Katern voor scholing, her- en bijscholing 68 inhoud 1 Gevaren van elektriciteit 5 Cursussen 6 Otib-nieuws Een uitgave van Intech Elektro en ICT en otib december 2012 Gevaren van elektriciteit Het werken met elektrische installaties en elektrische arbeidsmiddelen heeft risico s. Als een persoon bijvoorbeeld een potentiaalverschil overbrugt met zijn lichaam, dan zal er stroom door het lichaam lopen dat letsel kan veroorzaken. Letsel kan ook ontstaan als twee actieve geleiders kortsluiting maken. Elektriciteitsongevallen leiden regelmatig tot lichamelijk letsel en helaas zijn er ook elk jaar weer enkele dodelijke slachtoffers te betreuren. 6 Fotowedstrijd Tekst: Anton Kerkhofs Fotografie: Industrie Als het lichaam een potentiaalverschil (spanning) overbrugt, dan loopt er een stroom door het lichaam. Dit kan levensgevaarlijk zijn. De spanning die over het lichaam staat wordt in normen de aanrakingsspanning genoemd. Als personen spreken over er staat spanning op die draad, dan wordt bedoeld dat er spanning staat tussen de aarde en die draad. Hoe zit dat dan? In een transformatorstation is het sterpunt van de distributietransformator met een aardelektrode verbonden aan de aarde. In elk van de drie spoelen van de transformator wordt een wisselspanning opgewekt met een effectieve waarde van 230 V. Aan een zijde zijn de drie spoelen aan elkaar gekoppeld en met de aardelektrode aan de aarde. De drie draden aan de andere zijde van de spoelen zijn de fasedraden. Zodoende staat er 230 V ten opzichte van aarde op een fasedraad. Doordat de nulgeleider bij de transformator met de aardelektrode (en aarde) is verbonden, staat er op de nulgeleider nagenoeg geen spanning ten opzichte van aarde. Naarmate de nulgeleider stroomvoerend wordt, zal er bij de verbruiker een lage spanning op de nulgeleider ten opzichte van aarde komen te staan. In formule: U= I N x Z N-draad Metalen gestellen en vreemd geleidende delen in een installatie zijn met een beschermingsleiding met de aardvoorziening verbonden. Deze kunnen dus ook als een geaarde geleider worden beschouwd. Metalen gestellen zijn geleidende omhullingen van elektrisch materieel, zoals de omhulling van een wasmachine, elektromotor et cetera. Een vreemd geleidend deel is een (meestal) omvangrijk geleidend voorwerp dat een potentiaal kan verslepen. Denk hierbij aan metalen buizen, spanten, metalen wanden, stalen steigers enzovoort. 1. Stroom door het lichaam omdat het een potentiaalverschil overbrugt. 68 1
Hoe gevaarlijk stroomdoorgang is hangt af van de volgende factoren: - de grootte van de stroom door het lichaam; - de tijd dat er stroom loopt door het lichaam; - de weg die de stroom neemt door het lichaam; - de stroomsoort en -frequentie. Ook op het menselijk lichaam is de Wet van Ohm van toepassing. De stroom door het lichaam is afhankelijk van de spanning over het lichaam en de impedantie (wisselstroomweerstand) van het lichaam. In formulevorm (Wet van Ohm): Z p1 Z i Z T I lichaam = U lichaam / Z tot Z p2 De impedantie van het lichaam is echter geen constante waarde. Het hangt af van het oppervlak waarmee het lichaam het actieve deel aanraakt (op twee plaatsen) en ook van lichaamseigenschappen. Het lichaam kan worden beschouwd als een schakeling van weerstanden en condensatoren. Het capacitief en weerstand gedrag samen wordt de impedantie genoemd. De lichaamsimpedantie is een combinatie van de weerstand van het lichaam en de schijnbare weerstand door de capaciteit van het lichaam. Z = (R 2 + X c 2 ) Waarbij: Z = lichaamsimpedantie R = weerstand X c = schijnbare weerstand condensator Z p1 en Z p2 zijn de impedanties van de huid (bij bijvoorbeeld een hand en een ander lichaamsdeel), Z i is de inwendige impedantie van het lichaam. Aangezien deze drie in serie staan is de totale impedantie van het lichaam: Z t = Z p1 + Z i + Z p2. De impedantie is niet bij elk persoon hetzelfde. Op basis van wetenschappelijk onderzoek is een norm verschenen waarin het gedrag van stroom op het lichaam is beschreven. Deze mondiale norm is iec 479-1, Effects of current on human beings and livestock. In Nederland verkrijgbaar met het voorblad als npr 10479-1. Uit de norm valt op te maken dat de impedantie van het lichaam onder andere afhankelijk is van de aanrakingsspanning; Hoe hoger de spanning over het lichaam, 2. Spanning tussen de verschillende geleiders en ten opzichte van de aarde. des te lager de impedantie. In normen, zoals nen 1010 en nen 3140, wordt uitgegaan van worst case -situaties. Als lichaamsimpedantie wordt daarom uit gegaan van een impedantie van 1.000 Ω. Gelukkig staat een persoon meestal enigszins geïsoleerd van aarde omdat hij bijvoorbeeld op schoenen en vloerbedekking staat. Als een persoon dan een met een hand een fasedraad onder spanning aanraakt staat er gelukkig een impedantie in serie met zijn lichaam. Hierdoor zal de aanrakingsspanning over het lichaam veel kleiner zijn en daardoor ook stroom door het lichaam veel kleiner. Z tot = Z lichaam + Z schoenen + Z vloerbedekking + Z overige aanrakingsspanning U AC (V) 3. Lichaamsimpedantie R en C (bron: iec 479-1). Raakt een persoon met een hand een fasedraad onder spanning aan en met de andere hand een radiator, dan overbrugt zijn lichaam 230 V. De stroom door zijn lichaam is dan bijvoorbeeld 230 V / 1.000 Ω = 230 ma. Dit is levensbedreigend. Zou dezelfde persoon op laarzen staan en alleen met een hand de fasedraad onder spanning aanraken, dan is de situatie gunstiger. De totaalweerstand (huid + schoeisel + vloer) is dan bijvoorbeeld 100.000 Ω (100 kω). De stroomwaarde is dan 230 V / 100.000 Ω = 2,3 ma. Dit wordt ervaren als een elektrische schok. lichaamsimpedantie in Ω voor een maximaal percentage personen 5 procent populatie 50 procent populatie 95 procent populatie 25 2.200 3.875 8.800 50 1.750 2.990 5.300 75 1.510 2.470 4.000 100 1.340 2.070 3.400 125 1.230 1.750 3.000 220 1.000 1.350 1.500 Tabel 1. Lichaamsimpedanties bij een bepaalde aanrakingsspanning UAC. De impedantie van het lichaam in relatie tot de aanrakingsspanning (hand-hand of hand-voet) voor een levend persoon (bron iec 479-1). 68 2
Gevolgen van stroom door het lichaam gedurende een tijd Het gedrag van de stroom door het lichaam gedurende een bepaalde tijd, geeft verschillend resultaten (figuur 4). Er zijn vier gebieden te onderscheiden: - Gebied 1 tot lijn A. Stroom van een 0,5 ma is waarneembaar als een lichte tinteling in de vingertoppen. In gebied A is de stroom zodanig laag dat er geen letsel optreedt. - Gebied 2 tot lijn B. In dit gebied geen schadelijk blijvende effecten op het lichaam. Wel kunnen spieren samentrekken en kan een schrikeffect optreden. - Gebied 3 tot lijn C1. Stokken van de ademhaling bij een stroomdoorgang langer dan 2 s, verstoren van de lichamelijk functies, zoals het hart en longen. - Gebied 4. C1/C2 kans op hartfibrillatie stijgt tot circa 5 procent, C2/C3 kans op hartfibrillatie stijgt tot 50 procent, C3/C4 kans op hartfibrillatie stijgt tot boven de 50 procent. De impedantie van het lichaam hangt ook af van de weg door het lichaam. Als stroom door de hartstreek loopt is het risico op elektrocutie hoger. Andere effecten op het lichaam Bij een stroom door het lichaam groter dan circa 100 ma vindt er opwarming plaats van het lichaam in het stroompad. Waar de stroom het lichaam in en uitgaat, ontstaat daarbij een pijnlijk gevoel. Een wisselstroom door het lichaam hoger dan 100 300 ma voor enkele minuten zal afhankelijk van de stroomwaarde en de tijd hartritmestoornissen, brandwonden en duizeligheid tot bewusteloosheid veroorzaken. Bij grotere stromen kan spierweefsel verbranden. Hierbij komen er afvalstoffen in de bloedbaan terecht waardoor de nieren kunnen beschadigen. Maatregelen tegen stroomdoorgang Volgens Arbobesluit 3.5 is het verboden te werken aan elektrische installaties waar een gevaarlijke spanning op staat. Bij werkzaamheden waarbij het noodzakelijk is in de gevarenzone te werken moeten goedgekeurde isolerende pbm s worden toegepast (dit geldt nadrukkelijk niet voor hoogspanningsinstallaties. Hierbij is het risico voor de hulpverlener te groot en moet de hulpverle- tijd stroom door het lichaam [t] 10.000 5.000 ms 2.000 1.000 500 200 100 50 20 4. Stroom door het lichaam gedurende een bepaalde tijd. ning worden overgelaten aan professionele hulpverleners). Gevaren als gevolg van kortsluiting Bij een kortsluiting wordt een laagohmige verbinding gemaakt tussen twee geleiders met een verschillend potentiaal, bijvoorbeeld tussen twee verschillende fasen, tussen de fase- en de nulrail of tussen een faserail en de beschermingsleiding/aardrail. Er ontstaat dan een vlamboog. De waarde van de kortsluitstroom en daarmee de intensiteit van de vlamboog is sterk afhankelijk van de inwendige impedantie van de foutstroomketen. Een lage waarde van de impedantie is bijvoorbeeld < 0,2 Ω. In een woning is de impedantie vaak iets hoger. Dit hangt af van de lengte en doorsnede van de kabel van het transformatorstation tot de elektrische installatie in de woning. De waarde kan bijvoorbeeld 1 2 Ω zijn. Hoe lager de impedantie van de foutstroomketen, des te intenser de vlamboog. Voorbeeld: een schroevendraaier valt tussen de fase- en de nulrail (230 V) in een hoofdverdeler met een R van 0,05 Ω. De kortsluitstroom die er theoretisch zou kunnen lopen, kan als volgt worden berekend: I k = U net / R i a b c 1 c 2 c 3 10 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1.000 2.000 5.00010.000 ma Waarbij: I k = kortsluitstroom U net = netspanning (230 V) R i = inwendige weerstand van het net stroomsterkte door het lichaam [I B ] AC-4. 1 AC-4. 2 AC-4. 3 AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 De effectieve waarde van de kortsluitstroom bedraagt dan minimaal: I k = 230 V / 0,05 Ω = 4.600 A De topwaarde van de stroom bedraagt: 2 x 4.600 = 6.486 A Opmerking: In de praktijk heeft de stroom geen constante waarde, zoals deze hier is berekend, maar gedraagt deze zich als een schakelverschijnsel: een hoge piekstroom die volgens een E-kromme weer daalt tot de waarde, zoals die hier is berekend. De maximale stroomwaarde kan wel twee keer zo groot zijn als de berekende topwaarde. Het effect van een vlamboog Een zeer hoge stroom die er bij de kortsluiting kan ontstaan, laat de temperatuur razendsnel stijgen op de plaats van de kortsluiting. De temperatuur van de metalen op de plaats van de kortsluiting kan oplopen tot wel 5.000 C. Bij deze hoge temperatuur smelten en exploderen de metalen. Door de explosieve kracht waarmee dit verloopt, verspreiden druppels metaal zich in de omgeving. Dit verschijnsel, een regen van gloeiend metaal, wordt een vlamboog genoemd. De verschijnselen bij een vlamboog zijn hierdoor: - verblindende lichtflits; - oorverdovende knal; - drukgolf van lucht en gloeiend metaal recht uit het paneel. Als een persoon die geen persoonlijke beschermingsmiddelen draagt zich voor de 68 3
5. Een vlamboog. risicocategorie vrijkomende energie [calorie/ cm 2 ] Tabel 2. De nfpa70e, Standard for Electrical Safety in the Workplace. installatie bevindt, waarin de kortsluiting zich voordoet, dan kan dit ernstige gevolgen hebben voor het lichaam. Gevolgen kunnen zijn: - elektrische schok; - ernstige brandwonden (lichaam uitwendig en luchtwegen); - vergiftiging (via luchtwegen); - oogletsel; - gehoorschade; - verwondingen door de klap vanwege de hevige drukgolf. De hete rook kan verbranding van de luchtpijp veroorzaken, waardoor het weefsel in de luchtpijp opzwelt. Door de zwelling wordt de luchtpijp nauwer en wordt de kleding pbm s 0 nauwelijks niet-smeltende en niet-brandbare sluitende lichaamsbedekkende kleding, bril, oordopjes 1 4 kleding fr-klasse 1 2 8 kleding fr-klasse 2 + gelaatscherm 3 25 kleding fr-klasse 3 + gelaatscherm 4 40 kleding fr-klasse 4 + gelaatscherm NB. 1 calorie is de energie nodig om 1 gr water 1 C te verwarmen Dit is ongeveer te vergelijken een vinger gedurende 1 s in de vlam van een aansteker houden. Bij stroomdoorgang Als je ziet dat een persoon dreigt te worden geëlektrocuteerd, neem dan direct enkele maatregelen (In Impuls april 2012 is de regelgeving en de beheersmaatregelen waaronder de passende pbm s beschreven): - Zorg ervoor dat de omgeving veilig is; denk hierbij eerst aan je eigen veiligheid. - Probeer de spanning ter plekke uit te schakelen. Als dit niet kan, haal dan direct de getroffen persoon van het onder spanning staande deel af. Kan dit niet op een veilige manier? Grijp de persoon bij de kleding, zonder zelf geaarde delen en het lichaam aan te raken (In Impuls april 2012 zijn de vier klassen van de beveiligingstoestellen en de passende beschermingsmaatregelen beschreven). - Roep de hulp in van omstanders en de organisatie (intern alarmnummer). Bedrijfshulpverleners (bhv ers) zijn geoefende hulpverleners die weten hoe moet worden gehandeld bij calamiteiten. - Verricht indien nodig direct levensinstroom van lucht in de longen belemmerd. De metaaldeeltjes kunnen zich in de luchtpijp hechten waardoor ernstige ontstekingen kunnen ontstaan. De intensiteit van de vlamboog hangt dus sterk af van de waarde van de kortsluitstroom. Praktisch betekent dit: hoe dichter bij een energierijke voeding, zoals een transformatorstation, en des te zwaarder de voorbeveiliging des te intenser de vlamboog. In de Verenigde Staten is er de us National Fire Protection Association. Zij hebben een norm ontwikkeld, specifiek over het beschermen tegen vlambogen: De nfpa70e, Standard for Electrical Safety in the Workplace. In deze norm is de intensiteit in vijf gebieden verdeeld volgens onderstaande tabel en is passende kleding voorzien van een label waarop de categorie fr 1-4 (fire resistent) staat vermeld. In nen 3140-2011 is hiervan een afgeleide opgenomen. In nen 3140 zijn de nominale stroomwaarden van de voorbeveiliging van een smeltpatroon en een automaat als leidraad genomen om de potentiële intensiteit van een vlamboog in te kunnen schatten (in 2011 is de tekst in het oranje kruisboekje, de leidraad voor bhv ers, gewijzigd en van gelijke strekking, zoals de hiervoor beschreven tekst). Omdat aan de buitenzijde van panelen niet zichtbaar is hoe intens een eventuele kortsluiting in het paneel kan zijn, wordt bij bedrijven soms via een sticker het gevaar van vlambogen met de bijbehorende categorie volgens bovenstaande tabel afgebeeld. Medewerkers weten dan welke beheersmaatregelen getroffen moeten worden om veilig te werken. In de vs is het al gangbaar om de categorie volgens nfpa70e op panelen met een label te vermelden. In Nederland wordt dit populairder, maar is dit nog niet algemeen gangbaar. Wat te doen bij elektriciteitsongevallen in laagspanningsinstallaties? 68 4
cursussen 6. Label. reddende handelingen als je dit kunt. bhv ers zijn getraind in levensreddende handelingen, zoals reanimatie: beademing en hartmassage. - Gebruik in geval van hartfibrilatie een aed (automatische externe defibrillator ). Een aed is vooral bij hartfalen door stroomdoorgang een ondersteunend hulpmiddel. Een aed kan een elektrische schok Cursussen Besturingstechniek Wie: Assistent-monteurs, storingstechnici, eindgebruikers, engineers, ontwikkelaars, projectleiders, managers, procestechnologen, onderhoudsmonteurs, tekenaars. Informatie: www.ats.nl, www.cursusloket.nl, www.rovc.nl/cursus/besturingstechniek. Besturingstechniek Wie: (beginnende) Meet- en regeltechnici, engineers, technici, operators, monteurs, instrumentatietechnici. Informatie: www.elsevieropleidingen.nl. Kopstudie industriële automatisering Wie: Technici. Informatie: www.dirksen.nl/elektronica/ KMBO+1.htm. Onderhoudsmonteur Elektro en Instrumentatie (Omei) Wie: (assistent-)monteurs. Informatie: www.roc.nl. Business- en informatieanalyse (methoden en technieken) Wie: Business (proces) analisten, informatieanalisten. Informatie: www.ises.nl/bsa. toedienen, met als doel een gestoord hartritme te stoppen, om zo de sinusknoop weer de kans te geven de controle over het hartritme terug te krijgen, waardoor het hart weer in een normaal ritme gaat kloppen. Na een vlamboogincident Als iemand wordt getroffen door een vlamboog wordt hij vaak achterover geworpen door de kracht van de explosie. Wanneer je dit ziet gebeuren moet je de volgende maatregelen nemen: - Zorg dat de omgeving veilig is en denk eerst aan je eigen veiligheid. - Doof de brandende kleding bijvoorbeeld met een blusdeken of met water (let op met water in de buurt van elektrisch materieel). - Roep de hulp in van omstanders en de organisatie (intern alarmnummer). bhv ers zijn geoefende hulpverleners die Schakel- en besturingstechniek Wie: Iedereen. Informatie: http://mijn.kenteq.nl/cursussen/ Schakel-_en_besturingstechniek.html. Automatiseringssystemen Wie: Projectleiders, middenkaderfunctionarissen. Informatie: www.roc.nl. Automatiseringssystemen ontwerpen Wie: Engineers, systeemontwerpers, programmeurs. Informatie: www.ats.nl. Inleiding in bus-systemen Wie: Monteurs, besturingstechnici, servicemonteurs, td-medewerkers. Informatie: www.rovc.nl/cursus/inleiding_ in_bussystemen. Netwerken industriële automatisering Wie: Technisch adviseurs. Informatie: www.dirksen.nl/elektronica/nia.htm. AS-Interface Wie: Onderhoudsmedewerkers, storingsmonteurs. Informatie: www.rovc.nl/cursus/as-interface. snel kunnen handelen bij calamiteiten. - Verricht indien nodig hulpverlenende handelingen als je dit kunt of laat dit doen door de bhv ers. Hulpverlenende maatregelen zijn in dit geval langdurig koelen van brandwonden totdat professionele hulp komt. Koelen kan met water, tenminste als er geen elektrische componenten onder spanning staan. Leg hiervoor het slachtoffer op een veilige plaats en giet zachtjes stromend water over de verbrande lichaamsdelen. Trek in geen geval vastgekleefde kledingstukken van het slachtoffer uit. Profibus Wie: Installateurs, leveranciers, besturingstechnici, servicemonteurs, monteurs, td-medewerkers, projectleiders, hard- en software engineers. Informatie: www.rovc.nl/cursus/profibus. Technicus industriële netwerken Wie: Technici, systeembeheerders, servicetechnici, leveranciers. Informatie: www.dirksen.nl/elektronica/ TIN.htm. Automatiseringssystemen ontwerpen Wie: Engineers, systeemontwerpers, programmeurs. Informatie: www.ats.nl. Basis plc-techniek met Codesys Wie: Servicemonteurs, onderhoudsmonteurs, operators O, operator-monteurs, toekomstige programmeurs. Informatie: www.rovc.nl/cursus/basis_plctechniek_met_codesys_iec_61131-3. Eerste monteur industriële automatisering (BBL) Wie: Monteurs. Informatie: www.dirksen.nl/dirksen-mbo/ BBL-M-EIPS.htm. 68 5
otib-nieuws fotowedstrijd Interactieve videoquiz Geïnspireerd op de game Comfort Crisis heeft Otib een interactief bordspel ontwikkeld. Hiermee kan invulling worden gegeven aan technieklessen in het basis- en voortgezet onderwijs. Deze videoquiz sluit aan op de belevingswereld van de leerling van nu. De quiz biedt een lesuur spelplezier waarin de leerlingen leren over de mogelijkheden van vijf specialismen binnen de installatietechniek. Het spel is ook geschikt voor gebruik op beurzen en kan als aanvullende activiteit worden ingezet bij de Promo-Doe-Trailer en de Technobiel. Informatie: www.comfortcrisisbordspel.nl Wat heeft u aan Otib in 2013? Otib heeft recentelijk de brochure Wat heeft u aan Otib in 2013? uitgebracht. Hierin staat een overzicht van een aantal instrumenten, activiteiten en regelingen die voor werkgevers in de technische installatiebranche van belang zijn. Tevens biedt de brochure een overzicht van alle Otib-producten op het gebied van voorlichting en talentontwikkeling. Werkgevers in de technische installatiebranche ontvangen de brochure automatisch. Extra exemplaren van de brochure kunnen worden aangevraagd bij de servicedesk (0800 885 58 85, servicedesk@otib.nl). De brochure kan ook digitaal worden besteld via www.otib.nl. Fotowedstrijd Zo moet het niet Gouden medaille Euroskills 2012 In het Belgische Spa-Francorchamps streden begin oktober vier Nederlandse vaktalenten uit de technische installatiebranche om de titel Beste Vakman/Vakvrouw van Europa. Met elkaar leverden zij een topprestatie. Het installatieteam, bestaande uit Jeroen Hoogstraten, Klaas Brakke en Hans Verhoeven behaalde de hoogste teamscore en won daarmee goud. Ook individueel waren de kandidaten succesvol: een keer zilver, twee keer brons en drie keer een erkenning voor excellent vakmanschap. Een terugblik op de prestaties is te vinden op www.otib.nl/euroskills. Onder het motto Zo moet het niet zoekt de redactie van Intech Elektro en ICT naar duidelijke voorbeelden van slecht of foutief uitgevoerde installaties. Inzenders van wie de foto s worden geplaatst winnen een Isso-handboek ter waarde van 245 euro. De foto s (van goede kwaliteit), vergezeld van een korte beschrijving en naam en adres van de inzender, kunnen o.v.v Zo moet het niet worden gemaild naar info@installmedia.nl, of per post naar Intech Elektro en ict, t.a.v. redactie, postbus 188, 2700 AD Zoetermeer. Prijswinnaar van de maand Deze maand gaat het Isso-handboek naar Maarten Breet van P. Breet Installatie uit Wieringerwaard. Hij kwam deze installatie tegen in het Noord-Hollandse Hippolytushoef. Hier was de warmtepomp weggehaald en werd de overblijvende elektrische installatie voor iets anders benut. Een lokale (Uneto-vni-)installateur wist er wel raad mee: draadje hier, draadje daar, buitenboordlas erbij en een koperdraad om de lasdoos heen. Zo blijft het wel zitten en onder het vloertje ziet niemand het. Inmiddels is het geheel toch maar verandert in een zo-moet-het-wel -situatie. Het Isso-handboek is inmiddels onderweg. Namens de redactie: van harte gefeliciteerd. Kijk voor meer foto s van slecht uitgevoerde installaties op www.intechei.nl, Zo moet het niet. 68 6