Lezione 3 – Effetti della Corrente Elettrica sul Corpo Umano
EFFETTI DELLA CORRENTE ELETTRICA SUL CORPO UMANO
IMPIANTI DI TERRA
IMPIANTI ELETTRICI EDIFICI CIVILI
CHE COSA E’ L’INTERRUTTORE AUTOMATICO DIFFERENZIALE?’
CURIOSITA’
– D Mio padre di recente ha acquistato un appartamento costruito nell’anno 1954.L’impianto elettrico è ancora quello originale.Cosa occorre fare ? Franco -La Spezia
– R Se effettivamente l ‘ impianto elettrico è ancora quello originale occorre sostituirlo subito con altro moderno ed a norme.Farsi consigliare da un valido elettricista di fiducia regolarmente autorizzato dalla Camera di Commercio che possa rilasciare -alla fine dei lavori – regolare certificato di conformità.
– D In un impianto elettrico attuale di appartamento moderno di mq.100,oltre agli elettrodomestici normalmente usati,si possono collegare due o più termoconvettori della potenza massima di n.2 KW cadauno ? Anna – Palermo
– R La risposta è NO. Prima di collegare due o più termoconvettori della potenza citata,occorre far esaminare l’impianto elettrico. Quando in un qualsiasi impianto elettrico per appartamento od ufficio si fa circolare una corrente di eccessiva intensità , l’esagerato calore sviluppato nei conduttori, tende a carbonizzare la materia isolante dei conduttori stessi per cui, questi, perdono – di conseguenza -le loro qualità dielettriche. Il rischio che si corre è quello di un pricoloso CORTOCIRCUITO. Se poi l’appartamento o l’ufficio non disponesse di interruttore differenziale o altro tipo di valvole automatiche, potrebbe generarsi anche un incendio. Ma anche se tutto quanto detto innanzi, non succedesse, si comprometterebbe sempre il buono stato dei conduttori e dell ‘ interruttore generale che, comunque, scatterebbe, interrompendo il flusso di energia eccesivo richiesto.
NOTA : Alle altre domande, rispondiamo sempre direttamente. Abbiamo inserito le precedenti due domande perchè, guarda caso, si riferiscono proprio alla lezione che segue:
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EFFETTI DELLA CORRENTE ELETTRICA SUL CORPO UMANO
Gli effetti della corrente elettrica sul corpo umano dipendono dall’INTENSITA’ di corrente che, in un dato momento non previsto, attraversa il corpo.
Il valore di questa intensità è dato dalla formula I = V : R , ove V indica il valore della tensione dell’impianto ed R la resistenza, espressa in OHM, del corpo umano verso terra.
Il valore di R dipende dallo stato in cui si trova esposto il corpo umano in quel dato momento.
Esempi: piedi scalzi, piedi su suolo bagnato, (Resistenza molto bassa ed intensità di corrente molto alta = GRAVE PERICOLO !), piedi calzati con scarpe quasi isolanti, poggiati a terra su pavimento o suolo quasi isolante (Resistenza alta ed intensià di corrente bassa = PERICOLO !).
Gli effetti fisiologici dell’elettricità sono i seguenti :
mA(Milliampere) Effetti Fisiologici
da 1 a 5 Non pericolosa anche se si percepisce
da 5 a 30 Soglia di inizio pericolo. Andando poco su di tale soglia si manifestano contrazioni dei muscoli della mano e del braccio interessato (Tetanizzazione) e tendenza a rimanere “incollati” alla parte metallica in tensione e generatrice della corrente
da 30 a 80 Tetanizzazione alla cassa toracica ed ai muscoli del cuore, tendenza allo svenimento oltre i 50 mA ,
oltre 80 ” Fibrillazione cardiaca,cioè annullamento della capacità del cuore ad espletare le sue funzioni. Paralisi dei centri nervosi respiratori. L’effetto è quasi sempre mortale. Pertanto non è la tensione che uccide ma è l’intensità della corrente.
Tenete presente che 80 mA sono trascurabilissimi anche per un impianto di un appartamento o per ufficio e di certo non servirebbero proprio a nulla, tenendo presente il fatto che, per far funzionare in pieno una comune lavatrice occorrono ben 15 AMPERE !!
Con 80 mA invece potreste accendere appena due lampade di circa 75 W. cadauna.
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IMPIANTI DI TERRA
Qualsiasi impianto elettrico DEVE essere sempre accompagnato da un impianto di TERRA.
Compito principale di un impianto di terra è quello di raccogliere qualsiasi tipo di elettricità e quindi corrente elettrica compreso soprattutto quella STATICA ( Cioè anche quella presente in fase minore o maggiore nell ‘ATMOSFERA in cui viviamo, prodotta dai cosiddetti FULMINI durante un temporale o da masse considerevoli di atomi elettrici diversi che improvvisamente collidono nonchè da altri fenomeni naturali od altre cause). Pertanto qualsiasi porta, finestra, palo, impalcature varie, gallerie artificiali varie a cielo aperto, pergole, verande, recinti, ecc, siano essi di QUALSIASI METALLO, VANNO SEMPRE COLLEGATI ad un impianto di TERRA.
L’impianto di TERRA costituito da UNICO CONDUTTORE di RAME od ALLUMINIO contraddistinto dal colore GIALLO/VERDE accompagna SEMPRE qualsiasi conduttore di energia elettrica.
L’impianto di TERRA è costituito:
a)- DISPERSORE. Si tratta di un corpo metallico a forma di paletto alto circa due metri di rame o di acciaio zincato posto in INTIMO contatto con terreno sempre piuttosto umido alcune volte anche miscelato con polvere di carbone conducente o strisce di rame nudo. Il tutto, capace di disperdere con rapidità qualsiasi tipo di energia elettrica.
Il dispersore viene di norma contenuto in apposito pozzetto di cemento provvisto di coperchio e relativa indicazione di DISPERSORE A TERRA in modo tale che possa essere sempre ispezionato ed anche misurata la sua efficacia.
In terreni poco umidi e durante stagioni ARIDE non è sbagliato convogliare acqua in tali pozzetti
b)- CONDUTTORE DI TERRA. Collega uno o più DISPERSORI fra di loro.
I conduttori di TERRA debbono essere sempre dimensionati senza risparmio alcuno relativamente alla loro sezione. Se per esempio appare già sufficiente un conduttore da 10 mm NON è sbagliato metterlo da 20 mm od anche da 30 mm.
c)- CONDUTTORI DI PROTEZIONE. I conduttori di protezione sono quelli che partono dai dispersori o dai conduttori di terra e vanno ad accompagnare per tutta la loro lunghezza qualsiasi conduttore di energia elettrica. Logicamente vanno dimensionati nella sezione, a seconda della loro lunghezza. Non è mai sbagliato sovradimensionarli! Sia i dispersori, sia i conduttori di terra e i conduttori di protezione, vanno sempre collegati fra loro (Giunzioni) con saldature autogene o mediante robusti morsetti nonchè manicotti autostringenti metallici non deteriorabili.
R E G O L A: Su qualsiasi impianto di TERRA, conduttori di TERRA e conduttori di protezioni NON SONO AMMESSI nè interruttori, nè fusibili o valvole ( Niente in definitiva ).
Ecco a Voi un esempio classico schematico dei dispersori di terra, dei conduttori di terra e dei conduttori di protezione in un tipico palazzo di tre piani con relativi appartamenti:
Di norma il conduttore di protezione è costituito da un cavo unipolare contraddistinto dal colore GIALLO/VERDE ed ha una sezione pari a quello del conduttore elettrico che accompagna.
Esempio: conduttore elettrico di 3 mm = a conduttore di protezione di 3 mm.
CALCOLO DELLE RESISTENZE DI TERRA.
Di norma negli impianti elettrici a tensione nominale maggiore o minore di 1000 volt protetti da un dispositivo di massima corrente (Interruttori automatici o fusibili), gli impianti di terra devono essere dimensionati in modo che la tensione di contatto non superi 50 V.
Cioè se, ad esempio, l’involucro metallico di un ferro da stiro, a causa di un guasto (contatto della resistenza interna con l’involucro) acquista una tensione di contatto con un impianto di terra efficiente, questa, non deve superare i 50 volt.
In assenza invece dell’impianto di terra, l’indicata tensione di contatto, assumerebbe il valore della tensione esistente nell’impianto che normalmente in Italia è di 220 volt Corrente Alternata; in quest’ultimo caso (assenza dell’impianto di terra) la persona in contatto con il ferro da stiro guasto, verrebbe attraversata da una corrente (ammessa una resistenza del corpo umano di 3000 OHM ) di:
I = V : R = 220 : 3000 = O,O7 A (Pari a 70 milliamper) = ad una intensità di
corrente oltremodo pericolosa!
Se invece si operasse con un impianto di terra regolare la intensità di corrente risulterebbe: I = V: R = 220 : 3000 = O,O16 A (Pari a 16 milliamper) quindi una intensità di corrente NON pericolosa per il corpo umano anche se si avverte ugualmente.
Pertanto una tensione elettrica alternata, ammettiamo anche di 10.000 volt ma con una intensità di corrente attorno anche ai 10 milliamper, non sarà pericolosa.
Bene sarà comunque stare sempre attenti alla corrente elettrica alternata ma anche a quella continua a tutti i voltaggi ( Bassi o Alti ) ma ad alto amperaggio.
In conclusione, l’efficienza di un buon impianto di terra misurata fra due punti non collegati fra di loro deve aggirarsi mediamente tra 0,10 ohm a 0,70 ohm.
IMPIANTI ELETTRICI NEGLI EDIFICI CIVILI
Negli edifici abitativi o adibiti ad uffici il contatore di ogni unità viene messo dal fornitore dell’energia elettrica all’esterno e non più all’interno. Vengono raggruppati in apposito locale oppure in apposito armadio.
I due conduttori d’energia ( La fase è di colore nero ed il neutro è di colore blu) che escono dal contatore, vengono fatti seguire immediatamente da un interruttore automatico differenziale, (chiamato comunemente SALVAVITA ), tarato opportunamente per la potenza richiesta ( KW) e da qui, i due conduttori elettrici, partono per raggiungere l’appartamento o l’uffico.
In queste due unità, di solito all’ingresso, si trova il quadro di parzializzazione dell’impianto elettrico tipico. Parzializzare vuole dire DIVIDERE.
In altri termini i due conduttori elettrici che provengono dal contatore trovano dei partitori d’energia. Di solito troviamo due PARTITORI uno occorre per alimentare i conduttori destinati all’impianto di ILLUMINAZIONE e l’altro, per alimentare i conduttori destinati a tutti gli ELETTRODOMESTICI dell’appartamento o dell’ufficio. Nel quadro elettrico di entrata di dette unità arriva anche – ben dimensionato il cavo unipolare giallo/verde di terra che qui si dipartisce in diverse derivazioni per accompagnare qualsiasi conduttore elettrico dell’impianto. I due conduttori elettrici provenienti dal contatore e che arrivano nel quadro vengono fatti seguire da un interruttore automatico generale tarato opportunamente per l’assorbimento massimo previsto, dopodichè seguono le parzializzazioni con ognuna gli interruttori automatici differenziali (Salvavita) di nuova concezione.
Possono esistere due o più parzializzazioni a seconda delle necessità nell’ambiente in cui si opera. Una casa o villa di campagna, per esempio, avrà bisogno di almeno 4 parzializzazioni: illuminazione interna – illuminazione esterna – pozzo o depuratore – elettrodomestici in generale. Le prese elettriche all’interno delle stesse unità devono essere a norma di legge e vanno sistemate in modo tale da non poter essere raggiunte e manipolate da bambini.
Le prese elettriche esterne e gli interruttori elettrici esterni (mai ad altezza di bambino ma ad altezza d’uomo) devono essere a tenuta completamente stagna e sicura. Ogni presa elettrica ha TRE FORI, quello CENTRALE è l’IMPIANTO DI TERRA.
CHE COSA E’ L’INTERRUTTORE AUTOMATICO DIFFERENZIALE
E’ un apparecchio elettrico destinato a proteggere le persone da contatti accidentali oltre che dalle tensioni di contatto.
L’elemento sensibile dell’interruttore automatico differenziale è il TRASFORMATORE DIFFERENZIALE costituito da due avvolgimenti primari (a ed a’ ) e da un avvolgimento secondario ( b ) collegato ad un elettromagnete di sgancio ( c ).
In condizioni normali, i due avvolgimenti primari ( a ed a’ ) del trasformatore differenziale vengono percorsi dalla stessa intensità di corrente ( Corrente di entra per il primo, corrente di uscita per il secondo ) e pertanto non danno luogo a nessun effetto magnetico nel nucleo, a forma toroidale, del trasformatore ( ciò perchè i due effetti magnetici creati da FLUSSI UGUALI DI CORRENTE ELETTRICA, si elidono o meglio, si ANNULLANO tra loro ).
Se invece una persona venisse a contatto con un punto quasiasi dell’impianto elettrico si viene a manifestare una dispersione ( Id ) che defluisce verso terra attraverso la persona medesima. In tal caso, i due avvolgimenti del trasformatore NON VENGONO PIU’ PERCORSI DALLA STESSA INTENSITA’ DI CORRENTE ( Infatti l’avvolgimento a’ viene percorso dalla corrente I 1 mentre l’avvolgimento a viene percorso dalla corrente I 2 ) per cui nel circuito magnetico si manifesta un FLUSSO ALTERNATO DIVERSO dovuto alla differenza delle correnti: I = I1 – I”che , investendo l’avvolgimento b, fa nascere in esso una f.e.m. (Forza elettro motrice ) cui consegue una certa corrente tale da eccitare l’ELETTROMAGNETE c facendo sganciare istantaneamente l’interruttore posto a protezione. Il pregio degli interruttori automatici differenziali è quello di poter funzionare con resistenze di terra molto alte quasi vicine a quelle del corpo umano.Rt = 50( Volt di contatto) diviso 0,025 = 2.000 ohm. 25 milliamper di corrente verso terra, sono già sufficienti per far sganciare l’interruttore di sicurezza.
Quello che abbiamo descritto, è un interruttore automatico differenziale per corrente alternata monofase del normale potenziale di 220 v. Logicamente esistono altri tipi per potenziiali diversi come la corrente alternata trifase. Il principio di funzionamento è comunque identico a quello monofase. Esistono diversi tipi di impianti elettrici tra cui quelli artigianali, di fabbriche o industrie. Esistono anche particolari tipi di impianti elettrici come, per esempio, quelli blindati – a tenuta completamente stagna e non a contatto con l’atmosfera – contenuti in doppia tubazione speciale. Questi ultimi vengono adoperati in luoghi di lavoro soggetti a pericolo a causa di materie esplodenti o gas esplodenti e dirompenti.
Se capitate in un distributore di Gas Metano o G.P.L. per auto, soffermatevi a guardare l’impianto elettrico dei vari servizi e di quello per l’illuminazione.
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C U R I O S I T A’
1)- JAMES MAXWEL – fisico – nel 1865 affermò che la “CARICA ELETTRICA”
è la manifestazione di una delle QUATTRO FORZE fondamentali della natura.
Queste quattro FORZE, che da decenni i fisici tentano di ricondurre sotto un
unico quadro concettuale, sono :
FORZA GRAVITAZIONALE:
NUCLEARE FORTE;
NUCLEARE DEBOLE;
FORZA ELETTROMAGNETICA.
Alla prima, quella gravitazionale, è dovuta l’attrazione fra le masse, la seconda è la terza descrivono comportamenti di tipo atomico e subatomico, mentre l’ultima riguarda sia i fenomeni magnetici che quelli di tipo elettrico.
2)- La sonda ODYSSEY della NASA nel mese di Novembre 2001 è giunta a destinazione dopo aver percorso 460 milioni di chilometri in oltre sei mesi.
Il compito di Odyssey è quello di studiare a fondo la superficie di MARTE per verificare la possibilità di future missioni con equipaggio umano.
L’esplorazione dovrebbe essere già in atto.