EFFETTI DELL ELETTRICITA SUL CORPO UMANO 2

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1 EFFETTI DELL ELETTRICITA SUL CORPO UMANO 2 Quando una corrente elettrica attraversa un corpo umano, può produrre effetti pericolosi, come lesioni al sistema nervoso, ai vasi sanguigni, all apparato visivo e uditivo, all epidermide. Il valore più grande di corrente per cui una persona é ancora in grado di staccarsi della sorgente elettrica si chiama corrente di rilascio e mediamente é compreso tra i 10mA e i 15mA per una corrente di 50Hz. Nella tetanizzazione si contraggono i muscoli interessati dal passaggio della corrente e risulta molto difficile staccarsi dalla parte in tensione. Ciò si verifica per correnti superiori a10 ma per le donne ed a 15 ma per gli uomini. La tetanizzazione è causa del 10% delle morti per folgorazione. La fibrillazione ventricolare è l effetto più pericoloso e dipende dalla sovrapposizione fra le correnti entranti e quelle fisiologiche che, generando delle contrazioni scoordinate, fa perdere il giusto ritmo al cuore. Le ustioni sono prodotte dal calore che si sviluppa per effetto Joule dalla corrente elettrica che fluisce attraverso il corpo. Il fenomeno della fibrillazione ventricolare ha luogo per correnti superiori a ma. Un altro rischio importante collegato all'impiego dell'elettricità è legato alle ustioni, molto frequenti in ambiente domestico e soprattutto industriale. Il passaggio della corrente sul corpo umano è accompagnato da sviluppo di calore per effetto Joule e quindi da un aumento di temperatura in particolare nella parte in cui è avvenuto il contatto con l elemento disperdente. I limiti convenzionali di pericolosità della corrente elettrica (sia alternata che continua), in funzione del tempo per cui fluisce attraverso il corpo umano, sono stati riassunti dalla IEC in un grafico tempo-corrente(fig.1). Per correnti alternate fino a 0,5 ma (soglia di percezione) il passaggio di corrente non provoca nessuna reazione qualunque sia la durata; per correnti superiori e fino a 10 ma (limite di rilascio - durata qualsiasi) non si hanno in genere effetti pericolosi; per correnti superiori a 10 ma il contatto non è pericoloso se la sua durata è decrescente rispetto al valore di corrente. Il grafico tempo-corrente è stato suddiviso in quattro zone: fig. 1 Zona 1- Normalmente non si hanno effetti dannosi; Zona 2- Non si hanno normalmente effetti fisiopatologici pericolosi; Zona 3- Soglia di fibrillazione ventricolare. Gli effetti sono quasi sempre reversibili ma possono divenire pericolosi se a causa del fenomeno della tetanizzazione, che impedisce il rilascio, ci si porta nella zona 4; Zona 4 - La pericolosità aumenta allontanandosi dalla curva c1. Si può innescare la fibrillazione con conseguente arresto cardiaco, della respirazione e ustioni. Per contatti con la corrente continua la curva di pericolosità è leggermente diversa da quella vista in precedenza. Le correnti convenzionali di pericolosità sono raccolte in un grafico tempo-corrente dove le correnti diventano pericolose per valori leggermente superiori rispetto alle correnti in alternata. 2 Norma CEI 64 26

2 Resistenza elettrica del corpo umano. La resistenza elettrica del corpo umano è valutabile solo statisticamente e quindi le norme CEI fanno riferimento a valori convenzionali riferiti ad un campione medio di popolazione. Dare dei valori precisi alla resistenza elettrica del corpo umano risulta piuttosto difficoltoso essendo questa influenzata da molte variabili. La corrente elettrica, per frequenze di Hz, può risultare pericolosa a partire da valori di 15 ma. Si parla di pericolosità della corrente ma, ai fini pratici, è più conveniente riferirsi ai valori di tensione che sono in grado di far circolare una particolare corrente piuttosto che a valori di corrente veri e propri. Il valore complessivo della resistenza è influenzato notevolmente Figura 2 dallo stato della pelle, si riduce in presenza di sudore, umidità, ferite, graffi mentre aumenta in presenza di calli. Dipende dal percorso della corrente all interno del corpo umano (i percorsi che offrono la maggiore resistenza sono quello mano-mano e quello mano-piede), diminuisce se aumenta la superficie e la pressione di contatto ma anche se aumenta la tensione di contatto. In figura 2, di ogni parte del corpo, sono indicati i valori di resistenza espressa in percentuale della resistenza di riferimento, presa uguale a cento, relativa ad un contatto mano-mano. In figura 3 è rappresentata l impedenza del corpo umano in funzione della tensione applicata. Il grafico si riferisce al contatto mano-mano o mano-piede, fra due elettrodi con area di cm 2, in condizioni di pelle asciutta, relativo a tre gruppi di individui che presentano tre diversi livelli di probabilità, riferiti rispettivamente al 5%, 50% e 95% delle persone, di superare i valori indicati. Ad esempio, con riferimento alla curva relativa al 5% degli individui, si può notare che per tensioni intorno ai 50 V risulta R B =1500 Ohm mentre per tensioni di 230 V risulta R B =1000 Ohm. Figura 3 27

3 I rischi per la salute umana della corrente elettrica sono fondamentalmente legati a tre eventi: contatto diretto, indiretto e a rischio incendio o esplosione. Contatti diretti Si parla di contatto diretto quando si entra in contatto con una parte attiva dell impianto e cioè con conduttori che sono normalmente in tensione, ad esempio i conduttori di una linea elettrica compreso il neutro ma escluso il conduttore PE. La norma prescrive che tutti i elementi dell impianto devono essere oggetto di misure di protezione contro i contatti diretti. Nel seguito vedremo come. Contatti indiretti Un contatto indiretto è il contatto di una persona con una massa o con una parte conduttrice a contatto con una massa durante un guasto all isolamento (ad esempio la carcassa di un elettrodomestico). Mentre ci si può massa difendere dal contatto diretto, mantenendosi a distanza dal pericolo visibile, nel contatto indiretto, essendo un pericolo invisibile, ci si può difendere solo con un adeguato sistema di protezione (CEI 64-8 art 23-6). Incendio o esplosione Per prevenire i rischi da incendio o esplosione gli impianti devono essere protetti contro: il sovraccarico (ogni corrente che supera il valore nominale e che si verifica in un circuito elettricamente sano); il corto circuito (ogni corrente che supera il valore nominale e che si verifica in seguito ad un guasto di impedenza trascurabile fra due punti in tensione). In entrambi i casi la protezione è realizzabile attraverso l'installazione di interruttori automatici o di fusibili; la propagazione dell'incendio (la protezione è realizzabile attraverso l'impiego di sbarramenti antifiamma, cavi e condutture ignifughe od autoestinguenti) (International Protection) 28

4 Il grado di protezione IP deve sempre essere letto cifra per cifra e non globalmente. Quando interessa un solo tipo di protezione, il numero mancante è sostituito da una X. Ad esempio IP5X indicherà un involucro protetto contro la sola polvere, IPX5 indicherà la protezione solo contro i getti d acqua. 29

5 ESEMPI DI INSTALLAZIONE IP20 Camere in genere, uffici, locali pubblici IP4X IP21 Cucine, cantine, terrazze coperte IP23 Insegne luminose IP43 IP24 Lavanderie, giardini e cortili IP25 Docce collettive, aie IP35 IP37 IP44 IP55 IP45 IPXXB IP50 Campeggi, cantieri Piscine, fuori della vasca Macellerie, pescherie Stalle Panetterie, falegnamerie, fienili, depositi 30

6 L IMPIANTO ELETTRICO Per impianto elettrico s intende l insieme di tutti i componenti preposti a generare, trasformare, distribuire e utilizzare la corrente elettrica. La corretta progettazione, l adeguato dimensionamento delle linee e delle protezioni sono caratteristiche fondamentali per un impianto elettrico efficiente e sicuro. Un errata progettazione può, nella peggiore delle ipotesi, essere causa di danni gravi a cose e persone. E' pertanto doveroso progettare l impianto tenendo in considerazione la sicurezza, scegliendo correttamente tutte le apparecchiature delegate alla funzione di protezione, comando e distribuzione. Gli apparecchi destinati alla protezione di un impianto elettrico vengono generalmente suddivisi per funzione, in: dispositivi di protezione dalle sovracorrenti (prezzi a partire da 12 ) La protezione dalle sovracorrenti si realizza impiegando interruttori automatici magnetotermici (detti anche interruttori automatici). Le condizioni di pericolosità che si possono verificare sono il sovraccarico ed il cortocircuito. Il sovraccarico si realizza quando la corrente assorbita in un impianto è superiore a quella sopportabile dal cavo nel quale transita. Questo fenomeno può portare al rapido deterioramento dell isolante del cavo con conseguenze pericolosissime. Il cortocircuito si verifica quando due o più fasi (o neutro/terra) vengono incidentalmente in contatto tra loro. In questo caso le correnti in gioco possono assumere valori estremamente elevati. In ultima analisi l I.A.M. serve a proteggere l impianto elettrico. Per questo è vantaggioso suddividere il circuito in zone di protezione separate, in modo tale che l'intervento di un dispositivo di protezione in caso di sovraccarico o guasto isoli un'area limitata senza lasciare "al buio" l'intera abitazione. Questa caratteristica è definita selettività dell'impianto. Normalmente in una abitazione la selettività si realizza sulla linea luce e sulla linea prese. dispositivi di protezione differenziale (prezzi a partire da 40 ) La protezione differenziale si realizza impiegando interruttori differenziali puri o magnetotermici differenziali con correnti Id non superiori a 30mA, che garantiscono ottimi margini di sicurezza nella prevenzione degli incendi. La protezione differenziale si deve sempre realizzare quando è richiesta principalmente la protezione dai contatti indiretti e parzialmente da quelli diretti(solo se si tocca un conduttore in tensione). Gli interruttori differenziali hanno due funzioni estremamente importanti che sono la protezione dall innesco di incendi e la protezione delle persone. dispositivi di protezione dalle sovratensioni (prezzi a partire da 80 ) La protezione dalle sovratensioni di origine atmosferica si realizza impiegando limitatori di sovratensione. I limitatori fanno sì che quando la tensione eccede una certa soglia, la resistenza del varistore cambia di valore in modo tale che la sovracorrente creatasi di conseguenza possa essere scaricata direttamente attraverso l impianto di messa a terra. 31