Pericoli dell'elettricità

In breve: gli impianti elettrici se non costruiti ed utilizzati correttamente possono causare gravi danni a chi li utilizza. Si va dalla folgorazione al pericolo di incendio.

Pericolo di folgorazione

Uno dei pericoli più noti dell'elettricità è quello di prendere la scossa. Questo capita quando il nostro corpo viene attraversato dalla corrente elettrica. La corrente causa interferenze con il nostro sistema nervoso, altera il funzionamento delle nostre cellule, stimola la contrazione involontaria dei muscoli, e può arrivare a causare arresto cardiaco e morte. La contrazione dei muscoli spesso peggiora la situazione, perché impedisce di aprire la mano e lasciare il filo o l'oggetto da cui stiamo prendendo la scossa.

In effetti se si misura la conducibilità della pelle umana è molto bassa, ed è più bassa nelle persone anziane. Per questo solo con voltaggi relativamente elevati è possibile prendere la scossa. L'impianto di un camper a 12V non riesce ad avere effetti su di noi neanche se tocchiamo i due poli della batteria. Invece la corrente a 230V delle nostre case è già pericolosa.

E' chiaro che se tocchiamo contemporaneamente i due fili che portano corrente nell'impianto casalingo prendiamo la scossa, ma la possiamo prendere anche con un filo solo. Infatti se una parte del nostro corpo è in contatto con la terra, il filo elettrico farà fluire la corrente verso la terra attraversando il nostro corpo. In effetti i danni maggiori si hanno quando la corrente attraversa tutto il corpo, in particolare il torace. Se si toccano i due fili con la stessa mano la corrente fluisce solo in una piccola zona del nostro corpo, mentre se si tocca un solo filo con la mano e si hanno scarpe non isolanti la situazione è più grave. Altro fattore da tenere presente è la presenza di acqua: mani umide, sudate, piedi nell'acqua, pioggia aumentano la conducibilità e quindi la corrente che attraversa il nostro corpo.

Da quanto detto risulta chiaro che per aiutare una persona folgorata bisogna accertarsi prima di toccarlo che non sia più in contatto con i conduttori ed eventualmente spostarlo usando bastoni o altro materiale isolante.

Protezione con gli isolanti

Non tutti i materiali permettono il passaggio della corrente. Se i metalli sono buoni conduttori, altri materiali come il legno e la plastica riescono ad impedire il passaggio di corrente. Bisogna però considerare che gli isolanti fermano la corrente solo fino ad un certo voltaggio. Correnti di migliaia o milioni di volts (ad esempio i fulmini) possono perforare un materiale isolante se non è adeguatamente spesso. Anche l'aria è isolante, ma in alcuni casi la corrente riesce a passarla, ad esempio quando vediamo una scintilla. Nel caso dell'aria se la corrente riesce a perforarla si crea una zona di aria ionizzata che favorisce il passaggio di corrente. In particolare se interrompiamo un circuito dove sta passando molta corrente si formerà una scintilla ad arco tra i due conduttori mentre si separano. Tali scintille avvengono anche con tensioni di 12V (ad esempio scollegando i cavi da batteria mentre vi è assorbimento) e sono pericolose perché riescono a fondere il metallo, ed a volte causano schizzi di metallo fuso.

Quindi la prima regola da seguire è avere impianti elettrici con i conduttori rivestiti da buoni isolanti, e senza parti scoperte o facilmente accessibili. Questo è valido anche per impianti a 12V a causa del pericolo di incendio dovuto a corti circuiti. Molti piccoli elettrodomestici vengono costruiti con materiali plastici anche per evitare il pericolo di venire in contatto con la corrente elettrica.

Protezione con la messa a terra

Per avere una corrente elettrica è necessario che vi siano due conduttori con un diverso potenziale elettrico. La differenza di potenziale, che si misura in Volts, può avere sia valori positivi che negativi a seconda che tenda ad acquisire o a cedere elettroni. Tipicamente la Terra come pianeta è a potenziale zero, ed è anche così grande da non poter essere caricata ad un potenziale diverso. Il nostro corpo, come la maggior parte degli oggetti che sono a contatto con il terreno, ha generalmente potenziale zero. Invece pile, accumulatori, generatori di corrente creano una differenza di potenziale tra due conduttori che causa lo spostamento degli elettroni e quindi il passaggio di corrente. Ora immaginiamo una lavatrice con la carrozzeria metallica ma i piedini in gomma. Se l'isolamento di un filo elettrico al suo interno viene meno, tutta la carrozzeria avrà un certo potenziale e toccandola si potrebbe rimanere folgorati. Se invece la carrozzeria viene ben collegata alla terra ci sarà una dispersione ma non si prenderà la scossa toccandola. Per questo motivo è ora obbligatorio avere nelle case un terzo filo, di terra, al quale collegare tutte le strutture metalliche. Il collegamento avviene tramite il terzo polo sulla spina, che si collega al filo di terra della presa.

Le regole per la sicurezza prevedono che qualsiasi elettrodomestico o apparecchiatura elettrica rispetti una delle seguenti due regole:
- messa a terra: tutte le parti metalliche esterne devono essere collegate alla terra, quindi la spina dell'apparecchiatura avrà il terzo polo e la presa al muro deve avere il filo di terra (o di massa) collegato.
- doppio isolamento: oltre ad avere i conduttori interni isolati, anche tutta la struttura esterna dell'apparecchiatura è in materiale isolante. In questo caso la spina non ha il terzo polo, visto che non ci sono parti metalliche da collegare a terra.

Vale la pena di dire che il filo di terra viene collegato alla "terra" in genere tramite un palo di rame conficcato nel terreno, rispettando certe dimensioni e facendo delle misurazioni sull'efficacia. Infatti un buon impianto di terra deve riuscire a dissipare nel terreno anche correnti elevate, altrimenti si corre il rischio che un guasto all'elettrodomestico del vicino, non riuscendo a dissipare a terra tutta la corrente, la faccia arrivare nel filo di terra del nostro appartamento con il rischio di prendere la scossa da tutti gli oggetti collegati. Tra l'altro l'interruttore generale della casa non interrompe il filo di terra, e quindi neanche il collegamento al guasto del vicino.

Protezione con interruttore differenziale (salvavita)

Tutti gli impianti domestici devono avere un interruttore differenziale, cioè un meccanismo che interrompa immediatamente la corrente se uno dei due fili dell'impianto trasporta più corrente dell'altro. Infatti se l'impianto elettrico funziona correttamente tutta la corrente che esce da un filo deve ritornare dall'altro. Solo se vi è una dispersione dell'impianto verso la terra una parte della corrente non ritorna, ma questo vuol dire che in qualche punto l'isolamento dei conduttori è venuto meno, oppure che una persona sta conducendo elettricità attraverso il suo corpo da un conduttore alla terra. Gli interruttori differenziali sono molto sensibili ed intervengono istantaneamente anche per differenze di corrente molto piccole. In effetti se state prendendo la scossa tra un filo e la terra non ve ne accorgerete neanche perché il salvavita interviene all'istante.

Naturalmente se prendete la scossa tra i due fili la corrente passa attraverso di voi e ritorna sull'altro filo, quindi non vi è differenza ed il salvavita non interviene. Per un corretto funzionamento il salvavita richiede un impianto di terra, in questa maniera eventuali anomalie nei materiali isolanti interni alle apparecchiature collegate alla terra, causano l'interruzione della corrente.

A volte l'interruttore differenziale apparentemente salta da solo e non si riesce a ripristinare la corrente. In questo caso dovete procedere staccando tutte le spine dalle prese, oppure se avete un impianto sezionato (diviso in varie zone) provando una sezione alla volta. Dopo aver staccato tutte le spine si dovrebbe poter riattivare l'impianto, quindi riattaccando un apparecchio alla volta si individua quello che genera la dispersione e causa l'intervento del salvavita. Tipici motivi di guasti del genere sono il deterioramento, dovuto alle deformazioni da calore, delle resistenze elettriche di scaldabagni, lavatrici, forni, dove la resistenza viene in contatto con l'involucro. Oppure danni ai fili elettrici fatti da topi o formiche all'interno degli elettrodomestici.

Per riattaccare (armare) un interruttore differenziale occorre sollevare la levetta. Solo se la leva rimane alzata allora si può sollevare l'interruttore generale al suo fianco e riattaccare la corrente all'impianto. Il meccanismo è abbastanza delicato e con il tempo può perdere l'efficienza. Si consiglia di provare il salvavita, premendo il pulsantino test (T) una volta al mese, se non scatta è guasto. Se non avete fatto il test da diversi anni è facile che il vostro salvavita non funzioni più. Verificatelo oggi stesso e nel caso fatelo cambiare.

Pericolo di surriscaldamento ed incendio

Vi sono tre situazioni che causano surriscaldamento anomalo dell'impianto elettrico: il corto circuito, il falso contatto, l'assorbimento superiore al previsto

Corto circuito. Gli impianti elettrici sono progettati per funzionare facendo fluire la corrente attraverso un apparecchio utilizzatore; se invece facciamo fluire la corrente direttamente tra i due conduttori avremo quello che si chiama un corto circuito. In questo caso la corrente fluisce liberamente e tutta l'energia si riversa sui fili generando una corrente molto elevata. L'energia immessa nel circuito riscalda i fili fino a causare temperature elevate. In pochi secondi si può raggiungere la temperatura di fusione dei metalli, o sciogliere il rivestimento isolante dei cavi, fino ad incendiare tutto quello che si trova nei pressi. Quindi il corto circuito accidentale è un evento che può avere gravi conseguenze, ad esempio l'incendio della casa o del camper. Infatti anche alla tensione di 12V le batterie possono riversare grande energia sui fili e causare un incendio.

Falso contatto. Non sempre per causare un incendio con un impianto elettrico è necessario il corto circuito. In alcuni casi, dove il contatti tra i conduttori metallici non sono ben fissi, si possono formare scintille e surriscaldamento. Supponiamo che un morsetto dell'impianto non sia ben stretto, una piccola corrente riesce a fluire liberamente, ma se la corrente aumenta, perchè state utilizzando più potenza, il punto di contatto è troppo piccolo e diviene un punto di resistenza e quindi si riscalda. A volte nel punto di cattivo contatto si creano delle scintille, perché la corrente inizia a passare attraverso piccoli spazi d'aria. Anche in questi casi si raggiungono temperature elevate che fondono i metalli e possono causare incendi.

Sovrassorbimento. L'impianto elettrico è progettato per erogare corrente entro certi limiti, in conseguenza di tali limiti sono dimensionati i conduttori elettrici (vedi pag. 2). Inoltre all'interno dello stesso impianto alcune zone sono progettate per elettrodomestici altre per l'illuminazione, la dimensione dei cavi è scelta di conseguenza. Attaccare una stufetta, tramite un adattatore, all'impanatura della lampadina, potrebbe avere risultati catastrofici. Le norme prevedono l'uso di prese diverse. Le prese strette non sono per grandi elettrodomestici, perché sono progettate per correnti di massimo 8A, mentre le bipasso e le prese europee (Shuko) vanno bene fino a 15A (cio+ 3300W). I fili per l'illuminazione non dovrebbero superare i 1000W. Per questo in commercio non troverete un adattatore che trasformi una presa piccola in una grande, o una presa senza foro di massa in una con.

Protezione da surriscaldamento ed incendio

Per difendersi dal corto circuito in tutti gli impianti domestici c'è un interruttore magnetotermico, cioè un interruttore generale che scatta quando viene assorbita più corrente di quella massima prevista (in genere 16A = 3500W). Negli impianti dei camper e delle auto i fusibili assolvono la stessa funzione. Quindi se vi salta il secondo fusibile non cercate un fusibile con maggiori ampere, ma scoprite perché c'è un assorbimento anomalo.

Per difendersi dal falso contatto occorre prestare attenzione al rumore delle scintille, che può provenire da prese elettriche o elettrodomestici, ed all'odore di metallo e plastica surriscaldata. Chiaramente il punto di contatto difettoso si manifesta solo quando richiedete un elevato assorbimento, cioè come quando usate una stufetta o un asciugacapelli. Indagate sempre e sostituite le parti difettose, come le prese che non fanno ben contatto sulla spina inserita.

Per difendersi dal sovrassorbimento in parte può aiutare l'interruttore magnetotermico, ma sicuramente occorre il buonsenso ed una certa capacità di valutare il dimensionamento dell'impianto e la potenza assorbita dalle nostre apparecchiature.

Pericolo da elettromagnetismo

La correnti elettrica che scorre in un conduttore genera intorno ad esso un campo magnetico. Se la corrente è alternata o rapidamente variabile vengono generate delle onde elettromagnetiche. In alcuni casi questo fenomeno viene utilizzato per fare trasmissioni radio,in altri casi è un effetto indesiderato. Diversi studi hanno accertato i danni al nostro organismo se esposto a lungo a queste radiazioni elettromagnetiche e molto è stato scritto al riguardo. Qui ricordiamo che vivere o sostare vicino a linee ad alta tensione o grandi antenne di trasmissione non fa bene al nostro corpo. Il progresso tecnologico ha portato nelle nostre case molte apparecchiature trasmittenti: oltre ai cellulari, anche tutte le apparecchiature con WiFi, Blue Tooth, antifurti senza fili, telecomandi, telefoni cordless. Per fortuna il progresso ha anche diminuito di molto la potenza di emissione di queste apparecchiature, anche se rimane aperto il dibattito sui danni alla nostra salute causati da questo proliferare di radiazioni elettromagnetiche nelle nostre case.

Proteggersi dalle radiazioni elettromagnetiche non è facile. Per quelle che provengono dall'esterno della nostra casa vi possono essere delle schermature metalliche. Un metodo è quello chiamato gabbia di Faraday: all'interno di una gabbia metallica si è protetti perché le radiazioni elettromagnetiche tendono apassare nelle sbarre e non all'interno. Naturalmente non sono soluzioni adottabili, ma sappiate che la struttura in cemento armato è di fatto una gabbia di Faraday, anche se con maglie troppo grosse.

Pericolo da fulmini

Anche i fulmini sono corrente elettrica, e possono causarci gravi danni. Diciamo che l'elettricità non deve essere necessariamente un flusso di elettroni che scorre lungo un conduttore, ma può anche essere un accumulo di cariche elettriche in un corpo non conduttore. In questo caso si parla di elettricità statica. In genere è lo sfregamento tra materiali isolanti che può causare la carica elettrostatica. Si possono raggiungere differenze di potenziale elevate, anche il nostro corpo si può caricare, ma le correnti generate al momento della scarica, quando il nostro corpo torna in contatto con la terra, sono piccole, di durata istantanea e localizzate al punto di contatto. Quindi, se non usate particolari apparecchi per caricare il vostro corpo, non rischiate danni quando prendete una scossa elettrostatica.

Nel caso dei fulmini sono le nuvole a caricarsi elettrostaticamente, e possono raggiungere cariche elevatissime. A volte si scaricano tra di loro, quando hanno cariche opposte, altre volte si scaricano verso la terra. Come abbiamo visto in presenza di differenze di potenziale elevate l'aria viene perforata da una scintilla, che è appunto il fulmine.

Se il fulmine passa attraverso il vostro corpo la morte è quasi certa, perché equivale ad una gigantesca scossa.

L'elettricità statica ha un comportamento particolare detto potere delle punte. Infatti gli elettroni di un corpo carico si dispongono solo sulla sua superficie, e si accumulano in corrispondenza di sporgenze e punte. Anzi prima ancora che scocchi la scintilla ed il corpo si scarichi di botto, molti elettroni cominciano ad uscire dalle punte ed ad attraversare l'aria

Protezione dai fulmini

La potenza dei fulmini è tale che non ci si può difendere con isolanti, occorre prevenire il fulmine.

Innanzitutto c'è il parafulmine, che è in pratica una punta metallica verso il cielo nel punto più alto dell'edificio, collegata al terreno con un robusto conduttore esterno. Per il potere delle punte quando le nuvole molto cariche sono prossime a scaricarsi a terra con un fulmine, il parafulmine inizia a sparare verso di esse, per il potere delle punte, cariche elettriche che in parte le neutralizzano. Nell'ipotesi migliore il fulmine non avviene, perché le nuvole perdono progressivamente la loro carica. Comunque il fulmine risulta meno potente ed anche se colpisce il parafulmine la corrente viene portata fino a terra dal conduttore senza passare per l'edificio.

L'altra prevenzione è quella di allontanarsi dai punti più a rischio. Anche qui il potere delle punte ci sconsiglia la parte elevata delle montagne, gli alberi alti, stare in piedi in spazi aperti piatti (ad esempio spiagge). Anche la gabbia di Faraday aiuta a proteggerci: in un'autovettura l'involucro in metallo lascia l'eventuale fulmine all'esterno dell'abitacolo, mentre per il fatto che poggia su gomma non si comporta come punta. Anche se in mezzo al mare una barca è di fatto una punta, all'interno di un traghetto metallico o di un aereo non vi sono gravi pericoli.

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