Tensioni superiori a 50 V applicate sulla pelle umana asciutta e intatta possono causare fibrillazioni cardiache se producono correnti elettriche nei tessuti del corpo che passano attraverso la zona del torace. La tensione alla quale c’è il pericolo di folgorazione dipende dalla conduttività elettrica della pelle umana asciutta. I tessuti umani viventi possono essere protetti da danni grazie alle caratteristiche isolanti della pelle secca fino a circa 50 volt. Se la stessa pelle si bagna, se ci sono ferite, o se la tensione viene applicata ad elettrodi che penetrano la pelle, allora anche fonti di tensione inferiori a 40 V possono essere letali.
Il contatto accidentale con qualsiasi alta tensione che fornisce energia sufficiente può provocare gravi lesioni o morte. Questo può accadere quando il corpo di una persona fornisce un percorso per il flusso di corrente, causando danni ai tessuti e insufficienza cardiaca. Altre lesioni possono includere ustioni dall’arco generato dal contatto accidentale. Queste ustioni possono essere particolarmente pericolose se le vie respiratorie della vittima sono colpite. Lesioni possono anche essere subite come risultato delle forze fisiche sperimentate da persone che cadono da una grande altezza o sono gettati a una distanza considerevole.
L’esposizione ad alta tensione a bassa energia può essere innocua, come la scintilla prodotta in un clima secco quando si tocca una maniglia della porta dopo aver camminato su un pavimento in moquette. La tensione può essere nell’ordine delle migliaia di volt, ma la corrente media è bassa.
Le precauzioni standard per evitare lesioni includono il lavoro in condizioni che eviterebbero il flusso di energia elettrica attraverso il corpo, in particolare attraverso la regione del cuore, come tra le braccia, o tra un braccio e una gamba. L’elettricità può fluire tra due conduttori in apparecchiature ad alta tensione e il corpo può completare il circuito. Per evitare che ciò accada, il lavoratore dovrebbe indossare indumenti isolanti come i guanti di gomma, usare strumenti isolati ed evitare di toccare l’attrezzatura con più di una mano alla volta. Una corrente elettrica può anche fluire tra l’attrezzatura e la terra. Per evitarlo, il lavoratore dovrebbe stare su una superficie isolata come i tappetini di gomma. L’attrezzatura di sicurezza viene testata regolarmente per assicurarsi che continui a proteggere l’utente. I regolamenti sui test variano a seconda del paese. Le società di test possono testare fino a 300.000 volt e offrono servizi che vanno dal test dei guanti al test della piattaforma di lavoro elevata (o EWP).
DistribuzioneModifica
Il contatto o l’avvicinamento ai conduttori di linea presenta un pericolo di folgorazione. Il contatto con i fili aerei può provocare lesioni o la morte. Scale metalliche, attrezzature agricole, alberi di barche, macchinari da costruzione, antenne e oggetti simili sono spesso coinvolti in contatti fatali con i fili aerei. Anche le persone non autorizzate che si arrampicano sui tralicci o sulle apparecchiature elettriche sono spesso vittime di folgorazione. A tensioni di trasmissione molto alte anche un approccio ravvicinato può essere pericoloso, poiché l’alta tensione può creare un arco voltaico attraverso uno spazio d’aria significativo.
Scavare in un cavo sepolto può anche essere pericoloso per i lavoratori in un sito di scavo. L’attrezzatura di scavo (a mano o a macchina) che entra in contatto con un cavo sepolto può eccitare le tubature o il terreno nella zona, con conseguente folgorazione dei lavoratori vicini. Un guasto in una linea di trasmissione ad alta tensione o in una sottostazione può provocare correnti elevate che scorrono lungo la superficie della terra, producendo un aumento del potenziale di terra che presenta anche un pericolo di scossa elettrica.
Per le linee di trasmissione ad alta e altissima tensione, il personale appositamente addestrato utilizza tecniche di “linea viva” per consentire il contatto diretto con le apparecchiature sotto tensione. In questo caso il lavoratore è collegato elettricamente alla linea ad alta tensione, ma completamente isolato dalla terra in modo da essere allo stesso potenziale elettrico della linea. Poiché l’addestramento per tali operazioni è lungo, e presenta comunque un pericolo per il personale, solo linee di trasmissione molto importanti sono soggette a manutenzione sotto tensione. Al di fuori di queste situazioni adeguatamente progettate, l’isolamento da terra non garantisce che non ci siano flussi di corrente verso terra, perché la messa a terra o l’arco verso terra possono verificarsi in modi inaspettati, e le correnti ad alta frequenza possono bruciare anche una persona non collegata a terra. Toccare un’antenna trasmittente è pericoloso per questo motivo, e una bobina di Tesla ad alta frequenza può sostenere una scintilla con un solo punto finale.
Le apparecchiature di protezione sulle linee di trasmissione ad alta tensione normalmente impediscono la formazione di un arco indesiderato, o assicurano che sia spento entro decine di millisecondi. Le apparecchiature elettriche che interrompono i circuiti ad alta tensione sono progettate per dirigere in modo sicuro l’arco risultante in modo che si dissipi senza danni. Gli interruttori ad alta tensione spesso usano un getto d’aria ad alta pressione, un gas dielettrico speciale (come SF6 sotto pressione), o l’immersione in olio minerale per spegnere l’arco quando il circuito ad alta tensione è interrotto.
Il cablaggio in apparecchiature come macchine a raggi X e laser richiede attenzione. La sezione ad alta tensione è tenuta fisicamente distante dal lato a bassa tensione per ridurre la possibilità che si formi un arco tra i due. Per evitare perdite coronali, i conduttori sono tenuti il più corti possibile e privi di punti taglienti. Se isolati, il rivestimento plastico deve essere privo di bolle d’aria che provocano scariche coronali all’interno delle bolle.
Generatori elettrostaticiModifica
Un’alta tensione non è necessariamente pericolosa se non può fornire una corrente sostanziale. Nonostante le macchine elettrostatiche come i generatori di Van de Graaff e le macchine di Wimshurst producano tensioni che si avvicinano al milione di volt, esse erogano una breve scarica. Questo perché la corrente è bassa, ad esempio si muovono solo relativamente pochi elettroni. Questi dispositivi hanno una quantità limitata di energia immagazzinata, quindi la corrente media prodotta è bassa e di solito per un breve periodo, con impulsi che raggiungono il picco di 1 A per un nanosecondo.
La scarica può comportare una tensione estremamente elevata per periodi molto brevi, ma per produrre la fibrillazione cardiaca, un alimentatore elettrico deve produrre una corrente significativa nel muscolo cardiaco continuando per molti millisecondi, e deve depositare un’energia totale nel range di almeno millijoule o superiore. Una corrente relativamente alta a qualsiasi cosa più di una cinquantina di volt può quindi essere medicalmente significativa e potenzialmente fatale.
Durante la scarica, queste macchine applicano l’alta tensione al corpo solo per un milionesimo di secondo o meno. Quindi viene applicata una bassa corrente per un tempo molto breve, e il numero di elettroni coinvolti è molto piccolo.
Bobine di TeslaModifica
Nonostante le bobine di Tesla appaiano superficialmente simili ai generatori di Van de Graaff, non sono macchine elettrostatiche e possono produrre continuamente significative correnti di radiofrequenza. La corrente fornita a un corpo umano sarà relativamente costante fino a quando il contatto viene mantenuto, a differenza delle macchine elettrostatiche che generalmente impiegano più tempo per costruire le cariche, e la tensione sarà molto più alta della tensione di break-down della pelle umana. Di conseguenza, l’uscita di una bobina di Tesla può essere pericolosa o addirittura mortale.
Arc flash hazardEdit
A seconda della potenziale corrente di cortocircuito disponibile in un impianto di commutazione, si presenta un pericolo per il personale di manutenzione e di funzionamento a causa della possibilità di un arco elettrico ad alta intensità. La temperatura massima di un arco può superare i 10.000 kelvin e il calore radiante, l’espansione dell’aria calda e la vaporizzazione esplosiva del metallo e del materiale isolante possono causare gravi lesioni ai lavoratori non protetti. Tali linee di interruttori e fonti di arco ad alta energia sono comunemente presenti nelle sottostazioni e nelle stazioni di generazione di energia elettrica, negli impianti industriali e nei grandi edifici commerciali. Negli Stati Uniti, la National Fire Protection Association, ha pubblicato una linea guida standard NFPA 70E per valutare e calcolare il pericolo di arco elettrico, e fornisce standard per l’abbigliamento protettivo richiesto per i lavoratori elettrici esposti a tali rischi sul posto di lavoro.
Pericolo di esplosioneModifica
Anche tensioni insufficienti a rompere l’aria possono fornire abbastanza energia per infiammare atmosfere contenenti gas o vapori infiammabili, o polveri in sospensione. Per esempio, l’idrogeno gassoso, il gas naturale o i vapori di benzina/benzina mescolati all’aria possono essere accesi da scintille prodotte da apparecchi elettrici. Esempi di strutture industriali con aree pericolose sono le raffinerie petrolchimiche, gli impianti chimici, gli elevatori di grano e le miniere di carbone.
Le misure adottate per prevenire tali esplosioni includono:
- Sicurezza intrinseca tramite l’uso di apparecchi progettati per non accumulare abbastanza energia elettrica immagazzinata per innescare un’esplosione
- Sicurezza aumentata, che si applica a dispositivi che usano misure come involucri pieni d’olio per prevenire scintille
- Involucri a prova di esplosione (a prova di fiamma), che sono progettati in modo che un’esplosione all’interno dell’involucro non possa fuoriuscire e incendiare un’atmosfera esplosiva circostante (questa designazione non implica che l’apparecchio possa sopravvivere a un’esplosione interna o esterna)
Negli ultimi anni, gli standard per la protezione dal rischio di esplosione sono diventati più uniformi tra la pratica europea e nordamericana. Il sistema di classificazione “a zone” è ora usato in forma modificata nel National Electrical Code americano e nel Canadian Electrical Code. Gli apparecchi a sicurezza intrinseca sono ora approvati per l’uso nelle applicazioni nordamericane.
Gas tossiciModifica
Le scariche elettriche, comprese le scariche parziali e la corona, possono produrre piccole quantità di gas tossici, che in uno spazio confinato possono essere un pericolo per la salute. Questi gas includono ossidanti come l’ozono e vari ossidi di azoto. Sono facilmente identificabili dal loro odore o colore caratteristico, e quindi il tempo di contatto può essere minimizzato. L’ossido nitrico è invisibile ma ha un odore dolce. Si ossida in diossido di azoto in pochi minuti, che ha un colore giallo o rosso-marrone a seconda della concentrazione e odora di gas cloro come una piscina. L’ozono è invisibile ma ha un odore pungente come quello dell’aria dopo un temporale. È una specie a vita breve e la metà di esso si decompone in O
2 entro un giorno a temperature e pressione atmosferica normali.
FulminiModifica
I pericoli dovuti ai fulmini includono ovviamente un colpo diretto su persone o proprietà. Tuttavia, il fulmine può anche creare pericolosi gradienti di tensione nella terra, così come un impulso elettromagnetico, e può caricare oggetti metallici estesi come cavi telefonici, recinzioni e condutture a tensioni pericolose che possono essere trasportate a molte miglia dal luogo dell’impatto. Anche se molti di questi oggetti non sono normalmente conduttivi, la tensione molto alta può causare la rottura elettrica di tali isolanti, facendoli agire come conduttori. Questi potenziali trasferiti sono pericolosi per le persone, il bestiame e le apparecchiature elettroniche. I fulmini provocano anche incendi ed esplosioni, che causano morti, feriti e danni alla proprietà. Per esempio, ogni anno in Nord America, migliaia di incendi boschivi sono iniziati da fulmini.
Misure per controllare i fulmini possono mitigare il pericolo; queste includono parafulmini, fili di schermatura, e il collegamento delle parti elettriche e strutturali degli edifici per formare un recinto continuo.