LA SICUREZZA ELETTRICA IN BASSA TENSIONE 

Il terreno come conduttore elettrico (2)

3.6     Tensione totale e tensione di contatto

La carcassa di un apparecchio messa a terra (collegata ad un dispersore) che disperde la corrente di guasto I_g assume una tensione:

(3.4)

U_t = tensione totale di terra

Una persona che toccasse tale carcassa durante un guasto d’isolamento è soggetta ad una tensione U_c (tensione di contatto) che può essere minore o al limite uguale alla U_t. La situazione più pericolosa si ha se il contatto avviene lontano dal dispersore in un punto del terreno in cui il potenziale è prossimo allo zero. Se ad esempio il punto di contatto avvenisse tramite una conduttura idrica la resistenza di contatto verso terra della persona  R_tc sarebbe molto piccola aumentando la tensione di contatto U_c fino a farla coincidere in modo sensibile alla tensione totale di terra U_t.  La tensione, preesistente al contatto, che si stabilisce tra la carcassa e il posto che potrebbe essere occupato dalla persona, si chiama tensione di contatto a vuoto U_c0  che può essere usata, in favore della sicurezza, al posto della U_c.  La tensione di contatto dipende essenzialmente dalla R_c del corpo umano. Se al limite la R_c fosse infinita, attraverso il corpo umano non passerebbe alcuna corrente pur avendo applicata la U_c0 e la sicurezza sarebbe la più elevata possibile. Purtroppo la R_c non solo non  è infinita ma pure di difficile valutazione e quindi si è dovuto raggiungere un compromesso assumendo dei valori di  R_c  convenzionali (valori non superati dal 5% della  popolazione), in condizioni asciutte con area degli elettrodi di 80cm². La resistenza del corpo umano dipende da diversi fattori ma soprattutto  dal percorso della corrente, dalle condizioni ambientali, dalla superficie di contatto degli elettrodi con la pelle e dalla tensione. Normalmente la corrente fluisce in un percorso mani-mani o mani-piedi  mentre se è elevata  la probabilità che il percorso della corrente sia diverso si configura il “luogo conduttore ristretto” per il quale occorre prendere particolari misure di sicurezza.  Il percorso mano-mano è meno pericoloso del percorso mani-piedi  (la R_c è minore e la probabilità di innescare la fibrillazione cardiaca è minore rispetto al percorso verticale) tuttavia nel percorso verticale la R_c ha in serie la resistenza verso terra della persona R_tc che è a favore della sicurezza, tanto che per valori di R_tc elevati diventa più pericoloso in certi casi il percorso trasversale mano-mano. Da queste considerazioni per tracciare la curva di sicurezza ci si è prudenzialmente riferiti al percorso mani-piedi di una persona che afferra un apparecchio elettrico con le due mani e con i due piedi appoggiati al suolo. Sono stati esaminati diversi tipi di pavimenti  a secco e a umido ed è stato assunto un valore di R_tc di 1000 W (largamente cautelativo) per i luoghi ordinari  e di 200 W in condizioni particolari (all’aperto, in mancanza del pavimento, la R_tc equivale a circa due volte la resistività del terreno, identificata come la resistenza di una piastra metallica appoggiata sul terreno di area equivalente a quella dei piedi, e quindi è prudenziale per resistività del terreno superiori a 100 Wm ) trascurando, a favore della sicurezza,  la resistenza delle calzature. Nella tabella  3.5.1 sono riportati i valori di resistenza in funzione della tensione nel percorso mani-piedi  (CEI 1335 P, art.5)  dalla quale si ricava per ogni valore di tensione la corrente che fluisce attraverso  la resistenza R_c+R_tc . Il valore di corrente così calcolato va riportato sulla curva di sicurezza tempo corrente dalla quale è facile ricavare il tempo per cui può essere tollerato quel valore di tensione. Questi valori sono raccolti nella tabella 3.1 e vengono utilizzati per tracciare la curva di sicurezza  tensione/tempo (la R_c  ha lo stesso valore sia in condizioni ordinarie che in condizioni particolari in quanto non è influenzata in modo significativo dalle condizioni ambientali).

Tab. 3.1. - Valori della resistenza R_c al variare della tensione