Efectos Fisiológicos de la Corriente Eléctrica en el Cuerpo Humano: Resistencia de Tejidos y Respuesta Neuronal y Cardíaca

Modelado de la Resistencia Eléctrica del Cuerpo Humano

Se estudia el comportamiento del cuerpo humano ante un choque eléctrico. Primero, se modela el cuerpo con dos capas (piel de manos y pies, conectadas en serie) y cuatro cilindros (grasa, músculo, hueso y sangre, conectados en paralelo).

Mediante la fórmula de volumen, se obtiene la sección transversal de la grasa, músculo y hueso. Posteriormente, con la fórmula 21, se calcula la resistencia eléctrica de estas estructuras.

Cálculo de la Resistencia Sanguínea

Para calcular la resistencia de la sangre, se consideran los iones presentes. Primero, se calcula la conductividad de la sangre (fórmula 31), multiplicando la concentración de cada ion por su conductividad específica y sumando los resultados. Una vez obtenido este valor, se utiliza la fórmula 26 para determinar la resistividad. Finalmente, con la fórmula 21, se obtiene la resistencia de la sangre.

Cálculo de la Resistencia Corporal Total

Con todas las resistencias individuales calculadas, es posible determinar la resistencia total del cuerpo, sumando en paralelo las resistencias de la grasa, músculo, hueso y sangre mediante la fórmula 38.

Impacto del Estado de la Piel en la Resistencia

La piel intacta presenta alta resistencia y baja conductividad. Durante un choque eléctrico, esto provoca la oscilación de los átomos, aumentando la temperatura y causando quemaduras. Por el contrario, la piel dañada tiene baja resistencia y alta conductividad.

Se calculó la resistencia de la piel de manos y pies, tanto intacta como dañada, usando la fórmula 21. Posteriormente, se calculó la resistencia total del cuerpo considerando la piel intacta y dañada mediante la fórmula 33. Los resultados muestran que la resistencia total es significativamente mayor cuando la piel está intacta.

Efectos Eléctricos sobre las Neuronas

Dado que la función neuronal depende de iones, se calculan primero las concentraciones iónicas externas e internas (fórmula 62). Luego, se determina el potencial de Nernst (fórmula 57), que describe el comportamiento iónico.

Aplicando la ley de Ohm, se calcula la caída de potencial en el cuerpo con y sin daño en la piel. Mediante la fórmula 12, se determina el voltaje a nivel neuronal en ambas condiciones. Si el voltaje en el axón con la piel dañada supera el potencial de Nernst, la neurona no puede despolarizarse, lo que impide que la persona pueda soltarse voluntariamente de la fuente eléctrica.

Efectos Eléctricos sobre el Corazón

Finalmente, se considera que el corazón funciona como un dipolo eléctrico. Con la fórmula 9, se calcula el momento dipolar cardíaco y el potencial máximo tolerable sobre el corazón. Mediante la fórmula 12, se calcula el potencial externo que afecta al corazón con y sin daño en la piel. Si el potencial externo con la piel dañada supera el potencial máximo cardíaco, puede provocarse una alteración grave del ritmo cardíaco o un paro cardíaco.