Lesión eléctrica

La lesión eléctrica es una reacción fisiológica provocada por el paso de corriente eléctrica a través del cuerpo. La lesión depende de la densidad de la corriente, la resistencia del tejido y la duración del contacto. Las corrientes muy pequeñas pueden ser imperceptibles o producir una ligera sensación de hormigueo. Una descarga provocada por una corriente baja e inofensiva podría asustar a una persona y causar lesiones debido a sacudidas o caídas. Las corrientes más fuertes pueden causar cierto grado de incomodidad o dolor, mientras que las corrientes más intensas pueden inducir contracciones musculares involuntarias, evitando que la persona se libere de la fuente de electricidad. Corrientes aún mayores provocan daños en los tejidos y pueden desencadenar una fibrilación ventricular o un paro cardíaco. Las consecuencias de las lesiones por electricidad pueden incluir amputaciones, fracturas óseas y lesiones ortopédicas y musculoesqueléticas. Si la muerte resulta de una descarga eléctrica, la causa de la muerte generalmente se conoce como electrocución.

La lesión eléctrica ocurre cuando una parte del cuerpo entra en contacto con electricidad que hace que una corriente suficiente pase a través del tejido de la persona. El contacto con cables o dispositivos energizados es la causa más común. En casos de exposición a altos voltajes, como en una torre de transmisión de energía, el contacto directo puede no ser necesario ya que el voltaje puede "saltar" el espacio de aire al dispositivo eléctrico.

Después de una lesión eléctrica por corriente doméstica, si una persona no tiene síntomas, no tiene problemas cardíacos subyacentes y no está embarazada, no se requieren más pruebas. De lo contrario, se puede realizar un electrocardiograma, análisis de sangre para controlar el corazón y análisis de orina para detectar signos de degradación muscular.

El tratamiento puede incluir reanimación, analgésicos, tratamiento de heridas y control del ritmo cardíaco. Las lesiones eléctricas afectan a más de 30 000 personas al año en los Estados Unidos y provocan unas 1000 muertes.

Signos y síntomas

Quemaduras

Quemadura de segundo grado después de un accidente de línea de alta tensión

El calentamiento debido a la resistencia puede causar quemaduras extensas y profundas. Cuando se aplica a la mano, la electricidad puede causar una contracción muscular involuntaria, produciendo el "no soltarse" fenómeno, y aumentando el riesgo de quemaduras graves. Los niveles de voltaje de 500 a 1000 voltios tienden a causar quemaduras internas debido a la gran cantidad de energía (que es proporcional a la duración multiplicada por el cuadrado del voltaje dividido por la resistencia) disponible en la fuente. El daño debido a la corriente se debe al calentamiento del tejido y/o lesión por electroporación. Para la mayoría de los casos de trauma eléctrico de alta energía, el calentamiento Joule en los tejidos más profundos a lo largo de la extremidad alcanzará temperaturas dañinas en unos pocos segundos.

Fibrilación ventricular

Un voltaje de fuente de alimentación doméstica (110 o 230 V), 50 o 60 Hz de corriente alterna (CA) a través del tórax durante una fracción de segundo puede inducir fibrilación ventricular con corrientes tan bajas como 30 miliamperios (mA). Con corriente continua (CC), se requieren de 300 a 500 mA. Si la corriente tiene una vía directa al corazón (por ejemplo, a través de un catéter cardíaco u otro tipo de electrodo), una corriente mucho más baja de menos de 1 mA (CA o CC) puede causar fibrilación. Si no se trata inmediatamente con desfibrilación, la fibrilación ventricular suele ser letal y provoca un paro cardíaco, porque todas las fibras del músculo cardíaco se mueven de forma independiente en lugar de la acción coordinada necesaria para que el ciclo cardíaco bombee sangre y mantenga la circulación. Por encima de 200 mA, las contracciones musculares tetánicas son tan fuertes que los músculos del corazón no pueden moverse en absoluto, pero esta condición podría incluso prevenir la fibrilación.

Mecanismo

El mecanismo de las arritmias cardíacas inducidas por la electricidad no se comprende por completo, pero varias biopsias han mostrado focos arritmogénicos en la fibrosis miocárdica parcheada que contenía una mayor cantidad de bombas de Na+  y K+ , posiblemente asociadas con cambios transitorios y localizados en el transporte de sodio y potasio también como sus concentraciones, lo que resulta en cambios en el potencial de membrana.

Efectos neurológicos

La corriente eléctrica puede causar interferencia con el control nervioso, especialmente sobre el corazón y los pulmones. Se ha demostrado que las descargas eléctricas que no conducen a la muerte causan neuropatía en el sitio donde la corriente entró en el cuerpo. Los síntomas neurológicos de la lesión eléctrica pueden ocurrir de inmediato, que tradicionalmente tienen una mayor probabilidad de curación, aunque también pueden retrasarse de días a años. Las consecuencias neurológicas tardías de la lesión eléctrica tienen peor pronóstico.

Cuando el camino de la corriente eléctrica pasa por la cabeza, parece que, con suficiente corriente aplicada, la pérdida del conocimiento casi siempre ocurre rápidamente. Esto se ve confirmado por una autoexperimentación limitada de los primeros diseñadores de la silla eléctrica y por la investigación en el campo de la cría de animales, donde el aturdimiento eléctrico se ha estudiado ampliamente.

Si se produce fibrilación ventricular (como se indicó anteriormente), el suministro de sangre al cerebro disminuye, lo que puede causar hipoxia cerebral (y sus consecuencias neurológicas asociadas).

Salud mental

Hay una variedad de efectos psiquiátricos que pueden ocurrir como resultado de lesiones eléctricas. También pueden ocurrir cambios de comportamiento, incluso si la ruta de la corriente eléctrica no pasó por la cabeza. Los síntomas pueden incluir:

• Depresión, incluyendo sentimientos de baja autoestima y culpabilidad
• Trastornos del espectro de ansiedad, incluyendo trastorno de estrés postraumático y miedo a la electricidad
• Moodiness, incluyendo un umbral inferior para la frustración y "perder el temperamento de uno"
• Pérdida de memoria, disminución de la atención y dificultad para aprender

Peligros de arco eléctrico

OSHA descubrió que hasta el 80 % de sus lesiones eléctricas involucran quemaduras térmicas debido a fallas de arco. El arco eléctrico en una falla eléctrica produce el mismo tipo de radiación de luz de la cual los soldadores eléctricos se protegen usando protectores faciales con vidrio oscuro, guantes de cuero grueso y ropa que cubre todo el cuerpo. El calor producido puede causar quemaduras graves, especialmente en la carne sin protección. El estallido de arco producido por la vaporización de componentes metálicos puede romper huesos y dañar órganos internos. El grado de peligro presente en un lugar en particular se puede determinar mediante un análisis detallado del sistema eléctrico y el uso de la protección adecuada si el trabajo eléctrico se debe realizar con la electricidad encendida.

Fisiopatología

La corriente mínima que un ser humano puede sentir depende del tipo de corriente (CA o CC), así como de la frecuencia de la CA. Una persona puede sentir una corriente eléctrica tan baja como 1 mA (rms) para 60 Hz CA y tan baja como 5 mA para CC. Alrededor de 10 mA, la corriente continua que pasa por el brazo de un ser humano de 68 kilogramos (150 lb) puede causar fuertes contracciones musculares; la víctima no puede controlar voluntariamente los músculos y no puede soltar un objeto electrificado. Esto se conoce como el "umbral de abandono" y es un criterio para el riesgo de descarga eléctrica en las regulaciones eléctricas.

La corriente puede, si es lo suficientemente alta y se suministra con el voltaje suficiente, causar daño tisular o fibrilación que puede provocar un paro cardíaco; más de 30 mA de CA (rms, 60 Hz) o 300–500 mA de CC a alto voltaje pueden causar fibrilación. Una descarga eléctrica sostenida de CA a 120 V, 60 Hz es una fuente especialmente peligrosa de fibrilación ventricular porque, por lo general, supera el umbral de liberación y no proporciona suficiente energía inicial para impulsar a la persona lejos de la fuente. Sin embargo, la gravedad potencial del choque depende de los caminos que toman las corrientes a través del cuerpo. Si el voltaje es inferior a 200 V, entonces la piel humana, más precisamente el estrato córneo, es el principal contribuyente a la impedancia del cuerpo en el caso de un macrochoque: el paso de corriente entre dos puntos de contacto en la piel. Sin embargo, las características de la piel no son lineales. Si el voltaje es superior a 450-600 V, se produce una ruptura dieléctrica de la piel. La protección que ofrece la piel se reduce con la transpiración, y esta se acelera si la electricidad hace que los músculos se contraigan por encima del umbral de liberación durante un período sostenido de tiempo.

Si se establece un circuito eléctrico mediante electrodos introducidos en el cuerpo, sin pasar por la piel, entonces el potencial de letalidad es mucho mayor si se establece un circuito a través del corazón. Esto se conoce como microshock. Corrientes de solo 10 µA pueden ser suficientes para causar fibrilación en este caso con una probabilidad del 0,2%.

Resistencia del cuerpo

El voltaje necesario para la electrocución depende de la corriente a través del cuerpo y de la duración de la corriente. La ley de Ohm establece que la corriente consumida depende de la resistencia del cuerpo. La resistencia de la piel humana varía de persona a persona y fluctúa entre las diferentes horas del día. El NIOSH afirma: “En condiciones secas, la resistencia que ofrece el cuerpo humano puede llegar a los 100 000 ohmios. La piel mojada o rota puede disminuir la resistencia del cuerpo a 1000 ohmios," agregando que "la energía eléctrica de alto voltaje descompone rápidamente la piel humana, reduciendo la resistencia del cuerpo humano a 500 ohmios".

La Comisión Electrotécnica Internacional proporciona los siguientes valores para la impedancia corporal total de un circuito mano a mano para piel seca, grandes áreas de contacto, corrientes de CA de 50 Hz (las columnas contienen la distribución de la impedancia en el percentil de población; por ejemplo a 100 V, el 50 % de la población tenía una impedancia de 1875 Ω o menos):

Piel

La característica de tensión-corriente de la piel humana no es lineal y depende de muchos factores, como la intensidad, la duración, el historial y la frecuencia del estímulo eléctrico. La actividad de las glándulas sudoríparas, la temperatura y la variación individual también influyen en la característica voltaje-corriente de la piel. Además de la no linealidad, la impedancia de la piel exhibe propiedades asimétricas y variables en el tiempo. Estas propiedades se pueden modelar con una precisión razonable. Las mediciones de resistencia realizadas a bajo voltaje con un ohmímetro estándar no representan con precisión la impedancia de la piel humana en un rango significativo de condiciones.

Para la estimulación eléctrica sinusoidal de menos de 10 voltios, la característica voltaje-corriente de la piel es cuasilineal. Con el tiempo, las características eléctricas pueden volverse no lineales. El tiempo requerido varía de segundos a minutos, según el estímulo, la ubicación de los electrodos y las características individuales.

Entre 10 y 30 voltios, la piel presenta características eléctricas no lineales pero simétricas. Por encima de 20 voltios, las características eléctricas son no lineales y simétricas. La conductancia de la piel puede aumentar en varios órdenes de magnitud en milisegundos. Esto no debe confundirse con la ruptura dieléctrica, que ocurre a cientos de voltios. Por estas razones, el flujo de corriente no se puede calcular con precisión simplemente aplicando la ley de Ohm usando un modelo de resistencia fija.

Punto de entrada

• Macroshock: Corriente a través de la piel intacta y a través del cuerpo. Corriente de brazo a brazo, o entre brazo y pie, es probable que atravese el corazón, por lo tanto es mucho más peligroso que la corriente entre una pierna y el suelo. Este tipo de shock por definición debe pasar al cuerpo a través de la piel.
• Microshock: Fuente de corriente muy pequeña con una vía conectada directamente al tejido cardíaco. Se requiere que el choque se administre desde dentro de la piel, directamente al corazón, es decir, una pista de marcapasos, o un cable guía, catéter conductivo, etc. conectado a una fuente de corriente. Este es un peligro en gran medida teórico ya que los dispositivos modernos utilizados en estas situaciones incluyen protecciones contra tales corrientes.

Letalidad

Electrocución

El primer uso del término "electrocución" citado por el Oxford English Dictionary fue una referencia de un periódico de 1889 al método de ejecución que se estaba considerando en ese momento. Poco después, en 1892, el término se utilizó en Ciencia para referirse de forma genérica a la muerte o lesión causada por la electricidad.

Factores en la letalidad de una descarga eléctrica

Gráfico de registro del efecto de la corriente alterna I de duración T pasar de la mano izquierda a los pies según se define en IEC 60479–1.
AC-1: imperceptible
AC-2: perceptible pero sin reacción muscular
AC-3: contracción muscular con efectos reversibles
AC-4: posibles efectos irreversibles
AC-4.1: hasta un 5% de probabilidad de fibrilación ventricular
AC-4.2: 5–50% de probabilidad de fibrilación
AC-4.3: más del 50% de probabilidad de fibrilación

La letalidad de una descarga eléctrica depende de varias variables:

• Corriente. Cuanto mayor sea la corriente, más probable es letal. Dado que la corriente es proporcional al voltaje cuando la resistencia se fija (ley de ohm), el alto voltaje es un riesgo indirecto para producir corrientes superiores.
• Duración. Cuanto mayor sea la duración, más probable es que los interruptores de seguridad letal pueden limitar el tiempo de flujo actual
• Camino. Si la corriente fluye a través del músculo cardíaco, es más probable que sea letal.
• Tensión alta (más de 600 voltios). Además de un mayor flujo de corriente, el alto voltaje puede causar descomposición dieléctrica en la piel, reduciendo así la resistencia a la piel y permitiendo un mayor flujo de corriente.
• Implantes médicos. Los marcapasos cardíacos artificiales o los desfibriladores implantables son sensibles a las corrientes muy pequeñas.
• Afección médica preexistente.
• Edad y sexo.

Otros problemas que afectan la letalidad son la frecuencia, que es un problema que causa un paro cardíaco o espasmos musculares. La corriente eléctrica de muy alta frecuencia causa quemaduras en los tejidos, pero no penetra en el cuerpo lo suficiente como para causar un paro cardíaco (ver electrocirugía). También es importante la vía: si la corriente pasa por el pecho o la cabeza, existe una mayor probabilidad de muerte. Desde un circuito principal o un panel de distribución de energía, es más probable que el daño sea interno y provoque un paro cardíaco. Otro factor es que el tejido cardíaco tiene una cronaxia (tiempo de respuesta) de aproximadamente 3 milisegundos, por lo que la electricidad a frecuencias superiores a los 333 Hz requiere más corriente para causar fibrilación que la que se requiere a frecuencias más bajas.

La comparación entre los peligros de la corriente alterna en las frecuencias típicas de transmisión de energía (es decir, 50 o 60 Hz) y la corriente continua ha sido un tema de debate desde la guerra de las corrientes en la década de 1880. Los experimentos con animales realizados durante este tiempo sugirieron que la corriente alterna era aproximadamente el doble de peligrosa que la corriente continua por unidad de flujo de corriente (o por unidad de voltaje aplicado).

A veces se sugiere que la letalidad humana es más común con corriente alterna de 100 a 250 voltios; sin embargo, se han producido muertes por debajo de este rango, con suministros tan bajos como 42 voltios. Suponiendo un flujo de corriente constante (a diferencia de una descarga de un condensador o de electricidad estática), las descargas superiores a 2700 voltios suelen ser fatales, y las superiores a 11 000 voltios suelen ser fatales, aunque se han observado casos excepcionales. Según el Libro Guinness de los récords mundiales, Brian Latasa, de diecisiete años, sobrevivió a una descarga de 230 000 voltios en la torre de una línea de ultra alta tensión en Griffith Park, Los Ángeles, el 9 de noviembre de 1967. que fue 'sacudido por el aire y aterrizó sobre la línea', y aunque fue rescatado por los bomberos, sufrió quemaduras en más del 40 % de su cuerpo y quedó completamente paralizado excepto por los párpados. El choque con el voltaje más alto reportado sobrevivido fue el de Harry F. McGrew, quien entró en contacto con una línea de transmisión de 340,000 voltios en Huntington Canyon, Utah.

Prevención

• Basando el recinto eléctrico de maquinaria de alta tensión.
• Uso de guantes aislados, botas aisladas, esteras y herramientas.
• Proteger el circuito eléctrico con un dispositivo corriente residual (RCD).

Epidemiología

Hubo 550 electrocuciones reportadas en los Estados Unidos en 1993, 2.1 muertes por millón de habitantes. En ese momento, la incidencia de electrocuciones estaba disminuyendo. Las electrocuciones en el lugar de trabajo constituyen la mayoría de estas muertes. Entre 1980 y 1992, un promedio de 411 trabajadores murieron cada año por electrocución. Las muertes en el lugar de trabajo causadas por la exposición a la electricidad en los EE. UU. aumentaron en casi un 24 % entre 2015 y 2019, de 134 a 166. Sin embargo, las lesiones por electricidad en el lugar de trabajo se redujeron en un 23 % entre 2015 y 2019, de 2480 a 1900. En 2019, los 5 estados principales con la mayor cantidad de fatalidades eléctricas en el lugar de trabajo fueron: (1) Texas (608); (2) California (451); (3) Florida (306); (4) Nueva York (273); y (5) Georgia (207).

Un estudio reciente realizado por el Sistema Nacional de Información Forense (NCIS) en Australia reveló 321 casos fatales cerrados (y al menos 39 casos fatales aún bajo investigación coronial) que habían sido informados a los médicos forenses australianos donde una persona murió por electrocución entre julio de 2000 y octubre de 2011.

En Suecia, Dinamarca, Finlandia y Noruega, el número de muertes eléctricas por millón de habitantes fue de 0,6, 0,3, 0,3 y 0,2, respectivamente, en los años 2007–2011.

Las personas que sobreviven a un traumatismo eléctrico pueden desarrollar una serie de lesiones que incluyen pérdida del conocimiento, convulsiones, afasia, trastornos visuales, dolores de cabeza, tinnitus, paresia y trastornos de la memoria. Incluso sin quemaduras visibles, los sobrevivientes de descargas eléctricas pueden enfrentar dolor e incomodidad muscular a largo plazo, agotamiento, dolor de cabeza, problemas con la conducción y sensibilidad de los nervios periféricos, equilibrio y coordinación inadecuados, entre otros síntomas. La lesión eléctrica puede provocar problemas con la función neurocognitiva, lo que afecta la velocidad del procesamiento mental, la atención, la concentración y la memoria. La alta frecuencia de problemas psicológicos está bien establecida y puede ser multifactorial. Al igual que con cualquier experiencia traumática y potencialmente mortal, la lesión eléctrica puede provocar trastornos psiquiátricos postraumáticos. Existen varios institutos de investigación sin fines de lucro que coordinan estrategias de rehabilitación para sobrevivientes de lesiones eléctricas al conectarlos con médicos que se especializan en el diagnóstico y tratamiento de diversos traumas que surgen como resultado de una lesión eléctrica.

Usos deliberados

Usos médicos

La descarga eléctrica también se usa como terapia médica, bajo condiciones cuidadosamente controladas:

• Terapia electroconvulsiva o ECT, terapia psiquiátrica para trastornos mentales
• Como herramienta quirúrgica para cortar o coagulación en electrocirugía. Una unidad electroquirúrgica (ESU) utiliza corrientes altas (por ejemplo 10 amperios) a alta frecuencia (por ejemplo, 500 kHz) con diversos esquemas de modulación de amplitud para cortar o coagular
• Como tratamiento para la fibrilación o ritmos cardíacos irregulares: ver Defibrilación y Cardioversión
• Como método de alivio del dolor: ver estimulación nerviosa eléctrica transcutánea (TENS)
• Como tratamiento para el sudor excesivo con un proceso llamado iontoforesis
• Electrodiagnóstico, por ejemplo estudios de conducción nerviosa y electromiografía
• Electroporación para entrega de genes

Entretenimiento

Máquina electrizante en el Musée Mécanique que realmente funciona con vibración

Las descargas eléctricas leves también se utilizan para el entretenimiento, especialmente como una broma práctica, por ejemplo, en dispositivos como un bolígrafo o un chicle impactantes. Sin embargo, los dispositivos como un timbre de alegría y la mayoría de las otras máquinas en los parques de diversiones hoy en día solo usan vibraciones que se sienten como una descarga eléctrica para alguien que no lo espera.

También se usa de forma entretenida para la estimulación sexual. Esto suele hacerse mediante el uso de un electroestimulador erótico que induce la electroestimulación erótica. Estos dispositivos pueden incluir una varita violeta, estimulación nerviosa eléctrica transcutánea, estimulación muscular eléctrica y unidades hechas para jugar.

Policía y defensa personal

Las armas de electrochoque son armas incapacitantes que se utilizan para someter a una persona mediante la administración de descargas eléctricas para interrumpir las funciones musculares superficiales. Un tipo es un dispositivo de energía conductiva (CED), una pistola de electrochoque conocida popularmente con el nombre de marca 'Taser', que dispara proyectiles que administran el choque a través de un cable delgado y flexible. Aunque son ilegales para uso personal en muchas jurisdicciones, las pistolas Taser se han comercializado entre el público en general. Otras armas de electrochoque, como pistolas paralizantes, bastones paralizantes ("picas para ganado") y cinturones de electrochoque, administran una descarga eléctrica por contacto directo.

Las cercas eléctricas son barreras que utilizan descargas eléctricas para impedir que los animales o las personas crucen un límite. El voltaje de la descarga puede tener efectos que van desde incómodos hasta dolorosos o incluso letales. La mayoría de las cercas eléctricas se usan hoy en día para cercas agrícolas y otras formas de control de animales, aunque con frecuencia se usan para mejorar la seguridad de áreas restringidas, y existen lugares donde se usan voltajes letales.

Tortura

Las descargas eléctricas se utilizan como método de tortura, ya que el voltaje y la corriente recibidos pueden controlarse con precisión y usarse para causar dolor y miedo sin dañar siempre visiblemente el cuerpo de la víctima.

La tortura eléctrica ha sido utilizada en la guerra y por regímenes represivos desde la década de 1930. Se sabe que el ejército de los Estados Unidos usó la tortura eléctrica durante la Segunda Guerra Mundial. Durante la Guerra de Argelia, las fuerzas militares francesas utilizaron la tortura eléctrica. Amnistía Internacional publicó una declaración de que las fuerzas militares rusas en Chechenia torturaron a las mujeres locales con descargas eléctricas al colocarles cables en los senos.

La parrilla es un método de tortura mediante el cual la víctima es atada a un marco de metal y sujeta a una descarga eléctrica. Se ha utilizado en varios contextos en América del Sur. La parrilla se usaba comúnmente en Villa Grimaldi, un complejo penitenciario mantenido por la Dirección de Inteligencia Nacional, parte del régimen de Pinochet. En la década de 1970, durante la Guerra Sucia, la parrilla se usaba en Argentina. Francisco Tenório Júnior (conocido como Tenorinho), un pianista brasileño, fue sometido a la parrilla durante la dictadura militar en Brasil.

Los defensores de los enfermos mentales y algunos psiquiatras como Thomas Szasz han afirmado que la terapia electroconvulsiva (TEC) es una tortura cuando se usa sin un beneficio médico de buena fe contra pacientes recalcitrantes o que no responden.

El Judge Rotenberg Center en Canton, Massachusetts, ha sido condenado por tortura por el relator especial de las Naciones Unidas sobre tortura por el uso de descargas eléctricas como castigo como parte de su programa de modificación del comportamiento.

El asesino en serie japonés Futoshi Matsunaga usaba descargas eléctricas para controlar a sus víctimas.

Pena capital

Silla eléctrica en Sing Sing

La descarga eléctrica administrada por una silla eléctrica se usa a veces como un medio oficial de pena capital en los Estados Unidos, aunque su uso se ha vuelto raro desde la década de 1990 en adelante debido a la adopción de la inyección letal. Aunque algunos defensores originales de la silla eléctrica consideraron que era un método de ejecución más humano que el ahorcamiento, los disparos, los gases venenosos, etc., en general ahora ha sido reemplazada por inyecciones letales en los estados que practican la pena capital. Los informes modernos han afirmado que a veces se necesitan varias descargas para ser letales y que la persona condenada puede realmente incendiarse antes de morir.

Aparte de en algunas partes de los Estados Unidos, según los informes, solo Filipinas ha utilizado este método, desde 1926 hasta 1976. Fue reemplazado intermitentemente por el pelotón de fusilamiento, hasta que se abolió la pena de muerte en ese país. La electrocución sigue siendo legal en al menos 4 estados (Florida, Alabama, Carolina del Norte y Kentucky) de los Estados Unidos.