Si el voltaje no lo mata, ¿importa la capacidad actual?

Los electricistas comerciales a menudo trabajan en circuitos domésticos activos que transportan 120 V CA. Me sorprendió tocar accidentalmente cables tan calientes con la frecuencia suficiente para reconocer el zumbido de CA de 60 Hz. Afortunadamente, la piel humana tiene una resistencia bastante alta: incluso cuando está empapada en sudor, la mía mide cientos de kΩ. Si asumimos una resistencia de la piel de extremo inferior de 120 kΩ, entonces, a través de la piel intacta, el servicio de 120 V solo pasará 1 mA a través de mi cuerpo.

La "sabiduría" convencional dice que trabajar en un panel principal requiere más precaución porque uno podría hacer contacto con un servicio de 400A, en comparación con el 20A al que se enfrenta trabajando al final de un circuito típico. Pero esto suena incorrecto:

Si la piel tiene una resistencia lo suficientemente significativa como para que a 120 V solo fluyan miliamperios, entonces, ¿es un suministro de servicio de 200 A diferente de un interruptor de 20 A en términos de la experiencia de tocar un cable caliente (manteniendo todo lo demás igual)?

¿Importa el contacto con el suelo en términos del contacto de la piel con el servicio eléctrico residencial? Por ejemplo, a 1 mA, 120 V y medio ciclo de 60 Hz, ¿una tina aislada de solución salina de 20 galones tomaría suficiente carga para reducir la corriente significativamente en relación con la corriente que recibiría si estuviera conectada a tierra?

@FakeMoustache: lea la pregunta, no el título. Estoy preguntando si mi análisis de estos escenarios es correcto. Si estos niveles son "peligrosos" es auxiliar/ilustrativo.
Leer la otra pregunta le dará más información sobre este tema. Si solo quiere respuestas de sí/no, es posible que desee ir a otro lado.
@FakeMoustache: sí, ese otro tema es informativo y vale la pena leerlo. Quizás pueda vincularlo como un comentario "Relacionado o informativo" en lugar de marcar esta pregunta como un duplicado (que no lo es). También sospecho que a mi análisis le pueden faltar cosas, por lo que si bien una respuesta de "Sí, lo lograste, nada más que decir" puede ser gratificante, espero que los que respondan (como tú) tengan notas, correcciones y/o adiciones útiles. . Por ejemplo, ahora mismo se me ocurrió que quizás el área de contacto con el conductor podría ser un factor relevante.
Es extraño que haya notado cientos de kiloohmios (¿kiloohmios?), Tuve un entrenamiento de seguridad en un trabajo que decía que un humano promedio de palma a palma tiene una resistencia de aproximadamente 1 k. No digo que estés equivocado, solo me pregunto por qué tal variación.
"Espero que quienes respondan (como usted) tengan notas, correcciones y/o adiciones útiles" Espero que se dé cuenta de que mis contribuciones (y las de todos los demás son completamente voluntarias . Si desea llevar su pregunta al siguiente nivel e incluir cualquier , siéntase libre de hacerlo. Simplemente no espere respuestas completas y extensas a una pregunta que se encuentra en un nivel bastante básico y ya se respondió en preguntas similares.
@SwarlesBarkely: la mayor parte de la resistencia está en la epidermis. Mis multímetros muestran aproximadamente la misma resistencia de palma a palma que entre dos puntos cercanos entre sí en la misma palma. También probé el dorso de mi mano, y ayer lo estaba revisando mientras sudaba. Nunca bajé de 100k ohmios.
No olvide el efecto de las inductancias: una fuente de voltaje bajo pero corriente muy alta puede parecer inofensiva, pero con corrientes muy altas, incluso las inductancias más pequeñas pueden generar voltajes muy altos. Digamos que accidentalmente cortocircuita su fuente de alimentación con una herramienta de metal, luego pueden fluir corrientes enormes y cuando intenta detener el cortocircuito, la inductancia de la herramienta induciría un alto voltaje para mantener la corriente constante incluso después de que se haya eliminado el cortocircuito por por ejemplo, fluyendo a través de la ruta de alta resistencia del manipulador de herramientas. Cualquier suministro de alta potencia también conlleva un riesgo de quemaduras.

Respuestas (3)

Usted asume que el voltaje y la corriente son independientes, no lo son .

De hecho, es la corriente la que mata (puede detener su corazón, por ejemplo), pero el voltaje es necesario para que esa corriente fluya en primer lugar.

La "sabiduría" convencional dice que trabajar en un panel principal requiere más precaución porque uno podría hacer contacto con un servicio de 400A, en comparación con el 20A al que se enfrenta trabajando al final de un circuito típico. Eso probablemente tenga más que ver con las peligrosas consecuencias de un cortocircuito que con el peligro para un ser humano. El tamaño de 20 A está protegido por fusible, por lo que un cortocircuito quemará el fusible. En el lado de 400 A no habrá fusible o uno con una clasificación mucho más alta, por lo que debe fluir más corriente hasta que se funda.

no importa cuánta corriente haya en el suministro: el cuerpo solo transportará el miliamperio más o menos admitido por su resistencia. Eso es correcto.

De hecho, una red de 20 A o 200 A, no hay diferencia con respecto a que sienta una descarga, ya que la corriente solo necesita ser de unos pocos mA. Ambos pueden entregar esa corriente.

No asuma que la resistencia de la piel es constante.

La característica voltaje-corriente de la piel humana no es lineal y depende de muchos factores, como la intensidad, la duración, la historia 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.[17] 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 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 voltios y aproximadamente 30 voltios, la piel exhibe 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 del dielecto, 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 utilizando un modelo de resistencia fija.

FuenteWikipedia . _

Toma de tierra

Mi cuerpo es en realidad el suelo cuando toco un cable caliente.

No. Si está completamente aislado, su cuerpo solo está acoplado capacitivamente a tierra. El modelo de cuerpo humano electrostático utiliza 100 pF para modelos de descarga estática. Asumiendo que todo esto es capacitancia a tierra, su impedancia será de 33 MΩ a 50 Hz.

Toque algo conectado a tierra y la corriente ahora tiene un camino resistivo mucho más bajo. La electrocución fatal sería mucho más segura si "se parara en un charco" de agua.

Altas corrientes

Si se trabaja en equipos capaces de generar corrientes altas, se debe usar protección contra arco eléctrico. Esto incluye visor con clasificación de arco eléctrico, pasamontañas, camisa/chaqueta, guantes, zapatos y pantalones adecuados.

¿Puede elaborar el aspecto de conexión a tierra para la corriente alterna? Supongo que al contacto, el suministro tiene un potencial RMS con respecto a mi cuerpo de 120 V, es decir, lo mismo que con tierra perfecta. A menos que pueda pasar suficiente corriente a mi cuerpo durante medio ciclo para cambiar mi potencial relativo, entonces, ¿cómo una tierra conductora más allá de mi cuerpo aumenta el flujo a través de mi cuerpo?
“Entre 10 voltios y alrededor de 30 voltios, la piel exhibe características eléctricas no lineales pero simétricas . Por encima de 20 voltios, las características eléctricas son tanto no lineales como simétricas ”. Debe haber un error en el artículo de Wikipedia: esperaba uno de esos simétricos . ser asimétrico , basado en la construcción de oraciones.
@feetwet: El suministro tiene potencial frente a tierra debido a la conexión a tierra del neutro en el transformador local. La tierra completa el circuito desde el cable vivo, a través de usted, a través de la tierra y de regreso al transformador. La corriente que fluye a través de ti depende de la suma de todas las resistencias/impedencias en serie. La disminución de la resistencia a tierra aumenta la corriente a través del cuerpo.
@WayneConrad: No me di cuenta de eso y no sé la respuesta correcta. El punto principal que estaba tratando de transmitir es que la resistencia de la piel no es lineal y no se debe suponer que sea un valor particular.
Tengo entendido que eso no es estrictamente cierto para el servicio de aire acondicionado doméstico. Por ejemplo, la "tierra" puede ser literalmente un conductor conectado a tierra a poca distancia del panel principal. Si no te sorprendes cuando tocas la tierra, o cualquier cosa que la toque, entonces tienes el mismo potencial con respecto al servicio que su "tierra". Para ver a lo que me refiero, consulte este comentario .

La cantidad de corriente que una fuente de alimentación es capaz de entregar es solo una parte de la ecuación (ley de Ohm); la otra mitad es la cantidad de corriente que la carga quiere consumir, determinada por su resistencia (CC) e impedancia (CA).

En resumen, tiene razón en que, en esta situación, no importa si toca un circuito de red aguas abajo protegido por un CB de 20 A y un cableado más liviano, o una alimentación principal de 400 A con un CB grande y descomunal y barras colectoras de media pulgada de espesor; ambos son capaces de entregar suficiente corriente para matar a cualquier animal.

Cuando toca el Vivo de una red de CA, se puede formar un circuito entre ese punto y el Neutro (si su otra mano está en contacto con eso, por ejemplo), o ese punto y la Tierra, el peligro es en gran medida el mismo, porque solo se necesitan decenas de mA de corriente para poner el corazón en fibrilación (a diferencia de cocinar a alguien con varios amperios).

Otro factor de cuán mortal es entrar en contacto con cualquier fuente de alto voltaje (con suficiente capacidad de corriente para poner el corazón en fibrilación) es cuál es el camino a través de su cuerpo. A los electricistas se les enseña a, siempre que sea posible y en una situación de alto riesgo de contacto con dichas altas tensiones, intentar hacerlo con una sola mano activa y la otra en el bolsillo. Porque también están capacitados para usar zapatos/botas con suela de goma cuando están en el trabajo. El resultado es que es mucho menos probable que haya un camino para que la corriente fluya desde el punto de contacto (dedo) a lo largo del brazo, hacia abajo o a través del pecho (corazón) hasta donde la corriente podría ir (a la otra mano, hacia abajo a través de sus pies). Así que tu cuerpo no es necesariamente un camino a tierra, dependiendo de los detalles.

Estrictamente hablando, su capacitancia a tierra y/o entorno también está ahí, pero en la mayoría de las circunstancias es un contribuyente mucho menos significativo al flujo de corriente (las aves se posan en las líneas eléctricas todo el tiempo, incluso las de miles de voltios, y no son perturbadas en absoluto, porque su capacitancia a cualquier cosa/todo lo que les rodea a través del aire es absolutamente insignificante). (Por cierto, su redacción de los problemas de CA en su pregunta sugiere que piensa que la capacitancia es una propiedad inherente de un cuerpo (humano, metálico o lo que sea); no lo es, es simplemente el área de superficie de un objeto en las proximidades de algún otro cuerpo/ trozo de metal/etc., ya sea la pista en la placa de circuito impreso hasta el plano de tierra debajo, o el área de sus pies en el suelo debajo de ellos, con algún aislante (sus zapatos, preimpregnado en la placa de circuito impreso, etc.) entre ellos.

Lo que pasa con la resistencia de la piel es que varía drásticamente, para el individuo, en su nivel de hidratación y sudoración, y también en la cantidad de superficie de su piel que entra en contacto con el conductor en vivo. Aquí, las medidas de/por un individuo no son realmente útiles. E incluso unas pocas decenas de mA, si atraviesa el corazón, pueden ser suficientes.

Por lo tanto, es una combinación de factores lo que determina la gravedad de una descarga eléctrica de la red eléctrica de 50/60 Hz.

Otro aspecto de estos escenarios es el voltaje de CC moderado y alto (> 50 voltios de CC), que puede ser mucho más peligroso. Con una red de 50/60 Hz, esa inversión de voltaje da como resultado una inversión de la corriente, 50/60 veces por segundo, lo que puede ser una oportunidad para que un humano se aleje (y para que se abra un interruptor). Cuando es CC y lo toca, es mucho más probable que sus músculos se "enganchen" e incluso agarren el conductor de alta V aún más, lo que aumenta el área de superficie de contacto con la piel, y usted permanece conectado, y si el camino actual es a través el corazón, decir adiós.

La cuestión de la conexión a tierra es obviamente un factor importante aquí. Me han enseñado lo mismo: cuando trabaje en el panel de servicio, ¡no le dé a la corriente un camino a través de su pecho! Pero a 120V, si la corriente total realmente es del orden de mA y el servicio es de 60 Hz, ¿cuánto puede variar el potencial de mi cuerpo desde una tierra ilimitada? Es decir, comienza con una diferencia de 120 V, y para que disminuya tiene que "cargarse" antes de que el servicio invierta la polaridad, ¿no? Sustituya mi cuerpo por una tina de 20 galones de solución salina: ¿No serviría eso como una conexión a tierra efectiva para 1 mA 60 Hz CA?
No, 20 galones de solución salina aislados de tierra aún presentan una capacitancia a tierra de un valor bajo. Puede pensar en el cuerpo internamente como un buen conductor y el aislamiento de sus zapatos como el dieléctrico de un capacitor del tamaño de su alimentación. Dado que la distancia entre las plantas de los pies y el suelo hace que la capacitancia sea muy pequeña.
Está bien, pero en este caso estoy interesado en cuánta electricidad fluiría hacia /a través de mi cuerpo, por lo que capacitancia es probablemente el término y concepto incorrecto. ¿Quizás son culombios o culombios voltios? La tina aislada de solución salina comienza aceptando la misma tasa de carga que el suelo, ¿verdad? A medida que se carga, la diferencia de potencial disminuye y, por lo tanto, el caudal también disminuye. Entonces: a 1 mA, 120 V y medio ciclo de 60 Hz, ¿una tina aislada de solución salina de 20 galones tomaría suficiente carga para reducir la corriente significativamente en relación con la corriente que recibiría si estuviera conectada a tierra?
Como ha descrito @transistor, y como traté de explicar con los pájaros en un cable, hipotéticamente, si su cuerpo de bolsa de agua salada tuviera cero capacitancia para cualquier otra cosa, entonces ninguna corriente entraría o saldría de su cuerpo debido a ponerse en contacto con el conductor vivo (con, digamos, su dedo). Pero no tienes capacitancia cero, hay un poco allí, suficiente para sentir una fracción del universo vibrando a 50/60 Hz. Pero creo que sé lo que está preguntando: ¿que simplemente cargarse hacia arriba o hacia abajo con 120 V CA dará como resultado un flujo de corriente a través de su único punto de contacto?
@Techydude: exactamente, esa es mi pregunta restante.
Si el voltaje no lo mata, ¿importa la capacidad actual?
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