Lt.col.lect. univ. dr. ing. Garibald Popescu, Lt. col. conf. univ.dr.ing. Emanuel Darie -
Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza”- Facultatea de Pompieri
Conf.univ.dr.ing. Eleonora Darie – Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti – Facultatea de Instalaţii
Slt.ing. Liviu Sbora – Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „Oltenia” al judeţului Dolj
În articol se prezintă unele elemente care fac referire la o serie de măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor domestice care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet şi pentru unele măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor altele decât cele domestice.
The work focuses on elements related to a series of prevention measures in order to control the home risks / dangers, in case of lightning along with measures in other situations then for houses.
Elemente generale referitoare la fenomenul corona
Fenomenul corona este generat prin dezvoltarea unui câmp electric foarte intens, care admite proprietatea, că poate să ionizeze aerul înconjurător, rezultând astfel descărcări electrice locale.
Moleculele de azot, excitate prin descărcare, emit radiaţii în domeniul spectrului ultraviolet (200…400)nm.
Radiaţiile puse în discuţie pot fi detectate utilizând camere realizate în construcţie specială, cum sunt de exemplu, cele din categoria UV-corona, care pot să înregistreze/detecteze/descopere eventualele defecte aflate la suprafaţa materialelor.
Defectele generate de diferenţele de potenţial ale diferitelor părţi pot fi: izolatori, conductori L.E.A. etc.
Datorită acestui fenomen, pierderile de energie electrică pe L.E.A. sunt mai mari, comparativ cu funcţionarea în regim normal de lucru.
Cu cât diametrul exterior al conductoarelor L.E.A. este mai mic, cu atât pierderile de energie datorate fenomenului corona, sunt mai mari.
Riscul/pericolul de fibrilaţie la trecerea curentului de trăsnet prin corpul uman
Trecerea curentului electric prin corpul uman este însoţită de fenomene ale căror efecte se manifestă sub diverse forme.
Efectele curentului electric asupra omului sunt:
- calorice, manifestate prin arsuri;
- mecanice, manifestate prin ruperea ţesuturilor şi/sau lezarea vaselor sanguine într-o măsură mai mare sau mai mică;
- chimice, prin electroliza sângelui;
- biologice, prin alterarea proceselor metabolice caracteristice materiei vii.
Intensitatea curentului electric a cărui limită de suportabilitate a fost stabilită experimental şi care se consideră ca fiind fără pericol, este de:
- 10 mA, în cazul curentului alternativ de frecvenţă 50Hz;
- 50 mA, în cazul curentului continuu.
Sensibilitatea factorului uman faţă de curentul electric diferă de la o persoană la alta; din acest punct de vedere, s-a constatat experimental că femeile şi copii sunt mai sensibili.
Intensitatea de prag pentru aceste categorii de persoane este mai redusă cu 30 % în raport cu intensitatea de prag specifică pentru bărbaţi.
Fenomenele care au loc în organism, urmare trecerii curentului electric, sunt reprezentate prin tulburări cardiace, dereglări ale sistemului nervos etc., şi definesc noţiunea de electrocutare sau de şoc electric.
Sub acţiunea curentului electric se generează contracţii/destinderi ale muşchiului inimii, situaţie în care funcţionarea inimii se manifestă ca o stare de fibrilaţie.
Curentul electric acţionează asupra centrilor sistemului nervos central care comandă circulaţia sanguină şi respiraţia, situaţie care conduce la compromiterea funcţionării normale a inimii şi/sau la oprirea respiraţiei; aceste efecte pot fi identificate ca fiind simptomele cele mai importante în cazul electrocutării.
Corpul uman se comportă ca un sistem de reglare închis, în care componentele principale sunt inima şi aparatul respirator, care îşi asigură reciproc funcţionarea, astfel încât cedarea unei funcţii poate să corespundă distrugerii, în final, a întregului organism.
Muşchii care participă la producerea respiraţiei, se contractă puternic, generând sufocarea, simptom caracteristic electrocutării.
În muşchiul inimii se induce în mod permanent o tensiune electrică necesară funcţionării normale; pentru fiecare contrac6ie, inima îşi creează în interiorul său stimulul necesar; din acest punct de vedere, inima este un organ care se autoexcită.
Frecvenţa bătăilor inimii variază între 1,1 Hz şi 1,3 Hz.
La trecerea curentului electric prin organism, inima primeşte o anumită tensiune; dacă curentul electric depăşeşte o anumită intensitate, şi variaţia di/dt atinge o anumită pantă, muşchiul tinde să se contracte.
Această contracţie se adaugă contracţiilor inimii produse pe cale naturală; ca rezultat al acestui efect, sistemul de comandă şi de propagare a excitaţiilor poate fi perturbat, generând funcţionarea anormală şi periculoasă a inimii.
Formele de manifestare a fenomenelor determinate de trecerea curentului electric prin organism depind de frecvenţa şi de natura curentului.
Curentul electric alternativ generează tulburări cardiace şi respiratorii chiar la tensiuni de 70 V, spre deosebire de curentul continuu pentru care aceste fenomene apar abia la valori de (120…140) V.
Valorile de frecvenţă care prezintă cele mai mari riscuri/pericole pentru organismul uman sunt cuprinse în intervalul (50…100) Hz.
În general, un nerv nu răspunde la excitaţii de frecvenţe mai mari de 103 Hz. La trecerea unui curent cu frecvenţa de (15…300) MHz organismul se comportă ca un dielectric cu pierderi mari.
Faptul că nu orice excitaţie electrică generează fibrilaţia inimii se datorează sensibilităţii diferenţiate a acesteia în diferite stări de contracţie.
O altă situaţie care poate genera riscuri/pericole de accidentare datorată curentului electric se poate materializa prin apariţia unor leziuni locale, denumite traumatisme electrice (arsuri electrice şi/sau metalizare a pielii) o reprezintă arcurile electrice.
Arsurile apar în general datorită dezvoltării unor temperaturi foarte mari în arcul electric; metalizarea pielii se produce datorită pătrunderii în tegument a stropilor de metal topit.
Riscuri/pericole generate de descărcările sub formă de trăsnet globular
Un exemplu, îl constituie cazul unui pilot român care, în anul 1982, în timp ce pilota aeronava BAC 1-11, a unei companii aeriene, pe traseul Otopeni – Frankfurt, cu 80 de pasageri la bord, navigând/tranzitând zone cu un anumit grad de turbulenţă, au fost generate descărcări sub formă de trăsnet, care s-au materializat prin trăsnete sub formă globulară.
O altă situaţie prin care acelaşi pilot a trecut, a avut loc doi ani mai târziu, când zbura cu un Boeing 707, cauza fiind tot o descărcare electrică atmosferică/descărcare sub formă de trăsnet.
Generarea unor astfel de fenomene poate determina cu probabilitate foarte mare scurtcircuite electrice simple sau multiple în instalaţiile electrice de bord ale aeronavelor cu/fără dezvoltarea de incendii.
În literatura de specialitate, există numeroase exemple care fac referire la cazuri similare.
Exemple de riscuri/pericole generate de descărcări sub formă de trăsnet
Exemple foarte rare, cunoscute de lumea ştiinţifică, referitoare la descărcările sub formă de trăsnet, sunt:
- în Marea Britanie, în spaţiul aerian al unui aeroclub sportiv, a avut loc o descărcare electrică sub formă de trăsnet, pe un planor aflat în zbor, în care se afla un instructor şi elevul pilot; planorul a fost distrus în totalitate, instructorul şi elevul pilot s-au salvat paraşutându-se; deşi foarte rară o astfel de situaţie, aceasta este necesar să fie luată în calcul, întrucât acolo unde se generează curenţi ascensionali cu anumite caracteristici, există cu mare probabilitate riscul/pericolul generării unor nori de furtună în perioade de timp foarte scurte;
- la N.A.S.A., în cadrul programului spaţial de lansare a rachetei AC 67 în anul 1987, aceasta a fost distrusă urmare căderii unui trăsnet, la 48 de secunde de la iniţierea procedurii de decolare; probleme similare au avut loc şi în cazul rachetei Delta 5.
Una dintre măsurile de securitate, aplicată de N.A.S.A în prezent, este aceea că nici o procedură de iniţiere a decolării unei rachete sau navete nu se poate realiza dacă există riscul/pericolul determinat de prezenţa unui nor/unor formaţiuni de nori, dacă acesta /aceştia se află la distanţe mai mici de 16 km faţă de spaţiul de lansare; în acest mod, se controlează intensitatea câmpului electric, care este necesar să admită valori medii de aproximativ (100…250)V/m.
Măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor altele decât cele domestice, care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet
Principalele măsuri de prevenire/ protecţie a incendiilor, care sunt necesar a se aplica pentru controlul riscurilor/pericolelor determinate de descărcările sub formă de trăsnet, sunt:
- pentru clădiri/construcţii şi instalaţii, se aplică prevederile actelor normative, prescripţiilor tehnice, standardeor etc., conform cu legislaţia în vigoare, în raport cu fazele de: proiectare, execuţie – montaj, exploatare – întreţinere, post-utilizare; în acest sens, dotarea cu mijloace de protecţie împotriva descărcărilor sub formă de trăsnet implică instalaţii care au în compunere elemente de: captare, coborâre, prize de pământ;
- conform cu procedurile specifice, nu este permisă decolarea aeronavelor, dacă în spaţiul aerian se dezvoltă nori cumulonimbus sau dacă există alte motive determinate de starea meteo;
- este interzisă alimentarea cu carburant a aeronavelor, dacă în spaţiul aerian se dezvoltă: nori cumulonimbus; descărcări electrice însoţite de unde mecanice, unde electromagnetice, emisii de lumină sau dacă există alte motive determinate de starea meteo;
- pentru aeronave care se află în zbor, este necesar să se evite, conform cu procedurile standard, formaţiunile noroase dezvoltate/în curs de dezvoltare;
- pentru aeronave care se află în procedura de aterizare, este obligatorie evitarea conform cu procedurile în vigoare a formaţiunilor noroase, prin modificarea traseelor de zbor;
- pentru pompierii care acţionează la stingerea unor incendii în zone cu mirişti, lanuri de porumb, grâu etc. sau care deservesc diverse locaţii ale unor aeroporturi, o modalitate de protecţie individuală şi/sau colectivă o reprezintă izolarea/adăpostirea servanţilor pompieri şi/sau a personalului de intervenţie în autospecialele pentru prevenirea/stingerea incendiilor sau, după caz, în autovehicule existente, care sunt izolate faţă de sol, prin intermediul anvelopelor acestora;
- pentru sportivii profesionişti şi/sau amatori de sporturi extreme (parapantişti, deltaplanişti, planorişti etc.) este necesar ca aceştia să cunoască şi să aplice măsurile de prevenire în acest sens; stări ale atmosferei care relevă grad mare de turbulenţă în circulaţia şi/sau dezvoltarea curenţilor termici cu natură ascensională implică restrictivitate din punct de vedere al continuării activităţilor, situaţie care necesită revenirea la sol, în procedură de urgenţă; riscul/pericolul unor eventuale descărcări sub formă de trăsnet este foarte mare în cazul utilizării automosorului la remorcajul planoarelor, comparativ cu situaţia în care această operaţie se realizează cu aeronave tip Wilga etc.; automosorul, deşi izolat din punct de vedere electric faţă de pământ prin intermediul anvelopelor sale, se află permanent la potenţialul pământului, fiind cuplat cu cablurile de tractare; aceste cabluri, care admit prin construcţie lungimi apreciabile cu sau fără planorul conectat la acestea, pot prelua un anumit potenţial electric în raport cu înălţimea de la care acestea coboară, potenţial determinat de influenţa pe care o exercită norul încărcat electric;
- pentru sportivii care desfăşoară activităţi specifice pe terenuri de golf, datorită ariilor/suprafeţelor mari pe care sunt dezvoltate astfel de destinaţii/terenuri, precum şi faptului că în general nu există construcţii sau vegetaţie arborescentă, probabilitatea ca o persoană să fie lovită de o eventuală descărcare de trăsnet este foarte mare; atunci când se constată generarea de formaţiuni noroase, este necesar ca persoanele să se autoprotejeze, părăsind locaţiile şi, dacă este posibil, să utilizeze pentru transport autovehicule carosate, dotate cu anvelope din cauciuc, care pot să protejeze împotriva loviturilor determinate de descărcările de trăsnet; este interzis transportul croselor de golf şi/sau a altor accesorii, care, prin dispunerea neconformă a acestora în autovehicule, pot genera “efect de vârf” şi pot permite astfel, descărcarea unor lovituri de trăsnet cu probabilitate mare pentru persoanele care le utilizează/manipulează;
- este interzisă alimentarea cu carburant a autovehiculelor în staţiile pentru distribuţia carburanţilor dacă starea atmosferică relevă descărcări sub formă de trăsnet;
- este interzis să se realizeze diferite operaţii, activităţi pe elemente de construcţii/instalaţii (rezervoare de combustibil lichid uşor, furnale, coşuri de evacuare a fumului şi gazelor din C.T.E./C.E.T., depozite de G.P.L. sub formă sferică, stâlpi de înaltă/foarte înaltă tensiune etc.) pe timp cu descărcări sub formă de trăsnet.
Concluzii
În S.U.A., se înregistrează în medie, 2 decese/zi, urmare descărcărilor datorate trăsnetelor.
La Cape Canaveral, pentru controlul riscurilor/pericolelor de descărcare sub formă de trăsnet, desfăşoară activitate în cadrul N.A.S.A. Unitatea 45, care monitorizează permanent spaţiul aerian; anual, în spaţiul aerian al Cape Canaveral se dezvoltă pe rampele de lansare şi pe construcţiile/instalaţiile vecine aproximativ 3000 de trăsnete.
Pentru controlul riscurilor generate de descărcările sub formă de trăsnet, în scopul prevenirii unor precipitaţii intense, protejării culturilor agricole de efectele determinate de grindină, o măsură eficientă este dată de utilizarea unor “minirachete” conectate cu solul, printr-un element metalic flexibil, predimensionat şi legat la pământ, care prin ejectare de la sol către nor, permit descărcarea de energia electrică a norilor în mod controlat.
Este necesar ca persoanele implicate în activităţi cum sunt cele prezentate să fie instruite pe baza unor proceduri specifice, astfel încât acestea să cunoască şi să aplice măsurile de prevenire pentru controlul riscurilor/ pericolelor la care pot fi supuse. Riscurile/pericolele cele mai mari sunt determinate de norii cumulonimbus.
Bibliografie
[1] Golovanov, N., Popescu, G., Dumitrana, T., Coatu, S. – Evaluarea riscurilor generate de descărcări electrostatice, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000.
[2] Popescu, G., Golovanov, N. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie determinate de trecerea prin om a curentului de descărcare electrostatică, a III-a Sesiune Ştiinţifică a Facultăţii de Pompieri “SIGPROT-2000“ – “Risc tehnic/tehnologic. Risc de incendiu” Bucureşti, 26 mai 2000.
[3] Golovanov, N., Popescu, G., Opriş, M. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie, determinate de trecerea prin om a curentului de descărcare electrostatică, a XXXV-a Conferinţă Naţională de Instalaţii ”Instalaţii pentru începutul mileniului trei” volumul 2, Sinaia, (3…6) octombrie, 2000.
[4] Popescu, G., P., Darie, E., Eleonora, D. – Riscul de accident generat de stingerea cu apă a instalaţiilor electrice sub tensiune, Simpozion “Sisteme, echipamente, instalaţii electrice şi automatizări” Facultatea de Instalaţii – U.T.C.B. (24…26) noiembrie, Bucureşti, 2004.
[5] Eleonora, D., Popescu, S., Benga, M., Darie, E., Popescu, G. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie la trecerea curentului electric prin corpul uman, Conferinţa Naţională cu participare Internaţională “Instalaţii pentru construcţii şi confortul ambiental” ediţia a 14-a (14…15) aprilie 2005, Timişoara, Editura Politehnica Timişoara, 2005.
[6] Marius, P. – Fenomenul corona, o indicaţie a gradului de degradare a instalaţiilor electrice, Revista Electricianul nr.4/2007.
[7] Golovanov, N., Toader, C., Darie, El., Darie, E., Popescu, G., Bujor, C., Popescu, S. – Riscuri generate de impactul instalaţiilor electrice asupra mediului şi fiinţelor vii, Buletinul Pompierilor nr. 2/2006, Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor, Bucureşti, 2006.
[8] ***I – 20/2000/ Normativ pentru protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului, Editura Impuls, 2000.
[9] ***SR ISO 8421-1/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular. Termeni generali şi fenomene ale incendiilor.
[10] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea I-a), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr.1/2009.
[11] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea a II-a), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr.2/2009.
[12] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea a III-a), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr.3 /2009.
[13] Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I., Voicu, I. – Fenomenul incendiu. Concepte conexe (partea a II-a), Obiectiv, Revistă Naţională de specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr.4/2008.
[14] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Confortul ambiental – concept conex conceptelor incendiu/explozie (partea I), Revista Instalatorul nr. (7…8)/2008, Editura Artecno Bucureşti, 2008.
[15] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Confortul ambiental – concept conex conceptelor incendiu/explozie (partea a II-a), Revista Instalatorul nr.9/2008, Editura Artecno Bucureşti, 2008.
[16] Dancu, A. – Fulgerul mi-a găurit avionul în 86 de locuri, publicaţia Clikc, 19 iunie 2009.
[17] www. Discovery World, România, 24 octombrie 2009.
18] Popescu, G., Darie, El. – Riscuri/pericole determinate de descărcările sub formă de trăsnet, Buletinul Pompierilor nr.2/2009, Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor, Bucureşti, 2009.
