de
unos países a otros en materia de técnicas de
recogida de datos, de pólizas de seguro y de definiciones
de accidentes mortales. Con todo, pueden considerarse posibles
las estimaciones siguientes de la tasa de electrocución
(Tabla 40.1).
El número de electrocuciones desciende poco a
poco, en términos absolutos y, lo que resulta más
llamativo, en función del consumo total de electricidad.
Aproximadamente la mitad de los accidentes eléctricos
tiene un origen profesional, mientras que la otra mitad ocurre en
casa y en actividades de ocio. En Francia, la media de
fallecimientos entre 1968 y 1991 fue de 151 por año,
según cifras del Institut national de la santé
et de la recherche médicale (INSERM).
Tabla 40.1 • Estimaciones de la tasa de
electrocución, 1988.
1 Según la National Fire Protection Association
(Massachusetts, EE UU), estas estadísticas son más
representativas para una recopilación general de datos y
de requisitos de informes legales que de un ambiente más
peligroso. Las estadísticas de EE UU incluyen
fallecimientos por exposición a sistemas de transporte de
electricidad y electrocuciones originadas por productos de
consumo. En 1988, los productos de consumo causaron 290
fallecimientos (1,2 muertes por millón de habitantes). En
1993, la tasa de fallecimientos por electrocución debida a
todas las causas descendió a 550 (2,1 muertes por
millón de habitantes); el 38 % de ellas estuvo relacionada
con productos de consumo (0,8 muertes por millón de
habitantes).
Base
física y fisiopatológica de la
electrización
Los especialistas en electricidad dividen los contactos
eléctricos en dos grupos: directos, que
implican el contacto con componentes activos, e indirectos, en
los que los contactos tienen derivación a tierra. Cada uno
de estos grupos exige medidas preventivas totalmente
diferentes.
Desde el punto de vista médico, el camino que
recorre la corriente a través del cuerpo es el
determinante clave del pronóstico y la terapéutica.
Por ejemplo, el contacto bipolar de la boca de un niño con
la clavija de un cordón de extensión origina
quemaduras muy graves en la boca, pero no la muerte si el
niño está bien aislado del suelo.
En espacios de trabajo, donde es corriente que existan
altas tensiones, también es posible que salte un arco
eléctrico entre un componente activo que se encuentre a
alta tensión y los trabajadores que se acercan demasiado
al componente. Las situaciones específicas del trabajo
influyen también en las consecuencias de los accidentes
eléctricos: por ejemplo, los trabajadores pueden caerse o
no actuar como es debido al ser sorprendidos por una sacudida
eléctrica, por lo demás relativamente
inofensiva.
Todas las tensiones presentes en los lugares de trabajo
son susceptibles de provocar accidentes. Cada sector industrial
tiene su propio conjunto de condiciones capaz de originar
contacto directo, indirecto, unipolar, bipolar, por arco o
inducido y, en último término, accidentes. Desde
luego, no es posible abarcar en este artículo todas las
actividades humanas relacionadas con la electricidad, pero
conviene recordar al lector los principales tipos de trabajo
eléctrico que han recogido las directrices preventivas
internacionales que se describen en el capítulo sobre
prevención:
1. actividades que implican trabajar con cables activos
(la aplicación de procedimientos extremadamente rigurosos
ha conseguido reducir el número de electrizaciones durante
este tipo de trabajo);
2. actividades que implican trabajar con cables
desactivados,
3. actividades realizadas en la proximidad de cables
activos (estas actividades exigen la máxima
atención, puesto que a menudo son ejecutadas por personas
que no son electricistas).
Fisiopatología
En la ley de Joule para corriente continua
W=V x I x t=
RI 2 t
(el calor producido por una corriente
eléctrica es proporcional a la resistencia y al cuadrado
de la corriente) todas las variables guardan una estrecha
relación entre sí. Si se trata de corriente alterna
también es preciso tener en cuenta el efecto de la
frecuencia (Folliot 1982).
Los organismos vivos son conductores eléctricos.
La electrización tiene lugar cuando hay una diferencia de
potencial entre dos puntos del organismo. Es importante subrayar
que el peligro de accidentes eléctricos no surge del mero
contacto con un conductor activo, sino del contacto
simultáneo con un conductor activo y otro cuerpo a
potencial diferente.
Los tejidos y órganos que recorre la corriente
pueden experimentar una excitación funcional motora que en
algunos casos es irreversible, o bien sufrir lesión
temporal o permanente, en general a consecuencia de quemaduras.
El grado de estas lesiones está en función de la
energía liberada o de la cantidad de electricidad que
atraviesa los tejidos. Así pues, el tiempo de paso de la
corriente eléctrica es crítico para determinar la
gravedad de la lesión. (Por ejemplo, las anguilas
eléctricas y las rayas producen descargas muy
desagradables, capaces de inducir pérdida del sentido.
Pero aunque la tensión de la descarga sea de 600 V, la
corriente de alrededor de 1A y la resistencia del sujeto de unos
600 ohms, estos peces son incapaces de inducir una sacudida
mortal, porque la duración de la descarga es demasiado
corta, de algunas decenas de microsegundos.) Así pues, a
altas tensiones (>1.000 V), la muerte se debe casi siempre a
la extensión de las quemaduras. A tensiones más
bajas, la muerte está en función de la cantidad de
electricidad (Q = I x t), que llega al
corazón, determinada por el tipo, el emplazamiento y el
área de los puntos de contacto.
En las secciones siguientes se estudian el mecanismo de
la muerte ocasionada por accidentes eléctricos, los
tratamientos inmediatos más eficaces y los factores que
determinan la gravedad de la lesión, que son la
resistencia, intensidad, tensión, frecuencia y forma de
onda.
Causas de muerte
en accidentes eléctricos en la industria
En casos raros, la causa de la muerte es la asfixia,
debida al tétanos prolongado del diafragma, a la
inhibición de los centros respiratorios en casos de
contacto con la cabeza o a densidades de corriente muy altas, por
ejemplo, a consecuencia de alcances de rayo (Gourbiere y cols.
1994). Si se presta ayuda en los tres minutos siguientes, se
puede reanimar a la víctima con unas bocanadas de
respiración artificial boca a boca.
Por el contrario, la principal causa de muerte sigue
siendo el colapso de la circulación periférica que
sigue a la fibrilación ventricular. Aparece siempre que no
se aplica masaje cardíaco al mismo tiempo que la
respiración boca a boca. Todos los electricistas
deberían saber cómo hacerlo, y continuar
haciéndolo hasta la llegada de la asistencia médica
urgente, que casi siempre tarda más de tres minutos.
Muchísimos electropatólogos e ingenieros de todo el
mundo han estudiado las causas de la fibrilación
ventricular, con objeto de idear mejores medidas protectoras,
activas o pasivas (Comisión Electrotécnica
Internacional 1987; 1994). La desincronización aleatoria
del miocardio exige la persistencia de una corriente
eléctrica de frecuencia, intensidad y tiempo de
tránsito específicos. Y lo más importante es
que la señal eléctrica llegue al miocardio durante
la denominada fase vulnerable del ciclo cardíaco,
correspondiente al comienzo de la onda T del
electrocardiograma.
La Comisión Electrotécnica Internacional
(1987; 1994) ha publicado curvas que describen el efecto de la
intensidad de corriente y del tiempo de tránsito sobre la
probabilidad (expresada en tanto por ciento) de
fibrilación y el camino mano-pie de la corriente en un
varón de 70 kg y buena salud. Son adecuadas para
corrientes industriales en el margen de frecuencias de 15
a 100 Hz, mientras que las frecuencias más
altas se encuentran ahora en estudio. Cuando los tiempos de
tránsito son inferiores a 10 ms, el
área situada debajo de la curva de la señal
eléctrica es una aproximación razonable de la
energía eléctrica.
Papel de los
diversos parámetros eléctricos
Cada uno de los parámetros eléctricos
(corriente, tensión, resistencia, tiempo,
frecuencia) y la forma de onda son determinantes importantes de
las posibles lesiones, por sí mismos y en virtud de su
interacción.
Para la corriente alterna, así como para otras
condiciones antes definidas, se han establecido umbrales de
corriente. La intensidad de corriente durante la
electrización se desconoce, puesto que está en
función de la resistencia del tejido en el momento del
contacto (I = V/R), pero por lo general es
perceptible a niveles que rondan 1 mA. A corrientes relativamente
bajas la persona puede sufrir contracciones musculares que le
impidan apartarse de un objeto activado. El umbral de esta
corriente está en función de la capacidad, del
área de contacto, de la presión de contacto y de
variaciones individuales. En la práctica, todos los
hombres y casi todas las mujeres y niños pueden apartarse
de corrientes de hasta de 6 mA. Con 10 mA, se ha observado que el
98,5 % de los hombres, el 60 % de mujeres y el 7,5 % de los
niños se aparta. Con 20 mA sólo el 7,5
% de los hombres y ninguna mujer o niño se sueltan. Y la
cifra se reduce a cero en todos los casos con 30 mA o
más.
Corrientes de unos 25 mA pueden provocar la
tetanización del diafragma, el músculo respiratorio
más potente. Si el contacto se mantiene durante tres
minutos, sobreviene también la parada
cardíaca.
Hay peligro de fibrilación ventricular a niveles
situados en torno a 45 mA, con una probabilidad en adultos del 5
% tras un contacto de 5 segundos. Durante la cirugía
cardíaca, reconocida como una situación especial,
una corriente de 20 a 100 x 10–6 A aplicada directamente al
miocardio, es suficiente para inducir fibrilación. A esta
sensibilidad miocardial se debe la rigidez de las normas
aplicadas a los aparatos de electromedicina.
Si todo lo demás es constante (V,
R, frecuencia), los umbrales de corriente dependen
también de la forma de onda, de la especie animal, del
peso de la dirección de la corriente en el corazón,
de la relación entre el tiempo de tránsito de la
corriente y el ciclo cardíaco, del punto del ciclo
cardíaco en el cual llega la corriente, y de factores
individuales.
En general se conoce la tensión que interviene en
los accidentes. En casos de contacto directo, la
fibrilación ventricular y la gravedad de las quemaduras
son directamente proporcionales a la tensión, puesto
que V = RI y W =
V x I x t
Las quemaduras debidas a una sacudida eléctrica
de alta tensión van asociadas a muchas complicaciones, que
sólo son predecibles en algunos casos. Por consiguiente,
las víctimas de estos accidentes han de ser atendidas por
especialistas bien informados. La liberación de calor
tiene lugar sobre todo en los músculos y en los haces
neurovasculares. La pérdida de plasma que sigue al
daño en el tejido origina shock, en algunos casos
rápido e intenso. Para un área superficial dada,
las quemaduras electrotérmicas (quemaduras provocadas por
una corriente eléctrica) son siempre más graves que
otros tipos de quemaduras. Las electrotérmicas son al
mismo tiempo externas e internas y, aunque en un principio no
parezca ser evidente, pueden inducir lesión vascular con
efectos secundarios graves. Entre éstos se cuentan
estenosis internas y trombos que, con frecuencia, por la necrosis
que producen, exigen la amputación.
La destrucción de tejidos también es
responsable de la liberación de cromoproteínas,
como la mioglobina. La misma liberación se observa en
víctimas de traumatismos por aplastamiento, aunque el
grado de liberación es notable en víctimas de
quemaduras de alta tensión. Se cree que la
precipitación de mioglobina en los túbulos renales,
resultante de la acidosis causada por anoxia e hipercaliemia, es
la causa de la anuria. Confirmada experimentalmente pero no
aceptada por todos, a esta teoría se debe que se
recomiende un tratamiento inmediato de alcalinización. La
alcalinización intravenosa, que corrige también la
hipovolemia y las acidosis resultantes de muerte celular, es la
conducta recomendada.
En el caso de contactos indirectos, también se
han de tener en cuenta la tensión de contacto (V)
y el límite de tensión convencional.
La tensión de contacto es la tensión a la
cual una persona queda sometida cuando toca al mismo tiempo dos
conductores entre los cuales existe una tensión
diferencial debida a un aislamiento defectuoso. La intensidad de
la corriente de paso resultante depende de las resistencias del
cuerpo humano y del circuito exterior. No se debe permitir que
esta corriente llegue a ser superior a los niveles de seguridad
o, lo que es lo mismo, deberá permanecer dentro de las
curvas de seguridad tiempo-corriente. La
tensión de contacto máxima tolerable por tiempo
indefinido sin que induzca efectos electropatológicos se
denomina límite de tensión convencional o,
con una expresión más intuitiva, tensión
de seguridad.
Se desconoce el valor real de la resistencia durante los
accidentes eléctricos. La variación de las
resistencias en serie —por ejemplo, ropa y
calzado— explica gran parte de la variación
observada en los efectos de accidentes eléctricos de una
clara similitud, pero ejerce poca influencia sobre el resultado
de accidentes que impliquen contactos bipolares y electrizaciones
de alta tensión. En casos que impliquen corriente alterna,
al cálculo estándar basado en tensión y
corriente (R = V/I) es preciso añadir el efecto
de fenómenos capacitivos e inductivos.
La resistencia del cuerpo humano es la suma de la
resistencia de la piel (R) en los dos puntos de contacto
y de la resistencia interna del cuerpo (R). La resistencia de la
piel varía con factores ambientales y, como
mencionó Biegelmeir (Comisión Electrotécnica
Internacional 1987; 1994), en parte depende de la tensión
de contacto. Otros factores como la presión, el
área de contacto, el estado de la piel en el punto de
contacto, y factores individuales influyen también en la
resistencia. Así pues, es poco realista el tratar de basar
medidas preventivas en estimaciones de la resistencia de la piel.
Por el contrario, la prevención debe basarse en la
adaptación de equipo y procedimientos a las personas, no a
la inversa. Con objeto de simplificar las cosas, la CEI ha
definido cuatro tipos de ambiente: seco, húmedo, mojado e
inmersión, y ha definido parámetros útiles
para la planificación de las actividades de
prevención en cada caso.
La frecuencia de la señal eléctrica
responsable de los accidentes eléctricos es conocida de
todos. En Europa, es casi siempre de 50 Hz, y en las
Américas es por lo general de 60 Hz. En casos raros
relacionados con los ferrocarriles en países como
Alemania, Austria y Suiza, es de 162/3 Hz, frecuencia que en
teoría representa un riesgo mayor de tetanización y
de fibrilación ventricular. Debe recordarse que la
fibrilación no es una reacción muscular, sino que
es provocada por estimulación repetitiva, con una
sensibilidad máxima a la frecuencia aproximada de 10 Hz.
Por esto es por lo que, para una tensión dada, la
corriente alterna de frecuencia extremadamente baja, se considera
que es de tres a cinco veces más peligrosa que la
corriente continua en relación con los efectos que no sean
quemaduras.
Los umbrales antes descritos son directamente
proporcionales a la frecuencia de la corriente. Así pues,
a 10 kHz el umbral de detección es diez veces superior. La
CEI estudia ahora curvas revisadas del peligro de
fibrilación para frecuencias superiores a
1.000 Hz (Comisión Electrotécnica
Internacional 1994).
Por encima de una determinada frecuencia, las leyes
físicas que rigen la penetración de corriente en el
cuerpo cambian por completo. A medida que comienzan a predominar
fenómenos capacitivos e inductivos, los efectos
térmicos derivados de la cantidad de energía
liberada se convierten en el efecto principal. La forma de onda
de la señal eléctrica responsable de un accidente
eléctrico suele ser conocida. Puede ser un determinante
importante de lesión en accidentes sobrevenidos por el
contacto con condensadores o
semiconductores.
Estudio
clínico de la descarga eléctrica
Es clásica la división de las
electrizaciones entre incidentes de baja
tensión (de 50 a 1.000 V) y de alta tensión
(>1.000 V).
La baja tensión es un peligro cotidiano, desde
luego omnipresente, y las descargas originadas por ella se
encuentran en entornos domésticos, de ocio,
agrícolas y hospitalarios, así como en los
industriales.
Para pasar revista ordenadamente las descargas
eléctricas de baja tensión, desde la más
trivial a la más grave, debemos comenzar con las que no
presentan complicaciones. Sus víctimas pueden
apartarse por sí mismas del daño, conservan la
conciencia y mantienen la ventilación normal. Los efectos
sobre el corazón se limitan a una simple taquicardia
sinusal con o sin anormalidades cardiográficas leves. A
pesar de las consecuencias relativamente leves de estos
accidentes, la electrocardiografía sigue siendo una
precaución médica y médico-legal adecuada.
Se aconseja la investigación técnica de estos
incidentes, que pueden llegar a ser graves, como complemento del
reconocimiento clínico (Gilet y Choquet 1990).
Las víctimas de descargas algo más fuertes
y duraderas debidas a contactos eléctricos experimentan
perturbaciones o pérdida de conciencia, pero se recuperan
por completo con más o menos rapidez, y el tratamiento
acelera la recuperación. Un reconocimiento revela por lo
general hipertonías neuromusculares, problemas de
hiperventilación reflectiva y congestión,
ésta última como efecto secundario frecuente de
obstrucción orofaríngea. Los trastornos
cardiovasculares son el resultado de hipoxia o anoxia, o bien
pueden adoptar la forma de taquicardia, hipertensión y, en
algunos casos, incluso aborto. Los pacientes en estas condiciones
necesitan atención hospitalaria.
Las víctimas ocasionales que pierden la
conciencia, al cabo de unos cuantos segundos de contacto aparecen
pálidos o cianíticos, dejan de respirar, tienen un
pulso apenas perceptible y presentan midriasis, indicativa de
lesión cerebral aguda. Aunque por lo general se debe a la
fibrilación ventricular, la patogénesis precisa de
esta muerte aparente carece de importancia. Lo importante es
iniciar con rapidez un tratamiento bien definido, puesto que se
sabe desde hace algún tiempo que este estado
clínico nunca conduce a muerte real. El pronóstico
en estos casos de descarga eléctrica (en los cuales es
posible la recuperación total) depende de la rapidez y
calidad de los primeros auxilios. La estadística demuestra
que lo más probable es que éstos sean administrados
por personal no médico y, por lo tanto, se recomienda
proporcionar formación a todos los electricistas para que
puedan realizar las acciones básicas que garanticen la
supervivencia.
En casos de muerte aparente tiene que darse prioridad al
tratamiento. Pero en otros casos hay que conceder atención
a los traumas múltiples resultantes de tétanos
violentos, de caídas o de la proyección de la
víctima por el aire. Una vez resuelto el peligro inmediato
de que la víctima pierda la vida, se debe atender al
trauma y las quemaduras, incluidas las provocadas por contactos
de baja tensión.
Los accidentes derivados de altas tensiones dan lugar a
quemaduras importantes, aparte de los efectos descritos en los
accidentes de baja tensión. La conversión de
energía eléctrica en calor ocurre en los espacios
internos y externos. En un estudio de accidentes
eléctricos realizado en Francia por el departamento
médico de la empresa suministradora de energía
EDF-GDF, casi el 80 % de las víctimas sufrieron
quemaduras, que se clasifican en cuatro grupos:
1. quemaduras de arco, que suelen afectar a la piel
expuesta y que en algunos casos se complican con quemaduras
debidas a ropa ardiendo;
2. quemaduras electrotérmicas múltiples,
extensas y profundas, originadas por contactos de alta
tensión;
3. quemaduras clásicas, provocadas por ropa
ardiendo y por la proyección de material en
llamas,
4. quemaduras mixtas, provocadas por arcos, incendio y
paso de corriente.
Se realizará un seguimiento y los reconocimientos
complementarios que exijan las particularidades del accidente. La
estrategia utilizada para establecer un pronóstico o con
fines médico-legales está determinada, como es
natural, por la naturaleza de las complicaciones observadas o
esperadas. En electrizaciones de alta tensión
(Folliot 1982) y en descargas atmosféricas (Gourbiere y
cols. 1994), la enzimología y el análisis de
cromoproteínas y de los parámetros de
coagulación de la sangre son obligatorios.
Es fácil que el curso de la recuperación
del trauma eléctrico se vea comprometido antes o
después por complicaciones, en especial las que afectan a
los sistemas cardiovascular, nervioso y renal. La envergadura de
tales complicaciones es suficiente para hospitalizar a las
víctimas de electrizaciones de alta tensión;
algunas de ellas pueden dejar secuelas funcionales o que afecten
al aspecto externo.
Si el camino de la corriente es tal que el
corazón es atravesado por una corriente significativa,
aparecerán complicaciones cardiovasculares. De
éstas, las observadas con más frecuencia y las
más benignas son los trastornos funcionales, con presencia
o ausencia de correlatos clínicos. Las arritmias
—taquicardia sinusal, extrasistolia, fluter y
fibrilación atrial (en este orden)— son las
anormalidades electrocardiográficas más corrientes,
cuyas secuelas pueden ser permanentes. Los trastornos de
conducción son más raros, y además son
difíciles de relacionar con accidentes eléctricos
en ausencia de un electrocardiograma previo.
También se ha informado de trastornos más
graves, como fallo cardíaco, lesión de
válvulas y quemaduras miocardiales, pero son raros, aun en
víctimas de accidentes de alta tensión.
También se ha informado de casos claros de angina e
incluso de infarto.
En la semana siguiente a la electrización de alta
tensión aparece la lesión periférica
vascular. Se han propuesto varios mecanismos patógenos:
espasmo arterial, acción de la corriente eléctrica
en las capas medias y musculares de los vasos y
modificación de los parámetros de
coagulación de la sangre.
Hay una amplia variedad de complicaciones
neurológicas posibles. La más temprana en aparecer
es el accidente cerebrovascular, con independencia de que la
víctima experimente al principio pérdida de
conciencia. La fisiopatología de estas complicaciones
comprende trauma craneal (cuya presencia debe comprobarse), el
efecto directo de la corriente sobre la cabeza o la
modificación de la circulación sanguínea
cerebral y la inducción de un edema cerebral retardado.
Además, el trauma o la acción directa de la
corriente eléctrica pueden provocar complicaciones
medulares y periféricas secundarias.
Los trastornos sensoriales afectan el ojo y a los
sistemas audiovestibular o coclear. Es importante examinar lo
antes posible la córnea, el cristalino y el fondo del ojo,
y seguir la evolución de las víctimas de arcos y de
contacto directo en la cabeza por si hubiera efectos retardados.
Pueden desarrollarse cataratas después de un
período de varios meses sin síntomas. Los
trastornos vestibulares y la pérdida de audición se
deben sobre todo a efectos de estallido y, en víctimas de
descargas atmosféricas transmitidas por líneas
telefónicas, a trauma eléctrico (Gourbiere y cols.
1994).
Las mejoras en las prácticas de urgencia
móvil han hecho disminuir en gran medida la frecuencia de
complicaciones renales, en especial la oligoanuria, en
víctimas de electrización de alta tensión.
La rehidratación temprana y cuidadosa y la
alcalinización intravenosa es el tratamiento preferente en
víctimas de quemaduras graves. Se han comunicado algunos
casos de albuminuria y de hematuria microscópica
persistente.
Cuadros
clínicos y problemas diagnósticos
El cuadro clínico de la descarga eléctrica
es complicado por la variedad de aplicaciones
industriales de la electricidad y por sus cada vez más
frecuentes y variadas aplicaciones médicas. Ahora bien,
durante mucho tiempo los únicos accidentes
eléctricos fueron los provocados por descargas
atmosféricas (Gourbiere y cols. 1994). Las
descargas atmosféricas acumulan cantidades de electricidad
muy notables: una de cada tres víctimas de descargas
atmosféricas muere. Los efectos de una descarga
atmosférica —quemaduras y muerte
aparente— son comparables a los resultantes de la
electricidad industrial y son atribuibles a descarga
eléctrica, a transformación de energía
eléctrica en calor, a efectos de estallido y a las
propiedades eléctricas del rayo.
Las descargas atmosféricas son tres veces
más frecuentes en hombres que en mujeres, lo cual refleja
pautas de trabajo con distintos riesgos de exposición al
rayo.
Los efectos más corrientes observados en
víctimas de electrización yatrogénica son
las quemaduras resultantes del contacto con superficies
metálicas puestas a masa de escalpelos eléctricos.
La magnitud de las corrientes de fuga aceptables en dispositivos
electromédicos varía de un dispositivo a otro. Lo
mínimo que debe hacerse es observar las especificaciones
de los fabricantes y las recomendaciones de empleo.
Para concluir esta sección nos gustaría
debatir el caso especial de la descarga eléctrica en
mujeres embarazadas, que puede provocar la muerte de la mujer,
del feto o de ambos. En un caso célebre, un feto vivo fue
liberado con éxito mediante un corte de cesárea 15
minutos después de que su madre hubiera muerto por
electrocución a 220 V (Folliot 1982).
Los mecanismos patofisiológicos del aborto
provocado por descarga eléctrica exige un estudio
más detallado. ¿Es provocado por trastornos de
conducción en el tubo cardíaco embrionario sometido
a un gradiente de tensión, o por desgarro de la placenta
resultante de vasoconstricción?
La aparición de accidentes eléctricos tan
raros como éste son un motivo más para exigir
notificación de todos los casos de lesiones ocasionadas
por la electricidad.
Diagnóstico positivo y
médico-legal
Las circunstancias en las cuales ocurre la descarga
eléctrica son por lo general lo bastante
claras para permitir un diagnóstico etiológico
inequívoco. Pero no siempre es éste el caso,
incluso en entornos industriales.
El diagnóstico de fallo circulatorio tras la
descarga eléctrica es de extraordinaria importancia,
puesto que exige que haya personas en las cercanías que
inicien los primeros auxilios inmediatos y básicos una vez
que se haya cortado la corriente. La parada respiratoria en
ausencia de pulso es una indicación absoluta para comenzar
el masaje cardíaco y la respiración artificial boca
a boca. Antes, estas medidas sólo se tomaban cuando
aparecía midriasis (dilatación de las pupilas),
signo diagnóstico de lesión cerebral aguda. Pero la
práctica actual es intervenir tan pronto como el pulso
deje de ser detectable.
Como la pérdida de conciencia debida a la
fibrilación ventricular tarda varios segundos en
presentarse, las víctimas tienen tiempo de apartarse del
equipo que ha originado el accidente. Es un asunto con cierta
importancia médico-legal: por ejemplo, cuando la
víctima de un accidente se encuentra a varios metros de un
armario eléctrico u otra fuente de tensión sin
signos de lesión eléctrica.
No debe olvidarse que la ausencia de quemaduras
eléctricas no excluye la posibilidad de
electrocución. Si la autopsia de individuos hallados en
ambientes eléctricos o cerca de un equipo capaz de generar
tensiones peligrosas no revela lesiones de Jelinek visibles y
ningún signo aparente de muerte, se debe considerar la
posibilidad de electrocución.
Si el cuerpo se encuentra en el exterior, al
diagnóstico de descarga atmosférica se llega por el
proceso de eliminación. Se deben buscar signos de descarga
atmosférica en un círculo de 50 metros
de radio alrededor del cuerpo. El museo de
electropatología de Viena ofrece una exhibición
impresionante de estos signos, entre los que se cuentan
vegetación carbonizada y arena vitrificada.
Los objetos metálicos que llevaba la víctima pueden
aparecer fundidos.
Aunque por fortuna el suicidio por medios
eléctricos es raro en la industria, las muertes en las que
la negligencia es un factor propiciatorio siguen siendo una
triste realidad. Suele suceder sobre todo en emplazamientos no
normalizados, en especial los que incluyen la instalación
y operación de suministros eléctricos provisionales
en condiciones exigentes.
No hay motivo para que sigan ocurriendo accidentes
eléctricos, puesto que se dispone de medidas preventivas
eficaces, que se describen en el artículo
"Prevención y Normas".
ELECTRICIDAD
ESTATICA
Claude Menguy
Todos los materiales difieren en el grado en que
permiten el paso de cargas eléctricas. Los materiales
conductores permiten el paso de cargas, mientras que los
aislantes obstaculizan su movimiento. La
electrostática es el campo de la ciencia dedicado a
estudiar las cargas o los cuerpos cargados en reposo. Se tiene
electricidad estática cuando en los objetos se
forman cargas eléctricas que no se desplazan. Si las
cargas circulan, se establece una corriente y la electricidad ya
no es estática. Los no profesionales dan el nombre de
electricidad a la corriente resultante de las cargas en
movimiento, fenómeno que se explica en otros
artículos de este capítulo.
electrización estática es el
término utilizado para designar cualquier proceso que
dé por resultado la separación de cargas
eléctricas positivas y negativas. La conducción se
mide con una propiedad denominada conductancia, mientras
que un aislante se caracteriza por su resistividad. La
separación de cargas que conduce a la electrización
es resultado de procesos mecánicos: por ejemplo, el
contacto entre objetos, la fricción o la colisión
de dos superficies. Puede tratarse de dos superficies
sólidas o una sólida y otra líquida. Es
más raro que el proceso mecánico sea la ruptura o
separación de superficies sólidas o
líquidas. En este artículo nos ocupamos del
contacto y de la fricción.
Procesos de
electrización
El fenómeno de generación de electricidad
estática por fricción
(triboelectrización) se conoce desde hace miles de
años. Para inducir electricidad basta con que haya
contacto entre dos materiales. La fricción sólo es
un tipo de interacción que aumenta el área de
contacto y genera calor: fricción es el
término general que describe el movimiento de dos objetos
en contacto; la presión ejercida, su velocidad de
deslizamiento y el calor generado son los determinantes
principales de la carga generada por fricción. Algunas
veces, la fricción originará también el
arranque de partículas sólidas.
Cuando los dos sólidos en contacto son metales
(contacto metal-metal), hay migración de electrones de uno
al otro. Cada metal se caracteriza por un potencial inicial
diferente (potencial de Fermi), y la naturaleza tiende siempre al
equilibrio; es decir, los fenómenos naturales trabajan
para eliminar las diferencias de potencial. Tal migración
de electrones da lugar a la generación de un potencial de
contacto. Como las cargas de un metal son muy móviles (los
metales son conductores excelentes), las cargas se
recombinarán incluso en el último punto de contacto
antes de que los dos metales se separen. Por lo tanto, es
imposible inducir electricidad por el hecho de poner en contacto
dos metales y separarlos después; las cargas se
desplazarán siempre para eliminar la diferencia de
potencial.
Cuando un metal y un aislante entran
en contacto casi sin fricción en el vacío, el nivel
de energía de los electrones del metal se
aproxima al del aislante. Impurezas superficiales o del
volumen se encargan de que ocurra así e impiden
también la formación de un arco (la descarga de
electricidad entre los dos cuerpos cargados: los electrodos) en
el momento de la separación. La carga transferida al
aislante es proporcional a la afinidad electrónica del
metal, y cada aislante tiene también una afinidad
electrónica, o atracción de electrones, asociada
con ella. Así pues, también es posible la
transferencia de iones positivos o negativos del aislante al
metal. La carga en la superficie después del contacto y
separación se calcula por la ecuación 1 de la Tabla
40.2.
Cuando dos aislantes entran en contacto, tiene lugar una
transferencia de cargas a causa de los diferentes estados de su
energía superficial (ecuación 2, Tabla 40.2). Las
cargas transferidas a la superficie de un aislante pueden migrar
hacia capas más profundas del material. La humedad y la
contaminación superficial pueden modificar en gran medida
el comportamiento de las cargas. La humedad superficial en
particular incrementa las densidades de estados de energía
superficial al aumentar la conducción superficial, que
favorece la recombinación de cargas, y facilita la
movilidad iónica. La mayoría de las personas
reconocerán este fenómeno por sus experiencias
cotidianas, ya que saben que en tiempo seco están sujetos
a electricidad estática. El contenido de agua de algunos
polímeros (plásticos) cambiará cuando se
cargan. El aumento o disminución del contenido de agua
llega a invertir el sentido de la circulación de cargas
(su polaridad).
La polaridad (positividad y negatividad relativas) mutua
de dos aislantes en contacto depende de la afinidad
electrónica de cada material. Los aislantes se clasifican
por sus afinidades electrónicas, algunos de cuyos valores
ilustrativos se recogen en la Tabla 40.3. La afinidad
electrónica de un aislante es una consideración
importante en los programas de prevención que se debaten
más adelante en este artículo.
Aunque ha habido intentos de establecer una serie
triboeléctrica que ordenaría los materiales de
manera que los que adquieren carga positiva al ponerse en
contacto con materiales aparecieran en la serie antes que los que
adquieren carga negativa al ponerse en contacto con esos mismos
materiales, no se ha llegado a establecer una serie reconocida en
todo el mundo.
Cuando se juntan un sólido y un líquido
(para formar una interfaz sólido-líquido),
hay una transferencia de cargas por la migración de los
iones existentes en el líquido. Tales iones surgen de la
disociación de posibles impurezas o por reacciones
electroquímicas de oxidación-reducción. Como
en la práctica no existen líquidos perfectamente
puros, siempre habrá en el líquido algunos iones
positivos y negativos que puedan ligarse a la interfaz
líquido-sólido. Hay muchos tipos de mecanismo
mediante los cuales se pueda inducir esta ligadura (p. ej.,
adherencia electrostática a superficies metálicas,
absorción química, inyección
electrolítica, disociación de grupos polares y, si
la pared de la vasija es aislante, reacciones
líquido-sólido.)
Como las sustancias que disuelven (disocian) son
eléctricamente neutras en principio, generarán
igual número de cargas positivas y negativas. La
electrización sólo ocurre si las cargas positivas o
las negativas se adhieren con preferencia a la superficie del
sólido. Si sucede esto, se forma una capa muy compacta
conocida como la capa de Helmholtz. Como la capa de Helmholtz
está cargada, atraerá hacia sí iones de la
polaridad opuesta. Tales iones se agruparán en una capa
más difusa, conocida como capa de Gouy, que se
sitúa encima de la superficie de la capa compacta de
Helmholtz. El espesor de la capa de Gouy aumenta con la
resistividad del líquido. Los líquidos conductores
forman capas de Gouy muy delgadas.
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