Rischio elettrico

GOAL 3 agenda 2030

est. 2019

ELETTRofisiologia e rischio elettrico

Effetti della corrente elettrica

Dati statistici

Effetti dell'elettricità sul corpo umano

I limiti di pericolosità della corrente elettrica

Basilica di Sant'Andrea

INDICE

Materiali

Indice

Quando a un conduttore solido viene applicata una differenza di potenziale costante, si genera all'interno del conduttore un flusso ordinato di cariche elettriche negative, noto come corrente elettrica. L'intensità della corrente, misurata in ampere (A), rappresenta la quantità di carica, espressa in coulomb (C), che attraversa una sezione del conduttore nell'unità di tempo, espressa in secondi (s). La differenza di potenziale e l'intensità di corrente sono legate tra loro dalla prima legge di Ohm. Una corrente elettrica può fluire non solo in un solido, ma anche in un liquido (una soluzione elettrolitica) o in un gas: mentre in un metallo si ha movimento solo di cariche negative (gli elettroni), in un liquido o un gas contribuiscono alla corrente anche cariche positive (ioni).Se la differenza di potenziale applicata ai capi del conduttore non è costante ma varia sinusoidalmente nel tempo, anche l'intensità di corrente varia sinusoidalmente: si dice che la corrente è alternata. In caso di intensità o tensioni variabili sinusoidalmente da istante a istante, ci si riferisce di norma a valori medi, chiamati valori efficaci.

CORRENTE ELETTRICA...

Una corrente elettrica può fluire non solo in un solido, a cui in prima battuta si fa riferimento, ma anche in un liquido (una soluzione elettrolitica) o in un gas. Mentre in un metallo si ha movimento solo di cariche negative (gli elettroni), in un liquido o in un gas contribuiscono alla corrente anche cariche positive (ioni). Se la differenza di potenziale applicata ai capi del conduttore non è costante ma varia sinusoidalmente nel tempo, anche l'intensità di corrente varia sinusoidalmente. Si afferma che la corrente è alternata e le cariche (gli elettroni) "oscillano" con una certa frequenza, che nel caso della corrente alternata prodotta industrialmente nelle centrali elettriche e immessa nella rete elettrica è di 50 Hz. In caso di intensità o tensioni variabili sinusoidalmente da istante a istante, ci si riferisce di norma a valori medi, noti come valori efficaci.

Una corrente elettrica può dare luogo a vari effetti:

• Effetto termico o effetto Joule: il corpo attraversato dalla corrente si riscalda;
• effetto magnetico: una corrente elettrica genera nello spazio un campo magnetico;
• effetto chimico: sotto appropriate condizioni, l'energia elettrica associata alla corrente si trasforma in energia chimica (si pensi al processo di carica di un accumulatore) o, viceversa, energia chimica immagazzinata in una batteria si trasforma in energia elettrica;*
• effetto biologico: una corrente elettrica che fluisce in un organismo vivente può interferire con le funzioni vitali, arrivando anche a produrre la morte:si parla di folgorazione, elettrocuzione o shock elettrico.

Si parla di rischio elettrico in relazione alla probabilità che si produca un evento dannoso a seguito di un contatto fisico con elementi sotto tensione: se questi sono progettati per essere ordinariamente sotto tensione, si ha contatto diretto; se invece l'elettrocuzione avviene per contatto con elementi che di solito non sono sotto tensione, ma che tali risultano a causa di guasto o riduzione dell'isolamento, si parla di contatto indiretto.

... E I SUOI EFFETTI

Alcuni dati ci aiutano a capire quanto possa essere pericolosa l’energia elettrica: secondo l’ISTAT, in Italia si verificano in media circa 400 incidenti mortali all'anno dovuti a folgorazioni, che rappresentano il 4,5% di tutti gli incidenti mortali. Questa percentuale è circa 30 volte più alta rispetto agli incidenti non legati all’elettricità. Ogni anno, su circa 4 milioni di incidenti domestici, 240 mila sono causati da problemi elettrici.In ambito domestico, gli incidenti elettrici avvengono per lo più in bagno, mentre, in ambito lavorativo , sono i cantieri edili a essere i più a rischio: qui gli infortuni sono spesso legati a betoniere, apparecchi portatili o contatti accidentali con linee elettriche aeree. Inoltre, si stima che il 10-15% degli incendi sia causato da malfunzionamenti negli impianti elettrici o nei dispositivi, ossia circa cinquemila incendi all'anno originati da problemi elettrici.

DATI STATISTICI

Gli effetti della corrente elettrica sul corpo umano, che è un discreto conduttore dato che è composto in gran parte da una soluzione salina, sono studiati nell'ambito dell'elettrofisiologia. Le cellule, infatti, presentano una differenza di potenziale elettrico tra l'interno, che ha un potenziale più basso, e l'esterno. Questa differenza è di circa 70 millivolt (mV), un valore significativo data la piccola dimensione della cellula. Questa differenza di potenziale è cruciale perché consente di mantenere il corretto equilibrio di ioni: permette l'espulsione di ioni sodio e l'ingresso di ioni potassio nelle cellule. Questo meccanismo di scambio, che si sviluppa grazie a una sorta di “pompa” biochimica, è conosciuto come "pompa metabolica".

GLI EFFETTI DELL'ELETTRICITA' SUL CORPO UMANO

L'elettricità può causare gravi danni al corpo umano, tra cui:

• Arresto respiratorio: La corrente elettrica può paralizzare i centri nervosi che controllano la respirazione. Se attraversa i muscoli necessari per il movimento dei polmoni, può interrompere la normale respirazione, portando al rischio di soffocamento o traumi dovuti alla mancanza di ossigeno. Quando il cervello rimane senza ossigeno per più di pochi minuti, inizia a subire danni permanenti, perciò è fondamentale intervenire subito, anche con la respirazione artificiale.
• Fibrillazione ventricolare: Questo è uno degli effetti più pericolosi. Quando una corrente esterna interferisce con quella naturale del cuore, il ritmo di contrazione e rilassamento viene disturbato, facendo perdere al cuore la capacità di pompare sangue correttamente. I muscoli del cuore si contraggono in modo disordinato, entrando in fibrillazione, un fenomeno particolarmente grave quando interessa il ventricolo. Il battito può essere ripristinato con una scarica elettrica da un defibrillatore, che riporta le contrazioni muscolari alla normalità. La corrente necessaria per causare fibrillazione varia da persona a persona, e il percorso che la corrente segue nel corpo è decisivo: per esempio, è molto rischioso se attraversa dal torace alla mano sinistra.

• Ustioni: La corrente elettrica può produrre calore (effetto Joule) e causare ustioni gravi. Se la corrente è particolarmente intensa, come 60 mA per millimetro quadrato attraverso la pelle, può provocare la carbonizzazione della pelle in pochi secondi.

I limiti di pericolosità della corrente elettrica

La pericolosità della corrente elettrica sul corpo umano, in base alla durata del contatto e stabilita dall'IEC (International Electrotechnical Commission), viene rappresentata in grafici tempo-corrente. Un esempio di questi grafici, riguarda le correnti alternate con frequenze tipiche come 50 o 60 Hz.

• Soglia di percezione: Si trova a circa 0,5 mA

(retta a nel grafico). Correnti inferiori a questo valore non causano reazioni fisiche, indipendentemente da quanto durino (regione 1 del grafico).

• Limite di rilascio: Correnti sotto i 10 mA generalmente

non provocano danni, qualunque sia la durata (regione 2, 0,5 mA < i < 10 mA).

• Range di pericolosità crescente: Tra 10 mA e 500 mA,

il rischio per il corpo aumenta con il tempo di esposizione. In questa fascia, la durata del contatto gioca un ruolo determinante nella gravità degli effetti sul corpo umano.

La membrana cellulare può essere considerata come un condensatore, dato che, non essendo completamente isolante, lascia passare alcuni ioni. Questo le conferisce sia una capacità elettrica sia una resistenza. Quando viene applicata una differenza di potenziale con durata e ampiezza specifiche, le polarità della membrana si invertono in modo oscillante e smorzato, generando il cosiddetto “potenziale d’azione,” che riflette lo stato di eccitazione della cellula. Per eccitare una cellula, serve uno stimolo la cui intensità è inversamente proporzionale alla sua durata: stimoli brevi richiedono un’intensità maggiore. Pertanto, una corrente alternata ad alta frequenza, composta da impulsi ravvicinati e brevi, risulta meno pericolosa di una a bassa frequenza. In effetti, a frequenze elevate, il periodo è così breve che non dà tempo alla corrente di eccitare le cellule; inoltre, tende a scorrere principalmente lungo la pelle (effetto pelle) piuttosto che penetrare negli organi interni, riducendo il rischio per gli organi vitali. Questo rende le correnti ad alta frequenza generalmente meno rischiose, mentre il range di 50-100 Hz è il più pericoloso per il corpo umano. Nel corpo, i segnali elettrici che regolano gli organi sono trasmessi dai neuroni del sistema nervoso, il che significa che uno stimolo elettrico esterno in grado di eccitare le cellule può alterare le funzioni vitali. La pericolosità di una scossa elettrica dipende dall’intensità e dalla frequenza della corrente, dalla durata del contatto, dal tipo di corrente (continua o alternata) e dalle caratteristiche fisiche del soggetto (massa corporea, stato di salute). Tra gli effetti più rischiosi della corrente elettrica nel corpo umano troviamo:

• Tetanizzazione: Questo fenomeno causa la contrazione continua dei muscoli colpiti dalla corrente, rendendo difficile staccarsi dalla sorgente di tensione e, quindi, prolungando il contatto e aumentando il danno. La corrente alla quale una persona non riesce più a staccarsi dalla sorgente è detta “corrente di rilascio” e, a 50 Hz, si aggira mediamente tra i 10 e i 15 mA.