CRISTIAN ALEXANDER MEDINA AGUIRRE

SALUD OCUPACIONAL 

FÍSICA APLICADA

• ¿CÓMO INTERACCIONA LA CARGA ELÉCTRICA? 

En todos los fenómenos observables, desde los relacionados con los átomos hasta los que ocurren en los órdenes de magnitud correspondientes a las células y al mundo que nos rodea, el electromagnetismo juega un papel preponderante.

Lo extraordinario de la teoría electromagnética es que su validez se prolonga hasta las dimensiones atómicas. Esto no ocurrió en la mecánica de Newton, cuyos resultados se quisieron extrapolar al mundo microscópico, pero se vio que estos no eran válidos y que era necesario crear una nueva teoría mecánica (relativista).

Las ecuaciones de Maxwel, que dan cuenta de toda la teoría electromagnética, no fueron modificadas por la teoría relativista de Einstein, es más, fueron las teorías electromagnéticas las que llevaron a Einstein a crear una teoría relativista.

Para construir la teoría electromagnética se parte, como en toda teoría física, de una serie de postulados, es decir de unos resultados obtenidos por la observación directa.

1. CARGA ELÉCTRICA

Cojamos un péndulo eléctrico, es decir, un hilo de seda del que pende una pequeña esfera de corcho, y acerquémosle una barra de ebonita o ámbar que haya sido frotada con un paño de lana. Se observa que la esferita tiende a aproximarse a dicha barra. Si dejamos que se pongan en contacto, al separarlas e intentar nuevamente acercarlas, veremos que la esfera es repelida. Tomemos a continuación una barra de vidrio y, después de frotarla con el paño, aproximémosla al péndulo. Se observará que esta nueva barra atrae a la esferita que había sido tocada por la barra de ámbar en el proceso anterior. Esta experiencia nos lleva a la conclusión de que hay dos clases de electricidad, a las que llamaremos, respectivamente y de una forma arbitraria, ambarina o negativa y vítrea o positiva, sacando , así mismo la conclusión de que cargas de igual signo se repelen y de signo contrario se atraen.

No tenernos razones para pensar que puedan existir otros tipos de cargas diferentes a las que hemos llamado carga positiva y carga negativa y, es más, el conocimiento de la constitución del átomo, nos induce a considerar imposible la existencia de ellas.

Actualmente se admiten dos principios esenciales en el estudio de las cargas,

1. PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA CARGA

Es decir, la imposibilidad de que varíe la carga de un sistema aislado. Esta ley de invarianza admitiremos que se cumple, asimismo, desde un punto de vista relativista. Por tanto, la carga no variará sea cual sea el sistema de referencia en el que se encuentre, y aunque la medición de ella se haga por observadores situados en diferentes sistemas de referencia.

2. PRINCIPIO DE CUANTIFICACIÓN  DE LA CARGA

Es decir, que la carga siempre aparece como múltiplo de una carga que llamaremos electrón. Guando el balance de cargas de un cuerpo es alterado, la carga que admite el cuerpo es un múltiplo entero de la carga del electrón.
Actualmente no se conoce el por qué no aparecen cargas que sean fracción de la carga del electrón, ni por qué se repite su valor tanto en las partículas elementales positivas como negativas.

A pesar de considerar el principio de cuantificación de la carga, para desarrollar la teoría eléctrica se maneja el concepto de diferencial de carga dq, ello es debido a que en el estudio solo nos interesa un valor estadístico de la carga total de los cuerpos. 

1. ¿CUÁL ES LA RELACIÓN ENTRE EL VOLTAJE Y LA CORRIENTE ELÉCTRICA? 

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.

La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.

Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero.

POLARIDAD EN CORRIENTE CONTINUA

Cuando entre dos puntos de un circuito puede circular una corriente eléctrica continua, la polaridad de la tensión viene determinada por el sentido que sigue la corriente (cargas positivas), que es opuesto al sentido que siguen los electrones (cargas negativas); esto es, desde el punto con mayor potencial hacia el que tiene menor potencial. Por lo tanto, si por el resistor R de la figura 1 circula una corriente de intensidad I, desde el punto A hacia el B, se producirá una caída de tensión en la misma con la polaridad indicada.

2.    ¿CUÁLES SON LOS EFECTOS NOCIVOS EN LA SALUD DEL HOMBRE OCASIONADOS POR LA ELECTRICIDAD? 

• La asfixia se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax. La caja torácica queda contraído, por una tetanización del diafragma torácico. De este modo los pulmones son incapaces de aceptar o expulsar aire. Este efecto se produce a partir de 25-30 mA.
• El paro cardíaco se produce cuando la corriente pasa por el corazón. Los músculos se contraen como respuesta a estímulos eléctricos del sistema nervioso. Así los músculos del corazón se contraen anormalmente al paso de una corriente eléctrica intensa, produciéndose como consecuencia una parada de este órgano y ,naturalmente, de la corriente sanguínea por el organismo.
• Tetanización: O contracción muscular. Consiste en la anulación de la capacidad de reacción muscular que impide la separación voluntaria del punto de contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder relajarse). Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.
• Quemaduras que pueden ser internas o externas por el paso de la intensidad de corriente a través del cuerpo por Efecto Joule o por la proximidad al arco eléctrico. Se producen zonas de tejidos muertos denominadas también de necrosis , y las quemaduras pueden llegar a alcanzar órganos vecinos profundos, músculos, nervios e inclusos a los huesos. La considerable energía disipada por efecto Joule, puede provocar la coagulación irreversible de las células de los músculos estriados e incluso la carbonización de las mismas.
• Fibrilación ventricular. Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por rotura del ritmo cardíaco. El corazón comienza a funcionar de un modo extraño, ajeno a su coordinación normal . Ello es particularmente grave en los tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación continua de los mismos por la sangre. Si el cerebro se queda sin oxígeno es incapaz de funcionar correctamente y , por tanto, los órganos vitales cuyo funcionamiento dependen de las señales que éste envía sufren también lesiones. Algunas de estas lesiones pueden llegar a ser irreversibles. En ocasiones puede aplicarse una reanimación cardiaca y, en el mejor de los casos, pueden no sufrirse secuelas graves. Se presenta con intensidades del orden de 100 mA. y es reversible si el tiempo es contacto es inferior a 0.1 segundo.

La fibrilación se produce cuando el choque eléctrico tiene una duración superior a 0.15 segundos, el 20% de la duración total del ciclo cardíaco medio del hombre, que es de 0.75 segundos.

Pueden darse también otros efectos físicos graves producidos por la destrucción de partes del SNC (Sistema nervioso central).

Efectos físicos no inmediatos

Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Aquí vamos a enumerar algunos de los más habituales:

• Trastornos nerviosos:

Es habitual que la víctima de un choque eléctrico sufra trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de la desintegración de la sustancia nerviosa ya sea central o medular. En la mayor parte de las ocasiones el choque eléctrico simplemente pone de manifiesto un estado patológico anterior. Por otra parte, es muy frecuente también la aparición de neurosis de tipo funcional más o menos graves, pudiendo ser éstas transitorias o permanentes.

• Trastornos cardiovasculares:

Una descarga eléctrica puede de provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurículo- ventricular e intraventricular, manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden desembocar en el infarto de miocardio, además de otros trastornos únicamente subjetivos como taquicardias, vertigo, cefaleas rebeldes, etc.

• Manifestaciones renales:

Los riñones corren el riesgo de quedar bloqueados como consecuencia de las quemaduras debido a que se ven obligados a eliminar la gran cantidad de mioglobina y hemoglobina que les invade después de abandonar los músculos afectados, así como las sustancias tóxicas que resultan de la descomposición de los tejidos destruidos por las quemaduras. Esto último puede combatirse mediante tratamientos adecuados.

• Trastornos sensoriales, oculares y auditivos:

Los trastornos oculares observados a continuación de la descarga eléctrica son debidos a los efectos luminosos y caloríficos del arco eléctrico producido. Mayormente se traducen en manifestaciones inflamatorias del fondo y segmento anterior del ojo. Los trastornos auditivos comprobados van desde pequeñas pérdidas auditivas hasta la sordera total y se deben generalmente a un traumatismo craneal, a una quemadura grave de alguna parte del cráneo o a trastornos nerviosos.

3. ¿CUÁLES SON LOS EFECTOS BENÉFICOS EN LA SALUD DEL HOMBRE OCASIONADOS POR LA ELECTRICIDAD? 

Efecto sobre el organismo.

En la actualidad podemos establecer que los iones afectan de este modo al organismo:

• Sistema respiratorio: Dado que es la vía principal de absorción de iones, es muy sensible a cualquier alteración del equilibrio iónico. En las mucosas de la tráquea y los bronquios hay unos pequeños cilios o filamentos que vibran constantemente para limpiar el aire que inhalamos y filtrar los gérmenes microscópicos que haya en él. Cuando la atmósfera está cargada de iones negativos, estos cilios mantienen su actividad vibratoria, eliminando las sustancias nocivas (polvo, polen, humo de tabaco, etc). Pero cuando son positivos esta función se altera y nuestro sistema respiratorio reacciona manifestando alergias, asma, bronquitis o, simplemente, sequedad de garganta.

• Sistema nervioso: Un exceso de iones positivos o un déficit de iones negativos causa un aumento en la producción de serotonina, una hormona que poseen todos los mamíferos y cuyo incremento provoca hiperactividad, estrés, agotamiento, insomnio, ansiedad e incluso depresión.- Sistema circulatorio: El incremento de serotonina que se produce ante el aumento de iones positivos, hace que los vasos sanguíneos se contraigan y circule menos sangre a través de ellos, algo que perjudica nuestra salud en general.

• Actividad sexual: El predominio de iones negativos estimula la actividad sexual y favorece la fertilidad de hombres y mujeres. La causa fisiológica es que este tipo de iones reducen los niveles de serotonina, la cual produce estrés, el cual suele inhibir la libido y por tanto la actividad sexual.

• Piel: Los iones negativos mejoran la epidermis al oxigenar la más y por tanto influyen benéfica mente sobre alteraciones cutáneas como el acné, la psoriasis, urticaria, quemaduras, etc.