Experimentos de DC Resistência do Corpo Humano I

Aug 01, 2023

Nota do Editor—O artigo no qual este artigo se baseia foi originalmente apresentado no Simpósio da Sociedade de Engenharia de Segurança de Produtos IEEE 2018, onde recebeu o reconhecimento como o Melhor Artigo do Simpósio. Ele é reimpresso aqui, com permissão, dos anais do Simpósio Internacional da Sociedade de Engenharia de Segurança de Produtos IEEE 2018 sobre Engenharia de Conformidade de Produtos. Direitos autorais 2018 IEEE.

Os efeitos fisiológicos do choque elétrico são induzidos principalmente pela corrente [1], portanto, os limites de corrente são frequentemente especificados em normas de segurança para proteger o corpo humano dos perigos de choque elétrico [2]. No entanto, para certos padrões ou aplicações, os limites de tensão geralmente são preferidos. Nesses casos, a impedância do corpo humano pode ser usada para estimar o limite de tensão com base em limites de corrente seguros. Além disso, a impedância do corpo humano pode ser usada para construir modelos de circuitos elétricos representando caminhos de condução através do corpo humano para estimar correntes de toque. Por exemplo, conforme fornecido pela UL 101 [2], a impedância do corpo humano é modelada com uma resistência de 1500 Ω em paralelo com um capacitor de 0,22 µF, colocado em série com outro resistor de 500 Ω. Esse circuito de medição é usado para avaliar a corrente de toque dos efeitos de choque no nível da percepção para CA senoidal de 60 Hz.

Aplicações DC, particularmente aquelas em tensões perigosas, tornaram-se cada vez mais prevalentes devido ao aumento do uso de fontes de energia renováveis ​​(como fotovoltaica), sistemas de armazenamento de energia, etc. Portanto, é benéfico revisar a resistência do corpo humano em DC para entender melhor sua efeito em efeitos fisiológicos de choque elétrico para aplicações DC. A IEC 60479-1 [3] especificou a resistência do corpo humano para resistência DC do corpo humano entre 25 V até 1000 V. No entanto, os valores de resistência DC incluídos em [3] foram baseados em dados experimentais conduzidos apenas em 25 V, com o restante dos valores extrapolados matematicamente com base na resistência CA do corpo humano. Isso pressupõe que a impedância do corpo escala de forma idêntica com CC e CA, o que pode ou não ser o caso. Além disso, as resistências de corpo DC dadas em [3] são apenas para condições secas. De acordo com o conhecimento dos autores, atualmente não há dados disponíveis sobre a resistência do corpo humano DC para condições úmidas com base diretamente em observações experimentais. Para condições úmidas, os valores de resistência do corpo CC fornecidos no padrão IEC [3] são considerados idênticos à resistência do corpo CA sob condições úmidas em cada voltagem. Novamente, isso faz suposições que não são firmemente substanciadas por dados experimentais.

Como DC em tensões perigosas e o potencial de exposição humana a tais perigos se tornam mais comuns, é imperativo ter dados abrangentes sobre a impedância do corpo humano em DC. Tal conjunto de dados exigirá medições em muitos indivíduos para ter qualquer significância estatística (ou seja, 50 ou mais). É o objetivo final dos autores desenvolver valores típicos de impedância do corpo DC com base em dados experimentais, semelhantes ao que está atualmente disponível para AC.

No entanto, ainda não está claro o nível de influência que vários parâmetros de medição terão, e também não está claro até o momento o quão repetível qualquer medição seria em qualquer indivíduo em particular. Os autores concluíram que era, portanto, prematuro avançar com um programa experimental em larga escala envolvendo um número significativo de voluntários humanos antes que uma melhor compreensão da consistência da medição em qualquer indivíduo em particular fosse estabelecida. Por exemplo, não estava claro se valores repetíveis eram atingíveis ao medir o mesmo indivíduo em momentos diferentes sob as mesmas condições de teste. Para o conhecimento dos autores, nenhum trabalho anterior avaliou isso. Além disso, não foram encontrados dados publicados sobre o efeito do material de contato no teste de impedância do corpo humano, que se presume ter um efeito na impedância corporal medida e pode explicar melhor a relação entre a impedância corporal medida e a tensão aplicada. (Foi relatado em [3] que a resistência do corpo diminui linearmente à medida que a tensão aplicada aumenta.) Considerando esses efeitos desconhecidos na medição da impedância do corpo CC, os autores deram o primeiro passo para entender melhor esses fatores; cujos resultados são relatados aqui. O programa de teste em maior escala foi, portanto, adiado para ser conduzido como uma segunda fase do nosso trabalho.