แรงดันอาร์กเป็นสิ่งหนึ่งที่ยากมากในการประเมินหาค่า หรือ วิเคราะห์ค่า แต่ค่าที่ถูกใช้จากการคำนวณในระบบป้องกันมีการแกว่งที่ค่อนข้างกว้าง
ความปลอดภัยทางไฟฟ้า: ไฟฟ้านั้นอันตราย (ตอนจบ)
พิชิต จินตโกศลวิทย์
แรงดันอาร์ก
แรงดันอาร์กเป็นสิ่งหนึ่งที่ยากมากในการประเมินหาค่า หรือ วิเคราะห์ค่า แต่ค่าที่ถูกใช้จากการคำนวณในระบบป้องกันมีการแกว่งที่ค่อนข้างกว้างจากค่าสูงที่ 700 V/ft (214.4 V/m) ไปยังค่าต่ำที่ 300 V/ft (91.4 V/m) ดังนั้นมีสองประการที่ต้องทำความเข้าใจดังนี้
1. แรงดันอาร์กจะเริ่มจากค่าต่ำและมีแนวโน้มมีค่าสูงขึ้น แต่อย่างไรก็ตามแรงดันอาร์กจะเริ่มตกถ้าอาร์กนั้นเกิดขึ้นเป็นระยะเวลานานเพียงพอ
2. แรงดันอาร์กจะแปรผันตรงกับความยาวของอาร์ก ดังนั้นจากสมการที่ 6 กำลัง และพลังงานของอาร์กก็จะแปรผันตรงกับความยาวอาร์ก เช่นกัน
ในปัจจุบันมีการสร้างโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้สำหรับคำนวณพลังงานอาร์กที่เกิดขึ้นโดยใช้หลักการต่าง ๆ กันไปเพื่อประเมินแรงดันอาร์ก แต่ค่าที่ได้นั้นก็ยังเป็นค่าประเมินสำหรับการเกิดอาร์กในสภาพแวดล้อมนั้นเท่านั้น ไม่สามารถใช้อ้างอิงการเกิดอาร์กแบบทั้งหมดได้
พื้นที่ผิวอาร์ก
ความเป็นจริงแล้วรูปร่างของอาร์กแต่ละครั้งจะแตกต่างกันไป แต่สำหรับการคำนวณนั้นจะทำการประมาณโดยมีสมมุติฐานว่าอาร์กมีรูปร่างทรงกระบอกความยาว L และมีรัศมี r จากโครงสร้างทรงกระบอกนั้นจะได้พื้นผิวจากการคำนวณทางเรขาคณิตพื้นฐานนั้นคือ 2rL ในการคำนวณนั้นจะตัดค่าพื้นผิวที่ปลายของอาร์กทิ้ง เนื่องจากมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ด้านข้างของอาร์ก และเพื่อความง่ายในการในการคำนวณความเข้มของพลังงาน อาร์กจะถูกสมมุติอีกครั้งให้กลายเป็นทรงกลมที่มีพื้นที่เท่าทรงกระบอกจากขั้นตอนแรก ดังรูปที่ 4 ดังนั้นอาร์กที่มีรูปร่างทรงกลมจะมีรัศมีดังต่อไปนี้
โดยที่ rs คือ รัศมีของอาร์กทรงกลม
r คือ รัศมีของอาร์กทรงกระบอก
L คือ ความยาวอาร์ก
รูปที่ 4 อาร์กทรงกระบอก และอาร์กทรงกลม
พลังงานอินซิเดนต์ (Incident Energy)
สิ่งที่สำคัญอย่างหนึ่งในการคำนวณพลังงานอาร์กทั้งหมดนั้นคือ การประเมินหาค่าพลังงานที่ถ่ายเทจากอาร์กไปยังรอบข้าง ซึ่งเรียกว่า พลังงานอินซิเดนต์ ข้อมูลที่ได้นี้สามารถนำมาใช้ประเมินระดับชุดเสื้อผ้าป้องกัน รวมถึงการวิเคราะห์ความเสี่ยงหรืออันตราย
การบาดเจ็บหรือเนื้อเยื่อเสียหายร้ายแรงจากอาร์กนั้นมาจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นเป็นอย่างมากในระหว่างการเกิดการระเบิด อย่างไรก็ตาม การคำนวณอุณหภูมิเหล่านี้จะเริ่มที่คำนวณปริมาณพลังงานซึ่งสามารถอ้างได้ด้วยฮีตฟลักซ์ (Heat Flux: หน่วยแคลอรีต่อตารางเซนติเมตร) และถูกส่งต่อไปยังผิวหนังของมนุษย์ มีหลายวิธีการที่ถูกพัฒนาเพื่อการคำนวณพลังงานอินซิเดนต์
* วิธีการของ Lee: นาย Ralph Lee ได้ทำการคาดการณ์ว่าพลังงานความร้อนที่วัตถุหรือคนงานรับสามารถถูกคำนวณโดยใช้สมการที่ 10
โดยที่ Qo คือ ฮีตฟลักซ์ที่รับจากวัตถุ (cal/cm2)
Qs คือ ฮีตฟลักซ์ที่รับจากแหล่งกำเนิด (cal/cm2)
As คือ พื้นผิวของอาร์กทรงกลม
r คือ ระยะทางจากจุดศูนย์กลางของแหล่งกำเนิดไปยังวัตถุ (cm)
t คือ ระยะเวลาการเกิดอาร์ก
จากการใช้สมการที่ 8 เสมือนเป็นจุดเริ่มต้น ซึ่ง Lee ได้ทำการคำนวณพลังงานที่ได้รับของคนงานโดยใช้สมการที่ 11
โดยที่ E คือพลังงานอินซิเดนต์ ในหน่วย J/cm2
V คือแรงดันระบบไฟฟ้า (เฟส-เฟส)
t คือ ระยะเวลาอาร์ก หน่วยเป็นวินาที
D คือ ระยะทางจากจุดเกิดอาร์กไปยังมนุษย์ หรือวัตถุ หน่วยเป็นมิลลิเมตร
Ibf คือ กระแสฟอลต์ หน่วยเป็น kA
* จากผลการวิจัยอื่นก่อนหน้านี้: โดยนาย Bingham และคณะ ได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยบนพื้นฐานแบบการสังเกตค่า การตั้งค่าทดสอบ ผู้วิจัยสามารถวัดค่าพลังงานจริงจากอาร์กตามระยะที่ทดสอบ อาร์กในการทดสอบจะถูกสร้างด้วยแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงดัน 600 โวลต์ การทดสอบเพื่อจำลองการเกิดอาร์กมีสองแบบคือ ระบบเปิด และระบบปิด หรือเปรียบเทียบอีกอย่างว่าทดสอบกลางแจ้ง กับในอาคาร จากวิธีการทดสอบสองวิธีการนี้ ทำให้ได้สองสมการที่สามารถประเมินพลังงานที่ได้รับ ดังต่อไปนี้
โดยที่ EMA คือพลังงานอินซิเดนต์ระบบเปิดสูงสุด หน่วยเป็น cal/cm2
EMB คือพลังงานอินซิเดนต์แบบระบบปิด หน่วยเป็น cal/cm2
D คือระยะห่างจากขั้วอิเล็กโทรดของอาร์ก หน่วยเป็นนิ้ว (D>= 18 นิ้ว)
ta คือระยะเวลาการเกิดอาร์กแบบระบบเปิด หน่วยเป็นวินาที
tb คือระยะเวลาการเกิดอาร์กแบบระบบปิด หน่วยเป็นวินาที
จดจำไว้ว่าสมการเหล่านี้ถูกสร้างภายใต้สามเงื่อนไขดังต่อไปนี้
1. ภายใต้แรงดันระบบเท่ากับ 600V
2. มีกระแสฟอลต์ที่มากกว่า 16,000 A แต่น้อยกว่า 50,000 A
3. ระยะห่างจากขั้วอิเล็กโทรดมากกว่า 18 นิ้ว (45.72 cm)
จากการใช้โมเดลดังกล่าวก่อนหน้านี้ IEEE Std 1584-2002 ได้หาวิธีการคำนวณพลังงานอินซิเดนต์เพื่อเป็นค่ากลาง (Normalized Energy) พลังงานค่ากลางเพื่ออ้างอิงจะถูกคำนวณที่อาร์กที่เกิดระยะเวลา 0.2 วินาที และมีระยะห่าง 610 มิลลิเมตร จากการคำนวนจึงได้พัฒนาสมการที่ 14
โดยที่ Ia คือกระแสอาร์กที่คำนวณมาจากสมการที่ 7
En คือพลังงานอินซิเดนต์ (J/cm2) ที่เป็นค่ากลางสำหรับระยะเวลา และระยะทางที่กำหนด
K1 คือ ค่าคงที่ เท่ากับ -0.792 สำหรับระบบเปิด และเท่ากับ -0.555 สำหรับระบบปิด
K2 คือ ค่าคงที่ เท่ากับ 0 สำหรับที่ไม่กราวด์ หรือระบบที่มีความต้านสูง และเท่ากับ -0.113 สำหรับต่อกราวด์ตรง
G คือ ระยะห่างระหว่างตัวนำ หน่วยเป็นมิลลิเมตร
หลังจากได้ค่า log10En จากการคำนวณด้วยสมการที่ 14 ก็จะใช้สมการที่ 15 เพื่อคำนวนค่า En และสมการที่ 16 ถูกใช้เพื่อคำนวนหาพลังงานอินซิเดนต์
โดยที่ E คือพลังงานอินซิเดนต์ หน่วยเป็น (J/cm2)
Cf คือ ค่าคงที่ มีค่าเท่ากับ 1.0 สำหรับแรงดันที่มากกว่า 1 kV และ มีค่าเท่ากับ 1.5 สำหรับแรงดันที่เท่ากับหรือต่ำกว่า 1 kV
En คือ ค่ากลางพลังงานอินซิเดนต์ ที่ได้มาจากสมการที่ 14 และ 15
t คือ ระยะเวลาเกิดอาร์ก หน่วยเป็นวินาที
D คือ ระยะห่างจากจุดเกิดอาร์กไปยังคนงาน หน่วยเป็นมิลลิเมตร
x คือ ระยะห่างแบบเอ็กโปเนนเชียลซึ่งค่าขึ้นอยู่กับแรงดัน (ตามมาตรฐาน IEEE Std 1584-2002)
* แผลไหม้จากอาร์ก: แผลไหม้จากอาร์กอันที่จริงเกิดจากความร้อน ซึ่งสามารถจัดเป็นสามระดับดังต่อไปนี้
1. แผลไหม้ดีกรีที่หนึ่ง แผลไหม้ดีกรีที่หนึ่งจะมีอาการปวดแสบปวดร้อนที่ผิวหนังชั้นนอก เกิดจากผลการเผาไหม้แต่ไม่รุนแรง มีการทำลายผิวหนังแบบถาวรเพียงเล็กน้อย สำหรับการรักษายังทำได้ง่ายและไม่เกิดแผลเป็น
2. คแผลไหม้ดีกรีที่สอง แผลไหม้ดีกรีที่สองจะมีการทำลายเนื้อเยื่อค่อนข้างร้ายแรง โดยที่ผิวหนังเนื้อเยื่อชั้นนอกจะถูกทำลายเกือบทั้งหมด สำหรับการรักษาจะรักษาตั้งแต่ต่อมเหงื่อ และรูขุมขน
3. แผลไหม้ดีกรีที่สาม แผลไหม้ดีกรีที่สาม จะทำลายถึงภายในอย่างร้ายแรง ถ้าบริเวณของแผลมีขนาดเล็กจะเริ่มรักษาที่บริเวณขอบแผล อย่างไรก็ตามต้องใช้วิธีรักษาแบบปลูกถ่ายผิวหนัง
บลาสต์
เมื่ออาร์กเกิดขึ้น จะทำให้อากาศรอบข้างร้อนขึ้นสูงมากแบบทันทีทันใด ส่งผลให้อากาศเกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็ว เกิดเป็นคลื่นของอากาศที่สามารถสร้างแรงอัดได้ถึง 200 ปอนด์ต่อตารางฟุต (9.58 kPa) แรงอัดขนาดนี้เพียงพอที่จะระเบิดตัวสวิตช์เกียร์ หรือฉีกแผ่นโลหะ และทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ รอบข้างเป็นกระเด็นเหมือนเป็นกระสุนปืนได้ แต่อย่างไรก็ตามบลาสต์ไม่ได้เกิดขึ้นง่าย ๆ แต่ถ้าเกิดจะเป็นอันตรายถึงชีวิต หรือสิ่งของเสียหาย รูปที่ 5a ถึง.5c แสดงผลจากการเกิดบลาสต์
รูปที่ 5a จะสามารถเห็นภายในตัวของสวิตช์เกียร์แบบแรงดันปานกลาง จะเห็นว่าทั้งภายในและภายนอกทางด้านขวาของตู้มีรอยการเกิดแฟลชของอาร์ก ถ้ามองเข้าไปที่ตำแหน่งเข้าหัวสายเคเบิลจะเห็นจุดที่อาร์กนั้นเกิดขึ้น
รูปที่ 5b แสดงช่องทางเดินระหว่างสวิตช์เกียร์ที่อาร์กเกิดแฟลชขึ้น (ทางด้านขวา) และสวิตช์เกียร์ข้าง ๆ อีกด้านของช่องทางเดิน จะเห็นฝาเหล็กปิดตู้สวิตช์เกียร์วางอยู่บนช่องทางเดิน เนื่องจากโดนแรงอัดกระเด็นออกมา และไปกระแทกกับสวิตช์เกียร์ข้าง ๆ ถึงแม้ฝาเหล็กจะถูกติดตั้งเป็นอย่างดี
รูปที่ 5c ถ้าการมองเข้าไปใกล้ ๆ บนตัวสวิตช์เกียร์ที่ฝาเหล็กปิดตู้จะเห็นว่าว่าแผ่นเหล็กมีรอยบุบงอ
จากรูปที่แสดงทั้งสามนั้นให้ข้อควรระวังที่สำคัญดังนี้
* พนักงาน หรือคนงานจะสมมุติว่าไม่มีอันตรายจากการเกิดอาร์กไม่ได้ถึงแม้สวิตช์เกียร์จะถูกปิดผนึกไว้อย่างดี
* ไม่ว่าจะถูกออกไว้ดีเพียงใด สวิตช์เกียร์ก็ไม่สามารทนต่อแรงระเบิดจากบลาสต์ได้ ทำได้แค่เบี่ยงเบนทิศทางของบลาสต์เท่านั้น
ผลกระทบจากไฟฟ้าที่เกิดต่อส่วนต่างของร่างกายมนุษย์
* ผลกระทบต่อผิวหนัง
ผิวหนังคือส่วนของร่างกายชั้นนอกที่คอยห่อหุ้มร่างกาย แต่ละคนจะมีผิวหนังคิดเป็นน้ำหนัก 4 ปอนด์หรือ 1.8 กิโลกรัม ผิวหนังมีไว้ป้องกันเชื้อโรคจากภายนอก และจากการกระทบกระแทกจากภายนอกไม่ให้เกิดโดยตรงต่อเซลล์ รวมทั้งป้องกันการสูญเสียน้ำ ผิวหนังยังมีหน้าที่รับความรู้สึก รักษาอุณหภูมิของร่างกาย ขับถ่ายของเสียด้วยการขับเหงื่อ และซึบซับสสารบางชนิด ในพื้นที่หนึ่งตารางนิ้วของผิวหนังจะมีแบคทีเรียอาศัยอยู่ประมาณ 20 ล้านตัว มีต่อมเหงื่อประมาณ 50 ต่อม มีเส้นเลือดประมาณ 20 เส้น รวมทั้งปลายประสาทมากกว่า 1,000 จุด รูปที่ 6 แสดงภาคตัดขวางของผิวหนังชั้นบน
บริเวณผิวหนังที่มีส่วนสำคัญต่ออันตรายจากไฟฟ้านั้นคือ ผิวหนังชั้นนอกสุด (Epidermis) ต่อมเหงื่อ และเส้นเลือด ผิวหนังชั้นนอกจะมีความหนาประมาณ 0.1 ถึง 0.15 มิลลิเมตร แต่ความเป็นจริงมันยังแบ่งออกเป็นห้าชั้นย่อย ซึ่งมีชื่อทางเทคนิค คือ Basal Cell, Squamous Cell, Stratum Granulosum, Stratum Lucidum และ Stratum Corneum หรือ Horny Layer
รูปที่ 6 แสดงผิวหนังในภาคตัดขวาง
สำหรับตัว Stratum Corneum จะประกอบด้วย 10 ถึง 30 ชั้นบาง ๆ ของเซลล์ที่ตายแล้วที่ถูกผลักออกจากภายในตามกระบวนการสร้างเซลล์ใหม่ของผิวหนัง และ Stratum Corneum จะมีส่วนประกอบหลักเป็นโปรตีนที่เรียกว่า เคราติน (Keratin) ในทุกส่วนของผิวหนัง เคราตินจะมีความต้านทานไฟฟ้าสูงสุด และป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณฝามือ ฝาเท้าที่ต้องการแรงเสียดทาน จึงมีความหนาและแข็งเป็นพิเศษ ก็ยิ่งมีความต้านทานไฟฟ้าสูง
สำหรับตัว Stratum Corneum จะประกอบด้วย 10 ถึง 30 ชั้นบาง ๆ ของเซลล์ที่ตายแล้วที่ถูกผลักออกจากภายในตามกระบวนการสร้างเซลล์ใหม่ของผิวหนัง และ Stratum Corneum จะมีส่วนประกอบหลักเป็นโปรตีนที่เรียกว่า เคราติน (Keratin) ในทุกส่วนของผิวหนัง เคราตินจะมีความต้านทานไฟฟ้าสูงสุด และป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณฝามือ ฝาเท้าที่ต้องการแรงเสียดทาน จึงมีความหนาและแข็งเป็นพิเศษ ก็ยิ่งมีความต้านทานไฟฟ้าสูงสำหรับต่อมเหงื่อ และเส้นเลือด มีความต้านทานกระแสที่ค่อนข้างต่ำกว่าผิวหนังชั้นนอกมาก และยังทำตัวเป็นเส้นทางการไหลไฟฟ้าเนื่องจากมีน้ำ และไขมัน
ผลต่อการไหลของกระแส เพราะว่าร่างกายนั้นถือว่าเป็นตัวนำไฟฟ้าตามกฎของโอห์ม ไม่ว่าจะมีความหนาของผิวหนังเพียงใด เช่น คนงานจะมีผิวหนังหนากว่าเด็กแรกเกิด แต่อย่างไรก็ตามก็ไม่เพียงพอต่อการป้องกันจากไฟฟ้าช็อกได้
ความต้านทานของผิวหนังยังขึ้นอยู่กับพื้นที่ของผิวหนังที่กลายเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า ดังนั้นถ้ากำมือจับสายไฟฟ้าก็จะมีความต้านทานต่ำกว่าใช้ปลายนิ้วจิ้มสายไฟฟ้า ยิ่งกว่านั้นถ้ามีแผล หรือรู จะทำให้ความต้านทานลดลงเป็นอย่างมาก ความชื้นจากเหงื่อก็เช่นกัน ก็จะทำให้ความต้านทานลดเป็นอย่างมาก
สิ่งที่สำคัญก็คือระดับแรงดันที่เกิน 400V สามารถเจาะชั้นผิวหนังชั้นนอกทำให้เหลือความต้านทานจากชั้นในเท่านั้น ถ้าผิวหนังโดนเจาะระดับกระแสก็จะเพิ่มขึ้นมาก และอาการบาดเจ็บก็จะอาการสาหัส
แผลไหม้ แผลไหม้ที่เกิดจากไฟฟ้าจะมาได้จาก 4 สาเหตุเป็นอย่างน้อย ดังต่อไปนี้
* การสัมผัสตัวนำ เครื่องมือ หรืออุปกรณ์จ่ายไฟฟ้าที่มีความร้อนจากการไหลของกระแส ลักษณะการไหม้เหล่านี้ไม่แตกต่างจากการสัมผัสวัตถุที่มีความร้อนทั่วไป
* กระแสที่ไหลผ่านผิวหนังสามารถให้เกิดแผลไหม้ได้จากพลังที่เกิดจากสมการ I2R ยิ่งกว่านั้นแผลที่ไหม้จากภายในมักจะเป็นแผลดีกรีระดับที่สาม
* ความร้อนที่เกิดจากการแผ่ของอาร์ก
* การสัมผัสกับพลาสม่าหรือลำอาร์กที่เกิดจากกระแสวิ่งผ่านไอระเหยของวัตถุ
รูปที่ 7 แสดงผู้ป่วยที่บาดเจ็บจากการแผ่ของความร้อน และสัมผัสกับพลาสม่าที่ร้อนมาก
* ระบบประสาท
ระบบประสาทประกอบด้วยเส้นทางการวิ่งของไฟฟ้าที่ถูกใช้เพื่อสื่อสารข้อมูลระหว่างแต่ละส่วนของร่างกาย สำหรับการสื่อสารนั้นสัญญาณพัลส์ของไฟฟ้าจะถูกส่งจากส่วนประสาทหนึ่งไปยังอีกส่วนประสาทหนึ่ง สำหรับตัวอย่างที่ดีก็คือการเต้นของหัวใจก็คือสัญญาณพัลส์ที่ใช้สำหรับควบคุมกล้ามเนื้อให้หัวใจเต้น ถ้ามีสัญญาณไฟฟ้าจากแหล่งอื่นเข้าสู่ร่างกายจะทำให้ระบบประสาทอาจเกิดการสับสน แต่ถ้ากระแสมีปริมาณมากอาจจะทำลายระบบประสาทอย่างถาวรได้
ช็อก เป็นสิ่งที่เกิดที่เกี่ยวกับระบบประสาท อย่างน้อยก็มีสามอาการที่สามารถเกิดได้ถ้ามีกระแสไหลผ่านร่างกาย
1. เจ็บปวด ความเจ็บปวดนั้นที่จริงเป็นวิธีการหนึ่งของระบบประสาทในการแจ้งการบาดเจ็บ เพื่อให้เราระมัดระวัง หรือออกห่างจากสิ่งนั้น ๆ ซึ่งสำหรับการถูกไฟฟ้าช๊อคเนื่องจากกระแสไฟฟ้า จะมีความอาการใกล้เคียงจากการกระแทกด้วยวัตถุ
2. การสูญเสียการควบคุม การถูกจ่ายกระแสไฟฟ้าจากภายนอกอาจทำให้ระบบประสาททำงานผิดพลาดอย่างแรง สภาวะนี้เปรียบกับสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นได้ระบบควบคุมอุปกรณ์ เช่น ระบบ SCADA เมื่อสภาวะนี้เกิดขึ้นกับร่างกายสมองจะสูญเสียความสามารถในการควบคุมส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย หรือ เกิดเป็นอัมพาต หรือยืนนิ่งไม่สามารถหนีออกจากบริเวณนั้นได้
3.ความเสียหายถาวร ถ้ายังคงให้กระแสไหลต่อไปเรื่อย ๆ จะสามารถทำลายระบบประสาทอย่างถาวร ความเสียหายเกิดจาก Neuron หรือ Synapse ถูกทำลาย ถ้าเส้นทางของเส้นประสาทถูกทำลายจะทำให้สูญเสียระบบสัมผัส
ระบบกล้ามเนื้อ ระบบกล้ามเนื้อมีหน้าที่ในการขับเคลื่อนส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เมื่อระบบประสาทจะกระตุ้นกล้ามเนื้อโดยใช้สัญญาณไฟฟ้า กล้ามเนื้อจะทำการยืดหดเพื่อควบคุมส่วนต่าง ๆ ของร่างกายให้ทำกิจกรรมต่าง ๆ ได้ ไม่ว่าจะเป็นกล้ามเนื้อ Flexor หรือ Extensor ซึ่งกล้ามเนื้อประเภท Flexor เช่น ไบเซบ ใช้เพื่องอหรือพับข้อต่อ และ Extensor เช่น ไทรเซบ ใช้เพื่อหดและคายข้อต่อ แต่มีเกิดการช็อกจากไฟฟ้าสามารถมีผลต่อกล้ามเนื้ออย่างน้อยก็สามอาการดังต่อไปนี้
1. Reflex Action การยืดหดของกล้ามเนื้อนั้นมาจากการควบคุมโดยสัญญาณไฟฟ้า โดยปกติสัญญาณอิมพัลส์จะมาจากระบบประสาท แต่เมื่อมีการเหนี่ยวนำหรือการรบกวนจากกระแสภายนอกเข้าสู่กล้ามเนื้อ มันก็สามารถทำให้กล้ามเนื้อยืดหดบางครั้งอาจยืดหดอย่างรุนแรงแล้วแต่ระดับกระแส ซึ่งอาจทำให้คนงานพลัดตกจากบันใด หรือล้มฟาดกับวัตถุข้าง ๆ ได้
2. Electrical Paralysis ระดับกระแสที่มากกว่า 10 mA อาจเพียงพอที่สามารถขัดขวางการทำงานของสัญญาณไฟฟ้าของระบบประสาทไปยังกล้ามเนื้อ ดังนั้นเมื่อมีกระแสไฟฟ้าจากภายนอกไหลเข้าสู่ร่างกาย ผู้เคราะห์ร้ายอาจไม่สามารถควบคุมกล้ามเนื้อของตนเองได้ นั้นหมายความว่าผู้เคราะห์ร้ายไม่สามารถหนีหรือปล่อยมือจากจุดที่มีไฟฟ้าได้ ถ้ากระแสยังคงไหลอยู่ ความร้อน และการไหม้จะทำให้เส้นทางการไหลของกระแสมีความต้านทานไฟฟ้าลดลง ส่งผลทำให้ระดับกระแสเพิ่มขึ้นไปอีก ถ้ากระแสยังไม่ตัดอีกผู้เคราะห์ร้ายนั้นจะเสียชีวิต
3. Permanent Damage ถ้ากระแสมีค่าสูงเพียงพอ เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อก็จะถูกทำลายโดยลักษณะการเผาไหม้ กระแสไฟฟ้าถึงแม้ปริมาณจะน้อยกว่า 5 mA ก็เพียงพอในการทำลายกล้ามเนื้อ ถ้าระยะเวลาการไหลนั้นนานเพียงพอ
* หัวใจ
หัวใจมีขนาดเท่ากำปั้นที่คอยสูบฉีดเลือดโดยมีการเต้นประมาณ 2.5 พันล้านครั้งใจในช่วงอายุ 75 ปี รูปที่ 8 แสดงโครงสร้างของหัวใจ กล้ามเนื้อหัวใจห้องบน และห้องล่างจะทำงานประสานกันโดยการยืดและหดสลับกันเพื่อสูบฉีดเลือดจากหัวใจ กระบวนการนี้จะทำทุกทุกการเต้นของหัวใจ (ประมาณ 60 ถึง 100 ครั้งต่อนาที) ถ้ากระบวนการเต้นดังกล่าวถูกขัดขวางไม่ว่าด้วยเหตุผลใด ไม่ว่าจะหยุดเต้น หรืออัตราการเต้นเปลี่ยน หรือจังหวะเต้นเปลี่ยนไปอย่างรุนแรงก็อาจทำให้เสียชีวิตได้
เมื่อเกิดการช็อก ระบบไฟฟ้าของหัวใจจะถูกรบกวน จะเกิดการเปลี่ยนอัตราและจังหวะการเต้นของใจ การรบกวนเช่นนี้ อาจทำให้เกิดการเสียชีวิตด้วยสภาวะหัวใจล้มเหลว
สัญญาณอิมพัลส์ไฟฟ้าในหัวใจนั้นต้องทำงานประสานกันเพื่อให้หัวใจเต้นเรียบและได้จังหวะ กระแสไฟฟ้าจากภายนอกถึงแม้จะมีปริมาณน้อย 60 ถึง 75 mA สามารถรบกวนการส่งสัญญาณของระบบประสาททำให้สัญญาณไม่เรียบ และเกิดการเต้นไม่ได้จังหวะของหัวใจ และจังหวะหัวใจเต้นผิดจังหวะอาจถึงขั้น Fibrillate การเต้นจะเต้นเร็วมากแล้วแต่บุคคลนั้น แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าจากภายนอกมากกว่า 75mA ผลที่ได้ส่วนมากจะถึงขั้นกับเสียชีวิต
หัวใจเหมือนกับกล้ามเนื้อทั่วไป ดังนั้นหัวใจอาจจะกลายเป็นอัมพาตถ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหัวใจในปริมาณที่เพียงพอ แต่ถ้าหัวใจเกิดเป็นอัมพาตก็ไม่ได้หมายความว่าจะต้องตายเสมอไป ถ้าสามารถตัดกระแสได้เร็วเพียงพอ ในทางการแพทย์มีการทำให้หัวใจเป็นอัมพาตเพื่อรักษาอาการหัวใจเต้นผิดปกติ โดยจะทำให้เป็นอัมพาตชั่วคราวเพื่อให้หัวใจหยุดนิ่ง และเริ่มต้นหาจังหวะเต้นหัวใจที่เหมาะสมใหม่
แผลไหม้ ทุกอวัยวะภายใน เช่น หัวใจสามารถถูกเผาไหม้จากกระแสที่ไหลผ่านได้ ถ้ากระแสเกิน 5 A และผู้ป่วยมักจะเสียชีวิต
ระบบหายใจ นอกจากหัวใจแล้ว ระบบหายใจก็เป็นสิ่งที่สำคัญมากต่อชีวิตมนุษย์ เราสามารถหยุดหายใจด้วยกระแสแค่ 30 mA หลังจากนั้นอีกไม่นานส่วนอื่นของร่างกายก็จะหยุดทำงานไปด้วย เมื่อกระบังลมเคลื่อนตัวลง มันจะสร้างช่องว่างสุญญากาศในช่องอก ทำให้เกิดการไหลของอากาศจากภายนอกเข้าปอด ออกซิเจนที่มากับอากาศจะถูกจับเข้าไปในกระแสเลือดโดยเป็นหน้าที่ของเม็ดเลือดแดงเล็ก ในเวลาเดียวกัน คาร์บอนไดออกไซด์ก็ถูกคืนกลับสู่อากาศที่ปอด เมื่อกระบังลมเคลื่อนตัวขึ้น อากาศจะถูกผลักให้ออกจากปอด นั้นคือจบวงจรการหายใจ
ช็อก กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านส่วนลำตัวสามารถหยุดระบบประสาทในการส่งสัญญาณไฟฟ้าไปควบคุมการหายใจได้ การรบกวนนี้อาจทำให้จังหวะการหายใจผิดไป แต่ถ้ากระแสไหลที่ไหลปริมาณเพียงพอ ระบบหายใจอาจเป็นอัมพาต ซึ่งจะต้องทำการช่วยหายใจเร่งด่วน
รูปที่ 8 หัวใจ
สรุป สาเหตุ การบาดเจ็บ และเสียชีวิต
ผลจากไฟฟ้าช็อก
จากตารางที่ 1.4 สรุปผลของไฟฟ้าช็อกจากปริมาณกระแสที่แตกต่างกันต่อคนน้ำหนัก 68 kg แต่อย่างไรก็ตามผลนั้นเป็นการประมาณ อาจจะมีความแตกต่างกันในแต่ละคน
ผลจากอาร์ก
ตารางที่ 6 และ 8 สรุปผลของพลังงานของอาร์กต่อมนุษย์ ซึ่งผลเป็นการประมาณ เนื่องจากพฤติกรรมของอาร์กนั้นยังไม่สามารถจำลองได้สมบูรณ์
สาเหตุของการบาดเจ็บ
การบาดเจ็บเนื่องจากไฟฟ้าสามารถเกิดได้ทั้งทางตรง และทางอ้อม ดังนี้
* Reflex Action เกิดจากไฟฟ้าไหลผ่านร่างกายทำให้ล้ม หรือหล่นจากที่สูง ให้มีแผล หรือฟกช้ำ รวมทั้งกระดูกหักได้
* ความเสียหายของระบบประสาทจากไฟฟ้าช็อก หรือการเผา สามารถทำให้การควบคุมการเคลื่อนไหวทำงานผิดพลาดเช่น กระตุก หรือแม้กระทั้งอัมพาต
* แผลไหม้ เกิดได้จากความร้อน หรือการเหนี่ยวนำของกระแสไหล ซึ่งทำให้ต้องใช้เวลารักษาเวลานาน และเจ็บปวด แผลดีกรีระดับสามต้องการทำ Skin Grafting หรือปลูกถ่ายผิวหนังในการรักษา
* แสงที่จ้า การกระเด็นของโลหะหรือวัตถุ รวมทั้งการเผาไหม้นั้นทำให้ตาบอดได้
* การระเบิดหรือบลาสต์สามารถทำให้สูญเสียความได้ยินแบบบางส่วน หรือ สมบูรณ์ได้
* การเผาไหม้โดยการเหนี่ยวนำกระแสภายในอาจทำให้อวัยวะสูญเสียความสามารถในการทำงาน
* พลาสม่าที่ร้อนมากถ้าสูดเข้าไป อาจทำให้เกิดการเผาไหม้อวัยวะภายในอย่างร้ายแรง
* ไอโลหะที่หายใจเข้าในปอดอาจทำให้สารพิษตกค้างในร่างกาย
สาเหตุการเสียชีวิต
ถ้าอาการบาดเจ็บนั้นหนักเพียงพอ ก็สามารถทำให้เสียชีวิตได้
* ไฟฟ้าช็อกสามารถทำให้หล่นจากที่สูง ทำให้เสียชีวิตได้
* เมื่อผิวหนังถูกเผาอย่างรุนแรง น้ำจำนวนมากในร่างกายจะถูกส่งมายังบริเวณที่ถูกเผาเพื่อช่วยในกระบวนการรักษา ซึ่งสถานการณ์นี้ทำให้เกิดปัญหา อาจทำให้เกิดอาการไตวายเฉียบพลันได้
* การเจ็บปวดอย่างรุนแรงเนื่องจากแผลไหม้ขนาดใหญ่ นั้นอาจทำให้ระบบร่างกายหยุดทำงานได้
* การถูกเผาไหม้ของอวัยวะภายในสามารถทำให้อวัยวะนั้นหยุดทำงาน และทำให้เสียชีวิตได้ ยิ่งอวัยวะนั้นมีความสำคัญเพียงใด โอกาสการเสียชีวิตก็มีมากขึ้นเท่านั้น
* แรงอัดของบลาสต์จากด้านหน้านั้นอาจทำให้ปอดฉีกขาดได้เรียกว่า บลาสต์ลัง ส่งผลให้เสียชีวิต
* หัวใจล่มเหลวจากการเต้นระดับ Fibrillation หรือ อัมพาต
ตารางที่ 8 อุปกรณ์และขั้นตอนป้องกันอันตรายจากไฟฟ้า
การวางแผนป้องกัน
วิธีการที่ถูกนำมาป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าทั้งสามชนิดนั้นมีความคล้ายคลึงกันมาก ตารางที่ 8 ได้สรุปวิธีการป้องกันที่อาจนำไปใช้ได้ พึงระวังไว้ว่าวิธีการบางวิธีการอาจไม่สามารถใช้ในบางสถานการณ์เฉพาะได้ ยกตัวอย่างดังต่อไปนี้
* เมื่ออุปกรณ์ตัดตอนไฟฟ้าขัดข้อง การดับไฟฟ้าอาจทำไม่ได้
* การดับไฟฟ้านั้นในบางสถานการณ์ อาจทำให้เกิดอันตรายชนิดอื่นได้ ยกตัวอย่าง การดับไฟฟ้าแล้วทำให้ระบบถ่ายเทอากาศหยุดทำงานในพื้นที่อันตราย ดังนั้นพนักงานอาจจำเป็นต้องทำงานทั้ง ๆ ที่จ่ายไฟ
* การหยุดกระบวนการทั้งระบบสำหรับทำการบำรุงรักษาวงจรเล็ก ๆ นั้นอาจจะดูไม่คุ้มค่าในเชิงธุรกิจ
ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่สามารถถูกดับไฟ สิ่งที่ต้องทำอาจจะต้องใช้วิธีการดังต่อไปนี้
* เอกสารอธิบายความจำเป็นต้องทำงานบนอุปกรณ์ดังกล่าว หรือบริเวณใกล้เคียง ตัวนำหรืออุปกรณ์ที่จ่ายไฟฟ้า ในกรณีที่ไม่สามารถจะดับไฟฟ้าได้
* ลายเซ็นของผู้จัดการหรือผู้ที่อำนาจ ในการยืนยันการรับทราบเอกสารอธิบายความจำเป็นต้องทำงานบนอุปกรณ์ดังกล่าว หรือบริเวณใกล้เคียง ตัวนำหรืออุปกรณ์ที่จ่ายไฟฟ้า ในกรณีที่ไม่สามารถจะดับไฟฟ้าได้
* ชี้แจงรายละเอียดเนื้องานรวมทั้งวิเคราะห์จุดเสี่ยงอย่างชัดเจน
* เตรียมเอกสารขั้นตอนการทำงาน
* ถ้าคนงานต้องเข้าใกล้จุดที่เสี่ยงเกิดอาร์ก หรือแฟลช คนงานคนนั้นต้องเป็นบุคคลที่ได้รับการอบรมเป็นอย่างดี รวมทั้งใส่ชุดป้องกันส่วนบุคคลที่เหมาะสม (PPC) และใช้เครื่องมือป้องกันส่วนบุคคล (PPE) อย่างเหมาะสม เช่นกัน
เอกสารอ้างอิง
1. Keller, K.J., Electrical Safety Code Manual: a Plain Language Guide to National Electrical Code, OSHA, and NFPA, Elsevier, Oxford, 2010
2.Department of Health and Human Services, Electrical Safety: Student Manual, CDC, Cincinnati, OH, 1998
3.J.Cadick, M.Capelli-Schellpfeffer and D.Neitzel, Electrical Safety Handbook, The McGraw-Hill, 2006.
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด
Thailandindustrycom_official
