Uso sicuro delle tecnologie diagnostiche e terapeutiche - Part 3

1. INGEGNERIA CLINICA
Rischi connessi agli impianti elettrici
Ing. P. Balestra – Servizio di Ingegneria Clinica

2. I rischi elettrici e la loro prevenzione
In Italia avvengono circa 270 infortuni mortali all’anno (sul
lavoro e domestici), dovuti ad elettrocuzione, cioè dovuti
ad una scarica elettrica (quasi il doppio della media
europea di decessi dovuti a infortuni elettrici per milione di
residenti)
Quasi il 5% degli infortuni da elettricità ha esito mortale;
questa percentuale è di 30 volte superiore a quella degli
infortuni non elettrici.

3. Molti altri infortuni hanno origine elettrica, ma non figurano
nelle statistiche tra quelli dovuti all’elettricità, perché vengono
classificati in base all’agente che li ha provocati ad esempio:
• cadute dall’alto (impalcature o scale) a seguito
di azione eccitomotoria della corrente;
• schiacciamento perché un guasto del circuito
elettrico, mal progettato e costruito, ha provocato
l’azionamento improvviso di una apparecchiatura
o di una macchina utensile;

4. • cause connesse alla mancanza di energia
elettrica ed al successivo ripristino, dove non è
prevista una adeguata alimentazione di
sicurezza;
• esplosioni ed incendi la cui sorgente di
innesco è di origine elettrica, nel nostro paese
infatti il 10/15% degli incendi hanno origine
dall’impianto elettrico o da apparecchi elettrici.

5. Effetti della corrente elettrica sul corpo umano
I meccanismi di funzionamento biologico del corpo umano sono governati da
un'attività elettrica dell'ordine delle decine di mV.
Una corrente elettrica proveniente dall'esterno, sommandosi alle piccole
correnti fisiologiche interne, può alterare le funzioni vitali dell'organismo
causando danni che possono anche essere irreversibili o addirittura letali.
I principali effetti più frequenti e più importanti prodotti da una corrente
elettrica che attraversa il corpo umano, sono quattro:
1. tetanizzazione
2. arresto della respirazione
3. fibrillazione ventricolare
4. ustioni

6. Il valore limite della corrente elettrica a 50 Hz che,
attraversando un muscolo, ne provoca la tetanizzazione
completa, è definita “corrente di non rilascio”. Questa
definizione deriva dal fatto che uno degli incidenti
elettrici più comuni è dovuto al contatto di una mano
con un filo o un tubo metallico sottoposti a tensione. In
questo caso, un passaggio di corrente tale da
provocare la tetanizzazione dei muscoli dell’arto
superiore, impedisce alla persona di staccare la mano
dalla parte di tensione, ed il contatto elettrico si
prolunga nel tempo con accresciuti rischi per
l’infortunato.
Effetti della corrente elettrica sul corpo umano:
tetanizzazione

7. Risposta meccanica di un muscolo a stimoli
elettrici di diversa frequenza
Nella fibra muscolare l’insorgenza di un singolo potenziale di
azione, sia per cause artificiali, sia per l’attività naturale delle
terminazioni nervose preposte al movimento, provoca una breve
contrazione della fibra, seguita da immediato rilasciamento

8. Se al primo impulso ne segue un secondo, prima che la fibra sia
tornata ad uno stato di riposo meccanico, i due effetti si sommano,
ed il muscolo presenta una contrazione più marcata
Risposta meccanica di un muscolo a stimoli
elettrici di diversa frequenza

9. Se la frequenza di ripetizione degli stimoli supera un certo limite,
il muscolo è portato ad una contrazione completa (tetano
muscolare) ed in tale condizione permane finché non cessano gli
stimoli
Risposta meccanica di un muscolo a stimoli
elettrici di diversa frequenza

10. Il nodo seno-atriale è
un generatore
biologico di impulsi
elettrici e comanda il
ritmo cardiaco
Il nodo atrio -ventricolare
dal quale si diparte il
fascio di His conduce lo
stimolo alle fasce
muscolari dei ventricoli
Effetti sul cuore

11. Esiste un breve intervallo di tempo nel ciclo cardiaco nel quale il cuore
è particolarmente vulnerabile dal punto di vista elettrico:
Periodo “T”
Se una corrente elettrica interferisce con questa fase del ciclo
cardiaco è molto probabile che si inneschi il fenomeno della
“FIBRILLAZIONE”
Effetti sul cuore

12. Effetti dipendenti dall’intensità di corrente alla frequenza di rete
a) contatto accidentale con
una parte in tensione
b) circuito equivalente
GENERATORE DI TENSIONE 220Volt/50Hz
RESISTENZA
INTENSITA’ DI CORRENTE

13. Coinvolgimento dell’organismo
LINEA TESTA-ARTI Coinvolgimento dei centri nervosi
cardiorespiratori
BRACCIO-BRACCIO Attraversamento del cuore
ARTO SUPERIORE-ARTO
INFERIORE CONTROLATERALE
Attraversamento del cuore
ARTO SUPERIORE-ARTO
INFERIORE OMOLATERALE E
GAMBA-GAMBA
Solo lesioni locali

14. Curva relativa alla
resistenza di un
percorso mano-piede
della corrente, in
funzione della tensione
di contatto
In caso di contatto esterno a livello cutaneo, assume una grande importanza la
condizione di maggiore o minore umidità dell’epidermide stessa
Effetti dipendenti dall’intensità di corrente alla frequenza di rete

15. 0,5 mA Soglia di percezione
0,5-10 mA Intervallo di massima corrente tollerabile
(senza apprezzabili effetti fisiologici)
10-30 mA Tetanizzazione (contrazione muscolare)
30-75 mA Dolore. Probabile svenimento. Perdita
delle forze. Danno meccanico. Le funzioni
cardiache e respiratorie non vengono
compromesse. Possibile fibrillazione
75 mA-1A Ampio intervallo di insorgenza della
fibrillazione ventricolare. Il centro
respiratorio non viene alterato
apprezzabilmente.
1A ed oltre Contrazione del miocardio seguita dal
normale ritmo cardiaco. Paralisi
temporanea dell’attività respiratoria.
Ustioni per effetto Joule se la densità di
corrente è elevata.
Effetti di una corrente a 50 Hz per 1 secondo

16. Effetti di una corrente a 50 Hz in funzione dell’intensità e della durata
V= tensione di contatto
R = resistenza elettrica del corpo
I = corrente che attraversa il corpo
(I = V/R)  Legge di Ohm
t = tempo di permanenza della corrente

17. l’individuo non ha
alcuna reazione al
passaggio di
corrente
il passaggio della corrente non
provoca abitualmente alcun
effetto fisiopatologico per
l’individuo
pericolo di
fibrillazione poco
probabile
pericolo di fibrillazione probabile
pericolo di
fibrillazione molto
probabile
Effetti di una corrente a 50 Hz in funzione dell’intensità e della durata

18. Soglie di percezione e tetanizzazione in funzione della frequenza

19. E’ possibile che due elettrodi applicati superficialmente al paziente
presentino differenze di potenziale dell’ordine di alcuni volt. La
conseguente elettrolisi dei sali contenuti nei liquidi fisiologici umani
(soprattutto NaCl), seppure di lieve entità, può produrre nell’arco di
alcune ore l’arrossamento o l’infiammazione della cute sottostante gli
elettrodi. Queste irritazioni o ustioni, impropriamente dette elettriche,
hanno in realtà una natura elettrochimica.
Per questo fenomeno, il personale addetto alla cura dei pazienti dovrà
porre attenzione nel verificare periodicamente le condizioni della pelle
sotto gli elettrodi.
Effetti elettrochimici

20. Flusso della corrente da mano a
piedi in caso di contatto della
mano con un oggetto in tensione
rispetto a terra
Elettrocuzione da macroshock

21. Percorso della corrente elettrica a 50Hz dovuta a deterioramento o
rottura dell’isolamento tra gli avvolgimenti del trasformatore di
alimentazione di un elettrocardiografo
Elettrocuzione da macroshock

22. Il cuore del paziente è a diretto contatto con un elettrodo o un catetere
pieno di liquido conduttore, che crea un percorso conduttivo verso terra
Elettrocuzione da microshock

23. Macroschock e microshock
a) Nella persona in condizioni normali, solo una parte della corrente
che fluisce nel corpo interessa la regione cardiaca;
b) Nel paziente cateterizzato tutta la corrente che entra nel corpo
attraversa il cuore.

24. Tipologie di impianti in Ospedale
 Impianto elettrico
 Impianto gas medicali ed anestetici
 Impianto idrico
 Impianto di climatizzazione
 Impianto rete telematica

25. Generalmente con il termine di impianto elettrico ci si
riferisce a quell'insieme di apparecchiature elettriche,
meccaniche e fisiche atte alla trasmissione e all'utilizzo
di energia elettrica.
Impianto elettrico

26. Riferimento alla normativa nazionale e
internazionale
La Legge 1° Marzo 1968, n. 186 pubblicata sulla G.U. n. 77 del 23 marzo 1968
afferma:
“Disposizioni concernenti la produzione di materiali, apparecchiature, macchinari,
installazioni e impianti elettrici ed elettronici.”
“art. 1 - Tutti i materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazioni e gli
impianti elettrici ed elettronici devono essere realizzati e costruiti a regola d’arte”.
“art. 2 – I materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazioni e gli impianti
elettrici ed elettronici realizzati secondo le norme del Comitato Elettrotecnico
Italiano si considerano costruiti a regola d’arte”.
Le norme emanate in Italia dal CEI hanno un valore giuridico di “stato dell’arte”,
cioè di modello da seguire per una corretta realizzazione, verifica e manutenzione
dell’impianto. In caso di incidente il giudice può far ricorso a queste Norme per
accertare se in quella determinata occasione erano state rispettate tutte le
precauzioni o vi erano omissioni colpose.

27. Occorre che l’impianto sia stato realizzato a
regola d’arte ovvero secondo le norme CEI
(certificato di conformità in base alla L. 46/90).
Le norme CEI di riferimento sono la CEI 64-8 e
la CEI 64-4
Riferimento alla normativa nazionale e internazionale

28. SICUREZZA
APPARECCHIATURA
ELETTROMEDICALE
SICUREZZA
IMPIANTO
ELETTRICO
SICUREZZA
ELETTRICA
GENERALE

29. CLASSIFICAZIONE DEI
LOCALI AD USO MEDICO

30. Classificazione delle apparecchiature
Per i sistemi alimentati a bassa tensione, le
norme consentono di ottenere la protezione
contro i contatti indiretti mediante l’impiego
di componenti in classe II.
I componenti aventi tali caratteristiche non
devono essere collegati all’impianto di terra.
TIPO B -- Parti applicate non in contatto diretto con l’utente
TIPO BF -- Parti applicate a diretto contatto con l'utente
TIPO CF -- Parti applicate a contatto con zone particolari
(vicinanza del cuore)

31. CLASSIFICAZIONE DEI LOCALI AD USO MEDICO
Locale ad uso medico di GRUPPO:
Locali ad uso medico nei quali non si utilizzano apparecchiature
elettromedicali con PARTI APPLICATE e ove la mancanza
dell’alimentazione non comporta pericolo per la vita
Locali ad uso medico nei quali si utilizzano apparecchiature
elettromedicali con PARTI APPLICATE esternamente o invasivamente
nel corpo umano, ad eccezione della zona cardiaca e ove la
mancanza dell’alimentazione non comporta pericolo per la vita
Locali ad uso medico nei quali si utilizzano apparecchiature
elettromedicali con PARTI APPLICATE destinate ad essere utilizzate in
interventi intracardiaci o in operazioni chirurgiche e a trattamenti
vitali ove la mancanza dell’alimentazione può comportare pericolo
per la vita
0
1
2

32. Sale massaggi
Infermerie delle fabbriche
Ambulatori dei medici di famiglia
Locale ad uso medico di gruppo 0

33. Camere di degenza
Studi dentistici
Locali di radiologia
Locali per
fisioterapia
Locali per
endoscopia
Sale di idroterapia
Centri estetici
Ambulatori
Pericolo di MACROSHOCK (mA):
contatto diretto con una d.d.p. che non interessa
a fondo il cuore
Locale ad uso medico di gruppo 1

34. Locali per chirurgia
Anestesia generale
Emodinamica
Esami angiografici
Rianimazione/Terapia intensiva
Unità coronariche
Neonati Prematuri
Sale risveglio
Pericolo di MICROSHOCK uA:
corrente piccolissima (≤10uA) che arriva al
miocardio direttamente o per mezzo di un
catetere riempito di fluido conduttore
Locale ad uso medico di gruppo 2

35. CORTO CIRCUITO:
• Surriscaldamento e incendio
• Scintille ed esplosioni
I = V / R
Una corrente di cortocircuito molto elevata, per
effetto Joule, può sviluppare un calore tale da dare
luogo ad incendi di materiali infiammabili che si
trovano a contatto con il tratto di linea surriscaldato
(tappezzerie, rivestimenti di legno o materia
plastica, tendaggi,ecc…)
Pericoli connessi agli impianti elettrici

36. FUSIBILE
interrompe il passaggio della
corrente quando viene
attraversato da una corrente
maggiore di quella per cui è
stato progettato
RAPIDO RITARDATO
La sostituzione dei fusibili deve sempre
avvenire ad apparecchio spento e scollegato
dalla rete elettrica
Limitatori di corrente

37. Interruttore magnetotermico

38. E’ un dispositivo che congloba normalmente in un unico oggetto fisico due
circuiti di protezione (termico e magnetico) che agiscono, sempre al fine di
interrompere l’erogazione della corrente, secondo due modalità di intervento
distinte.
Interruttore magnetotermico

39. Fusibili ed interruttori magnetotermici intervengono sempre per correnti di valore
decisamente superiore ai limiti di tollerabilità del corpo umano e servono soltanto
a proteggere impianti ed apparecchiature. Nel caso in cui una persona venga in
contatto con parti sotto tensione di impianti o apparecchi elettrici, la sua
sicurezza e incolumità non sono in alcun caso garantite da questi dispositivi.

40. Interruttori differenziali
L’interruttore differenziale protegge le persone e gli strumenti dai pericoli
derivanti dalle correnti che si stabiliscono verso terra in condizioni di guasto

41. Il sistema di protezione differenziale, valuta la differenza tra la corrente inviata
all’utilizzatore e quella di ritorno da esso. Se tale valore supera una soglia
prefissata (normalmente 30 mA) viene interrotto il passaggio di corrente verso
il carico.
L’interruttore differenziale non
garantisce un assoluto livello di sicurezza
nel caso in cui una corrente differenziale
tale da provocarne l’intervento (cioè
uguale a 30 mA) si scarichi verso terra
totalmente attraverso la persona, come
avviene, per esempio, in caso di
contatto diretto con un conduttore della
rete o in assenza di collegamento a terra
di uno strumento.
Interruttori differenziali

42. Curva dell’intervento di due interruttori
differenziali e curva indicativa di pericolosità della
corrente elettrica a 50 Hz. Il tempo di intervento di
un interruttore differenziale è di qualche decina di
ms. In tale intervallo possono fluire nel soggetto
correnti ben maggiori di 30 mA con conseguente
rischio di fibrillazione.
Esiste la possibilità tecnica di realizzare
interruttori differenziali con I=10 mA ed
anche meno, che garantirebbero
sicurezza maggiore. Tuttavia il
funzionamento di questi dispositivi
risulta critico nella maggior parte degli
impianti perché può essere sufficiente
un breve transitorio differenziale, che si
instaura all’istante dell’accensione di
molte apparecchiature, per provocare
l’intervento dell’interruttore, con disagi
per gli utenti superiori ai benefici
dell’accresciuto livello di protezione.
La protezione del differenziale è
notevole se abbinato ad un efficiente
impianto di terra
Interruttori differenziali

43. Esempio di situazione in cui il telaio di B può assumere un potenziale elevato a
causa di un guasto in A.
E’ utile sapere che l’esistenza di una linea protetta da interruttore automatico in
parallelo ad una o più linee protette da interruttore differenziali vanifica in pratica il
grado di sicurezza “attiva” garantito dai differenziali.
Interruttori differenziali
In questo esempio, infatti, un
guasto a terra dell’utilizzatore A,
con corrente Id = 2 Ampere, non
viene avvertito dall’interruttore
automatico da 10 Ampere; questo
porta i telai metallici degli
utilizzatori ad una tensione di
contatto Vc = RT·Id = 100 V,
benché il telaio di B sia protetto,
in caso di suo guasto, per tensioni
di contatto Vc = RT·∆I = 1,5 V.

44. Modalità di azione del pulsante di prova di un interruttore differenziale
E’utile infine sapere che tutti gli interruttori differenziali sono dotati di un pulsante
di TEST, contrassegnato dalla lettera T. Il pulsante di prova garantisce soltanto
l’efficienza elettrica e meccanica dell’interruttore differenziale mentre non fornisce
alcuna garanzia per:
• Lo scatto dell’interruttore a 30 mA
• L’efficienza e la presenza dell’impianto di terra.
Interruttori differenziali

45. Interruttori differenziali

46. Per contatto indiretto si intende una situazione in cui una parte metallica
accessibile al paziente e/o al personale viene a trovarsi, per guasto o per errore,
ad un livello di tensione potenzialmente pericoloso.
In questo caso una persona venuta accidentalmente in contatto con tale parte
metallica può chiudere un circuito elettrico verso terra con conseguente passaggio
attraverso la persona stessa di una corrente I.
Contatto indiretto

47. Anche in assenza di guasti, cortocircuiti interni, rottura di isolanti, ecc., esistono
comunque correnti che fluiscono a terra, attraverso operatori o pazienti, tramite
elettrodi, trasduttori o un contatto con il telaio metallico dello strumento. Queste
correnti sono dette “correnti di dispersione” e non sono riducibili a zero in quanto
non è fisicamente possibile ottenere un isolamento perfetto e capacità parassite
nulle tra le parti di circuito collegate alla rete ed elettrodi, trasduttori o telaio.
Correnti di dispersione

48. Le correnti che fluiscono dal telaio dell’apparecchiatura verso terra per
effetto del non perfetto isolamento sono sempre di entità molto modesta
(attorno alle centinaia di µA per la maggior parte delle apparecchiature
elettriche e alle decine di µA per gli strumenti adibiti ad uso medico
realizzati con tecniche e accorgimenti particolari); tuttavia esse potrebbero
risultare fonti di pericolosi microshock nel caso percorressero direttamente il
cuore raggiungendolo, per esempio, attraverso un catetere o un elettrodo di
stimolazione endocavitario.
Correnti di dispersione
Apparecchiatura
F
N
T

49. Correnti di dispersione

50. Risulta quindi necessario (ma non sufficiente) creare un percorso a bassa
resistenza atto a scaricare verso terra la maggior frazione possibile delle
suddette correnti: tale percorso si realizza, come già detto, per mezzo di
un corretto ed efficiente collegamento a terra del telaio dello strumento.
Il collegamento a terra del telaio metallico dello strumento viene
assicurato dal cosiddetto “conduttore di protezione”; normalmente tale
conduttore è inglobato nel cavo di alimentazione dell’apparecchio e si
distingue dagli altri conduttori, che portano la tensione di rete, per la
colorazione del suo involucro isolante che deve essere obbligatoriamente
a strisce gialle e verdi.
Conduttore di protezione

51. Impianto di terra
Per “impianto di terra” si intende l’insieme di conduttori elettrici che
raggiungono le prese di terra disposte nei vari punti dell’edificio e la loro
connessione con il terreno, tramite elementi metallici interrati detti
“dispersori”. Scopo dell’impianto di terra è quello di creare un percorso a
bassa resistenza che colleghi tutte le parti metalliche accessibili, in grado di
assumere eventualmente un potenziale elettrico, al terreno, che si trova per
definizione al potenziale elettrico zero.

52. Messa a terra
Collegamento elettrico a bassa resistenza, con
conduttori metallici di grossa sezione e
lunghezza non eccessiva, fra la terra e parti di
un’apparecchiatura elettrica (telaio, contenitore
metallico) o struttura metallica (letti, mobili,
serramenti metallici)

53. Le Norme CEI per locali adibiti ad uso medico non impongono valori definiti per
la resistenza verso terra dell’impianto, bensì richiedono che la massima tensione
di contatto (esterno) in caso di guasto non superi il valore di 24V.
Di conseguenza il massimo valore che può assumere la resistenza di terra è
definito dalla relazione RT=24V/IT, dove IT è il valore della corrente verso
terra, per cui si ha lo scatto dell’interruttore differenziale di protezione
dell’impianto.
Se IT è pari a 30 mA, una resistenza dell’impianto di terra RT pari a
24V/0.03A=800 ohm è sufficiente a garantire tensioni minori di 24V.
Resistenza di terra

54. Ripartizione della corrente
I di nelle due resistenze Rp
e RT.
L’intensità della corrente I attraverso la persona (equivalente dal punto di vista
elettrico alla resistenza Rp) può essere drasticamente ridotta attraverso il
collegamento a terra del telaio effettuato tramite un percorso a bassa
resistenza Rt.
La corrente I si divide in due rami con intensità I1 e I2. Se, ad esempio, Rt è
1000 volte più piccola della Rp, I1 sarà 1000 volte più piccola di I2 e la
persona sarà percorsa da una corrente mille volte minore.
Efficienza del collegamento di terra

55. Collegamento a terra ideale e reale
Dal momento che la resistenza dei conduttori
metallici di terra, dispersori compresi, è molto
bassa (decimi di Ohm per centinaia di metri di
conduttore di rame), ed altrettanto bassa è la
resistenza del terreno, in virtù della sua
sezione praticamente infinita, la quasi totalità
della resistenza dell’impianto di terra viene ad
essere localizzata nell’interfaccia dispersori-
terreno. La bontà di un impianto di terra
dipende quindi da un lato dall’area di contatto
dei dispersori, dall’altro dalle condizioni del
terreno, cioè dal tipo di materiale dall’umidità
e dal contenuto di sali. Inoltre la qualità del
contatto fra dispersori e terreno peggiora
inevitabilmente con il passare del tempo, per il
fatto che i dispersori subiscono un processo di
ossidazione e corrosione. Risulta quindi
indispensabile verificare periodicamente la
resistenza effettiva dell'impianto di terra e,
quando necessario, sostituire o rigenerare
l’insieme dei dispersori.
Efficienza del collegamento di terra

56. Per “elettricità statica” si intende l’accumulo di cariche elettrostatiche sulle
superfici esterne di oggetti conduttori. Nel momento in cui un corpo carico
elettrostaticamente viene a trovarsi in prossimità di altri corpi conduttori a
potenziale diverso, con l’interposizione di un mezzo isolante (tipicamente aria),
possono crearsi differenze di potenziale anche molto elevate (decine di migliaia
di Volt) e conseguenti scariche, con la formazione di scintille. Queste scintille
risultano molto pericolose nel caso in cui il locale presenti un’alta
concentrazione di gas anestetici infiammabili o sostanze esplosive. In alcuni
casi si possono verificare piccole lesioni cutanee. Quasi sempre la persona
interessata effettua un movimento brusco e incontrollato.
Elettricità statica
Per evitare la formazione di pericolose differenze di
potenziale, che come si è detto, si formano fra due
oggetti isolati fra di loro, si prescrive di collegare tutti
gli oggetti metallici presenti in un certo ambiente ad
un potenziale comune, rappresentato dal potenziale di
terra. Si impedisce infine, in detti locali, l’uso di
indumenti in fibre sintetiche che favoriscano la
formazione di cariche elettrostatiche.

57. Nodo Equipotenziale
La Norma di sicurezza che impone il dimensionamento dell’impianto di protezione
in maniera che la tensione di contatto non superi i 24V è sufficiente per i locali
adibiti ad uso medico in cui si possono verificare contatti esterni, ma risulta
assolutamente insufficiente in quelle aree in cui i pazienti possono presentare
elementi conduttori di elettricità in diretto contatto con il cuore o i grossi vasi
(camere operatorie, sale per cateterismo, terapia intensiva e rianimazione,
impianto di pacemaker). In questo caso il limite di pericolosità per correnti alla
frequenza di rete che attraversano il paziente scende a 10 microA.
Considerando la resistenza media interna del corpo umano pari a 500 ohm,
qualunque differenza di potenziale superiore a V=10 microA * 500 ohm = 5 mV fra
due punti che possono venire contemporaneamente a contatto con il paziente è da
ritenersi fonte di pericolo per le aree suddette.
A causa di queste specifiche decisamente più severe (0,005V invece di 24V) non è
più sufficiente il semplice collegamento a terra di tutte le parti meccanicamente
accessibili.

58. situazione di rischio di microshock
conseguente alla non
equipotenzialità di due strumenti
L’apparecchio K, fisicamente molto
lontano dalla camera del paziente, ma
connesso sulla stessa linea di terra,
presenta un guasto verso terra con una
corrente di dispersione di 2A; per effetto
di questa corrente fra il telaio dello
strumento A e quello dello strumento B si
instaura una differenza di potenziale di
0,5V, dovuta alla resistenza piccola, ma
non nulla, della linea di terra.
Il paziente, collegato allo strumento B
tramite il catetere conduttore, toccando
anche lo strumento A si trova sottoposto
alla ddp e può venire attraversato da una
corrente di 1 mA, attraverso il cuore, con
rischio di fibrillazione.
Nodo Equipotenziale

59. L’impianto è realizzato infatti per proteggere le persone da contatti esterni (per
una corrente di guasto di 2A, i telai degli strumenti si portano al valore non
pericoloso V= 2 · R= 2 V rispetto a terra) ma non è in grado di assicurare
l’assoluta equipotenzialità di tutte le parti metalliche.
Nodo Equipotenziale

60. Nei locali ad alto rischio va adottata la configurazione che prevede l’uso del nodo
equipotenziale (punto N). Al punto N, unico per ogni locale e per ogni paziente, se
vi sono più posti letto nello stesso locale, devono collegarsi direttamente i
conduttori di protezione relativi a tutti gli apparecchi e a tutte le parti metalliche
che, anche in modo indiretto, possono venire a contatto con il paziente.
Nodo Equipotenziale
Il guasto dell’apparecchio
K, posto sulla stessa linea
di terra, porta ancora il
nodo equipotenziale ad
un valore di tensione
diverso rispetto al
potenziale di terra, però
questo valore è lo stesso
per tutte le parti
metalliche con cui può
venire a contatto il
paziente
N

61. Se tutti gli apparecchi accessibili al paziente sono collegati al nodo
equipotenziale, il guasto a terra di un qualsiasi altro apparecchio, collegato
allo stesso impianto di terra, non costituisce pericolo per il paziente
Nodo Equipotenziale

62. Nodo Equipotenziale

63. Nodo Equipotenziale

64. Trasformatore di isolamento
Nei locali ad alto rischio elettrico, oltre alla già citata condizione di
equipotenzialità, occorre garantire altre due condizioni in apparente contrasto tra
di loro:
• La normale protezione contro i guasti verso terra delle apparecchiature
presenti nel locale, fonti di possibili macroshock per pazienti ed operatori.
• La continuità della fornitura di energia elettrica ad un’apparecchiatura, da cui
può dipendere la sopravvivenza del paziente, in caso di guasto verso terra
dell’apparecchiatura stessa.

65. In prima analisi può apparire opportuno inserire nell’impianto elettrico della sala
operatoria un sensibile interruttore differenziale. In caso di dispersione di
corrente verso terra, l’interruttore scatta evitando possibili macroshock. Questo
intervento potrebbe però lasciare senza alimentazione apparecchiature essenziali
alla sopravvivenza del paziente; oltretutto, l’interruttore differenziale non
consente il ripristino della corrente fino a che non sia stato rimosso dalla linea lo
strumento causa di dispersione . Tenendo conto che nella sala operatoria
possono essere contemporaneamente in funzione molti apparecchi elettrici, è
evidente che l’operazione di ricerca non si presenta particolarmente semplice.
Trasformatore di isolamento

66. A questo problema si ovvia con
l’impiego del trasformatore di
isolamento, il quale consente di
rispettare entrambe le condizioni
citate in precedenza. Come è noto,
in un trasformatore è possibile il
trasferimento di energia elettrica fra
ingresso ed uscita, ma questo
passaggio non avviene tramite fili
conduttori bensì, per effetto di
accoppiamento elettromagnetico, fra
due bobine isolate elettricamente tra
di loro.
Trasformatore di isolamento

67. La tensione di 220 V fornita dalla cabina Enel è
sempre riferita in qualche punto a terra (in questo
caso tramite il collegamento di resistenza RT). Un
ipotetico percorso diretto verso terra A provoca quindi
una corrente IA = 220V/RT. A valle del trasformatore
di isolamento, invece, un altrettanto ipotetico
collegamento diretto a terra B non provoca in teoria
alcuna corrente verso terra, perché la tensione di 220
V all’uscita del trasformatore non è riferita a terra. In
pratica l’isolamento fra i due avvolgimenti del
trasformatore non è perfetto, esiste sempre un
modesto accoppiamento capacitivo, reso peraltro
minimo dallo schermo collegato a terra e posto fra
primario e secondario, che provoca una corre Ic. Nel
caso reale è quindi Ib = Ic. Le norme di realizzazione
dei trasformatori di isolamento impongono che la
corrente Ic non superi mai il valore di 1 mA.
Trasformatore di isolamento

68. Trasformatore di isolamento
Il trasformatore d’isolamento,
separando il circuito di
alimentazione degli apparecchi
accessibili al paziente dal resto della
rete, migliora le condizioni di
condizioni di sicurezza.

69. Trasformatore di isolamento

70. Nei locali ad alto rischio elettrico, l’abbinamento del trasformatore di
isolamento con il nodo equipotenziale dell’impianto di terra assicura un livello
alto di sicurezza sia per quanto riguarda pericoli di shock elettrico sia per la
continuità di erogazione dell’energia.
Trasformatore di isolamento e nodo equipotenziale

71. Se per guasto, o per errore di impiego, una di queste apparecchiature collega a
terra uno dei due capi del trasformatore di isolamento, l’impianto, da isolato che
era, diventa nuovamente riferito a terra, senza con ciò provocare alcun
immediato pericolo, né interruzioni nell’erogazione dell’energia. Questa
condizione anomala deve però essere segnalata al personale di sala, affinché
questo sappia che un secondo guasto o errore porterebbe ad una condizione di
pericolo, e perché provveda a far individuare e correggere al più presto la causa
di tale segnalazione.
Dispositivo di controllo dell’isolamento

72. Viene pertanto installato sulle linee isolate un sistema di misura della
resistenza verso terra, il quale segnala qualunque difetto di isolamento che
faccia scendere la resistenza verso terra al di sotto di una soglia prefissata
(non inferiore a 50 kohm secondo le Norme).
L’apparecchio di misura si trova normalmente nello stesso armadio dove è
contenuto il trasformatore di isolamento, non è accessibile al personale di
sala e viene regolato e controllato periodicamente dal personale tecnico
addetto agli impianti.
Nei locali serviti da trasformatore di isolamento è invece presente un pannello
a muro.
Dispositivo di controllo dell’isolamento

73. Si tratta spesso di un semplice segnalatore ottico e acustico, attivato dal
misuratore di isolamento quando la resistenza di isolamento scende sotto il
limiti prefissato. Sul pannello sono presenti anche un pulsante per tacitare
l’allarme acustico ed un pulsante di test, che provoca una perdita temporanea
di isolamento con successivo intervento del sistema di allarme, e che deve
essere periodicamente utilizzato dal personale di sala per verificare l’efficienza
del sistema di allarme stesso.
Dispositivo di controllo dell’isolamento

74. Un intervento di questo dispositivo di allarme deve quindi essere inteso come
una segnalazione di potenziale, anche se non immediato, pericolo. In tale
condizione non bisogna premere il pulsante di test. Il personale medico e
paramedico, in presenza di detta segnalazione, potrà tacitare l’allarme, come è
possibile fare, e portare a termine l’eventuale attività chirurgica. Al termine
dovrà però segnalare prontamente l’accaduto al personale tecnico perché
questo possa intervenire tempestivamente ed individuare il guasto prima che
possa divenire fonte di pericolo. A questo proposito esistono pericolose
interpretazioni della segnalazione di allarme da parte del personale medico e
infermieristico: alcuni infatti ritengono trattarsi di una segnalazione di
sovraccarico sulle linee di alimentazione della camera e quindi agiscono nel
senso di spegnere alcune delle apparecchiature presenti nel locale per diminuire
l’assorbimento di energia.
Se viene spenta l’apparecchiatura responsabile dell’allarme è possibile che
l’allarme non suoni più, però il problema rimane e verrà di nuovo segnalato
quando l’apparecchiatura verrà riaccesa.
Dispositivo di controllo dell’isolamento

75. Prese, spine e adattatori
Questi componenti elettrici, di costo e di tecnologia irrisori, costituiscono
normalmente una continua fonte di problemi e pericoli nell’ambiente ospedaliero. La
situazione ideale è auspicabile in un unico modello di prese per la distribuzione della
energia elettrica e di conseguenza la presenza su tutte le apparecchiature elettriche
di un tipo di spina unificato.
Purtroppo gli ospedali vengono normalmente costruiti, ampliati o ammodernati in
tempi successivi e a volte ciascun blocco o reparto risulta dotato di un proprio
impianto con prese elettriche diverse da quelle dei reparti vicini. Inoltre le
apparecchiature, secondo il Paese di provenienza, possono essere dotate delle spine
prescritte dalle rispettive norme di sicurezza (spine tedesche, francesi e inglesi). Di
conseguenza ogni reparto ospedaliero risulta dotato di un’infinita varietà di cavi
adattatori, la maggior parte dei quali autocostruiti. Ciascuno di questi adattatori
costituisce una fonte di pericolo potenziale per il paziente ed il personale, perché la
mancanza o la rottura del conduttore di protezione non viene normalmente notata
dalle persone che di tali adattatori fanno uso, né l’apparecchio del resto dà segni di
cattivo funzionamento se mancante della connessione a terra.

76. In ogni caso, l’adozione di cavi di prolunga o adattatori deve sempre considerarsi
una soluzione provvisoria, poiché le norme per la sicurezza dei locali adibiti ad uso
medico vietano in modo esplicito l’uso permanente di tali connessioni. Pertanto, il
personale medico e paramedico, in presenza di simili soluzioni “ di ripiego”, dovrà
richiedere all’Ufficio Tecnico o al Servizio di Ingegneria Clinica l’intervento di
personale specializzato per la realizzazione di una connessione unica fra ogni
strumento e la sua presa a muro dell’impianto. Si sconsiglia invece di prendere
iniziative personali e artigianali, le quali, pur essendo spesso funzionali (la
sostituzione o la riparazione di una presa o di un cavo non è affatto difficile e in
qualche modo funziona sempre), possono dar luogo a pericolosi errori tecnici sia
nella realizzazione che nell’uso di materiale scadente.
Prese, spine e adattatori

77. Un’ulteriore possibilità di pericolo risiede nella qualità costruttiva delle prese e
delle spine: le spine di basso costo, ormai fuori norma, sono realizzate in modo
che un’eventuale disinserzione “a strappo”, cioè tirando il cavo, può prevedere il
distacco di uno dei due terminali.
Prese, spine e adattatori

78. Prese multiple e prolunghe
Un’altra fonte di possibile
pericolo per il personale e per
l’impianto è costituito dalle prese
multiple: esse possono essere
prive, per costruzione o per
rottura, del collegamento di
terra, costituendo così un
pericolo per le persone e
possono permettere inoltre di
collegare ad una presa un carico
eccessivo rispetto alla sua
possibilità di erogazione,
provocando il surriscaldamento
della presa stessa e il
sovraccarico dell’impianto.

79. Prese multiple e prolunghe
Una rottura del conduttore di
protezione non viene normalmente
notata dagli utilizzatori, né gli
apparecchi collegati danno segni di
cattivo funzionamento se mancante
della connessione a terra.
Se il filo che si interrompe nella
prolunga è quello di terra,
l’apparecchio continua a funzionare
ma in condizioni di potenziale pericolo,
ovvero privo del collegamento di terra.

80. Prese, spine e adattatori

81. Classe Tempo di commutazione
Classe 0
(di continuità, no break)
Alimentazione disponibile senza interruzioni
Classe 0,15
(interruzione brevissima)
Alimentazione disponibile entro 0,15 s
Classe 0,5
(interruzione breve)
Alimentazione disponibile in un tempo compreso tra 0,15 e 0,5 s
Classe 15
(interruzione media)
Alimentazione disponibile in un tempo compreso tra 0,5 e 15 s
Classe > 15
(interruzione lunga)
Alimentazione disponibile in un tempo superiore a 15 s
Alimentazione di sicurezza
Nei locali adibiti ad uso medico e nei locali chirurgici è necessario garantire la
continuità di esercizio mediante una sorgente di energia autonoma, che permetta
l’esecuzione di funzioni indispensabili e di operazioni chirurgiche non
interrompibili anche in assenza della normale alimentazione elettrica. Le
alimentazioni di sicurezza sono classificate come segue dalle Norme CEI 64/8
sez. 710

82. La norma richiede per i locali di terapia intensiva, sale operatorie, locali per esami
emodinamici, ecc., almeno l’alimentazione di sicurezza ad interruzione breve
(classe 0,5) per apparecchi d’illuminazione ed apparecchi elettromedicali con
funzioni di supporto vitale: l’orientamento di progettazione è di avere disponibile
un alimentazione di sicurezza in classe 0 mediante gruppi di continuità.
L’alimentazione di sicurezza in classe 0,5 deve avere autonomia di almeno 3 h;
questa durata può essere ridotta ad 1 h se può essere commutata su un'altra
sorgente di sicurezza, ad esempio il gruppo elettrogeno. Per gli ambienti meno
critici è sufficiente l’alimentazione di sicurezza ad interruzione media (classe 15).
Questa normalmente è attuata con i gruppi elettrogeni e deve avere
un’autonomia di almeno 24 h.
Alimentazione di sicurezza