Il pericolo nascosto della saldatura / The unseen hazard of welding

 Il pericolo nascosto della saldatura / The unseen hazard of welding

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Quando pensiamo alla saldatura manuale, spesso immaginiamo archi scintillanti, scintille volanti e pennacchi di fumo.

Scene vivide come queste plasmano la nostra idea di saldatura, spesso percepita come dura e pericolosa. Ma questa immagine non corrisponde alla realtà, perché rischi visibili come le radiazioni dell'arco, gli spruzzi di metallo caldo od i fumi di saldatura possono essere gestiti in modo molto efficace grazie a moderni dispositivi di protezione individuale ed a chiari standard di sicurezza. Idealmente, i saldatori professionisti sono dotati di caschi, guanti ed indumenti protettivi che li proteggono in modo affidabile dagli agenti esterni. Ma un aspetto spesso sottovalutato è un pericolo che rimane invisibile: la corrente elettrica.

Anche un breve momento di disattenzione può avere gravi conseguenze: un grido improvviso provoca una svolta istintiva ed una mano scoperta afferra l'elettrodo. Ora, il corpo è diventato parte del circuito. In casi come questo, scarpe da lavoro isolanti od un tappetino da saldatura in gomma nitrilica interrompono il flusso di elettricità e forniscono una protezione affidabile.

La corrente elettrica percorre sempre il percorso più breve attraverso il corpo, dal punto di entrata a quello di uscita. Se, ad esempio, attraversa entrambe le mani, la corrente non solo attraversa le braccia e la parte superiore del corpo, ma anche organi vitali come il cuore, con conseguenze potenzialmente fatali.

Attenzione alla tensione a circuito aperto

Mentre le parti sotto tensione degli apparecchi elettrici disponibili in commercio sono protette dal contatto, la saldatura ad arco presenta un rischio maggiore perché la tensione a circuito aperto può trasformarsi in una pericolosa tensione di contatto, soprattutto se il pezzo in lavorazione (massa) e l'elettrodo o parti non isolate del portaelettrodo vengono toccati contemporaneamente. In questo caso, la corrente attraversa il corpo umano.

A seconda delle condizioni operative, si applicano limiti massimi fissi alla tensione a circuito aperto. Esiste un rischio elettrico per le persone a partire da tensioni superiori a 25 V CA (RMS) o 60 V CC e laddove vi sia la possibilità che una corrente sufficientemente elevata possa fluire contemporaneamente.

Anche i bassi amperaggi possono essere letali

Quando la corrente elettrica attraversa il corpo umano, ha un effetto stimolante su muscoli, nervi e sistema cardiovascolare. Le potenziali conseguenze vanno dai crampi muscolari all'arresto respiratorio, fino ai "segni di corrente", piccole ustioni puntiformi nei punti di ingresso ed uscita della corrente. Amperaggi di 30 milliampere o più rappresentano un rischio acuto per la vita. La "corrente di rilascio" è compresa tra 10 e 15 mA per la corrente alternata e circa 50 mA per la corrente continua. Se questa soglia viene superata, i crampi muscolari possono essere così gravi che le persone colpite non sono più in grado di staccare le parti sotto tensione senza assistenza, un rischio particolarmente elevato per i saldatori specializzati nella vita lavorativa quotidiana.

La corrente alternata è considerata significativamente più pericolosa della corrente continua, poiché può alterare il ritmo cardiaco naturale ed innescare la fibrillazione ventricolare. Un altro fattore spesso sottovalutato è che anche bassi amperaggi, compresi tra 1 e 10 mA, sono sufficienti ad innescare movimenti riflessi involontari, che spesso provocano incidenti secondari. Queste reazioni incontrollate potrebbero, ad esempio, causare cadute da una scala od altre lesioni.

Oltre all'amperaggio, anche la durata dell'esposizione del corpo umano gioca un ruolo decisivo nel rischio di lesioni. Quanto più a lungo dura il flusso di corrente, tanto più gravi sono gli effetti sulla salute. Per questo motivo, è essenziale che gli specialisti della saldatura indossino sempre dispositivi di protezione individuale adeguati. In Europa, i guanti da saldatura devono soddisfare i requisiti della norma EN 12477, mentre le scarpe da lavoro devono essere di classe di protezione S3 secondo la norma EN ISO 20345.

Come si determina il pericolo?

L'amperaggio (I) dipende dalla tensione applicata (U) e dalla resistenza (R) e segue la legge di Ohm (U = R x I). Per determinare l'amperaggio, si può supporre una resistenza umana (senza dispositivi di protezione) di 1.000 ohm da mano a mano o da mano a piede. Se la saldatrice ha una tensione a vuoto di 50 V secondo la targhetta, una corrente potenzialmente letale di 50 mA può attraversare il corpo secondo la legge di Ohm (I = U / R).

Attenzione durante la saldatura con più saldatrici

Se gli specialisti della saldatura lavorano su un pezzo con più saldatrici contemporaneamente o su componenti con un collegamento conduttivo, la tensione di contatto che si verifica, in particolare la tensione a circuito aperto, può raggiungere livelli superiori a quelli consentiti. In molti casi, questa situazione pericolosa non è immediatamente evidente.

Ma la situazione diventa particolarmente critica quando si saldano contemporaneamente polarità diverse. In questo caso, le tensioni totali a circuito aperto delle saldatrici possono portare a livelli di tensione pericolosamente elevati durante la saldatura in corrente continua (CC).

"Questo accade abbastanza spesso, soprattutto nei cantieri edili", racconta Franz Bichler, formatore di saldatura presso Fronius International. "In passato, spesso lavoravamo in coppia od in tre quando saldavamo componenti lunghi diversi metri, anche con polarità diverse, per ottenere i migliori risultati su componenti complessi. Se la messa a terra è difettosa in una situazione come questa, la tensione accumulata può attraversare il corpo del saldatore, con conseguenze potenzialmente letali come scosse elettriche, aritmie cardiache o gravi ustioni".

Nella saldatura in corrente alternata (CA), sia la polarità dei circuiti sia il collegamento lato rete dei dispositivi influenzano la tensione a circuito aperto risultante. In condizioni meno favorevoli, la tensione di contatto può aumentare fino a raggiungere la somma di tutte le tensioni a circuito aperto dei dispositivi utilizzati. Pertanto, è essenziale misurare la tensione tra le torce di saldatura od i portaelettrodi prima di iniziare il lavoro. La misurazione viene effettuata con un voltmetro posizionando entrambe le punte di misura direttamente sulla torcia di saldatura (portaelettrodi).

Il dovere del datore di lavoro di proteggere e informare

Misure di protezione efficaci possono prevenire gli infortuni sul lavoro ed il datore di lavoro è responsabile della loro attuazione. Norme e regolamenti internazionali, come quelli pubblicati da ISO (Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione), ASME (Società Americana degli Ingegneri Meccanici), AWS (Società Americana di Saldatura) e DIN (Istituto Tedesco per la Standardizzazione), costituiscono la base per condizioni di lavoro sicure.

In ogni caso, gli specialisti della saldatura devono essere informati dei potenziali pericoli. La distanza tra i saldatori deve essere scelta in modo da escludere il contatto simultaneo con due torce di saldatura o portaelettrodi. Se ciò non è possibile, le aree di lavoro devono essere separate da pareti isolanti. Inoltre, è necessario effettuare misurazioni appropriate per garantire che la tensione totale non superi la tensione massima ammissibile a vuoto.

Cosa bisogna tenere in considerazione durante la saldatura?

Prima di iniziare il lavoro, gli addetti alla saldatura devono assicurarsi che le saldatrici utilizzate siano in perfette condizioni. Quelle non utilizzate o lasciate incustodite devono essere spente e scollegate dall'alimentazione elettrica. Gli apparecchi devono sempre essere utilizzati in conformità con la classe di protezione indicata sulla targhetta identificativa, nel rispetto delle relative istruzioni per l'uso.

I dispositivi con grado di protezione IP21 possono essere utilizzati solo in ambienti interni asciutti. Per l'uso all'aperto è richiesta una classe di protezione minima IP23. I cavi di ritorno devono essere collegati il ​​più vicino possibile all'area di saldatura, direttamente al pezzo in lavorazione od al suo supporto.

In caso di guasti, l'alimentazione elettrica deve essere interrotta immediatamente, spegnendo l'apparecchio o staccando la spina di rete. Eventuali danni alle saldatrici, ai cavi di alimentazione od ai fasci di tubi flessibili devono essere segnalati immediatamente al responsabile della saldatura. In nessun caso gli apparecchi difettosi possono essere riutilizzati od aperti senza autorizzazione, in particolare rimuovendo la copertura protettiva.

Pericoli dovuti alla corrente di saldatura vagante

L'uso improprio delle saldatrici può comportare rischi considerevoli. Cavi di ritorno collegati in modo errato o portaelettrodi posizionati in modo non corretto sono aspetti particolarmente critici. Guasti di questo tipo possono causare l'interruzione dei conduttori di terra, delle saldatrici o di altri dispositivi elettrici. Poiché le interruzioni della protezione non sono solitamente visibili dall'esterno, rappresentano un rischio considerevole per chiunque lavori con dispositivi danneggiati.

Disattenzione e negligenza sono le cause più comuni di rotture del conduttore di terra e di conseguenti incidenti. Esempi tipici possono essere portaelettrodi non isolati appoggiati sulla saldatrice o utensili elettrici lasciati sul tavolo di saldatura durante i lavori di saldatura.

Tuttavia, chi rispetta le misure di protezione previste dalle norme vigenti può assicurarsi una protezione efficace contro le correnti di saldatura vaganti. Il cavo di ritorno della corrente di saldatura (massa) deve essere collegato direttamente al pezzo in lavorazione o al suo supporto, mediante morsetti od utilizzando poli magnetici adesivi. Altri componenti come pali metallici, catene o funi di gru non devono mai essere utilizzati come cavi di ritorno.

Se, in casi eccezionali, i pezzi da saldare devono essere sospesi al gancio di una gru, è necessario schermarli accuratamente, ad esempio utilizzando corde tessili asciutte od un gancio girevole isolato. Qualora si utilizzino cestelli da lavoro sospesi durante la saldatura, questi devono essere dotati di un isolamento adeguato. Durante la saldatura e l'utilizzo simultaneo di utensili elettrici, è consentito utilizzare solo attrezzature isolate.

Lavorare in condizioni di alta tensione elettrica

Il rischio di pericoli elettrici è maggiore nei luoghi di lavoro con libertà di movimento limitata. Ciò vale in particolare quando gli addetti alla saldatura devono lavorare in posizioni forzate, come inginocchiarsi, ed entrare in contatto con parti elettricamente conduttive. Anche le aree completamente o parzialmente circondate da materiali elettricamente conduttivi presentano pericoli. Anche un contatto inevitabile od accidentale può causare scosse elettriche.

Per valutare se durante la saldatura ad arco sussiste un rischio maggiore, è possibile utilizzare la seguente regola pratica: se lo spazio libero tra parti elettricamente conduttive posizionate una di fronte all'altra è inferiore a due metri (in lunghezza, larghezza, altezza o diametro), si dovrebbe presumere che vi sia un rischio elettrico maggiore.

Prestare particolare attenzione nei luoghi di lavoro umidi, bagnati o caldi, poiché la resistenza della pelle umana, degli indumenti protettivi e dei dispositivi di protezione può essere significativamente ridotta dall'umidità o dalla sudorazione in questi ambienti. I luoghi di lavoro devono essere considerati "bagnati" se gli indumenti da lavoro sono impregnati di umidità e possono quindi condurre elettricità, il che aumenta significativamente il rischio di incidenti elettrici.

Misure di protezione in caso di aumento del rischio elettrico

Per lavori che comportano un rischio elettrico elevato, è consentito utilizzare solo saldatrici omologate, contrassegnate dal simbolo [S]. Sono inoltre necessarie misure di protezione speciali per garantire che gli addetti alla saldatura siano protetti da parti elettricamente conduttive, nonché da pavimenti e pareti umidi, mediante sottofondi isolanti o strati intermedi di materiale.

Se questa protezione non può essere garantita a causa di pericoli aggiuntivi, come il rischio di caduta, o per mancanza di spazio, il lavoro può essere svolto solo indossando indumenti da lavoro asciutti ed integri. Nelle situazioni in cui non è possibile garantire che gli indumenti rimangano asciutti, come in ambienti caldi, per la saldatura ad arco manuale è possibile utilizzare solo macchine a corrente continua.

La tensione a vuoto degli apparecchi utilizzati deve essere mantenuta il più bassa possibile, a seconda delle operazioni di saldatura e delle caratteristiche dell'apparecchio, e non deve superare i 75 V. Le saldatrici non devono essere installate nella zona di pericolo immediato. Per il controllo a distanza di questi apparecchi deve essere utilizzata una bassissima tensione di protezione.

Assicurarsi inoltre che i saldatori non lavorino da soli in questi lavori: durante la saldatura è necessaria un'adeguata supervisione. Solo specialisti qualificati possono eseguire lavori di saldatura che comportano un rischio elettrico elevato.

Riepilogo e conclusione

La sicurezza viene prima di tutto quando si salda. Un utilizzo improprio delle saldatrici può avere gravi conseguenze, soprattutto a causa di elevate tensioni a vuoto, correnti di saldatura vaganti o quando si lavora in condizioni che comportano rischi elettrici elevati. Tuttavia, questi rischi possono essere significativamente ridotti adottando costantemente misure di protezione adeguate.

È richiesta particolare attenzione nei luoghi di lavoro bagnati, umidi o caldi, dove la protezione fornita da indumenti ed attrezzature potrebbe essere compromessa. In caso di guasti, è necessario adottare immediatamente misure appropriate per prevenire lesioni personali e danni materiali.

ENGLISH

When we think about manual welding, we often picture gleaming arcs, flying sparks, and plumes of smoke.

Vivid scenes like these shape our idea of welding, which is often perceived as harsh and dangerous. But this picture falls short of reality, because visible risks such as arc radiation, hot metal spatter, or welding fume can actually be managed very effectively thanks to modern protective equipment and clear safety standards. Ideally, professional welders are equipped with helmets, gloves, and protective clothing that reliably protect them from external influences. But one often underestimated aspect is a hazard that remains unseen: electrical current.

Even a brief moment of carelessness can have serious consequences: A sudden shout prompts an instinctive turn, and an unprotected hand reaches for the stick electrode. Now, the body has become part of the circuit. In cases like this, insulating work shoes or a welding mat made of nitrile rubber interrupt the flow of electricity and provide reliable protection.

Electrical current always takes the shortest path through the body between the point of entry and the point of exit. If it runs through both hands, for example, the current not only flows through the arms and upper body, but also vital organs such as the heart—with potentially fatal consequences.

Caution around open circuit voltage

While live parts of commercially available electrical appliances are protected against contact, arc welding poses an increased risk because the open circuit voltage can become dangerous contact voltage—especially if the workpiece (ground) and the electrode or non-insulated parts of the electrode holder are touched at the same time. In this case, the current travels through the human body.

Depending on the operating conditions, fixed maximum limits apply to the open circuit voltage. There is an electrical hazard to humans starting at voltages of more than 25 V AC (RMS) or 60 V DC and where there is the potential for a sufficiently high current to flow at the same time.

Even low amperages can be lethal

When electrical current travels through the human body, it has a stimulating effect on muscles, nerves, and the cardiovascular system. Potential consequences range from muscle cramps and respiratory arrest to “current marks”—small, point-like burns at the entry and exit points of the current. Amperages of 30 milliamperes or more pose an acute risk to life. The “let-go current” is between 10 and 15 mA for alternating current and around 50 mA for direct current. If this threshold is exceeded, muscle cramps can be so severe that those affected are no longer able to let go of live parts without assistance—an especially high risk for welding specialists in everyday working life.

Alternating current is considered to be significantly more dangerous than direct current, as it can affect the heart’s natural rhythm and trigger ventricular fibrillation. Another factor that often goes underestimated is that even low amperages of between 1 and 10 mA are sufficient to trigger involuntary reflex movements, which often result in secondary accidents. These uncontrolled reactions could, for example, lead to a fall from a ladder or other injuries.

In addition to the amperage, the duration of exposure to the human body also plays a decisive role in the risk of injury. The longer the flow of current lasts, the more serious the impacts on health. For this reason, it is essential that welding specialists wear suitable protective equipment at all times. In Europe, welding gloves must meet the requirements of the EN 12477 standard, while work shoes should be protection class S3 in accordance with EN ISO 20345.

How do you determine the danger?

The amperage (I) is dependent on the applied voltage (U) and the resistance (R) and follows Ohm’s law (U = R x I). If you want to determine the amperage, a human resistance (without protective equipment) of 1,000 ohms can be assumed from hand to hand or hand to foot. If the welding machine has an open circuit voltage of 50 V according to the rating plate, a potentially lethal current of 50 mA can pass through the body in accordance with Ohm’s law (I = U / R).

Caution when welding with several welding machines

If welding specialists are working on a workpiece with several welding machines at the same time or on components with a conductive connection, the contact voltage that occurs—especially the open circuit voltage—can reach levels higher than permitted. In many cases, this hazardous situation is not immediately evident.

But the situation becomes especially critical when welding with different polarities at the same time. In this case, the total open circuit voltages of the welding machines can lead to dangerously high voltage levels when welding with direct current (DC).

“This happens fairly often, especially on construction sites,” reports Franz Bichler, a welding trainer at Fronius International. “In the past, we often worked in pairs or threes when welding components several meters long—and even with different polarities, to get the best results on complex components. If the grounding is faulty in a situation like this, the accumulated voltage can pass through the welder’s body—with life-threatening consequences such as electric shocks, cardiac arrhythmia, or severe burns.”

When welding with alternating current (AC), both the polarity of the circuits and the grid-side connection of the devices influence the resulting open circuit voltage. Under less favorable conditions, the contact voltage can increase to the total of all open circuit voltages of the devices used. Therefore, it is essential to measure the voltage between the welding torches or electrode holders before starting work. The measurement is carried out with a voltmeter by placing both measuring tips directly on the welding torch (electrode holder).

The employer’s duty to protect and inform

Effective protective measures can prevent workplace accidents, and the employer is responsible for making sure these are implemented. International standards and regulations—such as those published by the ISO (International Organization for Standardization), ASME (American Society of Mechanical Engineers), AWS (American Welding Society), and DIN (German Institute for Standardization)—form the basis for safe working conditions.

Welding specialists must be informed of the potential hazards in all cases. The distance between the welders must be selected so that simultaneous contact with two welding torches or electrode holders is ruled out. If this is not possible, the work areas must be separated by insulating partitions. In addition, appropriate measurements need to be taken to ensure that the total voltage does not exceed the maximum permissible open circuit voltage.

What needs to be taken into account during welding?

Before starting work, welding specialists must ensure that the welding machines they are using are in perfect condition. Those that are not in use or are left unattended must be switched off and disconnected from the power supply. Devices must always be operated in accordance with the protection class shown on the rating plate—in compliance with the relevant operating instructions.

Devices in protection class IP21 may only be used in dry indoor areas. A protection class of IP23 is required as a minimum for outdoor use. Return lead cables should be connected as close as possible to the welding area—either directly to the workpiece or to its support.

In the event of faults, the power supply must be disconnected immediately, either by switching off the device or removing the mains plug. Any damage to welding machines, mains leads, or hosepacks must be reported to the welding supervisor immediately. Under no circumstances may defective devices be used again or opened without authorization—especially not by removing the protective cover.

Hazards due to stray welding current

Improper handling of welding machines can result in considerable risks. Incorrectly connected return lead cables or carelessly placed electrode holders are particularly critical aspects. Faults of this type can cause interruption of the ground conductors, welding machines, or other electrical devices. As breaks in protection are not usually evident from the outside, they pose a considerable risk for anyone working with damaged devices.

Carelessness and inattention are the most common causes of breaks in the ground conductor and resulting accidents. Typical examples might include uninsulated electrode holders that are set down on the welding machine or power hand tools left on the welding table during welding work.

However, those who pay attention to the protective measures stipulated by the applicable standards can ensure they are effectively protected against stray welding current. The welding current return cable (ground) should be connected directly to the workpiece or its support—by clamping it or using adhesive magnetic poles. Other parts such as metal poles, chains, or crane ropes must never be used as return cables.

If, in exceptional cases, workpieces have to be welded while suspended from a crane hook, they must be carefully shielded—for example, using dry textile ropes or an insulated swivel hook. In cases where suspended work baskets are used while welding, these must be fitted with suitable insulation. Only insulated equipment may be used when welding and working with power tools at the same time.

Working in conditions with high electrical voltage

There is an increased risk of electrical hazards in workplaces with restricted freedom of movement. This applies in particular when welding specialists have to work in forced postures—such as kneeling—and come into contact with electrically conductive parts. Areas that are completely or partially surrounded by electrically conductive materials also present hazards. Even contact that is unavoidable or accidental can lead to electric shocks.

You can use the following rule of thumb to assess whether there is an increased risk during arc welding: If the free space between electrically conductive parts positioned opposite one another is less than two meters—in length, width, height, or diameter—you should assume that there is an increased electrical risk.

Make sure to take particular care in wet, damp, or hot workplaces, as the resistance of human skin, protective clothing, and protective equipment may be significantly reduced by moisture or perspiration in these environments. Workplaces should be considered “wet” if workwear is soaked with moisture and can therefore conduct electricity—which significantly increases the risk of an electrical accident.

Protective measures in the event of increased electrical risk

Only approved welding machines marked with the [S] symbol may be used for work involving an increased electrical hazard. Special protective measures are also required to ensure welding specialists are protected from electrically conductive parts as well as damp floors and walls by means of insulating underlays or intermediate layers of material.

If this shielding cannot be provided due to additional hazards—such as a risk of falling—or a lack of space, work may only be carried out while wearing dry, undamaged workwear. In situations where you cannot guarantee that clothing will remain dry, such as in hot environments, only direct current machines may be used for manual arc welding.

The open circuit voltage of the devices used should be kept as low as possible—depending on the welding tasks and device properties—and must not exceed 75 V. Welding machines must not be set up in the immediate danger zone. Protective extra-low voltage must be used for remote control of these devices.

Also ensure that welders do not work alone on these jobs—suitable supervision must be provided during welding. Only qualified specialists may carry out welding work involving an increased electrical hazard.

Summary and conclusion

Safety comes first when welding. Improper handling of welding machines can have serious consequences—especially due to high open circuit voltages, stray welding current, or when working in conditions involving increased electrical hazards. However, these risks can be significantly reduced by consistently observing suitable protective measures.

Special attention is required in wet, damp, or hot workplaces, where the protection provided by clothing and equipment may be impaired. If faults occur, appropriate steps must be taken immediately to prevent personal injury and damage to property.

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