برق گرفتگی و اصول اولیه ایمنی برق

برق گرفتگی

در برخی مشاغل و محیط های کاری، کار با برق می تواند بسیار خطرناک باشد و از این رو دانستن الزامات ایمنی برق، برای جلوگیری از انواع برق گرفتگی امری ضروری است.

مهندسان، برق‌ کاران و دیگر متخصصان مستقیماً با برق کار می‌ کنند، از جمله کار بر روی خطوط هوایی، مهار کابل‌ ها و مجموعه‌ های مدار. دیگران نیز همانند کارکنان اداری و فروشندگان، به طور غیرمستقیم با برق سر و کار دارند و ممکن است در معرض خطرات الکتریکی و برق گرفتگی قرار گیرند.

سال هاست که برق به عنوان یک خطر جدی در محل کار شناخته شده است و از این رو، استانداردهای ایمنی برق OSHAS برای محافظت از کارکنان در معرض خطراتی مانند برق گرفتگی طراحی شده است.

تعریف ایمنی برق در برق گرفتگی

تماس با برق می تواند صدمات جدی ایجاد کند و اگر به اندازه کافی شدید باشد، برق گرفتگی می تواند کشنده باشد. از رایج ترین انواع برق گرفتگی، می توان موارد زیر را نام برد:

• شوک های الکتریکی
• سوختگی های الکتریکی
• مرگ

بدن انسان رسانای خوبی برای الکتریسیته است و بنابراین، هنگامی که قسمتی از بدن با الکتریسیته تماس پیدا می کند، می تواند به بخشی از مدار تبدیل شود و او را دچار برق گرفتگی کند.

برق گرفتگی معمولاً زمانی اتفاق می افتد که فردی با تجهیزات ناایمن یا سیم غیر عایق تماس می گیرد و به بخشی از مدار الکتریکی تبدیل می شود.

ایمنی برق یا حفاظت الکتریکی به هر نوع اقدام احتیاطی برای محافظت در برابر جریان الکتریکی و جلوگیری از برق گرفتگی اشاره دارد.

چه مقدار الکتریسیته برای بدن خطرناک است؟

آسیب های ناشی از برق گرفتگی، به چگالی جریان، مقاومت بافت و ارگان های بدن و مدت زمان تماس بستگی دارد. جریان های بسیار کوچک ممکن است نامحسوس باشند یا فقط یک احساس سوزن سوزن شدن خفیف ایجاد کنند.

با این حال، جریان عبوری از بدن، حتی در سطوح کمتر از 3 میلی آمپر می تواند باعث صدمات غیرمستقیم یا ثانویه شود که در آن واکنش عضلانی غیر ارادی ناشی از شوک الکتریکی می تواند باعث کبودی، شکستگی استخوان و حتی مرگ شود (به عنوان مثال سقوط از یک نردبان پس از یک شوک کوچک).

نحوه برقراری جریان الکتریکی در بدن و برق گرفتگی

حداقل جریانی که انسان می تواند احساس کند به نوع جریان (AC یا DC) و همچنین فرکانس AC بستگی دارد. یک فرد می تواند جریان الکتریکی کمتر از 1 میلی آمپر (rms) را برای 60 هرتز AC و کمتر از 5 میلی آمپر DC را حس کند.

در حدود 10 میلی آمپر، جریان AC که از بازوی یک انسان 68 کیلوگرمی می گذرد، می تواند باعث انقباضات قوی ماهیچه ای شود. قربانی قادر به کنترل داوطلبانه ماهیچه ها نیست و نمی تواند جسم برق گرفته را رها کند. این به “آستانه رها کردن” معروف است و معیاری برای خطر شوک در مقررات الکتریکی است.

یک شوک الکتریکی قوی اغلب می‌ تواند باعث اسپاسم دردناک عضلانی شود که به اندازه‌ ای شدید است که باعث دررفتگی مفاصل و یا حتی شکستگی استخوان‌ ها می شود.

جریان های بزرگتر می تواند منجر به آسیب بافتی شود و ممکن است باعث فیبریلاسیون بطنی یا ایست قلبی شود. در جدول زیر میزان جریان و آسیب های ممکن در اثر عبور آن از بدن و برق گرفتگی آمده است. لطفاً آن را جدی بگیرید!

میزان جریان الکتریکی و نوع برق گرفتگی

مقاومت بدن

ولتاژ لازم برای برق گرفتگی، به جریان عبوری از بدن و مدت زمان جریان بستگی دارد. قانون اهم بیان می کند که جریان الکتریکی به مقاومت بدن بستگی دارد. مقاومت پوست انسان از فردی به فرد دیگر متفاوت است و بین ساعات مختلف روز در نوسان است.

بر طبق NIOSH، “در شرایط خشک، مقاومت بدن انسان ممکن است تا 100000 اهم باشد. پوست خیس یا شکسته ممکن است مقاومت بدن را تا 1000 اهم کاهش دهد.

انرژی الکتریکی ولتاژ بالا به سرعت پوست انسان را تجزیه می کند و مقاومت بدن انسان را تا 500 اهم کاهش می دهد.

میزان جریان و انواع برق گرفتگی

مشخصه ولتاژ-جریان پوست انسان غیر خطی است و به عوامل زیادی مانند شدت، مدت، تاریخچه و فرکانس محرک الکتریکی بستگی دارد. فعالیت غدد عروقی، دما و تغییرات فردی نیز بر ویژگی ولتاژ جریان پوست تأثیر می گذارد.

علاوه بر غیر خطی بودن، امپدانس پوست دارای خواص نامتقارن و متغیر زمانی است که این ویژگی ها را می توان با دقت معقولی مدل سازی کرد.

اندازه‌ گیری‌ های مقاومتی که در ولتاژ پایین با استفاده از یک اهم‌ سنج استاندارد انجام می‌ شود، امپدانس پوست انسان را در محدوده قابل توجهی از شرایط نشان نمی‌ دهد.

برای تحریک الکتریکی سینوسی کمتر از 10 ولت، مشخصه ولتاژ-جریان پوست شبه خطی است. با گذشت زمان، ویژگی های الکتریکی می توانند غیر خطی شوند. زمان مورد نیاز بسته به محرک، محل قرارگیری الکترود و ویژگی های فردی از ثانیه تا دقیقه متغیر است.

بین 10 ولت تا حدود 30 ولت، پوست ویژگی های الکتریکی غیر خطی اما متقارن را نشان می دهد. در بالای 20 ولت، مشخصات الکتریکی هم غیر خطی و هم متقارن هستند و رسانایی پوست می تواند چندین مرتبه در میلی ثانیه افزایش یابد.

به این دلایل، میزان جریان را نمی توان با استفاده از قانون اهم با استفاده از یک مدل مقاومت ثابت به طور دقیق محاسبه کرد.

عوامل کلی و تاثیرگذار در شوک الکتریکی

کشندگی یک شوک الکتریکی به چندین متغیر بستگی دارد:

جریان الکتریکی

هرچه جریان بیشتر باشد، احتمال کشنده بودن آن بیشتر است. از آنجایی که هنگام ثابت بودن مقاومت جریان با ولتاژ متناسب است (قانون اهم)، ولتاژ بالا یک خطر غیرمستقیم برای تولید جریان های بالاتر است.

مدت زمان تماس با جریان

هر چه مدت زمان شوک طولانی‌ تر باشد، احتمال مرگ بیشتر می‌ شود و استفاده از سوئیچ‌ های ایمنی ممکن است زمان جریان را محدود کنند.

پالس‌ های کوتاه با جریان بالا، مانند خازن‌ ها، معمولاً نسبت به شوک‌ های جریان کم طولانی‌ مدت، خطرناک‌ تر هستند.

مسیر عبوری جریان الکتریکی

اگر جریان از طریق اندام های حیاتی مانند عضله قلب عبور کند، احتمال کشنده بودن آن بیشتر است. در ولتاژ بالا (بیش از 600 ولت)، علاوه بر جریان بیشتر، باعث شکست خاصیت دی الکتریکی در پوست شود، بنابراین مقاومت پوست را کاهش داده و عبور جریان را افزایش می دهد.

جریان عبوری از یک پا و یک دست

عبور جریان الکتریکی از قلب

استفاده از قطعات فلزی و رسانا در بدن

برخی از قطعات فلزی، مانند ایمپلنت های پزشکی، ضربان سازهای قلبی مصنوعی یا دفیبریلاتورهای قلبی قابل کاشت (ICD) به جریان های بسیار کوچک حساس هستند.

نقش عایق در جلوگیری از برق گرفتگی

از دیگر عوامل تأثیر گذار بر میزان شدت شوک الکتریکی، می توان به شرایط پزشکی و وضعیت سلامت فرد، سن و وزن اشاره داشت.

خطرات سوختگی مرتبط با الکتریسیته

پوست انسان از موارد عادی محافظت می کند اما با این حال، در برابر گرمای شدید که محصول جانبی قرار گرفتن در معرض الکتریسیته است، محافظت ضعیفی ارائه می دهد.

جریان 100 میلی آمپری می تواند به راحتی از بدن انسان عبور کند و آثاری را در نقطه تماس باقی بگذارد. جریان بالای 10000 میلی آمپر می تواند باعث سوختگی جدی شود و حتی نیاز به قطع عضو داشته باشد.

به طور کلی، خطرات سوختگی مرتبط با برق، شامل سه بخش زیر است:

• سوختگی مستقیم
• سوختگی حاصل از قوس یا جرقه الکتریکی
• سوختگی حرارت ناشی از الکتریسیته

سوختگی مستقیم

سوختگی الکتریکی زمانی اتفاق می افتد که جریان الکتریکی از بافت ها و اندام ها عبور کند و اغلب اندام های داخلی را به دلیل گرمای ایجاد شده توسط مقاومت بدن در برابر جریان عبوری از آن تحت تاثیر قرار می دهند.

این نوع سوختگی می تواند عواقب جدی داشته باشد و آسیب های خارجی همیشه میزان آسیب داخلی را نشان نمی دهد.

هنگامی که الکتریسیته روی دست اعمال می‌ شود، می‌ تواند باعث انقباض غیر ارادی ماهیچه‌ ها شود، پدیده «نمی توانم رها کنم» را ایجاد کند و خطر سوختگی‌ را افزایش دهد. سطوح ولتاژ 500 تا 1000 ولت به دلیل انرژی زیاد باعث سوختگی داخلی می‌ شود.

نمونه ای از سوختگی درجه پایین در اثر برق گرفتگی

سوختگی حاصل از جرقه الکتریکی

OSHA گزارش داده است که تا حدود 80 درصد از آسیب های الکتریکی برق گرفتگی، شامل سوختگی حرارتی ناشی از جرقه یا قوس الکتریکی است. این نوع سوختگی، ناشی از دماهای بالا (تا 35000 فارنهایت) است.

به زبان ساده، جرقه یا قوس الکتریکی پدیده ای است که در آن یک جریان الکتریکی مسیر مورد نظر خود را ترک می کند و در هوا یا یک محیط واسطه، از سمت یک هادی به هادی دیگر یا به سمت زمین حرکت می کند.

جرقه الکتریکی حاصل از تبخیر اجزای فلزی می تواند استخوان ها را بشکند و به اندام های داخلی آسیب برساند. می بینید که پیامدهای حاصل از این نوع سوختگی اغلب بسیار ناراحت کننده هستند و هنگامی که یک انسان در مجاورت قوس الکتریکی قرار می گیرد، آسیب هایی جدی در پی دارد.

جرقه یا قوس الکتریکی می تواند به دلایل زیادی ایجاد شود، از جمله:

• گرد و خاک
• ابزارهای اضافه
• لمس تصادفی
• تراکم
• خرابی مواد یا دستگاه
• خوردگی
• نصب معیوب

درجه خطر موجود در یک مکان خاص را می توان با آنالیز دقیق سیستم الکتریکی تعیین کرد و در صورتی که کار الکتریکی باید با برق روشن انجام شود، باید محافظت مناسب اعمال شود.

انجمن ملی حفاظت از آتش (NFPA) مرزها و حدودی را تعیین کرده است که برای محافظت از کارمندان در حین کار بر روی یا نزدیک به تجهیزات پر انرژی طراحی شده است. این مرزها عبارتند از:

• مرز حفاظتی جرقه یا قوس الکتریکی (مرز بیرونی): دورترین مرز تعیین شده از منبع انرژی است. اگر قوس الکتریکی رخ دهد، این مرز جایی است که یک کارمند در معرض سوختگی درجه دوم قابل درمان قرار می گیرد (1.2 کالری بر سانتی متر مربع).
• محدوده مجاز: نزدیک ترین فاصله ای از بخش در معرض خطر که در آن خطر شوک وجود دارد.
• حد محبوس: نزدیک ترین فاصله از یک بخش در معرض خطر که خطر شوک افزایش می یابد.
• محدوده ممنوعه (مرز داخلی): فاصله بخش در معرض دید که همان تماس با قسمت زنده در نظر گرفته می شود.

مرزهای مشخص شده در هنگام وقوع جرقه الکتریکی در ولتاژ پایین

این فاصله های حدی، بین تمامی تجهیزات مشترک نیست. برخی از تجهیزات (بسته به ساختار و خطر آفرین بودن آنها) دارای مرز محافظت بیشتری هستند.

سخن پایانی

در این مقاله سعی بر آن شد که تعریف دقیقی از برق گرفتگی و تاثیر عوامل مختلف را بررسی شود. انواع مختلف برق گرفتگی و شرایطی که به وجود می آیند به تفصیل توضیح داده شده است تا کمکی به آگاهی از نکات ایمنی برق باشد. امیدواریم که مفید بوده است.

منابع

Wikipedia

Health and Safety  Executive