PRĄD ELEKTRYCZNY ORAZ ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA

Wypadki wywołane prądem elektrycznym wyróżniają się spośród innych ze względu na charakterystyczne i często groźne w skutkach następstwa oraz na konieczność natychmiastowej pomocy specjalistycznej w pogotowiu ratunkowym. Liczbowo wypadki te stanowią niewielką część wszystkich wypadków, których zgłaszanie jest obowiązkowe. Wymagają one jednak przeciętnie 10-krotnie większych wydatków finansowych niż inne wypadki w pracy. Jeśli chodzi o liczbę zgonów przypadających na wypadki porażenia prądem elektrycznym, to jest ona proporcjonalnie największa, wynosi ok. 300 rocznie. Do tego dochodzi jeszcze ok. 100 wypadków śmiertelnych spowodowanych przez prąd poza zakładami pracy, np. w gospodarstwach domowych. Z prądem elektrycznym związana jest także elektryczność statyczna. Wszyscy znamy potężne elektryczne wyładowania atmosferyczne w postaci błyskawic i piorunów. Są one jeszcze przyczyną dosyć licznych pożarów - zwłaszcza na wsi - pomimo stosowania zabezpieczających urządzeń przeciwpożarowych (piorunochronów), które odprowadzają do ziemi wielkie ładunki elektryczne docierające do dachów domów, wież, wysokich zbiorników, słupów itp. Dlatego gorzej jest z profilaktyką przeciwpożarową przy występowaniu elektryczności statycznej, być może dlatego, że wyładowania te jako zagrożenia pożarowe nie zawsze są dostrzegalne, a tym samym doceniane.

Zjawisko elektryczności statycznej polega na powstawaniu ładunków elektrycznych wszędzie tam, gdzie następuje stykanie się i szybkie rozdzielanie różnych ciał, np. przy tarciu, przelewaniu, przewijaniu. Każdy z nas zna to zjawisko, kiedy zdejmując wieczorem wełniany sweter, nałożony na koszulkę ze sztucznego włókna, słyszy delikatne trzaski i dostrzega słabe iskrzenie. Sweter trąc o koszulę wzbudza powstawanie elektryczności statycznej. Powstające przy elektryczności statycznej napięcia są nieraz wysokie i mogą wywołać przeskok długiej iskry zdolnej zapalić pary cieczy (zwłaszcza jeżeli temperatura zapłonu danej cieczy jest niska) lub pył o właściwościach wybuchowych. Znaczne ładunki elektryczności statycznej mogą gromadzić się na pędniach skórzanych i gumowych, przenośnikach gumowych, maszynach rotacyjnych w zakładach papieru i folii plastykowej. Ładunki elektryczności statycznej powstają również przy przepływie cieczy. Zwłaszcza niebezpieczna jest elektryczność statyczna gromadząca się w miejscach, gdzie występują pary silnie palnych substancji - na rurociągach i w pompowniach. Zapobiegamy temu przez uziemienie instalacji przelewowej, zbiorników, maszyn i pędni, a także stosowanie uziemionych szczotek odprowadzających ładunki elektryczności statycznej. Gromadzenie się elektryczności statycznej ogranicza nawilżanie powietrza.

Zagrożenie pożarowe wynikające z powstawania i wyładowań elektryczności statycznej stale wzrastają. Związane to jest z intensyfikacją obrotów maszyn i przyspieszeniem szybkości ruchu różnych zmechanizowanych środków transportu wewnątrzzakładowego. Pożar lub wybuch inicjowany wyładowaniami elektrostatycznymi jest możliwy przy jednoczesnym spełnieniu poniższych warunków:

• w powietrzu znajdują się palne gazy, pary lub pyły o stężeniu zawartym w granicach wybuchowości,

• prąd wytwarzania ładunku jest większy od prądu rozładowania,

• ładunki elektryczności statycznej stwarzają w obszarze mieszaniny palnej pole elektryczne o napięciu wystarczającym do wyładowania iskrowego,

• energia wyładowania jest wystarczająca do wywołania zapłonu mieszaniny.

Dla zapobieżenia zapłonowi w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem stosuje się:

• zmniejszenie prądu wytwarzania,

• instalacje uziemiające,

• zwiększenie względnej wilgotności powietrza,

• eliminatory radioizotopowe,

• nadmuchiwanie miejsc elektryzacji zjonizowanym powietrzem spoza stref zagrożenia wybuchem,

• ograniczenie prędkości przepływu cieczy organicznych itp.

Natomiast porażenie prądem elektrycznym następuje na skutek przepływu przez ciało człowieka prądu elektrycznego. Działanie prądu elektrycznego na człowieka może być bezpośrednie, gdy następuje włączenie ciała lub jego części w obwód elektryczny albo pośrednie, które polega na powstaniu uszkodzeń bez przepływu prądu przez ciało człowieka (np. pod wpływem reakcji człowieka na porażenie łukiem elektrycznym, mogą powstać obrażenia na skutek upadku z wysokości). Na człowieka może działać:

• prąd stały - powodujący skutki elektrolityczne (przemieszczanie jonów, co zmienia ich stężenia po obu stronach błony komórkowej prowadząc do zaburzeń czynności komórek),

• prąd przemienny.

Zarówno w gospodarstwie domowym, jak i w przemyśle używa się prądu zmiennego o częstotliwości ok. 50 Hz. Częstotliwość ta jest dlatego szczególnie niebezpieczna, gdyż już przy stosunkowo niewielkiej mocy może wywołać śmiertelne w skutkach migotanie komór. Okazało się, że prąd zmienny o częstotliwości 40-50 Hz jest 4-5 razy bardziej niebezpieczny niż prąd stały o takim samym napięciu i takiej mocy.

Stopień i zakres porażenia prądem zależy przede wszystkim od: natężenia prądu, czasu przepływu przez człowieka, częstotliwości prądu, drogi przepływu przez człowieka.

Natężenie prądu jest odwrotnie proporcjonalne do oporności, a wprost proporcjonalne do napięcia. Pojęcie oporności przy przepływie prądu przez ciało ludzkie jest pojęciem złożonym. Przyjmuje się, że oporność ciała ludzkiego wynosi 1000 omów. Składa się na nią oporność, jaką stwarza skora (naskórek) - znacznie zróżnicowana w zależności od stopnia jej suchości i oporności tkanek ustroju (bardzo mała) oraz oporność przedmiotów, do których prąd przechodząc przez ciało ludzkie przenika. Na przykład suche buty na grubych gumowych podeszwach, drewniana podłoga - wykazują dużą oporność, a więc nie będą sprzyjały przechodzeniu prądu elektrycznego np. od rąk w kierunku do nóg. Natomiast mokre buty, wilgotna betonowa posadzka wykazują małą oporność i sprzyjają łatwemu przechodzeniu prądu elektrycznego przez ciało.

Za bezpieczne napięcie prądu uważa się 24 V. Bezpieczne napięcie oznacza, że nawet w najgorszych, najbardziej niekorzystnych warunkach, nie popłynie przez organizm prąd o natężeniu niebezpiecznym. Wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z użytkowaniem urządzeń wykorzystujących energię elektryczną w warunkach szczególnego niebezpieczeństwa porażenia (np. prace wewnątrz zbiorników metalowych, w bliskości wielkich mas metalowych), należy stosować specjalne środki zmniejszenia napięcia prądu urządzeń do 24 V (np. przenośne lampy elektryczne, zmechanizowane ręczne narzędzia). Im dłużej prąd elektryczny powyżej 24 V przepływa przez ciało ludzkie, tym większe i głębsze powoduje zaburzenia. Działanie prądu przemiennego przy napięciu powyżej 30 V, a stałego powyżej 60 V w okresie dłuższym niż 1,2 s - uważa się za niebezpieczne.

Warunkiem wystąpienia wypadku spowodowanego prądem elektrycznym jest dotknięcie przewodów elektrycznych pod napięciem lub zbliżenie się do przewodów i wciągnięcie w obwód prądu. Dochodzi do tego najczęściej wtedy, gdy część ciała znajdująca się pod napięciem ma połączenie z ziemią. Przy prądzie zmiennym wypadek może nastąpić przy równoczesnym dotknięciu dwóch faz. Działanie niskonapięciowego prądu powoduje specyficzne działanie na mięśnie i komórki nerwowe, przy wysokim zaś napięciu - oparzenia i zwęglenia. Kierunek przepływu prądu przez ciało może być różny. Od tego niejednokrotnie zależą skutki porażenia, tj. działania prądu na ważne dla życia narządy. Często bywa, że prąd przenika od ręki prawej (rzadziej od lewej) do obu nóg. Prąd może także przepływać od ręki jednej, poprzez klatkę piersiową, do ręki drugiej. Istnieją także przypadki porażenia w wyniku powstania tzw. „napięcia krokowego”. Występuje ono wówczas, kiedy prąd przepływa od jednej stopy do drugiej. Może to mieć miejsce np. wówczas, gdy odizolowany przewód pod napięciem leży na wilgotnej ziemi. Niemal w każdym przypadku prąd elektryczny przechodząc przez organizm ludzki dociera do serca i oddziałuje na układ nerwowy.

Działanie prądu silnego wywołuje wstrząs elektryczny odczuwany subiektywnie jako nieprzyjemne, bolesne odczucie połączone ze śmiertelnym strachem. Obserwuje się zaburzenia słuchu, mocy i widzenia, bóle głowy, zawroty i odurzenie. Porażenia często powodują nagłą utratę przytomności, zahamowanie akcji serca i oddychania. Stan taki, bezpośrednio po porażeniu, nazywamy stanem śmierci pozornej - uważając, że w tym okresie i jeszcze przez kilkanaście minut (a czasem dłużej), przy odpowiednio sprawnym ratownictwie, można niekiedy porażonego uratować od śmierci. Oprócz skurczów mięśni uniemożliwiających oderwanie od przewodów obserwuje się mniej lub bardziej wyraźne objawy porażenia ciała. Typowe znamię wywołane prądem można najczęściej znaleźć przy skrupulatnych oględzinach. Chodzi o oparzenie skóry wskutek wytworzenia ciepła w miejscach wejścia i wyjścia prądu. Badania wykazały, że najważniejszymi skutkami przepływu prądu przez organizm są:

• skurcze mięśni i utrata kontroli porażonego nad funkcjonowaniem mięśni,

• utrata świadomości (działanie na układ nerwowy),

• zakłócenia oddechowe (skurcz mięśni oddechowych),

• zakłócenie pracy serca, polegające na zatrzymaniu akcji serca bądź migotaniu komór sercowych,

• oparzenia zewnętrzne i wewnętrzne,

• pośrednie działanie prądu elektrycznego. Do poważniejszych obrażeń może dojść w przypadku przebywania w polu działania łuku elektrycznego. Może to powodować:

• mechaniczne uszkodzenie ciała mające wygląd ran ciętych, potłuczeń itp.,

• oparzenia do trzeciego stopnia włącznie,

• zapalenia odzieży,

• pary metali osadzają się na skórze powodując niebolesne obrzęki o barwie żółtej, brązowej lub czarnej,

• świetlne działanie powodujące: światłowstręt, łzawienie, zapalenie spojówek, obrzęk itp.

Podsumowując działanie prądu elektrycznego na organizm człowieka przedstawię w tabeli poniżej zależność objawów od natężenia prądu :

	Siła prądu	Oznaki zewnętrzne	Objawy kliniczne
I	Prąd stały do 80 mA Prąd zmienny do 25 mA	Skurcze mięśni palców, oderwanie od przewodu możliwe jeszcze przy 5-15 mA	Przejściowy wzrost ciśnienia tętniczego bez wpływu na rytm serca i układ przewodzący, fizjologiczne reakcje kompensacyjne
II	Prąd stały 80-300 mA Prąd zmienny 25-80 mA	Możliwe jeszcze do zniesienia działanie prądu bez utraty przytomności	Niemiarowość serca, przejściowe zatrzymanie serca, przejściowe zwiększenie ciśnienia tętniczego
III	Prąd stały powyżej 300 mA prąd zmienny powyżej 80 mA	Zatrzymanie serca i oddychania, zejście śmiertelne, jeśli prąd przepływa dłużej niż ^1/3 s	Migotanie komór serca
IV	Prąd zmienny powyżej 3 A wysokie napięcie	Spalenie tkanek, ugotowanie	Jak przy sile prądu w zakresie II, następstwa: niedomoga nerek

Analizy okoliczności i przyczyn wypadków porażenia prądem elektrycznym w pracy wykazują, że należy działalność zapobiegawczą prowadzić w kierunkach:

• usuwania wszelkich możliwości pojawiania się napięcia w miejscach, w których się go nie oczekuje (stosowanie technicznych rozwiązań uniemożliwiających błędne podłączenie przewodów elektrycznych, stała kontrola stanu instalacji elektrycznych, stosowanie transformatorów bezpieczeństwa itp.),

• stosowanie środków technicznych usuwających napięcie ze wszystkich urządzeń, na których ono być nie powinno, a może się tam łatwo pojawić wskutek różnych uszkodzeń (stosowanie uziemienia i zerowania maszyn, urządzeń oraz innych metalowych korpusów),

• unikania pracy z urządzeniami znajdującymi się pod napięciem (wyłączyć urządzenia elektryczne spod napięcia, przystępując do ich naprawy, konserwacji itp.), bez wyłączenia napięcia dopuszcza się jedynie wymianę wkładek bezpiecznikowych i żarówek w obwodach o napięciu do 1 kV oraz próby wykonywane w sposób określony w instrukcjach eksploatacyjnych,

• stosowanie właściwego sprzętu ochronnego. Stanowią go przenośne przyrządy i narzędzia (rękawice dielektryczne, chodniki gumowe, ręczne narzędzia izolacyjne itp.), chroniące osoby wykonujące pracę przy urządzeniach elektroenergetycznych albo w pobliżu tych urządzeń przed porażeniem prądem elektrycznym, przed szkodliwym działaniem łuku elektrycznego lub przed obrażeniami mechanicznymi.

Izolacyjny sprzęt ochronny należy poddawać okresowo próbom wytrzymałości elektrycznej, w terminach ustalonych w normach przedmiotowych sprzętu ochronnego,

• wykonywanie prac wyłącznie na polecenie (pisemne lub ustne). W każdym zakładzie należy opracować wykaz prac, które w warunkach tego zakładu są uznane za szczególnie niebezpieczne. Każdy zakład ma obowiązek prowadzenia ewidencji wydanych poleceń ustnych i pisemnych,

• wykonywanie prac przy urządzeniach elektroenergetycznych tylko przez osoby o odpowiednich kwalifikacjach.

Przed dotykiem bezpośrednim można chronić się przez: zastosowanie izolowania części czynnych; przy użyciu ogrodzenia (przegrody) lub obudowy (osłony) - w nich powinny być umieszczone części czynne; przy użyciu bariery, która powinna uniemożliwiać niezamierzone zbliżenie ciała do części czynnej lub niezamierzone dotknięcie części czynnych w trakcie obsługi urządzeń; przez umieszczenie poza zasięgiem ręki.

Przed dotykiem pośrednim chroni się przez: zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania; zastosowanie urządzeń mających podwójną lub wzmocnioną izolację, zespołów urządzeń elektrycznych wykonanych fabrycznie w pełni izolowanych, oznaczonych symbolem

przez zastosowanie izolowania stanowiska; przez zastosowanie nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych; przez zastosowanie separacji elektrycznej pojedynczego przewodu (obwód powinien być zasilany przez: transformator separacyjny lub źródło zapewniające poziom bezpieczeństwa równoważny transformatorowi separacyjnemu).

W porażeniach prądem elektrycznym bardzo ważna jest szybka pierwsza pomoc oraz pomoc medyczna. Natychmiastowa pomoc przy zatrzymaniu oddychania i krążenia decyduje o życiu. Po 10 sekundach zatrzymania krążenia występuje utrata świadomości. Od trzeciej minuty występują nieodwracalne zmiany w mózgowiu. Reanimacja nie może być przerwana przez służbę ratowniczą także w czasie transportu do szpitala. Szanse ratunku szybko spadają w miarę upływu czasu. W pierwszej minucie po porażeniu istnieje 98% szans uratowania życia, po 3 min - 40%, po 5 min - 25%, po 8 min - 5%. Jeżeli w pobliżu są inne osoby, należy poprzez te osoby wezwać lekarza, pogotowie ratunkowe. Jeżeli poza udzielającym pomocy nie ma przy porażonym innej osoby, nie należy odstępować porażonego. Nie wolno przerywać akcji ratowniczej, pomocy wezwać krzykiem.

Obowiązuje następujące postępowanie podczas pierwszej pomocy i pomocy medycznej:

1. Przerwać obwód prądu, zabezpieczyć poszkodowanego przed ewentualnym upadkiem, ewentualnym wybuchem i zabezpieczyć przed porażeniem ratującego.

2. Natychmiast zastosować sztuczne oddychanie przy zatrzymaniu oddechu. Zaintubować i podawać tlen.

3. Zewnętrzny masaż serca (15 nacisków na okolicę serca, następnie 2 oddechy naprzemiennie).

4. Po 10-minutowej reanimacji bez skutku można przyjąć, że wystąpiło migotanie komór. Wymagane jest szybkie przewiezienie poszkodowanego i oddanie pod opiekę kliniczną. Optymalnym zabiegiem jest natychmiastowa defibrylacja (100-400 Ws), podanie dosercowo lub dożylnie 5 ml 2% roztworu nowokainy, jak również amidu prokainy do 20 mg dosercowo, dożylnie nawet do 500 mg.

Przy zatrzymaniu serca lub bardzo zwolnionym tętnie wskazane jest podanie dosercowo lub dożylnie 1 ampułki noradrenaliny. Zaleca się wprowadzenie dosercowo 5-10 ml 10% chlorku wapniowego. Najlepsze wyniki mogą być osiągnięte przy zastosowaniu stymulacji rytmu serca. Obowiązuje zwalczanie wstrząsu. Leczenie oparzeń, spalonych miejsc i zabezpieczenie uszkodzeń należy przeprowadzać zgodnie z obowiązującymi metodami pierwszej pomocy, i jak przy leczeniu nagłych wypadków.

W stosunku do różnych postaci zawodowego ryzyka wypadkowego: mechanicznego, termicznego, chemicznego itp. rażenie prądem elektrycznym powoduje najcięższe skutki (w rezultacie rażenia prądem elektrycznym odsetek wypadków śmiertelnych jest największy). Przy posługiwaniu się elektronarzędziami, przy prostych czynnościach wkręcania żarówki lub korka, przy każdej czynności wymagającej kontaktu z przewodem elektrycznym itp. obowiązuje rygorystyczne przestrzeganie zasad i przepisów określających bezpieczeństwo pracy - a przede wszystkim pełna świadomość grożącego niebezpieczeństwa i umiejętność bezpiecznego postępowania. Stałe obcowanie z tym zagrożeniem może prowadzić do zaniku niezbędnej czujności i do rutyniarstwa. Z kolei może to sprzyjać lekceważeniu i nieprzestrzeganiu obowiązujących zasad i przepisów bezpieczeństwa. We wszystkich obszarach działalności zapobiegawczej i wszelkiego kontaktu z prądem elektrycznym nawet podczas wkręcania żarówki powinny obowiązywać surowe i dokładne przepisy. Powinny one być dobrze znane nie tylko technikom elektrykom, ale wszystkim technikom niezależnie od specjalności. Podstawowe wiadomości z zakresu bezpieczeństwa w tej dziedzinie powinny być znane szerokiemu społeczeństwu. Niemal w każdym gospodarstwie domowym ilość urządzeń wykorzystujących energię elektryczną stale się zwiększa, a tym samym wzrastają zagrożenia porażenia prądem w warunkach domowych.

Bibliografia:

• „Poradnik elektroenergetyka przemysłowego” Jerzy Laskowski, Warszawa 2002,

• „BHP w praktyce” Bogdan Rączkowski, wydawnictwo: Ośrodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr, Gdańsk 1998 rok,

• „Bezpieczeństwo i higiena pracy” Arwid Hansen, Warszawa 1993 rok, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne,

• „Medycyna pracy” H. Valentin, W. Klosterkotter, G. Lehnert, H. Petry, J. Rutenfranz, G. Weber, H. G. Wenzel, H. Wittgens, H. J. Woitowitz, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich.

1

---