CORSO SU “CAMPI E.M. E SALUTE UMANA” - …

1 CORSO SU CAMPI E SALUTE UMANA Ing. Francesco Fal Lezione n 1 Lezione n 2 Lezione n 3 Lezione n 4 Lezione n 1 EFFETTI DELLA CORRENTE SUL CORPO UMANO(Norma di riferimento CEI 64 ) Considerazioni generali Il corpo umano formato da ioni. Le varie cellule rispondono ad una curva di eccitabilit ( ). Perch una cellula si ecciti occorrono valori elevati del prodotto segnali a frequenza elevata (che hanno un periodo T piccolo) sono meno pericolosi perch eccitano di meno le cellule (occorrerebbero grosse correnti Con l elettrobisturi si iniettano correnti di frequenza 4-5 Mhz senza problemi). Alle frequenze pi elevate si manifesta anche un effetto pelle che fa passare la corrente verso l esterno del corpo senza interessare il segnali pi pericolosi sono quelli con frequenza compresa tra 10 e 1000 Hz. (Per la corrente continua vale un discorso a parte) Tipi di corrente pi importanti corrente continua corrente alternata 50Hz impulsi unidirezionali di breve durata (condensatori) (Da notare che gli interruttori differenziali attualmente in uso sono insensibili agli impulsi unidirezionali) Nel corpo umano esistono gi dei segnali di natura elettrica che determinano lo stimolo dei muscoli.

2 Se a questi segnali se ne sovrappongono altri esterni si hanno alterazioni pi o meno gravi. Danni possibili I danni possibili sono di tre tipi: 1-Interferenza con i segnali elettrobiologici delle fibre nervose e muscolari tetanizzazione (contrazione spasmodica dei muscoli) alterazioni della funzione respiratoria (asfissia dovuta all impossibilit di funzionamento dei muscoli del petto) lesioni neurologiche del midollo spinale (paralisi temporanee) fibrillazione cardiaca (contrazione scoordinata del muscolo cardiaco) 2-ustioni (sviluppo di calore per effetto Joule) ustioni nel punto di contatto (pi tipici delle tensioni medie ed alte) 3-traumi per urti o cadute conseguenti all elettrocuzione Principali parametriI parametri che determinano la gravit degli effetti sono l intensit della corrente (Ampere) il percorso della corrente sul corpo umano la durata del contatto la frequenza della corrente (Hertz) (effetti pi dannosi tra 10 e 1000Hz)

3 In merito all intensit della corrente si possono distinguere due valori: corrente di soglia = minimo valore percepito corrente di rilascio = massima corrente che consente di interrompere il contatto Valori tipici delle correnti di soglia e di rilascio Corrente Continua ( )Corrente alternata 50Hz ( )Corrente di soglia (lingua) 45 ACorrente di soglia (polpastrelli) mACorrente di soglia (mani) mACorrente di rilascio (uomo)76 mA16 mACorrente di rilascio (donna)51 mA10 mAFibrillazione cardiaca 100-300 mA La corrente di rilascio corrisponde al massimo valore di corrente che non provoca paralisi delle mani o degli arti consentendo cosi di allontanarsi (per le correnti impulsive la corrente di rilascio quella del dolore). E minore per donne, bambini e persone che pesano tale valore l interruzione della corrente affidata solamente all intervento degli interruttori (magnetotermici e differenziali).

4 Sotto la soglia di rilascio NON sono necessari provvedimenti contro le tensioni di contatto Dettaglio dei danni Esaminiamo in dettaglio i danni: La tetanizzazione prodotta dal passaggio della corrente (sia continua che alternata) nei muscoli e pu manifestarsi come: formicolio scossa dolorosa con possibilit di contrazioni e paralisi temporanea dei muscoli La alterazione della funzione respiratoria si verifica quando si supera la corrente di rilascio. ). Si hanno problemi di respirazione e asfissia (occorre una respirazione bocca a bocca entro 3-4 minuti) Anche le paralisi temporanee si hanno quando si supera la corrente di rilascio La fibrillazione cardiaca essenzialmente dovuta al fatto che il cuore (che si contrae normalmente 60-100 volte al minuto) raggiunto da un segnale di 50Hz, che crea contrazioni indesiderate (fibrillazione). Occorre una grossa scarica elettrica per arrestare la fibrillazione (defibrillatore).

5 In riportato il ciclo cardiaco in situazione di normalit . In esso si nota un momento critico in fase di recupero della eccitazione ventricolare. Se durante tale periodo (frazioni di secondo) arriva un altro impulso esterno, si innescano oscillazioni disordinate (fibrillazione) che continuano anche al cessare del disturbo. Cade la pressione del sangue con effetti spesso letali.(fig-3)Per avere fibrillazione irreversibile (arrestabile solo con defribillatore) bastano correnti dell ordine di decine di mA applicate al cuore per Le ustioni si hanno quando la densit di corrente superiore a 50mA per ogni mm2 di pelle. In genere si determina la rottura delle arterie ed sono riportati gli effetti della corrente alternata sinusoidale (50Hz) sul corpo umano (effetti analoghi si producono per correnti continue o per impulsi unidirezionali). Caratteristiche tempo-corrente Esistono dei diagrammi che legano la corrente alternata (10-100Hz) alla durata del passaggio nel corpo umano (percorso mano-piedi) e che indicano i valori pericolosi.

6 ( )Zona 1 Assenza di reazioniZona 2 Nessun effetto pericoloso (l infortunato rilascia subito il contatto)Zona 3 Contrazioni muscolari - Difficolt di respirazione (per contatti di durata 3-4minuti)-Arresti cardiaci senza fibrillazione-Aumento della pressioneZona 4 Pericolo di fibrillazione ventricolare - Arresto del cuore-Ustioni Da notare che in non si ha la sensazione della scossa ma quella di una fitta dolorosa la fibrillazione inizia per correnti di circa 150mA in e dell ordine di 40-50mA in la tensioni di sicurezza in 120V e in 50V per tempi di passaggio della corrente nel corpo umano pari a 50msec occorrono 100mA per avere la fibrillazione i differenziali intervengono per correnti alternate inferiori a 30mA in tempi minori di 40msec. i differenziali non funzionano in continua e funzionano male per correnti impulsiveFattori di percorso I punti di ingresso e di uscita della corrente influiscono sulla probabilit di attraversamento del cuore e quindi sulla probabilit di fibrillazione ( ).

7 Per valutare ci vengono presi in esame i diversi possibili percorsi della corrente sul corpo umano e viene definito un fattore di percorso F PercorsoFattore FValutazioneMano sinistra-piede sinistro1 Situazione di perfetta equivalenzaMano sinistra-piede destro1 Mano sinistra-entrambi i piedi Mano destra-piede meno pericoloseMano destra-piede destra-entrambi i - mano - sinistra mano - mano - mano pi pericoloseTorace - mano Fattori di frequenza La frequenza pi usata 50Hz ma ci sono settori che usano valori diversi. Ad esempio l elettroterapia, la saldatura, la fusione elettrica dei metalli, motori a velocit variabile, aeronautica (400Hz). Al crescere della frequenza si verificano due fenomeni contraddittori: effetto pelle (diminuisce la possibilit di fibrillazione) riduzione dell impedenza del corpo umano (aumento della corrente a parit di tensione) (infatti il corpo umano equivale elettricamente ad un circuito composto da Resistenze e Condensatori in parallelo e la reattanza del condensatore inversamente proporzionale alla frequenza) Comunque globalmente il pericolo diminuisce al crescere della frequenza.

8 Sopra 500Hz (soglia di fibrillazione 300mA) alla tensione di 220V il pericolo di morte in pratica nullo. Valori tipici della resistenza del corpo umano misurata tra due mani Tensione (V)Resistenza del corpo umano Rc ( )253250-6100502625-43752201350-212510001 050-1500 I valori indicati sono riferiti a mani asciutte e sono relativi ad una percentuale di persone compresa tra il 50% e il 95%.Fattori di forma d onda Ci si pu chiedere se esistano delle forme d onda che siano pi pericolose di altre. Poich gli effetti sulle persone sono legati al valore efficace pi che alla forma d onda, allo stato attuale delle conoscenze sembra che non ci sia un nesso significativo tra pericolo e forma d onda. Un discorso a parte si pu fare per la scarica dei condensatori. Risulta statisticamente che la percezione della scarica (per tensioni di 220V) inizia con capacit dell ordine di2 - 40pF mentre la soglia del dolore inizia con capacit di avere fibrillazione occorrerebbero valori efficaci di 500mA (valori di picco 1225mA) che non possono essere raggiunti, in ambienti asciutti, con tensioni di 220V.

9 Tensioni sicure La normativa attuale individua in 50V il valore di tensione sotto il quale non ci sono effetti sul corpo umano. Si ricorda che in Italia le linee elettriche aeree sono divise nelle seguenti classi (legge n 339 28-6-86 e DM n 449 del 21-3-88) classe 0 Linee telefoniche e di segnalazione o comando a distanza classe I Linee di trasporto o distribuzione di energia elettrica con tensione < 1000V classe II Linee di trasporto o distribuzione di energia elettrica con tensione 1kV-30kV classe III Linee di trasporto o distribuzione di energia elettrica con tensione > 30kV Dispositivi di sicurezza contro il rischio elettrico Per evitare effetti pericolosi derivanti dalla corrente si devono prendere dei provvedimenti contro i contatti diretti ed indiretti con parti in tensione. La normativa cita i seguenti: isolamento dei conduttori e delle apparecchiature collegamento a terra delle masse metalliche suscettibili di andare sotto tensione uso di interruttori magnetotermici (es.)

10 Sistemi TN) uso di interruttori differenziali Si ricorda che l interruttore differenziale NON interviene nel caso che si tocchino contemporaneamente i due conduttori di fase e neutro NON evita la scossa (occorre la presenza del conduttore di terra) interviene se un cavo tocca una massa metallica ed evita quindi che avvenga il contatto umano con tensioni pericolose va periodicamente provato tramite il tasto di CICLO EFFETTI DELLA CORRENTE ALTERNATA A CARATTERISTICA TEMPO CORRENTE CORSO SU CAMPI E SALUTE UMANA Ing. Francesco Fal Lezione n 1 Lezione n 2 Lezione n 3 Lezione n 4 Lezione n 2 NOZIONI VARIE SUI SEGNALI E SUI CAMPI ELETTROMAGNETICI Spettro delle frequenze La frequenza di un segnale periodico indica il numero di volte che il segnale si ripete completamente (periodo) in un secondo. Essa si esprime in Hz (Hertz) e rappresenta l inverso del periodo del segnale f = 1/T Anche i campi elettromagnetici (CEM) sono caratterizzati da una frequenza che viene scelta in base al tipo di trasmissione da effettuare.