Riscuri/pericole determinate de descărcările sub formă de trăsnet (II)

autori: Lt.col.lect. univ. dr. ing. Garibald Popescu, Lt. col. conf. univ.dr.ing. Emanuel Darie -Academia de Poliție „Alexandru Ioan Cuza”- Facultatea de Pompieri, 

Conf.univ.dr.ing. Eleonora Darie – Universitatea Tehnică de Construcții București – Facultatea de Instalații, Slt.ing. Liviu Sbora – Inspectoratul pentru Situații de Urgență „Oltenia” al județului 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 și 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 radiații în domeniul spectrului ultraviolet (200…400)nm.

Radiațiile puse în discuție pot fi detectate utilizând camere realizate în construcție specială, cum sunt de exemplu, cele din categoria UV-corona, care pot să înregistreze/detecteze/descopere eventualele defecte aflate la suprafața materialelor.

Defectele generate de diferențele de potențial ale diferitelor părți pot fi: izolatori, conductori L.E.A. etc.

Datorită acestui fenomen, pierderile de energie electrică pe L.E.A. sunt mai mari, comparativ cu funcționarea 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 fibrilație la trecerea curentului de trăsnet prin corpul uman

Trecerea curentului electric prin corpul uman este însoțită de fenomene ale căror efecte se manifestă sub diverse forme.

Efectele curentului electric asupra omului sunt:

  • calorice, manifestate prin arsuri;
  • mecanice, manifestate prin ruperea țesuturilor și/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 și care se consideră ca fiind fără pericol, este de:

  • 10 mA, în cazul curentului alternativ de frecvență 50Hz;
  • 50 mA, în cazul curentului continuu.

Sensibilitatea factorului uman față de curentul electric diferă de la o persoană la alta; din acest punct de vedere, s-a constatat experimental că femeile și 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 bărbați.

Fenomenele care au loc în organism, urmare trecerii curentului electric, sunt reprezentate prin tulburări cardiace, dereglări ale sistemului nervos etc., și definesc noțiunea de electrocutare sau de șoc electric.

Sub acțiunea curentului electric se generează contracții/destinderi ale mușchiului inimii, situație în care funcționarea inimii se manifestă ca o stare de fibrilație.

Curentul electric acționează asupra centrilor sistemului nervos central care comandă circulația sanguină și respirația, situație care conduce la compromiterea funcționării normale a inimii și/sau la oprirea respirației; 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 și aparatul respirator, care își asigură reciproc funcționarea, astfel încât cedarea unei funcții poate să corespundă distrugerii, în final, a întregului organism.

Mușchii care participă la producerea respirației, se contractă puternic, generând sufocarea, simptom caracteristic electrocutării.

În mușchiul inimii se induce în mod permanent o tensiune electrică necesară funcționării normale; pentru fiecare contrac6ie, inima își creează în interiorul său stimulul necesar; din acest punct de vedere, inima este un organ care se autoexcită.

Frecvența bătăilor inimii variază între 1,1 Hz și 1,3 Hz.

La trecerea curentului electric prin organism, inima primește o anumită tensiune; dacă curentul electric depășește o anumită intensitate, și variația di/dt atinge o anumită pantă, mușchiul tinde să se contracte.

Această contracție se adaugă contracțiilor inimii produse pe cale naturală; ca rezultat al acestui efect, sistemul de comandă și de propagare a excitațiilor poate fi perturbat, generând funcționarea anormală și periculoasă a inimii.

Formele de manifestare a fenomenelor determinate de trecerea curentului electric prin organism depind de frecvența și de natura curentului.

Curentul electric alternativ generează tulburări cardiace și 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 frecvență care prezintă cele mai mari riscuri/pericole pentru organismul uman sunt cuprinse în intervalul (50…100) Hz.

În general, un nerv nu răspunde la excitații de frecvențe mai mari de 103 Hz. La trecerea unui curent cu frecvența de (15…300) MHz organismul se comportă ca un dielectric cu pierderi mari.

Faptul că nu orice excitație electrică generează fibrilația inimii se datorează sensibilității diferențiate a acesteia în diferite stări de contracție.

O altă situație care poate genera riscuri/pericole de accidentare datorată curentului electric se poate materializa prin apariția unor leziuni locale, denumite traumatisme electrice (arsuri electrice și/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 turbulență, au fost generate descărcări sub formă de trăsnet, care s-au materializat prin trăsnete sub formă globulară.

O altă situație prin care același 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 instalațiile 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 științifică, referitoare la descărcările sub formă de trăsnet, sunt:

  • în Marea Britanie, în spațiul 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 și elevul pilot; planorul a fost distrus în totalitate, instructorul și elevul pilot s-au salvat parașutându-se; deși foarte rară o astfel de situație, aceasta este necesar să fie luată în calcul, întrucât acolo unde se generează curenți 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 spațial  de lansare a rachetei AC 67 în anul 1987, aceasta a fost distrusă urmare căderii unui trăsnet, la 48 de secunde de la inițierea procedurii de decolare; probleme similare au avut loc și 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 inițiere a decolării unei rachete sau navete nu se poate realiza dacă există riscul/pericolul determinat de prezența unui nor/unor formațiuni de nori, dacă acesta /aceștia se află la distanțe mai mici de 16 km față de spațiul 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/ protecție a incendiilor, care sunt necesar a se aplica pentru controlul riscurilor/pericolelor determinate de descărcările sub formă de trăsnet, sunt:

  • pentru clădiri/construcții și instalații, se aplică prevederile actelor normative, prescripțiilor tehnice, standardeor etc., conform cu legislația în vigoare, în raport cu fazele de: proiectare, execuție – montaj, exploatare – întreținere, post-utilizare; în acest sens, dotarea cu mijloace de protecție împotriva descărcărilor sub formă de trăsnet implică instalații care au în compunere elemente de: captare, coborâre, prize de pământ;
  • conform cu procedurile specifice, nu este permisă decolarea aeronavelor, dacă în spațiul aerian se dezvoltă nori cumulonimbus sau dacă există alte motive determinate de starea meteo;
  • este interzisă alimentarea cu carburant a aeronavelor, dacă în spațiul aerian se dezvoltă: nori cumulonimbus; descărcări electrice însoțite 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, formațiunile noroase dezvoltate/în curs de dezvoltare;
  • pentru aeronave care se află în procedura de aterizare, este obligatorie evitarea conform cu procedurile în vigoare a formațiunilor noroase, prin modificarea traseelor de zbor;
  • pentru pompierii care acționează la stingerea unor incendii în zone cu miriști, lanuri de porumb, grâu etc. sau care deservesc diverse locații ale unor aeroporturi, o modalitate de protecție individuală și/sau colectivă o reprezintă izolarea/adăpostirea servanților pompieri și/sau a personalului de intervenție în autospecialele pentru prevenirea/stingerea incendiilor sau, după caz, în autovehicule existente, care sunt izolate față de sol, prin intermediul anvelopelor acestora;
  • pentru sportivii profesioniști și/sau amatori de sporturi extreme (parapantiști, deltaplaniști, planoriști etc.) este necesar ca aceștia să cunoască și să aplice măsurile de prevenire în acest sens; stări ale atmosferei care relevă grad mare de turbulență în circulația și/sau dezvoltarea curenților termici cu natură ascensională implică restrictivitate din punct de vedere al continuării activităților, situație care necesită revenirea la sol, în procedură de urgență; riscul/pericolul unor eventuale descărcări sub formă de trăsnet este foarte mare în cazul utilizării automosorului la remorcajul planoarelor, comparativ cu situația în care această operație se realizează cu aeronave tip Wilga etc.; automosorul, deși izolat din punct de vedere electric față de pământ prin intermediul anvelopelor sale, se află permanent la potențialul pământului, fiind cuplat cu cablurile de tractare; aceste cabluri, care admit prin construcție lungimi apreciabile cu sau fără planorul conectat la acestea, pot prelua un anumit potențial electric în raport cu înălțimea de la care acestea coboară, potențial determinat de influența pe care o exercită norul încărcat electric;
  • pentru sportivii care desfășoară activități specifice pe terenuri de golf, datorită ariilor/suprafețelor mari pe care sunt dezvoltate astfel de destinații/terenuri, precum și faptului că în general nu există construcții sau vegetație arborescentă, probabilitatea ca o persoană să fie lovită de o eventuală descărcare de trăsnet este foarte mare; atunci când se constată generarea de formațiuni noroase, este necesar ca persoanele să se autoprotejeze, părăsind locațiile și, 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 și/sau a altor accesorii, care, prin dispunerea neconformă a acestora în autovehicule, pot genera “efect de vârf” și 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 stațiile pentru distribuția carburanților dacă starea atmosferică relevă descărcări sub formă de trăsnet;
  • este interzis să se realizeze diferite operații, activități pe elemente de construcții/instalații (rezervoare de combustibil lichid ușor, furnale, coșuri de evacuare a fumului și 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, desfășoară activitate în cadrul N.A.S.A. Unitatea 45, care monitorizează permanent spațiul aerian; anual, în spațiul aerian al Cape Canaveral se dezvoltă pe rampele de lansare și pe construcțiile/instalațiile vecine aproximativ 3000 de trăsnete.

Pentru controlul riscurilor generate de descărcările sub formă de trăsnet, în scopul prevenirii unor precipitații 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 și 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 activități cum sunt cele prezentate să fie instruite pe baza unor proceduri specifice, astfel încât acestea să cunoască și 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, București, 2000.

[2] Popescu, G., Golovanov, N. – Efecte fiziologice și riscul de fibrilație determinate de trecerea prin om a curentului de descărcare electrostatică, a III-a Sesiune Științifică a Facultății de Pompieri “SIGPROT-2000“ – “Risc tehnic/tehnologic. Risc de incendiu” București, 26 mai 2000.

[3] Golovanov, N., Popescu, G., Opriș, M. – Efecte fiziologice și riscul de fibrilație, determinate de trecerea prin om a curentului de descărcare electrostatică, a XXXV-a Conferință Națională de Instalații ”Instalații 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 instalațiilor electrice sub tensiune, Simpozion “Sisteme, echipamente, instalații electrice și automatizări” Facultatea de Instalații – U.T.C.B. (24…26) noiembrie, București, 2004.

[5] Eleonora, D., Popescu, S., Benga, M., Darie, E., Popescu, G. – Efecte fiziologice și riscul de fibrilație la trecerea curentului electric prin corpul uman, Conferința Națională cu participare Internațională “Instalații pentru construcții și confortul ambiental” ediția a 14-a (14…15) aprilie 2005, Timișoara, Editura Politehnica Timișoara, 2005.

[6] Marius, P. – Fenomenul corona, o indicație a gradului de degradare a instalațiilor 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 instalațiilor electrice asupra mediului și ființelor vii, Buletinul Pompierilor nr. 2/2006, Editura Ministerului Administrației și Internelor, București, 2006.

[8] ***I – 20/2000/ Normativ pentru protecția construcțiilor împotriva trăsnetului, Editura Impuls, 2000.

[9] ***SR ISO 8421-1/1999 – Protecția împotriva incendiilor. Vocabular. Termeni generali și fenomene ale incendiilor.

[10] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalațiilor electrice cu mediul înconjurător și cu ființele vii (partea I-a), publicația Obiectiv, Revistă Națională de Specialitate pentru Securitate și Sănătate în Muncă, nr.1/2009.

[11] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalațiilor electrice cu mediul înconjurător și cu ființele vii (partea a II-a), publicația Obiectiv, Revistă Națională de Specialitate pentru Securitate și Sănătate în Muncă, nr.2/2009.

[12] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalațiilor electrice cu mediul înconjurător și cu ființele vii (partea a III-a), publicația Obiectiv, Revistă Națională de Specialitate pentru Securitate și Sănătate în Muncă, nr.3 /2009.

[13] Popescu, G., Darie, E., Dragoș, P., I., Voicu, I. – Fenomenul incendiu. Concepte conexe (partea a II-a), Obiectiv, Revistă Națională de specialitate pentru Securitate și Sănătate în Muncă, nr.4/2008.

[14] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoș, P., I. – Confortul ambiental – concept conex conceptelor incendiu/explozie (partea I), Revista Instalatorul nr. (7…8)/2008, Editura Artecno București, 2008.

[15] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoș, P., I. – Confortul ambiental – concept conex conceptelor incendiu/explozie (partea a II-a), Revista Instalatorul nr.9/2008, Editura Artecno București, 2008.

[16] Dancu, A. – Fulgerul mi-a găurit avionul în 86 de locuri, publicația 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 Administrației și Internelor, București, 2009.

Share

One thought on “Riscuri/pericole determinate de descărcările sub formă de trăsnet (II)

  • martie 8, 2011 at 4:37 pm
    Permalink

    Foarte interesante datele statistice iar solutia este larg utilizabila in
    constructii diverse si in industrie.

Comments are closed.