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RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO II (PROJETO FINAL DE ENGENHARIA ELÉTRICA)

MINIMIZAÇÃO DE RISCOS DE CHOQUE ELÉTRICO E DANOS A EQUIPAMENTOS POR MEIO DE

ATERRAMENTO ADEQUADO

Carlos Alberto Freire Maia Júnior - 98/59225 Noemi Souza Alves da Silva – 01/98480

Brasília-DF, julho de 2004.

Universidade de Brasília – UnB Faculdade de Tecnologia – FT Departamento de Engenharia Elétrica – ENE

ii

RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO II (PROJETO FINAL DE ENGENHARIA ELÉTRICA)

MINIMIZAÇÃO DE RISCOS DE CHOQUE ELÉTRICO E DANOS A EQUIPAMENTOS POR MEIO DE

ATERRAMENTO ADEQUADO

Por: Carlos Alberto Freire Maia Júnior

Noemi Souza Alves da Silva

ORIENTADOR Prof. Alcides Leandro da Silva

Brasília-DF, Julho de 2004.


iii

MINIMIZAÇÃO DE RISCOS DE CHOQUE ELÉTRICO E DANOS A EQUIPAMENTOS POR MEIO DE ATERRAMENTO ADEQUADO

Por: Carlos Alberto Freire Maia Júnior

Noemi Souza Alves da Silva

Banca Examinadora: _____________________________________________________ Prof. Alcides Leandro da Silva, Mestre (UnB) (orientador) _____________________________________________________ Prof. Francisco Damasceno Freitas, Doutor (Unb) (examinador interno) _____________________________________________________ Eng. Antônio André de Albuquerque Oliveira, ETB (examinador externo)

Brasília-DF, Julho de 2004.


iv

RESUMO

Um mundo moderno tecnologicamente desenvolvido é inconcebível sem a utilização

disseminada da energia elétrica. Equipamentos diversificados fazem parte do cotidiano das

pessoas e das atividades profissionais, diuturnamente. Dentro do contexto do manuseio diário

da instrumentação e aparelho energizados, este trabalho enfoca a questão da segurança com

atividades envolvendo a eletricidade, delimitando sua atenção no parâmetro choque elétrico

em ambiente de laboratórios da Universidade de Brasília – UnB.

Com o intento de propiciar uma compreensão do tema, conceituações fundamentais

do choque elétrico foram apresentadas. Análises e simulações de falhas elétricas, suscetíveis

de ocorrerem e provocarem, em conseqüência, choques elétricos em alunos, foram

realizadas.

A pesquisa mostrou, também, as configurações de sistemas de aterramentos de redes

elétricas, identificando-se, por similaridade, os esquemas utilizados nos alimentadores dos

laboratórios.

Buscou-se, em toda a extensão desta monografia, evidenciar a importância da

segurança em trabalhos que envolvam a energia elétrica, dada às possibilidades de acidentes

graves provocados pelos choques elétricos. A adequação de aterramento dos equipamentos

elétricos e bancadas de trabalho é evidenciada como meio preventivo a danos a pessoas e ao

patrimônio, como bem preconiza a legislação vigente.

v

DEDICATÓRIAS

À minha digníssima esposa em especial, por sua compreensão nos momentos de

ausência em que me dediquei aos estudos na UnB ;

Aos meus pais, que mesmo com grau de instrução básico, me incentivaram aos

estudos sem medir esforços;

Aos meus irmãos e familiares, pelo apoio inestimável e a todas as pessoas que

contribuíram de forma direta e indireta para minha formação acadêmica.

Carlos Alberto Freire Maia Júnior

Aos meus filhos, Victor e Domenik, por terem me ajudado com seu amor, carinho e

compreensão;

Ao meu marido, Abmael, por sempre ter acreditado em mim, por me ajudar em

assuntos técnicos que nem ele compreendia e, assim como meus filhos, soube entender meus

momentos de alegria e tristeza e ausências motivadas por assuntos em busca de minha

formação, sem, no entanto deixar de tanto me amar.

Noemi Souza Alves Silva

vi

AGRADECIMENTOS

A Deus em primeiro lugar, pois sem o dom da vida jamais poderia realizar este

trabalho;

Ao professor Alcides Leandro, que sempre com sua dedicação e amor ao trabalho

nos orientou;

Aos responsáveis técnicos dos laboratórios da Engenharia Mecânica, Engenharia

Elétrica e da Física pela atenção indispensada às nossas visitas;

E a colega de trabalho Noemi pelo seu interesse e disponibilidade para concluir este

trabalho com zelo e afinco.

Carlos Alberto Freire Maia Júnior

A Deus, autor da minha vida, por permitir que se cumprisse mais esta etapa da minha

vida;

Aos meus pais, irmãos, filhos e marido por acreditarem no meu potencial;

Ao meu companheiro de projeto Carlos Freire;

Ao professor Alcides Leandro, que durante este período mostrou-se mais que um

orientador, mostrou-se um grande amigo.

Noemi Souza Alves Silva

vii

SUMÁRIO

1. Introdução ...........................................................................................................................1

2. Fundamentação Teórica ......................................................................................................3

2.1. Origem Histórica ....................................... .................................................................3

2.2. Estudo do Choque Elétrico ..........................................................................................4

2.2.1. Natureza do Choque Elétrico ...........................................................................5

2.2.1.1.Choque Produzido por Contato com um Circuito Energizado................5

2.2.1.2. Choque Produzido pelo Contato com um Corpo Eletrizado...................6

2.2.1.3. Choque Produzido por Descarga Atmosférica .......................................6

2.2.2. Macro choque.....................................................................................................6

2.2.3. Micro choque.....................................................................................................6

2.3. Efeitos da Corrente Elétrica no Corpo Humano...................................................6

2.3.1. Tetanização..............................................................................................10

2.3.2. Parada Respiratória .................................................................................11

2.3.3. Queimadura .............................................................................................12

2.3.4. Fibrilação Ventricular .............................................................................12

2.4. Influência da Freqüência no Choque Elétrico ....................................................16

2.5. Impedância do Corpo Humano ..........................................................................18

2.5.1.Modelos humanos para impedâncias e choque..........................................19

2.5.1.1.Resistência elétrica do corpo humano............................................19

2.5.1.2.Pele humana...................................................................................23

2.5.1.3.Classificação da pele humana........................................................25

viii

2.5.1.4.Resistência do corpo humano de acordo com a classificação da

pele.................................................................................................27

2.5.1.5.Curvas de segurança da tensão do choque com a classificação da

pele.................................................................................................28

2.6. Tensão de toque e tensão de passo.....................................................................30

2.6.1. Tensão de toque......................................................................................31

2.6.2. Tensão de passo......... ............................................................................32

3.0. Proteção para Garantir a Segurança Contra Choque Elétrico...........................................35

3.1. Proteção Contra Contatos Diretos............................................................................35

3.1.1. Proteção Passiva..............................................................................................36

3.1.1.1. Proteção por Isolação das Partes Vivas .............................................36

3.1.1.2. Proteção por meio de Barreiras ou Invólucros ...................................36

3.1.1.3. Proteção Parcial por meio de Obstáculos ...........................................36

3.1.1.4. Proteção Parcial por Colocação fora do Alcance ...............................36

3.1.2. Proteção Ativa.................................................................................................37

3.1.2.1. Proteção Complementar por Dispositivo “DR” dlta Sensibilidade....37

3.2. Proteção Contra Contatos Indiretos.........................................................................37

3.2.1. Proteção Passiva..............................................................................................37

3.2.1.1. Proteção pelo Emprego de Equipamentos delasse II..........................38

3.2.1.2. Proteção em Locais não Condutores ..................................................38

3.2.1.3. Proteção por Ligação Equipotenciais Locais não Aterradas...............39

3.2.1.4.Proteção por Separação Elétrica..........................................................39

3.2.2. Proteção Ativa.................................................................................................39

3.2.2.1. Proteção por seccionamento Automático da Alimentação...............39

3.3. Proteção Contra Contatos diretos e indiretos...........................................................40

ix

3.4. Aterramento.............................................................................................................46

3.4.1. Fundamentos................................................................................................46

3.4.1.1.Tipos de Aterramento ......................................................................47

3.4.1.1.1. Aterramento Funcional ....................................................47

3.4.1.1.2. Aterramento de Proteção...................................................47

3.4.1.1.3.Aterramento de Trabalho...................................................48

3.4.1.2. Eletrodo de Aterramento......................................................48

3.4.1.3.Condutor de Proteção............................................................51

3.4.2. Esquemas de Aterramento do Neutro..........................................................51

3.4.2.1. Esquema TN.....................................................................................52

3.4.2.2. Esquema TT.....................................................................................56

3.4.2.3. Esquema IT......................................................................................58

4.0. Primeiros Socorros............................................................................................................61

4.1. Método de Respiração Artificial para Reanimação de Vitimas de Choque Elétrico.61

4.4.1. Procedimentos Gerais........................................................................................62

4.1.2. Método de Respiração Artificial Boca-a-Boca .................................................64

4.2. Parada Cardíaca .........................................................................................................64

5.0. Levantamentos dos Laboratórios com Grandes Equipamentos e Seus Sistemas de

Aterramento.......................................................................................................................66

5.1. Oficina de Engenharia Mecânica..........................................................................66

5.2. Laboratório de Plasma..........................................................................................74

6.0. Simulação de uma Falha para a Terra e Comportamento do Sistema de Proteção Contra

Choque Elétrico.................................................................................................................76

6.1.Falha para a Terra de uma Fase da Alimentação...................................................76

6.2.Cálculo da Área da Pele em Contato com a Massa...............................................84

x

6.3.Análise do Comportamento de Proteção dos Equipamentos pela Falha ou

Rompimento dos Condutores Neutro e Terra.......................................................85

7.0. Conclusão..........................................................................................................................87

8.0. Referências Bibliográficas................................................................................................90

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 : Zonas de efeito de corrente alternada (de 50 e 60 Hz) sobre adultos......................08

Figura 2 : Zonas de efeito de corrente alternada (de 15 a 100 Hz) entre mão e pé sobre as

pessoas.....................................................................................................................................09

Figura 3 : Eletrocardiograma que mostra a fibrilação ventricular e a pressão arterial...........13

Figura 4 : Ciclo cardíaco com indicação do período vulnerável dos ventrículos...................14

Figura 5: Modelo Equivalente de Impedância do corpo ........................................................20

Figura 6: Resistência interna do corpo humano para diferentes percursos.............................21

Figura7: Pele humana.............................................................................................................24

Figura 8 : Tensão de toque......................................................................................................31

Figura 9 : Tensão de passo......................................................................................................33

Figura 10 : Pessoa tocando o solo...........................................................................................34

Figura11: Variação das tensões geradas no solo pela passagem da corrente em um eletrodo

de aterramento.........................................................................................................................48

Figura12: Eletrodo constituído por apenas uma haste cravada no solo..................................49

Figura13: Eficiência máxima..................................................................................................50

Figura14: Eficiência reduzida.................................................................................................50

Figura15: Modelo elétrico do esquema TN-S.........................................................................53

Figura16: Modelo elétrico do esquema TN-C........................................................................54

Figura17: Modelo elétrico do esquema TN-C-S....................................................................54

Figura18: Caminho da falta no esquema TN-S

.......................................................................55

Figura19: Modelo elétrico do esquema TT.............................................................................57

Figura 20: Caminho da falta no esquema TT..........................................................................58

Figura 21: Modelo elétrico do esquema IT.................. ..........................................................59

Figura 22:Caminho da falta no esquema IT............................................................................60

Figura 23 : Método da respiração artificial boca-a-boca........................................................64

Figura 24 : Massagem cardíaca...............................................................................................65

Figura 25: Tomada Três Pólos................................................................................................66

Figura 26: Foto da alimentação da prensa hidráulica.............................................................67

xii

Figura 27: Plugues (3P + T) e (3P + T + N)...........................................................................68

Figura 28: Foto do quadro geral da oficina da Engenharia Mecânica.....................................70

Figura 29: Percurso da corrente de falta fase-massa num esquema TN..................................71

Figura 30: Foto do aterramento do gerador de plasma...........................................................74

Figura 31: Falta fase-massa....................................................................................................76

Figura 32: Teste de continuidade do condutor de aterramento...............................................78

Figura 33: Medição da resistência entre o terra-fase, terra-neutro e terra-massa...................78

Figura 34: Equipamento sem condutor terra..........................................................................79

Figura 35: Equipamento com condutor terra.........................................................................79

Figura 36: Foto de uma falta fasse-massa na bancada de experimentos.............................80

Figura 37: Foto de um condutor verde em contato com bancada de experimentos............81

Figura 38: Foto da simulação com uma Dispositivo diferencial-Residual (DR)..................83

xiii

LISTA DE TABELAS Tabela 01 : Valores do fator de corrente do coração (F) para diferentes trajetos da

corrente....................................................................................................................................10

Tabela 02 : Efeitos do choque elétrico em pessoas adultas, jovens e sadias...........................15

Tabela 03 : Relação entre freqüência e limiar de sensação.....................................................17

Tabela 4 : Impedância total do corpo humano em função da tensão de contato.....................23 Tabela 5 : Classificação da pele humana.................................................................................26

Tabela 6 : Medidas de resitência do corpo humano sob condições BB´s da pele...................27

Tabela 7 : Classificação dos métodos de proteção contra choques elétricos ..........................41

Tabela 8 : Competência das pessoas........................................................................................42

Tabela 9 : Situações 1,2 e 3.....................................................................................................44

Tabela 10 : Duração máxima da tensão de contato.................................................................44

Tabela 11 : Chances de salvamento em função do tempo.......................................................61

Tabela 12 : Tempo de seccionamento máximo no esquema TN.............................................73

1

1.0 – INTRODUÇÃO

A busca de novas tecnologias, na atualidade, tem trazido preocupações quanto ao uso

da energia elétrica. Em troca de conforto e bem estar, a sociedade tem sido exposta a

situações de grande risco, que vão desde a degradação do meio ambiente até aquelas que não

podem ser percebidas diretamente, senão pelos seus efeitos: insere-se aí a corrente elétrica.

A gravidade do choque elétrico envolve o estudo de três grandezas elétricas: tensão,

corrente e impedância. Em baixa tensão predominam os efeitos da corrente já em alta tensão

predominam os efeitos térmicos.

Os riscos de acidentes elétricos são reduzidos quando ações básicas são implementadas,

citando-se: aterramento dos equipamentos elétricos com carcaça metálica. O aterramento tem

a função de assegurar, de maneira eficaz, a fuga de corrente para a terra, propiciando

segurança, proteção e funcionabilidade de uma instalação elétrica.

Diante dessa realidade, esse trabalho objetiva levantar as condições de segurança em

alguns laboratórios, do campus universitário, apresentando soluções práticas para corrigir

algumas falhas. Esse levantamento tem como base normas da ABNT (Associação Brasileira

de Normas Técnicas) que tratam de segurança e prevenção contra choque elétrico, como

NBR 5410 [3], NBR 5419 [26], NBR 6533 [16] e a norma internacional 479 da IEC

(International Electrotechnical Commission) [2].

A pesquisa foi motivada por uma preocupação dos alunos na questão da segurança e

prevenção de acidentes do trabalho em ambientes escolares, notadamente nos laboratórios.

Iniciou-se o trabalho buscando-se conceitos e termos técnicos referentes a choque elétrico na

literatura nacional e internacional e a partir dessa compreensão, verificou-se a aplicação dos

itens buscados nas instalações dos laboratórios.

Hesitou-se, por momento, como pesquisar os laboratórios de todo o campus, tarefa

quase impossível, para o escopo que se delineava traçar.

O trabalho então foi desenvolvido em capítulos assim arquitetados:

1. Conceituação visando facilitar a compreensão do trabalho no todo do seu

desenvolvimento, apresentado no capitulo 2 – de Fundamentação Teórica, onde são

2

explanados a natureza do choque elétrico, suas conseqüências e meios de primeiros

socorros.

2. No capitulo 3, trabalhou-se a questão do aterramento com suas diversas modalidades

de conexão a terra, tanto do neutro quanto das cargas, como forma preconizada para

se prevenir acidentes.

3. O capitulo 4 apresenta dados sobre o corpo humano e suas interações com a corrente

elétrica.

4. Os laboratórios visitados aparecem no capitulo 6. Após visitar a diversos laboratórios

da Faculdade de Tecnologia e do Instituto Central de Ciência –ICC, optou-se por

trabalhar com três grandes deles:

- Laboratório de plasma, pelas características do gerador de plasma;

- Laboratório da Engenharia Mecânica no galpão do SG-9, pela extensão das

diversidades dos equipamentos de porte: soldadores, prensas hidráulicas,

tornos, plainas.

- Laboratório de Instalações Elétricas, pela natureza das montagens nas

bancadas envolvendo experimentos energizados com participação de mais de

cem alunos dos cursos de Engenharia Elétrica, Engenharia Mecânica e

Engenharia Civil.

5. No capitulo 7, simulações serão apresentadas no laboratório de Instalações Elétricas e

medidas preventivas serão apontadas para se evitar ocorrência com envolvimento de

alunos, técnicos e professores.

6. Na conclusão, com base nas analises, são apontadas soluções práticas para serem

implementadas nos laboratórios pesquisados.

Salienta-se, em razão da extensão e seriedade do tema, que as unidades acadêmicas do

campus devem ser comunicadas, sobre as condições dos laboratórios, seguindo-se com

levantamento para adequação e prevenção de acidentes.

3

2.0 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 – Origem Histórica

O aumento substancial das aplicações e da utilização da energia elétrica nas últimas

décadas levou pesquisadores de diversos países a realizarem um minucioso estudo sobre os

perigos que a corrente elétrica pode causar ao passar pelo corpo humano. Reporta-se ao século

XXVIII, na França, as pesquisas iniciais, onde foi montado o primeiro laboratório de ensaios

sobre os choques elétricos e culminaram na Universidade da Califórnia com os ensaios do

Prof. Dalziel. Os resultados obtidos pelo professor Dalziel são basicamente os adotados pelas

normas atuais. Em 1930 iniciaram-se as pesquisas sobre o assunto, com os estudos pioneiros

de H. Freiberger e L.P. Ferris, aos quais se seguiram os de C. E Dalziel, W.B. Kouwenhoven,

W.R. Lee, P. Osypka, H. Antoni entre outros. Com o objetivo de avaliar o grau de

periculosidade da corrente elétrica, esses estudiosos realizaram experiências com animais

(bezerros, porcos, carneiros, cães e gatos), seres humanos e cadáveres.

O documento internacional, considerado orientação básica no que diz respeito à proteção

contra choques elétricos em instalações elétricas, é a publicação n° 479 da IEC (Effects of

current passing through the human body), que consolida os estudos realizados sobre o

assunto. Esse trabalho foi publicado pela primeira vez em 1974, preparado por um grupo

selecionado de estudiosos com base em uma longa pesquisa na literatura e na avaliação das

respostas a um questionário preparado. A norma brasileira NBR 6533, de 1981

(Estabelecimento de segurança aos efeitos da corrente elétrica percorrendo o corpo humano)

se baseou integralmente naquela publicação.

A segunda edição da publicação nº 479 da IEC, na realidade, a primeira parte da segunda

edição, designada como 479-1, foi editada em 1984 e apresentou os resultados de novas

pesquisas que permitiram formar uma idéia melhor da ação da corrente elétrica sobre os

organismos vivos, principalmente sobre o homem.

A segunda parte do documento, a publicação n° 479-2, de 1987, analisa alguns aspectos

não abordados na primeira edição de 1974 e na 479-1 de 1984.

A publicação nº 479-1 (1984) é dividida em três capítulos assim discriminados:

4

1. Impedância elétrica do corpo humano.

2. Efeitos da corrente alternada de freqüências compreendidas entre 15 Hz e 100 Hz.

3. Efeitos da corrente continua.

A publicação nº 479-2 (1987) também é dividida em três capítulos, numerados na seqüência

da 479-1. São eles:

4. Efeitos da corrente alternada com freqüências acima de 100 Hz.

5. Efeitos de correntes com formas de onda especiais.

6. Efeitos de correntes de impulsão única de curta duração.

2.2 – Estudo do Choque Elétrico

O choque elétrico é um estímulo rápido e acidental do sistema nervoso do corpo

humano causado pela passagem de uma corrente elétrica. A passagem da corrente elétrica

ocorre quando o corpo é submetido a uma tensão elétrica suficiente para vencer a sua

impedância. Como resultado da passagem da corrente elétrica pelo corpo humano podemos

ter desde uma sensação de formigamento até sensações dolorosas com contração muscular.

Toda a atividade biológica seja ela glandular, nervosa ou muscular, é originada de

impulsos de corrente elétrica. Se a essa corrente fisiológica for acrescentada uma outra

corrente externa, devido a um contato elétrico, ocorrerão no organismo humano alterações

das funções vitais normais. No caso de intensidade de correntes maiores, além da sensação

de dor pode ocorrer lesão muscular ou até mesmo a paralisação do coração e do sistema

respiratório.

A gravidade do choque elétrico é determinada pela intensidade de corrente que o

provocou e que depende basicamente dos seguintes fatores:

- Diferença de potencial a que foi submetido o corpo;

- Área de contato do corpo;

5

- Pressão de contato;

- Umidade da superfície de contato;

- Duração do contato;

- Tensão de contato;

- Fatores psicológicos.

Esses fatores basicamente definem a intensidade de corrente que irá circular pelo corpo,

corrente essa geralmente expressa em miliamperes.

O percurso e o tempo de duração da passagem da corrente são também muito

importantes nos efeitos que serão produzidos no corpo. As correntes mais perigosas são as

que atravessam o corpo de mão a mão, da mão esquerda para os pés ou da cabeça para os

pés, pois afetam diretamente o coração. Se a superfície de contato do corpo estiver úmida ou

suada e os pés molhados, a intensidade de corrente pode assumir valores muito elevados,

produzindo efeitos gravíssimos.

2.2.1 – Natureza do Choque

Quanto à natureza do choque, pode advir por contato com um circuito energizado, por

meio de um corpo carregado eletricamente ou por uma descarga atmosférica [26].

2.2.1.1- Choque produzido por contato com um circuito energizado

Um circuito é denominado energizado quando existe uma fonte de energia

alimentando-o, como por exemplo, o circuito de uma residência alimentada por geradores

através da rede de distribuição das concessionárias. Neste caso, a duração do choque depende

unicamente do tempo de contato com o circuito energizado. As conseqüências podem ser

pequenas contrações ou até lesões irreparáveis.

6

2.2.1.2 - Choque produzido pelo contato com um corpo carregado eletricamente

Aqui, o choque elétrico poderá ser produzido por eletricidade estática, originada, por

exemplo, por um capacitor carregado. Na maioria das vezes o choque não provoca efeitos

danosos ao corpo, porque a duração depende da descarga do capacitor que normalmente

ocorre em pequenos espaços de tempo.

2.2.1.3 - Choque produzido por descarga atmosférica

O choque também pode ser produzido por ação direta ou indireta de descargas

atmosféricas. Os choques dessa natureza geralmente são instantâneos e fatais por causa das

altas voltagens e corrente (de 60kA a 100kA).

2.2.2 – Macro Choque

Macro choque é definido quando a corrente do choque entra no corpo humano pelo

lado externo. A corrente entra pela pele, invade o corpo e sai novamente pela pele. Ou seja,

ocorpo humano está com toda a sua resistência no trajeto da corrente. Macro choque é o

choque a que está sujeito um indivíduo comum.

2.2.3 – Micro Choque É o típico choque que ocorre por defeito em equipamento médico-hospitalar. Qualquer equipamento invasivo, usado para analisar, diagnosticar ou monitorar qualquer órgão humano, poderá produzir micro choque.

2.3 – Efeitos da Corrente no Corpo Humano

Ao passar pelo corpo humano a corrente elétrica danifica os tecidos e lesa os tecidos

nervosos e cerebrais, provoca coágulos nos vasos sanguíneos e pode paralisar a respiração e

os músculos cardíacos. A corrente elétrica pode matar imediatamente ou pode colocar a

pessoa inconsciente, a corrente faz os músculos se contraírem a 60 ciclos por segundo, que é

7

a freqüência da corrente alternada. A sensibilidade do organismo à passagem de corrente

elétrica inicia em um ponto conhecido como Limiar de Sensação e que ocorre com uma

intensidade de corrente de 1mA para corrente alternada e 5mA para corrente contínua.

Os efeitos da corrente elétrica dependem:

I – Intensidade;

II – Tempo de contato;

III – Percurso;

IV – Impedância do corpo humano

É importante salientar que desde 1974, através da publicação no 479 da IEC, eram

definidas cinco zonas de efeitos para correntes alternadas de 50 ou 60 Hz e leva em

consideração pessoas que pesam 50 kg e um trajeto de corrente entre as extremidades do

corpo (mão/mão ou mão/pé), mostradas na Figura 1[2].

A Zona 1 é aquela em que a corrente elétrica não produz reação alguma no corpo

humano. Situa-se abaixo do chamado limiar de percepção (0,5 mA) e é representada pela reta

a da Figura 1. É importante salientar que esse valor varia de acordo com a pessoa, sendo

menor para mulheres e crianças.

A Zona 2 é aquela em que a corrente não produz nenhum efeito patofisiológico

perigoso. Está entre o limiar de percepção e a curva limite de corrente patofisiologicamente

perigoso (curva b) e é dada pela expressão 2.1 a seguir.

tII L

10+= (2.1)

Onde I é o valor eficaz da corrente (mA), IL é o limite de largar (valor eficaz) igual a 10 mA

(em mulheres) e t é o tempo de duração do choque.

Na Zona 3, compreendida entre a curva b e a curva c, não há risco de fibrilação

ventricular, mas a corrente pode provocar outros inconvenientes, tais como: parada cardíaca,

parada respiratória e contrações musculares, geralmente reversíveis.

8

Na Zona 4, a corrente do choque elétrico pode provocar fibrilação ventricular, com

uma probabilidade que vai de 0,5% (curva c) a 50% (curva d).

Na Zona 5, situada após a curva d, há o perigo efetivo da ocorrência de fibrilação

ventricular.

Fonte: IEC479/1974

Figura 1 – Zonas de efeito de corrente alternada (de 50 e 60 Hz) sobre adultos.

No caso de corrente alternada, com freqüência de 15 a 100 Hz, são caracterizadas

quatro zonas, como mostra a Figura 2, para correntes de choque entre mão e pé.

Na Zona 1 não ocorre nenhuma reação. Na Zona 2, não ocorre nenhum efeito

fisiológico perigoso. Na Zona 3, não acontece, em geral, nenhum dano orgânico. Para tempos

longos ocorrem contrações musculares, dificuldade de respiração e perturbações reversíveis

no coração. A Zona 3 é limitada pelas curvas b e c1. Na Zona 4, além dos efeitos da Zona 3, a

probabilidade de fibrilação ventricular aumenta cerca de 5% (curva C2) a 50% (curva C3) e

acima de 50% além da curva C3.

9

Fonte: IEC-479/1974

Figura 2 – Zonas de efeito de corrente alternada (de 15 a 100 Hz) entre mão e pé sobre as pessoas.

A publicação no 479-1 da IEC define o fator de corrente do coração (F) como o fator

que relaciona a equivalência da corrente elétrica no coração para um dado percurso com uma

corrente que passa entre a mão esquerda e o pé. O fator de corrente do coração permite

calcular as correntes IH para percursos diferentes desse, que representam o mesmo perigo de

fibrilação ventricular que o correspondente à corrente de referência IREF, entre a mão esquerda

e o pé. Ou seja,

FII REF

H = (2.2)

Uma vez que os valores de F estão na Tabela 1, para trajetos diferentes da corrente elétrica

que passa pelo corpo humano.

10

TABELA 1 - Valores do fator de corrente do coração (F) para diferentes trajetos da corrente

Trajeto da corrente que passa pelo corpo humano F

Da mão esquerda ao pé esquerdo, ao pé direito ou aos dois pés. 1,0

Das duas mãos aos dois pés. 1,0

Da mão esquerda à direita. 0,4

Da direita ao pé esquerdo, ao pé direito ou aos dois pés. 0,8

Das costas à mão direita. 0,3

Das costas à mão esquerda. 0,7

Do peito à mão direita. 1,3

Do peito à mão esquerda. 1,5

Mão esquerda, mão direita ou mãos e nádegas. 0,7

Fonte: IEC 479-1

Os principais efeitos que uma corrente (externa) pode produzir no corpo humano são

fundamentalmente quatro:

- Tetanização;

- Parada respiratória;

- Queimadura;

- Fibrilação ventricular.

2.3.1- Tetanização

É um fenômeno decorrente da contração muscular produzida por impulso elétrico.

Verifica-se que, sob ação de um estímulo devido à aplicação de uma diferença de potencial

elétrico a uma fibra nervosa, o músculo se contrai voltando ao estado de repouso logo em

seguida. Se antes de ele retornar ao estado de repouso um segundo estímulo ocorrer, estes se

11

somam. Seguidamente pode ocorrer um terceiro estímulo antes do músculo voltar ao repouso

e assim sucessivamente, a este fenômeno dá-se o nome de contração tetânica. Quando a

freqüência dos estímulos ultrapassar um certo limite o músculo é levado à contração

completa, permanecendo nessa condição até que cessem os estímulos, após o que lentamente

retorna ao estado de repouso.

O mesmo fenômeno descrito para uma fibra nervosa elementar ocorre, de forma muito

mais complexa, no corpo humano atravessado por uma corrente elétrica. As freqüências

usuais de 50 e 60 Hz são mais que suficientes para produzir uma tetanização completa.

Para valores mais elevados de corrente elétrica não ocorre a tetanização. A excitação

muscular pode ser suficientemente violenta de modo a provocar uma repulsão, podendo até o

indivíduo ser atirado a uma certa distância. A corrente contínua, desde que de intensidade e

duração suficientes, pode também produzir a tetanização; lembrando também que mesmo

para pequenos valores de corrente há um grande risco, isto porque a impedância do corpo

diminui com a duração do contato.

2.3.2 - Parada Respiratória

Correntes superiores ao limite de largar podem provocar parada respiratória, devido a

tetanização do diafragma (músculo que divide o tórax do abdômen e é responsável pelos

movimentos de contração e relaxamento, que promovem o enchimento de ar nos pulmões).

Estas correntes produzem sinais de asfixia no indivíduo, causados pela contração dos

músculos ligados à respiração. Se o indivíduo permanecer exposto a esta corrente perderá a

consciência e poderá morrer sufocado. Neste caso podemos verificar a grande importância da

respiração artificial, da rapidez de sua aplicação e do tempo pelo qual ela é realizada.

Define-se o limite de largar como sendo a máxima corrente que uma pessoa pode

tolerar ao segurar um eletrodo, podendo ainda largá-lo usando os músculos completamente

estimulados pela corrente. Para corrente alternada de 50/60 Hz há uma diferença entre

homens e mulheres; em média são 10 mA para as mulheres e 16 mA para os homens. Em

corrente contínua os valores médios são 51 mA para as mulheres e 76 mA para os homens.

12

2.3.3 - Queimadura

A corrente elétrica ao atravessar o corpo elétrico pode produzir queimadura por efeito

Joule. A situação torna-se mais crítica nos pontos de entrada e saída da corrente, isto porque

a pele tem uma alta resistência elétrica enquanto os tecidos internos são bons

condutores.Também a resistência de contato entre a pele e a superfície sob tensão soma-se à

resistência da pele; e a densidade de corrente é maior nos pontos de entrada e de saída da

corrente, tanto quanto for pequena a área de contato. As queimaduras agravam-se numa

relação direta com a densidade de corrente. Em alta tensão predominam-se os efeitos

térmicos da corrente, isto é, o calor produz a destruição dos tecidos superficiais e profundos

bem como o rompimento de artérias que desencadeiam hemorragia. As queimaduras

provenientes de choques elétricos são mais profundas e de mais difícil cura, podendo levar a

morte por insuficiência renal.

O indivíduo pode também entrar em contato com superfícies aquecidas por corrente

elétrica, cuja temperatura indica um defeito de sobrecarga na instalação. Caso haja formação

de arco elétrico a temperatura pode atingir valores bastante elevados que certamente destruirá

qualquer tecido humano atingido. Em alguns casos pode haver desprendimentos de partículas

incandescentes que irão produzir o mesmo efeito.

2.3.4 - Fibrilação Ventricular

O músculo cardíaco contrai-se ritmicamente de 60 a 90 vezes por minuto, e sustenta,

como se fosse uma bomba, a circulação sanguínea nos vasos. A contração muscular é

produzida por impulsos elétricos. Se a esta atividade elétrica normal sobrepuser uma corrente

elétrica de ordem externa bem maior do que a corrente biológica as fibras do coração

passarão a receber sinais elétricos excessivos e irregulares, as fibras ventriculares ficarão

superestimuladas de maneira caótica e passarão a contrair-se de maneira desordenada, uma

independente da outra, de modo que o coração não pode mais exercer sua função. Todo este

processo é denominado fibrilação ventricular. A figura 3 mostra que no momento em que se

13

inicia a fibrilação a pressão arterial cai a zero, nestas condições não haverá irrigação

sanguínea pelo corpo, a pessoa desmaiará ficando assim em estado de morte aparente.

Fonte:KINDERMANN,2000.P.49;COTRIN,2003.P.98

Figura 3 – Eletrocardiograma que mostra a fibrilação ventricular e a pressão arterial

A fibrilação do coração pode ocorrer se houver passagem de corrente com intensidade

da ordem de 30 a 500 mA, por período superior a um quarto de segundo. Durante a fibrilação

ventricular a circulação do sangue fica comprometida, resultando na falta de oxigenação dos

tecidos do corpo e do cérebro. O coração raramente se recupera por si só da fibrilação

ventricular. No entanto, se aplicarmos uma corrente de curta duração e de intensidade

elevada, a fibrilação pode ser interrompida e o ritmo normal do coração pode ser

restabelecido. O aparelho empregado para esta finalidade é o desfibrilador elétrico. Não

havendo disponibilidade imediata do desfibrilador a massagem cardíaca permitirá que o

sangue circule pelo corpo, dando tempo para que se providencie o aparelho, pois só a

massagem não permitirá que o coração se recupere da fibrilação ventricular.

14

Fonte:KINDERMANN,2000.P.42

Figura 4 –Ciclo cardíaco com indicação do período vulnerável dos ventrículos

A onda T, representada na figura 4, representa o período de repolarização das fibras

musculares do ventrículo do coração.

O período vulnerável corresponde a uma parte relativamente pequena do ciclo cardíaco,

durante a qual as fibras do coração estão em um estado inicial de repolarização. A fibrilaçao

ventricular ocorrerá se elas forem excitadas por uma corrente externa de intensidade

suficiente.O período vulnerável corresponde à primeira parte da onda T e representa cerca de

10 a 20% do ciclo cardíaco.

Muitos pesquisadores têm procurado o valor mínimo de corrente capaz de dar inicio a

fibrilação, em relação ao tempo pelo qual circula pelo corpo humano, porém as experiências

não têm fornecido resultados concordantes, isto devido a alguns fatores tais como:

- Impossibilidade de realizar experiências diretamente em seres humanos e dificuldades de

extrapolar ao corpo humano os resultados obtidos com animais;

- A corrente I0, que realmente é a causadora da fibrilação ventricular, é apenas uma fração

da corrente I que circula pelo corpo humano; como apenas I é mensurável ocorre que a

relação I0/I não é constante, podendo variar de pessoa para pessoa e, numa mesma

pessoa, dependerá do trajeto da corrente;

- Há um curto espaço de tempo no ciclo cardíaco, período vulnerável, no qual o coração é

eletricamente instável; é o instante em que, decrescendo o potencial de ação, a fibra tende

15

a retornar ao estado de repouso; se a corrente atinge o coração nesse intervalo, a

probabilidade de iniciar a fibrilação aumenta consideravelmente;

- Correntes elevadas nem sempre provocam fibrilação, elas podem determinar uma parada

cardíaca, ou produzir alterações orgânicas permanentes no sistema cardíaco.

Tabela 2 – Efeitos do choque elétrico em pessoas adultas, jovens e sadias. Intensidade

( mA ) Perturbações prováveis Estado após o choque Salvamento Resultado Final

1 Nenhuma Normal ----- Normal

1 – 9

Sensação cada vez mais desagradável à medida

que a intensidade aumenta. Contrações

musculares.

Normal Desnecessário Normal

9 – 20 Sensação dolorosa,

contrações violentas, perturbações circulatórias,

Morte aparente

Respiração artificial Restabelecimento

20 – 100

Sensação insuportável, contrações violentas, asfixia, perturbações circulatórias graves inclusive fibrilação

ventricular,

Morte aparente

Respiração artificial

Restabelecimento ou morte

>100 Asfixia imediata, fibrilação ventricular.

Morte aparente Muito difícil Morte

Vários Ampéres

Asfixia imediata, queimaduras graves,

Morte aparente ou

imediata

Praticamente impossível Morte

Fonte: NISKIER,2000.P.142

Para as freqüências industriais (50 - 60 Hz), desde que a intensidade não exceda o

valor de 9 mA, o choque não produz conseqüências graves, quando a corrente ultrapassa 9

mA, as contrações musculares tornam-se mais violentas e podem chegar a ponto de impedir

que a vítima se liberte do contato com o circuito, se a região torácica for atingida poderão

ocorrer asfixia e morte aparente, caso em que a vítima morre se não for socorrida a tempo.

Correntes maiores que 20 mA são muito perigosas, mesmo quando atuam durante curto

16

espaço de tempo, as correntes da ordem de 100 mA, quando atingem a zona do coração,

produzem fibrilação ventricular em apenas 2 ou 3 segundos, e a morte é praticamente certa.

Correntes de alguns ampéres, além de asfixia pela paralisação do sistema respiratório,

produzem queimaduras extremamente graves, com necrose dos tecidos, nesta faixa de

corrente não é possível o salvamento, a morte é instantânea. A tabela 2 acima resume estas

informações [5].

De um modo geral, pode-se citar outros efeitos, tais como: eletrólise no sangue,

problemas renais, prolapso em órgãos ou músculos, perda da coordenação motora, perda da

sensibilidade, danos à visão e ao cérebro e perturbação no sistema nervoso.

2.4 - Influência da Freqüência no Choque Elétrico

Os danos que uma corrente podem fazer ao atravessar o corpo humano diminuem com

o aumento da freqüência, isto porque as correntes de altas freqüências tendem a passar pela

parte externa do corpo humano, não afetando órgãos vitais e interessando apenas a pele.

Porém há um outro problema que é o efeito térmico relacionado à distribuição não uniforme

de corrente no eletrodo de contato e no próprio corpo.

O gráfico 1 indica o limiar de tetanização e de percepção em função da freqüência,

segundo probabilidade de produção do fenômeno variando de 0,5 a 99,5% (IEC-479/1974).

- Curva 1: mostra o limite convencional das intensidades de corrente elétrica do choque

que não resulta em nenhuma percepção;

- Curva 2: é o inicio da percepção para 50% das pessoas;

- Curva 3: é o inicio da percepção para 99,5% das pessoas;

- Curva 4: é a corrente de largar para 99,5% das pessoas;

- Curva 5: é a corrente de largar para 50% das pessoas;

- Curva 6: é a corrente de não largar para 99,5% das pessoas.

17

Fonte: IEC 479/1974

Gráfico 1 –Corrente elétrica versus freqüência

As curvas mostram que na freqüência de 10 a 100 Hz temos os menores valores de

corrente. Nessas condições, as freqüências de 50 e 60 Hz, de uso comum estão entre as mais

perigosas. A vantagem das altas freqüências em relação à segurança só ocorre em freqüência

da ordem dos MHz.

O Limiar de Sensação da corrente cresce com o aumento da freqüência, ou seja,

correntes com freqüências maiores são menos sentidas pelo organismo, estas correntes de

altas freqüências acima de 100 kHz, cujos efeitos se limitam ao aquecimento são amplamente

utilizadas na medicina como fonte de febre artificial. Nessas condições pode se fazer circular

até 1A sobre o corpo humano sem causar perigo. A tabela 3 lista diversos valores de Limiar

de Sensação em função do aumento da freqüência da corrente elétrica [8].

Tabela 3- Relação entre freqüência e limiar de sensação

Freqüência (Hz) 50-60 500 1.000 5.000 10.000 100.000

Limiar de Sensação (mA) 1 1,5 2 7 14 150

Fonte: www.corpodebombeiro/primeirossocorros

18

2.5 - Impedância do Corpo Humano

Do ponto de vista elétrico, podemos representar o corpo humano por um conjunto de

resistores e capacitores. A impedância do corpo não é constante, varia de pessoa para pessoa,

e em uma mesma pessoa esta variação depende das condições psicofisiológicas e ambientais.

Os principais fatores que contribuem para variação da impedância do corpo humano são:

- Estado da pele. A maior parte da resistência do corpo está localizada na pele, nos pontos

de entrada e saída da corrente. A umidade diminui a resistência da pele; logo o suor piora

mais ainda a situação. Se o contato com a parte sob tensão ocorrer num ponto onde a pele

estiver cortada ou machucada, a resistência cai a valores muito baixos; já se o contato for

num local em que a pele estiver calejada haverá um aumento da resistência, favorecendo

assim a segurança.

- Tipo de contato. A resistência do corpo humano depende do trajeto da corrente, ela é

determinada pelas partes do corpo entre as quais é aplicada a tensão, mão-mão, mão

direita-pé esquerdo etc.

- Superfície de contato. Quanto maior a área de contato com a parte sob tensão, menor será

a resistência do corpo.

- Pressão de contato. Quanto maior a pressão de contato, menor a resistência.

- Duração de contato. Quanto mais prolongado for o tempo de contato, menor se tornará

resistência do corpo. Porém se a quantidade de calor chegar a carbonizar a pele, a

resistência poderá atingir valores elevados.

- Natureza da corrente. Para corrente contínua e corrente alternada nas freqüências de

50/60 Hz, os valores da resistência do corpo humano são praticamente os mesmos. Porém

para freqüências da ordem de MHz, como mencionado anteriormente, a resistência

diminui sensivelmente.

- Taxa de álcool no sangue. Quanto maior a taxa de álcool no sangue, menor é a resistência

elétrica do corpo humano.

- Tensão de contato. Quanto menor a tensão aplicada, menor a resistência elétrica do corpo

humano, ocorrendo maiores variações nos níveis mais baixos de tensão.

19

Considerando todas estas variáveis, é de fundamental importância perceber que a

impedância do corpo humano está intimamente ligada com todo o complexo da atividade

biológica, variando com a excitação, com a concentração mental, com o cansaço físico etc.

2.5.1- Modelos Humanos para Impedâncias e Choque[9]

2.5.1.1- Resistência elétrica do corpo humano

O corpo humano é uma massa eletrolítica, constituída de órgãos presos por músculos

fixados na estrutura óssea, tudo envolto pela pele.

Sendo o corpo humano um condutor, o mesmo estará sujeito à corrente elétrica, desde

que acidentalmente participe do circuito energizado.

A resistência do corpo humano diminui com o aumento da tensão do choque elétrico,

advindo daí, um perigo maior porque a corrente aumenta. Ou seja, a resposta do

comportamento da resistência do corpo humano em relação ao nível da tensão elétrica do

choque é contrária à segurança humana.

No macro-choque, a corrente elétrica passa por três barreiras que se opõem ao choque.

As barreiras são constituídas por impedâncias formadas por:

• Pele humana na entrada e saída da corrente;

• Parte interna do corpo humano.

Atualmente, todos os pesquisadores adotam o modelo de impedância, figura 5,

proposto por Freiberger [22] para choques em AC de 50Hz.

20

Fonte: FREIBERG,1934

Figura 5 - Modelo Equivalente de Impedância do corpo humano

Onde; Zpele => impedância equivalente da pele humana.

Ztotal => impedância total do corpo humano.

Zinterna => impedância interna do corpo humano.

A impedância da pele do corpo humano será melhor analisada nos itens 2.5.1.2, 2.5.1.3

e 2.5.1.4.

A impedância interna do corpo humano, de acordo com o modelo da figura 5, é levemente capacitiva. Geralmente o efeito capacitivo do corpo é desprezado e a impedância interna passa a ser resistiva.

C. F. Dalziel atribui 500 Ω como sendo o máximo valor de resistência do corpo humano entre as extremidades, isto é, o maior percurso da corrente elétrica do choque.

Após pesquisa, U. Sam [23], determinou a resistência interna do corpo humano para

várias possibilidades de percurso da corrente do choque. Todos os valores da resistência

interna mostrada na figura 6 são valores percentuais da resistência interna entre as duas mãos,

relativos ao percurso (trecho) considerado.

O número entre parênteses representa o valor percentual da resistência interna do corpo

humano, relativo ao percurso da corrente elétrica entre as duas mãos segurando um eletrodo

energizado e o ponto considerado, em relação à resistência entre as duas mãos.

Para um choque entre a cabeça e a mão esquerda, por exemplo, a resistência interna

deste trecho é de 50% da resistência interna entre as entre as duas mãos.

Isto é, para a mesma tensão de contato, a corrente de choque entre cabeça e a mão é o

dobro do choque entre mãos.

21

Fonte: KINDERMANN,2000.P.96 Figura 6 – Resistência interna do corpo humano para diferentes percursos

Já o choque entre as duas mãos e cabeça, a resistência interna é 30% da resistência

interna entre mãos. Neste caso, para a mesma tensão de contato, o choque é 3,33. Vezes

maiores.

A pesquisa mostrou que a resistência interna do corpo humano entre a mão e ambos os

pés são de 75% do valor entre mãos, e ambas as mãos para os dois pés de 50%.

Os valores da figura 6 são relativos à resistência do corpo sem a pele humana, mas

verificou-se que a mesma proporção é, também, válida para a impedância total do corpo.

Já Biegelmeier [24], efetuou medições em seres vivos e em cadáveres. Nos seres

vivos as medições foram feitas com tensão de contato de até 150V e extrapolados até 700V.

Os resultados das medidas estão condensados no gráfico 2.

22

A tensão de contato é definida como a tensão que possa aparecer acidentalmente,

quando de uma falha de isolamento, entre duas partes simultaneamente acessíveis. A tensão

de contato presumida é considerada como sendo o mais alto valor de tensão de contato que

possa manifestar-se no caso de ocorrer uma falha.

Fonte:KINDERMANN,2000.P.98

Gráfico 2 - Impedância total do corpo humano x tensão de contato

A proteção contra choque elétrico tem como critério o limite admissível da tensão de

contato, ou seja, o produto da corrente que passa pelo corpo humano por sua impedância

total, em função do tempo. A tabela 4 apresenta valores da impedância total do corpo

humano em função da tensão de contato[2]. Os valores de impedância nela indicados são

validos para seres vivos, considerando um trajeto mão a mão ou mão a pé, com superfícies de

contato variando de 50 a 100 cm2, condições secas e correntes alternadas. Seus valores

mostram também que para uma tensão de contato de 50V aplicada à impedância total do

corpo humano em 95% dos casos pode atingir até 4.375 Ω, enquanto em 5% dos casos pode

baixar até cerca de 1.450 Ω. Com 220 V a situação é bem mais delicada, uma vez que 95%

dos casos a impedância pode atingir 2.125 Ω, enquanto em 5% dos casos pode reduzir-se a

1.000 Ω.

23

Atualmente, estes valores são aceitos para até 250V. Isto porque a partir desta tensão a

pele é danificada, mudando acentuadamente o perfil da impedância total do corpo humano. A

partir de 700V, o dano destrói completamente a pele.

Tabela 4 – Impedância total do corpo humano em função da tensão de contato

5%

população

50%

população

95%

população

Tensão de contato

(V)

1.750 3.250 6.100 25

1.450 2.625 4.375 50

1.250 2.200 3.500 75

1.200 1.875 3.200 100

1.125 1.625 2.875 125

1.000 1.350 2.125 220

750 1.100 1.550 700

700 1.050 1.500 1.000

Fonte: IEC 479-1

A resistência do corpo humano varia acentuadamente com nível de umidade da pele,

assunto este analisado com mais profundidade no item seguinte.

2.5.1.2- Pele humana

A pele humana equivale a 14% do peso do corpo humano e, é composta basicamente

de duas partes designadas de epiderme e derme. Ver figura 7.

A epiderme é a parte externa da pele composta por glândulas e pêlos, com constituição

seca e escamosa. Deste modo, é mal condutora, sendo que sua resistência elétrica varia

principalmente com o estado de umidade no local do contato com o circuito energizado.

24

Figura 7 – Pele Humana

A derme é constituída de vasos e nervos, por isso é úmida e boa condutora. É pela

derme que as correntes de choque de altas freqüências percorrem. Se o choque em alta

freqüência for elevado, toda a derme é queimada e dissolvida, tornando-se um pasta

gelatinosa. A epiderme perde a aderência com o corpo, ficando flácida e caída.

De acordo com o modelo da figura 5, o circuito equivalente da pele é representado por

uma impedância capacitiva. Em termos de equivalente elétrico, a pele tem uma estrutura

composta de camada semicondutora e pequenos elementos condutores (poros).

A impedância da pele depende de:

• Tensão de contato; • Freqüência elétrica; • Tempo de choque; • Área de contato; • Pressão de contato; • Temperatura da pele; • Tipo da pele.

A impedância da pele acompanha o mesmo comportamento indicado no gráfico 2, isto

é, decai com o aumento da tensão de contato, isto é, o perigo aumenta.

Sabe-se que a corrente de choque aumenta com a tensão de contato, aumentando-se em

conseqüência a densidade de corrente na região do toque. Quanto maior a densidade de

corrente maior são os danos na pele. Wagner [25], fez análise do dano na pele devido à

densidade de corrente, cujo resultado está apresentado no gráfico 3.

25

Fonte: KINDERMANN,2000.p.100

Gráfico 3 - Dano na pele humana

Onde:

Zona 1 => nenhum dano na pele;

Zonas 2 => pequenas mudanças na pele, vermelhidão em torno do eletrodo;

Zona 3 => dano acentuado na pele na região do eletrodo com (até)

Formação de bolhas;

Zona 4 =>queimaduras profundas, chegando até a carbonizar a pele.

O gráfico 3 apresenta os danos na pele em função da densidade de corrente no ponto

de contato do choque elétrico.

2.5.1.3- Classificação da pele humana

O macro choque é o choque elétrico de origem externa, a corrente penetra e atravessa a

pele, invade o corpo humano, e sai pela pele em outro local.

A pele humana praticamente limita a corrente e o choque. Portanto, faz-se mister

analisar o choque elétrico sob determinadas condições do estado da pele humana. Em relação

26

ao choque elétrico, a pele humana é classificada [3] pelo seu estado, respectivamente, quanto

ao seu grau de umidade, sendo enquadrada em 4 categorias de acordo com a Tabela 5.

Tabela 5 – Classificação da pele humana

Código da Pele Classificação Características

da Pele Aplicações e Exemplos

BB1 Elevada condições secas

Circunstâncias nas quais a pele

está seca (nenhuma umidade,

inclusive suor).

BB2 Normal condições úmidas

Passagem da corrente elétrica de

uma mão à outra ou de uma mão a

um pé, com a pele úmida (suor) e

a superfície de contato sendo

significativa (por exemplo, um

condutor está seguro dentro da

mão).

BB3 fraca condições molhadas

Passagem da corrente elétrica

entre duas mãos e os dois pés,

estando as pessoas com os pés

molhados a ponto de se poder

desprezar a resistência da pele dos

pés.

BB4 muito fraca condições imersas

Pessoas imersas na água, por

exemplo, em banheiras ou piscinas.

Fonte: NBR 5410:1997

A condição BB1 é a situação pele humana da pessoa seca.

A condição BB2 é a situação da pele humana da pessoa normal no seu trabalho do dia a

dia. É sob esta condição que ocorrem os choques elétricos cotidianos.

A condição BB3 caracteriza o estado da pele humana, quando se está tornando banho

27

com chuveiro ou ducha.

Já no código BB4 a pele está extremamente macia, úmida e frágil, a resistência elétrica

é baixa. O choque, em conseqüência, é violento.

Para efetuar um projeto seguro da instalação elétrica, consorciada com o seu

aterramento elétrico, deve-se considerar o tipo de atividade sob as 4 classificações da pele, em

termos do risco de fibrilação ventricular.

2.5.1.4- Resistência do Corpo Humano de Acordo com a Classificação da Pele

Sob as condições da pele humana do item anterior, medidas da resistência do corpo

humano foram efetuadas [2], aplicando tensão elétrica alternada senoidal entre as duas mãos

ou entre mão e pés. Os valores medidos estão apresentados na Tabela 6.

Fonte: IEC 479

Tabela 6 – Medidas de resistência do corpo humano sob condições BB´s da pele

Analisando a Tabela 6, observam-se várias características do comportamento do corpo

humano.

Para a mesma tensão elétrica, a resistência diminui com o grau de umidade da pele,

aumentando o risco do choque elétrico.

Para a mesma condição da pele humana, o aumento da tensão elétrica diminui a

resistência elétrica do corpo humano, aumentando, também, o choque elétrico.

Esta tendência do corpo humano contraria a filosofia da segurança. Aqui, no caso,

quanto maior o risco, maior é o perigo, porque a resistência do corpo humano diminui com a

tensão.

28

Para os trabalhadores do setor elétrico em geral, considera-se a situação BB2 da pele

humana. Neste caso, a resistência do corpo tende a saturar no valor de 10000 quando a tensão

do choque chega até o valor de 250 Volts, sob o ponto de vista do risco da fibrilação

ventricular do coração. Por este motivo, a resistência do corpo humano recomendada pela

IEEE-80, referência [17], é de 10000. Valor este usado nos projetos de dimensionamento dos

sistemas de aterramento [12], relativos à segurança humana, porque o choque nestas

condições não danifica a pele.

Não tem sentido estimar a resistência do corpo humano para choque elétrico em alta

tensão. Isto porque a corrente do choque em alta tensão é grande, queima, danifica e derrete a

pele, a morte é causada antes por queimaduras e não por fibrilação ventricular.

2.5.1.5-Curvas de Segurança da Tensão do Choque de Acordo com a Classificação da Pele

Muitas pesquisas foram feitas no sentido de se obter um equacionamento que espelhasse a realidade do efeito da corrente com o choque no corpo humano. No entanto, ainda não se obteve sucesso.

O valor da corrente de choque no tempo produz efeitos no corpo humano que estão evidenciados no gráfico 4.

Onde:

Zona 2: geralmente nenhum efeito patofisiológico perigoso.

Zona 3: zona que produz algum defeito perigoso (parada respiratória, risco de

fibrilação).

Zona 4: zona perigosa com probabilidade de fibrilação acima de 50%

Curva S: curva de segurança com probabilidade de 0,5% de ocorrência de fibrilação

ventricular

Conjugando a curva de segurança S do gráfico 4 com a tabela 6 pode-se construir

curvas de segurança S de tensão para cada condição da pele humana.

Deste modo, obtém-se o gráfico 5.

29

Fonte: NF C 15-100,1982

Gráfico 4 - Corrente x tempo de choque

Com a utilização da curva de segurança caracterizada pela classificação da pele humana

os sistemas de aterramentos são projetados de acordo com o tipo de utilização do local.

Para a situação do tipo de atividade que deixa a pele na condição BB4, a tensão

máxima de alimentação das instalações ou equipamentos elétricos é de 12V, que é a assíntota

da curva de segurança BB4 no gráfico 5.

As luminárias imersas na água da piscina, por exemplo, devem ter as lâmpadas

alimentadas por um circuito de 12V. Nesta condição, em caso de um choque acidental, não

haverá risco de fibrilação ventricular do coração.

Já no caso da pessoa com a pele na condição BB3, os equipamentos ao seu alcance

devem ter tensão no máximo de 25V para não haver risco de fibrilação ventricular do coração.

A tensão máxima em AC para não haver risco de fibrilação ventricular é de 50V, para

a condição BB2.

Os choques analisados neste item são para contatos acidentais diretos na parte

30

energizada da rede, equipamentos ou circuitos da instalação elétrica.

Fonte: KINDERMANN,2000.P.106

Gráfico 5 - Curva de segurança S de tensão para cada condição da pele humana

2.6 -Tensão de toque e Tensão de passo

A corrente que entra no sistema de aterramento se dispersa no solo, gerando tensões

elétricas. Essas tensões se aplicadas ao ser humano provocam choques elétricos podendo

causar fibrilação ventricular. Neste contexto é fundamental o conceito de tensão de toque e

tensão de passo.

31

2.6.1- Tensão de toque

A tensão de toque é a tensão elétrica existente entre os membros superiores e inferiores

de um indivíduo, devido a uma falha no equipamento, como por exemplo:

- Uma falha na ruptura da cadeia de isoladores de uma torre de transmissão; o cabo

condutor ao tocar na parte metálica da torre produz um curto-circuito do tipo

monofásico a terra. A corrente de curto-circuito passará pela torre, entrará na terra e

percorrerá o solo até atingir a malha da subestação, retornando pelo cabo da Linha de

Transmissão até o local do curto.


Figura 8- Tensão de toque

No solo, a corrente de curto-circuito gerará potenciais distintos desde o "pé" da torre até

uma distância remota. Este potencial é representado pela curva da figura 8.

No momento do curto-circuito se uma pessoa tocar a torre, ficará submetida a um

choque proveniente da tensão de toque. Entre a palma da mão e o pé haverá uma diferença de

potencial chamada de tensão de toque. Por Norma, e nos projetos de Sistema de Aterramento,

considera-se que a pessoa está afastada de 1m do equipamento em que está tocando com a

mão. Neste caso, a resistência RI representa a resistência da terra do "pé" da torre até a

distância de 1m. O restante do trecho da terra é representado pela resistência R2.

32

Cada pé em contato com o solo terá uma resistência de contato representado por

Rcontato.

Assim, defini-se tensão de toque conforme expressão 2.3,

TOQUECONTATO

OCORPOHUMANTOQUE IR

RV ).2

( += (2.3)

Segundo recomendação da IEEE-80, pode-se considerar que: SCONTATOR ρ3= (2.4)

Onde: ρs => resistividade superficial do solo, isto é, a resistividade da primeira camada da estratificação do solo. Substituindo a expressão 2.4 na 2.3 obtêm-se a expressão 2.5

TOQUES

TOQUE IV ).2.3

1000(ρ

+=

TOQUESTOQUE IV ).5,11000( ρ+= (2.5)

O aterramento no "pé" da torre só estará adequado se, no instante do curto-circuito

monofásico a terra, a tensão de toque ficar abaixo do limite de tensão para não causar fibrilação ventricular. A tensão de toque é perigosa porque o coração está no trajeto da corrente de choque, aumentando o risco da fibrilação ventricular.

2.6.2 Tensão de passo

A tensão de passo é definida como parte da tensão de um sistema de aterramento à qual

pode ser submetida uma pessoa, cujos pés estão separados pela distância equivalente a um

passo.

33

Observe que a tensão de passo diminui à medida que a pessoa se afasta do aterramento.

A tensão de passo será máxima quando um pé estiver junto à haste de terra e o outro, afastado

um metro.


Figura 9- Tensão de passo

Observando a figura 9, deduz-se a expressão 2.6, TOQUECONTATOOCORPOHUMANPASSO IRRV ).2( += (2.6)

Substituindo a expressão 2.4 na 2.6 chega-se a expressão 2.7.

TOQUESPASSO IV ).3.21000( ρ+=

TOQUESPASSO IV ).61000( ρ+= (2.7)

O aterramento só estará bom se a pior tensão de passo for menor do que o limite de

tensão de passo para não causar fibrilação ventricular no ser humano.

A tensão de passo é menos perigosa do que a tensão de toque. Isto se deve ao fato do

coração não estar no percurso da corrente, no caso da tensão de passo. Esta corrente vai de pé

34

a pé, mas mesmo assim ela também é perigosa. As veias e artérias vão da planta do pé até o

coração. Sendo o sangue condutor a corrente de choque devido à tensão de passo vai do pé até

o coração e deste ao outro pé. Por este motivo, a tensão de passo é também perigosa e pode

provocar a fibrilação ventricular.

Observe-se que as tensões geradas no solo pelo curto-circuito criam superfícies

equipotenciais. Se a pessoa estiver com os dois pés na mesma superfície de potencial, a tensão

de passo será nula, não havendo choque elétrico.

Um agravante é que a corrente de choque devido à tensão de passo contrai os músculos

da perna e coxa, fazendo a pessoa cair, e, ao tocar no solo com as mãos, a tensão se transforma

em tensão de toque no solo, conforme mostra figura 10. Neste caso, o perigo é maior, porque

o coração está contido no percurso da corrente de choque.

Fonte: KINDERMANN, 2000.P.19 Figura 10 - Pessoa tocando o solo

Geralmente em projetos de instalações elétricas as prescrições práticas de segurança

são especificadas em termos de tensão. Daí a importância de se definir a tensão de contato.

35

3.0 - PROTEÇÃO PARA GARANTIR A SEGURANÇA CONTRA

CHOQUE ELETRICO

Se nas instalações elétricas de qualquer lugar não se adotar medidas de segurança e

proteção adequada serão grandes os riscos de eletropleção. O perigo pode existir tanto para o

eletricista que, acidentalmente, tocar numa barra energizada de uma subestação ou de um

quadro de distribuição, como o operário pode apoiar-se, também acidentalmente, na carcaça

energizada de um motor elétrico, posto sob tensão por uma falta elétrica.

A periculosidade não está em se tocar num elemento energizado, e sim, em se tocar

simultaneamente dois elementos que estejam em potenciais diferentes. A diferença de

potencial é que representa perigo.

A proteção contra choques elétricos depende de uma série de variáveis, entre as quais

destacam-se os tipos de contatos. Os contatos diretos (quando se toca diretamente num

condutor ativo de uma instalação), geralmente, são devidos a desconhecimento, negligência

ou imprudência das pessoas, estes são mais raros. Os contatos indiretos (quando se toca

numa parte da instalação que é condutora temporariamente, normalmente por uma falta

elétrica, mas que está isolada das partes condutoras da instalação) são mais freqüentes e

representam um perigo maior.

Para a proteção contra choques elétricos há três grupos de medidas [1], descritas a

seguir:

- Medidas de proteção contra contatos diretos e indiretos;

- Medidas de proteção contra contatos diretos;

- Medidas de proteção contra contatos indiretos.

36

3.1. - Proteção contra contatos diretos

Os métodos para proteção contra choques elétricos podem ser divididos em dois

grupos[3]. São eles: proteção passiva e proteção ativa.

3.1.1 – Proteção Passiva

A proteção passiva (sem o condutor PE) tem o objetivo de limitar a corrente elétrica

que por uma falta atravessaria o corpo humano ou impedir o acesso de pessoa a partes vivas.

Estas medidas não prevêem a interrupção de circuitos com falta. A proteção passiva pode

ser:

3.1.1.1- Proteção por isolação das partes vivas

A isolação é destinada a impedir todo contato com as partes vivas da instalação e-

létrica. As partes vivas devem ser completamente recobertas por uma isolação que só possa

ser removida através de sua destruição

3.1.1.2 – Proteção por meio de barreiras ou invólucros

As barreiras ou invólucros são destinados a impedir todo contato com as partes vivas

da instalação elétrica.

3.1.1.3 – Proteção parcial por meio de obstáculos

Os obstáculos são destinados a impedir os contatos fortuitos com partes vivas, mas

não os contatos voluntários por uma tentativa deliberada de contorno de obstáculo.

37

3.1.1.4 - Proteção parcial por colocação fora de alcance

A colocação fora de alcance é somente destinada a impedir os contatos fortuitos com

as partes vivas.

3.1.2–Proteção Ativa




ser:

3.1.2.1 – Proteção complementar por dispositivo “DR” de alta sensibilidade

Qualquer que seja o esquema de aterramento devem ser objeto de proteção

complementar contra contato diretos por dispositivos a corrente diferencial-residual

(dispositivo DR) de alta sensibilidade, isto é, com corrente diferencial-residual nominal igual

ou menor a 30 mA.

3.2 – Proteção contra contatos indiretos

A proteção contra contatos indiretos deve assegurar que em qualquer massa ou

elemento condutor que não faça parte da instalação não exista sobretensão. Também se

subdividem em passiva e ativa [3]:

3.2.1 – Proteção Passiva



38

Estas medidas não prevêem a interrupção de circuitos com falta. A proteção passiva

pode ser:

3.2.1.1 - Proteção pelo emprego de equipamentos da classe II ou por isolação

equivalente

A proteção deve ser garantida pela utilização de qualquer uma das soluções a), b) e c)

expostas a seguir:

a) equipamentos que tenham sido submetidos aos ensaios de tipo e marcados

conforme as normas aplicáveis, a saber:

- equipamentos com isolação dupla ou reforçada (classe II);

- conjuntos pré-fabricados de equipamentos com isolação total;

b) uma isolação suplementar, aplicada (aos equipamentos elétricos que possuem

apenas uma isolação básica) durante a execução da instalação elétrica;

Uma isolação reforçada, aplicada às partes vivas não isoladas e montada durante a

execução da instalação.

3.2.1.2 – Proteção em locais não condutores

São considerados locais não condutores aqueles cujas paredes e pisos apresentam

resistência mínima, em qualquer ponto, de 50kΩ, se a tensão nominal da instalação não for

superior a 500V, ou de 100kΩ, se a tensão nominal da instalação for superior a 500V. É o

caso de locais de com piso de madeira ou com revestimento não removível de material

isolante e paredes de alvenaria.

Nos locais não condutores, a proteção passiva contra contatos indiretos é garantida se

as pessoas não puderem entrar em contato simultaneamente com duas massas ou com uma

massa e um elemento condutor que não faça parte da instalação, caso tais elementos sejam

suscetíveis de encontrarem-se em potenciais diferentes no caso de falta elétrica das partes

vivas.

39

3.2.1.3 – Proteção por ligações equipotenciais locais não aterradas

Todas as massas e elementos condutores simultaneamente acessíveis devem ser

interligados por condutores de equipotencialidade. A ligação equipotencial local não deve ter

qualquer ligação com a terra, seja diretamente, seja por intermédio de massa ou de elementos

condutores. Se o conjunto equipotencial estiver totalmente isolado da terra, não haverá

perigo, pois uma pessoa não poderá tocar simultaneamente em um componente do conjunto e

em outro elemento externo. Se essa condição não puder ser cumprida, deve ser aplicada a

medida de proteção por seccionamento automático da alimentação.

3.2.1.4– Proteção por separação elétrica

A proteção por separação elétrica, prevista na NBR 5410, consiste na alimentação de

um circuito através de uma fonte de separação, que pode ser um transformador de separação

ou uma fonte de corrente que assegure um grau de segurança equivalente ao do

transformador de separação, por exemplo, um grupo motor-gerador com enrolamentos que

forneçam uma separação equivalente.

Esse sistema baseia-se na impossibilidade de fechamento da corrente pela terra no

caso de contato de uma pessoa com uma parte energizada. Tal impossibilidade perdura

enquanto estiver garantido o isolamento para a terra e cessa após a primeira falta para a terra,

o que torna evidente a necessidade de controlar permanentemente o isolamento.

3.2.2- Proteção Ativa




ser:

40

3.2.2.1 – Proteção por seccionamento automático da alimentação

O seccionamento automático da alimentação destina-se a evitar que uma tensão de

contato mantenha-se por um tempo que possa resultar em risco de efeito fisiológico perigoso

para as pessoas. Esta medida de proteção requer a coordenação entre o esquema de

aterramento adotado e as características dos condutores de proteção e dos dispositivos de

proteção.

3.3 – Proteção contra contatos diretos e indiretos

A extrabaixa tensão de segurança, denominada pela NBR 5410 de SELV (do inglês,

Safety Extra-Low Voltage) é considerada pela norma como medida de proteção contra

contatos diretos e contra contatos indiretos, envolvendo prescrições relativas à alimentação e

a instalação dos circuitos.

A sigla PELV (do inglês, Protective Extra-Low Voltage), é adotada para variante

aterrada do SELV.

A característica principal do PELV é limitar a tensão dos circuitos alimentados a

valores que não possam, mesmo em caso de falha, ser superiores à tensão de contato limite,

UL, evitando assim riscos para a vida humana no caso de contatos diretos ou indiretos.

Os circuitos SELV e PELV devem ser alimentados por fontes que proporcionem uma

completa separação galvânica entre eles e os circuitos a tensão mais elevada ou por fontes

autônomas.

Quando, por razoes funcionais, for usada extrabaixa tensão, mas não for possível ou

necessário respeitar quaisquer das condições impostas a SELV e a PELV, a extrabaixa tensão

não pode ser considerada “de segurança”. A NBR 5410 utiliza o termo extrabaixa tensão

funcional denominada de FELV (do inglês, Functional Extra-Low Voltage).

A FELV não se constitui por si só em uma medida de proteção, devendo ser

complementada por outras medidas.

As medidas de proteção por seccionamento automático da alimentação independem da

qualidade da instalação. De acordo com elas, um dispositivo de proteção deve promover o

seccionamento de um circuito quando da ocorrência de uma falta para terra, impedindo a

41

permanência da situação que possa resultar em perigo para as pessoas. Para aplicação destas

medidas de proteção é necessária a coordenação entre o esquema de aterramento e as

características dos dispositivos de proteção, sendo considerado os seguintes esquemas:

- Esquema TN

- Esquema TT;

- Esquema IT.

Tabela 7 – Classificação dos métodos de proteção contra choques elétricos

Proteção contra

Tipo Passiva Ativa

Completa Isolação das partes vivas Barreiras ou invólucros

-

Parcial Obstáculos Colocação fora do alcance

-

Contatos

diretos Complementar -

Uso de dispositivos DR de alta sensibilidade

Sem condutor de proteção

Equipamentos classe II ou isolamento equivalente Local não condutor Ligações equipotenciais locais não aterradas Separação elétrica.

-

Contatos

indiretos Com condutor de proteção

Seccionamento automático em: Esquema TT Esquema TN Esquema IT

Contatos diretos e indiretos

- Extrabaixa tensão de segurança Extrabaixa tensão funcional

-


A tabela 7 [2] apresenta uma classificação dos métodos de proteção contra choques

elétricos prescritos pela NBR 5410.

Para a seleção das medidas de proteção contra choques elétricos (por contato direto ou

indireto), a NBR 5410 recomenda que sejam especialmente observadas as seguintes condições

de influências externas:

42

1) BA - competência das pessoas A tabela 8 [3] resume a competência das pessoas, que leva em conta a capacidade física,

conhecimento técnico e experiência com serviços elétricos.

Tabela 8 – Competência das pessoas

Código Classificação Características Aplicação e exemplos BA1 Comuns Pessoas inadvertidas - BA2

Crianças Crianças que se encontram nos locais que lhe são destinados

Crianças de pouca idade em coletividade, por exemplo, em creche.

BA3 Incapacitados

Pessoas que não dispõem de completa capacidade física ou intelectual (velhos e doentes)

Asilos, hospícios, hospitais.

BA4 Advertidas

Pessoas suficientemente informadas ou supervisionadas por pessoas qualificadas de modo a lhes permitir evitar os perigos que a eletricidade pode apresentar

Locais de serviço elétrico

BA5 Qualificadas

Pessoas que têm conhecimento técnico ou experiência suficiente para lhes permitir evitar os perigos que a eletricidade pode apresentar (engenheiros e técnicos)

Locais de serviço elétrico fechados


2) BB - resistência elétrica do corpo humano

O gráfico 6 [4] indica os valores de impedância do corpo humano, em função da tensão

de contato, para correntes alternadas de até 100 Hz, considerando pele seca (condição BB1) e

pele úmida (condição BB2), respectivamente zonas (1) e (2).

Nas condições BBI e BB2, considera-se o contato entre as duas mãos ou entre uma mão

e os pés. É o caso, por exemplo, de uma pessoa com os pés no chão que toca com a mão um

objeto sob tensão.Nas condições BB3 (pele molhada), e BB4 (pele imersa em água) admite-se

o contato duplo entre as duas mãos e os dois pés; por exemplo, uma pessoa com os pés

molhados que toca com as mãos, também molhadas, um objeto energizado (BB3) ou que toma

43

um banho de imersão (BB4).

Nas condições de contato nulo com o potencial da terra (BCI), não existe qualquer

elemento condutor no local considerado; em particular, o piso e as paredes são isolantes.

Nessa situação podem, eventualmente, ser admitidos contatos diretos com um único condutor

(parte viva). Na condição de contatos fracos (BC2), o piso e as paredes são isolantes, mas

podem existir elementos condutores em pequena quantidade ou de pequenas dimensões, que

geralmente não são tocados por pessoas ou, então, as pessoas que os tocam não estão em

contato simultâneo com massas de equipamentos elétricos. Os locais BCI e BC2 são

chamados de locais não condutores; é o caso de salas, quartos e escritórios, como por

exemplo, pisos de madeira e paredes de alvenaria.

Fonte: IEC 479/1974 Gráfico 6 – Impedância do corpo humano em função da tensão de contato

3) BC - contato das pessoas com o potencial da terra A condição de contatos freqüentes (BC3) corresponde ao caso em que o piso e as

paredes são condutores e/ou onde o local possui elementos condutores que podem ser tocados

simultaneamente com massas de equipamentos elétricos (cozinhas, banheiros, locais externos

e industrias em geral).

A condição de contatos contínuos (BC4) corresponde a locais estreitos e condutores

em que a falta de liberdade de movimento impede que as pessoas escapem facilmente do

perigo.

44

A NBR 5410 define três situações, descritas a seguir:

- Situação 1 (locais secos / úmidos): corresponde às condições (BB2 + BC1), (BB2 + BC2) e

(BB2 + BC3); mais encontrada nos locais residenciais, comerciais e industrias;

- Situação 2 (locais molhados, pele molhada, solo/piso com baixa resistência): corresponde às

condições (BB2 + BC4) e BB3 com qualquer condição BC; é encontrado em áreas externas,

canteiro de obra, campings;

- Situação 3 (banheiros e piscinas): corresponde à condição BB4 com qualquer condição BC. A tabela 9 [3] indica as situações 1,2 e 3 descritas.

Tabela 9 – Situações 1,2 e 3.

Condição de influência externa

BB2 BB3 BB4

BC1 Situação 1 BC2 Situação 1 BC3 Situação 1 Situação 2 Situação 3 BC4 Situação 2 Situação 2 Situação 3


A NBR 5410 considera a proteção contra contatos indiretos a partir da relação entre

tensão de contato e tempo máximo de duração respectivo. Assim, se houver uma falha na

isolação de um equipamento, a alimentação do circuito envolvido deve ser interrompida em

um dado tempo máximo pelo seccionamento automático da alimentação. Esta relação é

apresentada para as situações 1 e 2 na tabela 10 [4] e no gráfico 7 [4].

A tensão de contato limite pode ser definida como sendo o maior valor de tensão que se

pode manifestar, no caso de ocorrer falta de impedância desprezível. Para as situações 1 e 2

será o valor assintótico da tensão, ou seja, 50 V na situação 1 e 25 V na situação 2,

considerando tensões alternadas de 15 a 100 Hz e, respectivamente 120 e 60 V, para as

tensões contínuas sem ondulação. Uma tensão contínua sem ondulação é convencionalmente definida

como apresentando uma faixa de ondulação não superior a 10% em valor eficaz. Para freqüência de

100 a 1.000 Hz e para tensões contínuas retificadas, ainda não foram definidos os valores da tensão de

contato limite.

45

Tabela 10 – Duração máxima da tensão de contato presumida

(tensões alternadas de 15 a 100 Hz). Duração máxima (s) Tensão de contato

(V) Situação 1 Situação 2 25 infinita 5,0 50 5 0,47 75 0,60 0,30 90 0,45 0,25 110 0,36 0,18 150 0,27 0,10 220 0,17 0,035 280 0,12 0,020 350 0,08 - 500 0,04 -

Fonte: COTRIN, 2003.P.110

Para a Situação 3, devem ser fixados valores ainda menores para a tensão de contato limite.

Nesse caso, porém, a proteção por seccionamento automático da alimentação não é considerada

adequada, sendo necessárias medidas adicionais.

46

Gráfico 7 – Duração máxima da tensão de contato

3.4 – Aterramento

3.4.1 – Fundamentos

A palavra aterramento refere-se a terra propriamente dita. O solo é um condutor através

do qual a corrente elétrica pode fluir, difundindo-se. Quando se diz que algum aparelho está

aterrado (ou eletricamente aterrado) significa que um dos fios de seu cabo de ligação está

propositalmente ligado a terra. Ao fio que faz essa ligação denominamos "fio terra".

É muito comum a pergunta do por quê de aterrar os sistemas elétricos. A resposta é

bem simples; aterra-se os sistemas elétricos basicamente por três motivos. São eles:

- Controle de sobretensões;

- Segurança pessoal;

47

- Proteção contra descargas atmosféricas.

Essencialmente o objetivo do aterramento é interligar eletricamente objetos condutores

ou carregados, de maneira a ter as menores diferenças de potencial possíveis.

Funcionalmente, o aterramento proporciona:

- Ligação de baixa resistência com a terra, oferecendo um percurso de retorno entre o

ponto de defeito e a fonte, reduzindo os potenciais até a atuação de dispositivos de

proteção.

- Percurso de baixa resistência entre equipamento elétrico ou eletrônico e objetos metálicos

próximos, para minimizar os riscos pessoais no caso de defeito interno no equipamento.

- Percurso preferencial entre o ponto de ocorrência de uma descarga atmosférica em objeto

exposto e o solo.

- Percurso para sangria de descargas eletrostáticas, prevenindo a ocorrência de potenciais

perigosos, que possam causar um arco ou centelha.

- Criação de um plano comum de baixa impedância relativa entre dispositivos eletrônicos,

circuitos e sistemas.

3.4.1.1 – Tipos de aterramento

Nas instalações elétricas considera-se três tipos de aterramento:

3.4.1.1.1 – Aterramento funcional

O aterramento funcional é basicamente a ligação de um dos condutores do sistema, em

geral o neutro, a terra. Este aterramento está relacionado ao bom desempenho do sistema.

3.4.1.1.2 – Aterramento de proteção

O aterramento de proteção nada mais é do que a ligação à terra das massas dos

elementos condutores estranhos à instalação, visando à proteção contra choque elétrico por

contato indireto.

48

3.4.1.1.3 – Aterramento de trabalho

Tem por objetivo permitir ações seguras de manutenção em partes da instalação

normalmente sob tensão, posta fora de serviços para este fim. Trata-se de aterramento

provisório [4].

Pode-se falar também do aterramento combinado (funcional e de proteção).

3.4.1.2 – Eletrodo de aterramento

O eletrodo de aterramento é o condutor ou o conjunto de condutores enterrados no solo

e eletricamente ligados(s) a terra para fazer o aterramento.O tipo e a profundidade de

instalação dos eletrodos de aterramento devem ser de acordo com as condições do solo.

Analisando o eletrodo composto por apenas uma haste verifica-se por ele uma corrente,

I, e um potencial, UT, em relação a um ponto distante de potencial zero, ilustrado na figura

11. Desta forma define-se resistência de aterramento, RT, do eletrodo como sendo a relação:

Figura 11 – Variação das tensões geradas no solo pela passagem da corrente em um eletrodo de aterramento.

49

A figura 11 mostra que o potencial próximo à haste varia de zero até UT, ou seja, o

potencial do solo diminui ao aumentar a distancia à haste, quase se anula num ponto

“suficientemente distante”.

Teoricamente a resistência de um condutor elétrico é dada por R= ρ.L/A, onde ρ é

resistividade, L, o comprimento percorrido pela corrente e A, a seção que a corrente

atravessa. Aqui a resistência é definida admitindo algumas hipóteses, tal como que a corrente

saia da haste perpendicularmente à sua superfície e que se difunda horizontalmente no

terreno, assim a corrente atravessa superfícies equipotenciais cilíndricas cada vez maiores à

medida que aumentar a distancia à haste.

Admitindo ρ constante, ou seja, terreno homogêneo, obtém-se a resistência de

aterramento dada a seguir:

Figura12- Eletrodo constituído por apenas uma haste cravada no solo.

A expressão mostra que quanto maior o comprimento da haste menor a resistência de

aterramento, isto porque quanto maior a haste maior a superfície de passagem da corrente,

diminuindo assim a resistência. Porém na prática não é comum utilizar hastes muito longas,

que não são simples de enterrar no solo. As mais usadas são de 2 e 3 m.

O diâmetro tem importância praticamente irrelevante, uma vez que a resistência

depende do seu logaritmo, seus valores em media não ultrapassam 25mm.

50

A ligação de hastes em paralelo reduz a resistência de aterramento. Neste caso, para

que seja utilizada plenamente a possibilidade de dispersão da haste é necessário crava-la fora

da zona de dispersão da outra, ou seja, na região de potencial nulo. È comum utilizar o

afastamento entre hastes igual ou superior ao comprimento da haste. Para distância menor, a

eficiência das hastes é bastante reduzida. Desta forma, duas hastes que isoladamente dariam

resistências de aterramento de 10 ohms, quando colocadas em paralelo a uma distancia de 15

m darão uma resistência total de mais ou menos 5ohms; se a distância for de 10 m a

resistência total será mais ou menos 7 ohms.

A figura 13 mostra que a eficácia cresce na proporção direta ao número de hastes:

assim, com duas hastes a resistência cai pela metade, com quatro reduz-se a um quarto.

Já na figura 14 verifica-se uma eficiência reduzida, uma vez que uma haste está na zona

de dispersão da outra. Para mais de duas hastes a analise é análoga.

Figura 13 - Eficiência máxima

Figura 14 – Eficiência reduzida

51

3.4.1.3 – Condutor de proteção

Condutor que liga as massas e os elementos estranhos à instalação entre si e/ou a um

terminal de aterramento principal. Este condutor é designado PE (do inglês Protection Earth),

e o neutro, pela letra N. Quando o condutor tem funções combinadas de condutor de proteção

e de neutro, é designado por PEN [5]. Os sistemas elétricos de baixa tensão, tendo em vista a

alimentação e as massas dos equipamentos em relação a terra, são classificadas pela NBR

5410, de acordo com a seguinte simbologia literal:

- A primeira letra indica a situação da alimentação em relação à terra.

T – para um ponto diretamente aterrado;

I – isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou emprego de uma impedância de

aterramento, a fim de limitar a corrente de curto-circuito para a terra.

- A segunda letra indica a situação das massas em relação à terra.

T – para massas diretamente aterradas, independentemente de aterramento eventual de um

ponto de alimentação;

N – massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado (normalmente é o neutro).

- Outras letras, para indicar a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção.

S – quando as funções de neutro e de condutor de proteção são realizadas por condutores

distintos;

C – quando as funções de neutro e de condutor de proteção são combinadas num único

condutor.

Quando a alimentação se realizar em baixa tensão, o condutor neutro deve sempre ser

aterrado na origem da instalação do consumidor.

3.4.2 – Esquemas de aterramento do neutro

Inicialmente é importante diferenciar a tensão de passo da tensão de contato, já

definido, a tensão de passo, UP, é definida como parte da tensão de um eletrodo de

aterramento à qual pode ser submetida uma pessoa nas proximidades do eletrodo, cujos pés

52

estejam separados pela distância equivalente a um passo (aproximadamente 1m). A tensão de

passo indicada na figura 14 depende da posição do passo no terreno em relação ao eletrodo

de aterramento. Considerando por exemplo, um eletrodo constituído por uma haste vertical

enterrada num terreno homogêneo, a tensão de passo máxima durante a dispersão será entre a

haste e qualquer ponto de uma circunferência equipotencial de raio igual a 1 m.

Tensão de falta, UF, é a tensão que aparece, quando de uma falha de isolamento, entre

uma massa e um eletrodo de aterramento de referência, ou seja, um ponto cujo potencial não

seja modificado pela energização da massa. Como visto anteriormente a tensão de contato,

UB, é a tensão que pode aparecer acidentalmente, quando de uma falha de isolamento, entre

duas partes simultaneamente acessíveis. Diante destes conceitos pode-se escrever UF = UB +

UR, onde UR é a tensão sobre a resistência entre o elemento condutor e a terra. Esta equação

mostra que a tensão de contato é, em geral, inferior a tensão de falta. Se o elemento condutor

estiver no potencial da terra, R = 0 e UR = 0, resultará, portanto em UF = UB.

Conseqüentemente em questões de segurança o que importa é a tensão de falta e não de

contato.

Os sistemas de distribuição de energia elétrica estão divididos em esquema de

condutores vivos e esquema de aterramento. No esquema de aterramento são levados em

consideração, principalmente, o modo de conexão do neutro da fonte de alimentação e as

massas das cargas em relação à referência de terra. Dependendo da maneira que é executada

essa conexão, podem ser obtidos os esquemas de aterramento convencionais, designados por

TN, TT e IT.[3]

Estatisticamente, a falta que mais acomete os sistemas elétricos, independentemente do

esquema de aterramento adotado é a monofásica para a terra, desde a fonte de alimentação

até os circuitos terminais[6].

3.4.2.1 – Esquema TN

O esquema TN possui um ponto da sua fonte de alimentação diretamente aterrado,

geralmente o ponto de neutro de um transformador trifásico, sendo as massas das cargas

conectadas a esse mesmo ponto por meio de condutores de proteção.

53

O esquema TN será classificado como sendo do tipo TN-C quando as funções de

neutro e de proteção forem asseguradas pelo mesmo condutor (PEN) e será do tipo TN-S

quando as funções de neutro e proteção forem asseguradas por condutores distintos,

nomeados por condutor N (neutro) e PE (proteção). A figura 15 apresenta o modelo elétrico

do esquema de aterramento TN-S.


Figura 15 - Modelo elétrico do esquema TN-S.

A nomenclatura contida nas figuras 15, 16 e 17 é a seguinte:

- Fonte, transformador trifásico;

- Rf, resistência de aterramento do eletrodo da fonte;

- Carga, elemento consumidor de energia elétrica;

- F1, F 2 e F3, fases do circuito de alimentação;

- PE, condutor de proteção;

- N, condutor neutro.

54


Figura 16 – Modelo elétrico do esquema TN-C


Figura 17– Modelo elétrico do esquema TN-C-S

55

A eliminação das faltas monofásicas para a terra no esquema de aterramento TN é

obtida por meio da atuação por sobrecorrente da proteção do circuito submetido a essa

situação. A vantagem dessa atuação é a rápida identificação do circuito em falta que pode ser

observada pela paralisação da carga sob sua alimentação, por corte no fornecimento de

energia elétrica. A maior desvantagem está no desligamento de um circuito que pode

comprometer a operação de equipamentos fundamentais ao andamento de um processo.

A impedância do caminho que a corrente de falta percorre no esquema TN-S é baixa,

pois esse caminho é formado principalmente por condutores. A figura 17 mostra um exemplo

do caminho percorrido pela corrente de falta que foi originada na carga suprida por esse

esquema de aterramento.

Figura 18 – Caminho da falta no esquema TN-S.

A nomenclatura contida na figura 18 é a seguinte:

- Fonte, transformador trifásico;

- Rf, resistência de aterramento do eletrodo da fonte;

- Carga, elemento consumidor de energia elétrica;

- L1, L 2 e L3, fases do circuito de alimentação;

- PE, condutor de proteção;

- N, condutor neutro;

56

- ZF1, impedância de uma fase do circuito de alimentação principal;

- Zc, impedância de uma fase do circuito terminal;

- ZPE, impedância do condutor de proteção;

- If, corrente de falta;

- Dj, dispositivo de proteção contra as sobrecorrente.

No Brasil, o esquema TN é o mais comum, quando se tratam de instalações

alimentadas diretamente pela rede pública de baixa tensão da concessionária de energia

elétrica.

Nesse caso, quase sempre a instalação é do tipo TN-C até a entrada, onde o neutro e

aterrado por razões funcionais e segue instalação adentro separado do condutor de proteção

(TN-S). È fácil verificar que, se houver a perda do neutro antes da entrada consumidora o

sistema irá se transformar em TT.

Diante disto é razoável utilizar interruptores diferenciais residuais (DRs), mesmo em

sistema TN-S, para garantir a proteção das pessoas contra choques elétricos.

No esquema TN-C o rompimento de um condutor PEN numa instalação traz problemas

sérios para segurança, isto porque um equipamento alimentado com fase e neutro ficará

devido ao rompimento do PEN, com a massa num potencial igual ao da fase em relação ao

terra; a corrente de falta da isolação é bem elevada, é da ordem de quiloamperes (kA), por

isto este esquema é proibido em instalações móveis cujos condutores tenham seção inferior a

10mm2, em cobre, ou 16mm2, em alumínio, e condutores flexíveis. Este esquema é proibido

também em instalações onde há alto risco de incêndio ou explosão, neste caso é porque a

conexão da carga ao condutor PEN cria um fluxo de corrente na carga resultando em um alto

risco de incêndio e perturbações eletromagnéticas. Durante faltas de isolação estas correntes

de circulação são consideravelmente aumentadas, justificando assim sua proibição em locais

de alto risco de incêndio.

3.4.2.2 – Esquema TT

No esquema de aterramento TT, existe um ponto da fonte de alimentação diretamente

conectado a um eletrodo de aterramento dedicado à mesma, geralmente o ponto de neutro de

um transformador trifásico. As massas das cargas são conectadas a um outro eletrodo de

57

aterramento, independente do eletrodo da fonte. A figura 19 apresenta o modelo elétrico

desse esquema de aterramento.

Figura 19 – Modelo elétrico do esquema TT.

O esquema TT opera de maneira semelhante ao TN quando é submetido à falta

monofásica para a terra, porém no TT o percurso da corrente de falta inclui a terra, o que

limita em muito o valor da corrente devido ao elevado valor da resistência de terra. Essa

corrente é insuficiente para acionar disjuntores ou fusíveis, mas suficientes para colocar em

perigo uma pessoa. Portanto, ela deve ser detectada e eliminada por dispositivos mais

sensíveis, geralmente chamados de interruptores diferenciais residuais (DRs).

A impedância do caminho de falta monofásica para a terra no esquema TT envolve as

impedâncias dos condutores de alimentação e proteção (ZF1+ ZC + ZPE), a resistência de

aterramento da carga (Rc) e da fonte de alimentação (Rf). A figura 20 mostra um exemplo do

caminho percorrido pela corrente de falta que foi originada na carga suprida por esse

esquema de aterramento.

58

Figura 20 – Caminho da falta no esquema TT.

A nomenclatura contida na figura 20é a mesma da figura 18 acrescentado os seguintes

itens:

- Rc, resistência de aterramento do eletrodo das cargas;

- DR, dispositivo Diferencial Residual.

3.4.2.3 – Esquema IT

No esquema de aterramento IT, a fonte de alimentação não possui nenhum ponto

diretamente aterrado, porém entre a fonte e o seu eletrodo de aterramento pode existir uma

impedância ou simplesmente não estarem interconectados. As massas das cargas são ligadas

para a terra por meio de um eletrodo dedicado a esse fim. A figura 21 apresenta o modelo

elétrico desse esquema de aterramento.

Dos esquemas de aterramento convencionais, o IT é o único que não necessita

interromper o fornecimento de energia elétrica para a carga, quando o seu circuito é

submetido à primeira falta monofásica para a terra. Essa característica de imunidade à

primeira falta para a terra é uma grande vantagem do esquema IT em relação aos esquemas

TN e TT. A desvantagem do IT está na forma de identificar o ponto de origem da falta, que é

realizada tipicamente por indicação do Controlador Permanente de Isolação (CPI) associado

59

às pesquisas sucessivas do operador, utilizando o alicate de corrente diferencial, nos diversos

ramos que compõem o sistema elétrico, até identificar o ponto de origem da falta.

Figura 21 – Modelo elétrico do esquema IT.

O valor da impedância do caminho de falta para a terra no esquema IT é alto, pois este

envolve as impedâncias dos condutores de alimentação e proteção (ZF1+ ZC + ZPE), a

resistência de aterramento da carga (Rc), da fonte alimentação (Rt) e, principalmente, a

impedância limitadora da fonte de alimentação (ZL), quando essa for instalada. Dependendo

do valor atribuído para a impedância limitadora a corrente de falta para a terra será de baixa

intensidade. Desta forma, se uma falta monofásica para a terra se estabelecer, no sistema,

essa não causará a atuação do dispositivo de proteção contra as sobrecorrente. A figura 22

mostra um exemplo do caminho percorrido pela corrente de falta que foi originada na carga

suprida por esse esquema de aterramento.

A nomenclatura contida na figura 22 é igual a das figuras 20 e 18 acrescentado apenas

o CPI que representa o dispositivo de controle permanente da isolação.

Alguns processos do setor industrial, aeroespacial e militar exigem, em um único

sistema de distribuição de energia elétrica, as características individuais de operação de cada

esquema de aterramento convencional, ou seja, há necessidade de preservar a alimentação de

determinadas cargas de maior prioridade, cargas prioritárias, no processo, quando essas são

submetidas às faltas monofásicas para a terra. Nessa mesma situação, outras cargas de menor

prioridade, não prioritárias, podem ser retiradas de operação sem causar prejuízo para a

continuidade do processo.

60

Figura 22 – Caminho da falta no esquema IT.

A interrupção da alimentação por falta monofásica para a terra de uma carga que atende

o processo contínuo de uma indústria é um exemplo que pode causar prejuízos materiais

significativos. Circuitos de navegação e comunicação de aeronaves, radares de aeroportos e

sistemas de teledestruição de campos de lançamento de foguetes são exemplos de cargas do

setor aeroespacial que ao serem interrompidas, pelas faltas para a terra, podem colocar em

risco vidas humanas e bens materiais. Circuitos de navegação de aviões, de submarinos e de

barcos são exemplos de cargas prioritárias do setor militar.

Com o objetivo de atender as cargas prioritárias e as não prioritárias em um único

sistema de distribuição de energia elétrica, foi desenvolvido o Esquema de Aterramento

Híbrido (EAH). Esse esquema de aterramento combina as características de imunidade do

esquema IT com a rápida abertura por sobrecorrente do circuito submetido à falta

monofásica para a terra do TN [7].

61

4.0 – PRIMEIROS SOCORROS

As chances de salvamento da vítima de choque elétrico diminuem com o passar de

alguns minutos, pesquisas realizadas apresentam as chances de salvamento em função do

número de minutos decorridos do choque aparentemente mortal, pela análise da tabela 11 [8]

esperar a chegada da assistência médica para socorrer a vítima é o mesmo que assumir a sua

morte, então não se deve esperar, o caminho é a aplicação de técnicas de primeiros socorros

por pessoa que esteja nas proximidades.

O ser humano que esteja com parada respiratória e cardíaca passa a ter morte cerebral

dentro de 4 minutos, por isso é necessário que o profissional que trabalha com eletricidade

deve estar apto a prestar os primeiros socorros a acidentados, especialmente através de

técnicas de reanimação cádio-respiratória.

Tabela 11 – Chances de salvamento em função do tempo

Tempo após o choque p/ iniciar respiração artificial Chances de reanimação da vítima

1 minuto 95 %

2 minutos 90 %

3 minutos 75 %

4 minutos 50 %

5 minutos 25 %

6 minutos 1 %

8 minutos 0,5 %

Fonte: www.Corpodebombeiro/primeirossocorros

4.1 – Métodos de respiração artificial para reanimação de vítimas de choque elétrico

A respiração artificial é empregada em todos os casos em que a respiração natural é

interrompida. Aqui trataremos de dois métodos de respiração artificial. O método de

"Holger-Nielsen" e a boca-a-boca.

62

4.1.1 – Procedimentos Gerais

Antes de tocar o corpo da vítima, procure livra-la da corrente elétrica, com a

máxima segurança possível e a máxima rapidez, nunca use as mãos ou qualquer objeto

metálico ou molhado para interromper um circuito ou afastar um fio.

Não mova a vítima mais do que o necessário à sua segurança.

Antes de aplicar o método, examine a vítima para verificar se respira, em caso

negativo, inicie a respiração artificial.

Quanto mais rapidamente for socorrida a vítima, maior será a probabilidade de êxito

no salvamento.

Chame imediatamente um médico e os paramédicos do Corpo de Bombeiros que

possa auxiliá-lo nas demais tarefas, sem prejuízo da respiração artificial, bem como, para

possibilitar o revezamento de operadores.

Procure abrir e examinar a boca da vítima ao ser iniciada a respiração artificial, a fim

de retirar possíveis objetos estranhos (dentadura, palito, alimentos, etc.), examina também

narinas e garganta. Desenrole a língua caso esteja enrolada, em caso de haver dificuldade em

abrir a boca da vítima, não perca tempo, inicie o método imediatamente e deixe essa tarefa a

cargo de outra pessoa.

Desaperte punhos, cinta, colarinho, ou quaisquer peças de roupas que por acaso

apertem o pescoço, peito e abdome da vítima.

Agasalhe a vítima, a fim de aquece-la, outra pessoa deve cuidar dessa tarefa de modo

a não prejudicar a aplicação da respiração artificial.

Não faça qualquer interrupção por menor que seja, na aplicação da respiração

artificial.

Não faça qualquer interrupção por menor que seja, na aplicação do método, mesmo

no caso de se tornar necessário o transporte da vítima à aplicação deve continuar.

Não distraia sua atenção com outros auxílios suplementares que a vitima necessita,

enquanto estiver aplicando o método, outras pessoas devem ocupar-se deles.

63

O tempo de aplicação é indeterminado, podendo atingir 5 horas ou mais, enquanto

houver calor no corpo da vítima e esta não apresentar rigidez cadavérica há possibilidade de

salvamento.

O revezamento de pessoas, durante a aplicação deve ser feito de modo a não alterar o

ritmo da respiração artificial.

Ao ter reinício a respiração natural, sintonize o ritmo da respiração artificial com a

natural.

Depois de recuperada a vítima, mantenha-a em repouso e agasalhada, não permitindo

que se levante ou se sente, mesmo que para isso precise usar força, não lhe de beber, a fim de

evitar que se engasgue, após a recuperação total da vítima, pode dar lhe então café ou chá

quente.

Não aplique injeção alguma, até que a vítima respire normalmente.

Este caso aplica-se em qualquer caso de colapso respiratório, como no caso de

pessoas intoxicadas por gases venenosos ou que sofram afogamentos.

Na maioria dos casos de acidente por choque elétrico, a morte é apenas aparente, por

isso socorra a vítima rapidamente sem perda de tempo.

O método de respiração artificial consiste em um conjunto de manobras mecânicas

por meio dos quais o ar, em certo e determinado ritmo, é forçado a entrar e sair

alternadamente dos pulmões.Os passos para aplicação deste método são descritos a seguir:

1- Deite a vítima de bruços com a cabeça voltada para um dos lados e a face apoiada

sobre uma das mãos tendo o cuidado de manter a boca da vítima sempre livre.

2- Ajoelhe-se junto à cabeça da vítima e coloque as palmas das mãos exatamente nas

costas abaixo dos ombros com os polegares se tocando ligeiramente.

3- Em seguida lentamente transfira o peso do seu corpo para os braços esticados, até

que estes fiquem em posição vertical, exercendo pressão firme sobre o tórax.

4- Deite o corpo para trás, deixando as mãos escorregarem pelos braços da vítima até

um pouco acima dos seus cotovelos; segure-os com firmeza e continue jogando o corpo para

trás, levante os braços da vítima até que sinta resistência: abaixe-os então até a posição

inicial, completando o ciclo, repita a operação no ritmo de 10 a 12 vezes por minuto.

64

4.1.2- Método da respiração artificial Boca-a-Boca

Para aplicação do método da respiração artificial boca-a-boca deite a vítima de costas

com os braços estendidos e efetue os seguintes procedimentos:

1- Restabeleça a respiração: coloque a mão na nuca do acidentado e a outra na testa,

incline a cabeça da vítima para trás.

2- Com o polegar e o indicador aperte o nariz, para evitar a saída do ar, como na

figura 23.

3- Encha os pulmões de ar.

4- Cubra a boca da vítima com a sua boca, não deixando o ar sair.

5- Sopre até ver o peito erguer se.

6- Solte as narinas e afaste os seus lábios da boca da vítima para sair o ar.

7- Repita esta operação, a razão de 13 a 16 vezes por minuto.

8- Continue aplicando este método até que a vítima respire por si mesma.

Fonte: corpodebombeiros/primeirossocorros

Figura 23 – Método da respiração artificial boca-a-boca

4.2- Parada cardíaca

Aplicada à respiração artificial pelo espaço aproximado de 1 minuto, sem que a

vítima dê sinais de vida, poderá tratar-se de um caso de parada cardíaca.

Para verificar se houve uma parada cardíaca, existem 2 processos:

65

1- Pressione levemente com as pontas dos dedos indicador e médio a carótida, quase

localizada no pescoço, junto ao pomo de Adão (Gogó).

2- Levante a pálpebra de um dos olhos da vítima, se a pupila (menina dos olhos) se

contrair, é sinal que o coração está funcionando, caso contrario, se a pupila permanecer

dilatada, isto é, sem reação, é sinal de que houve uma parada cardíaca.

Ocorrendo a parada cardíaca deve-se aplicar sem perda de tempo, a respiração

artificial e a massagem cardíaca, conjugadas, da seguinte maneira:

1- Massagear a região na altura do coração, que está localizado no centro do Tórax

entre o externo e a coluna vertical;

2- Colocar as duas mãos sobrepostas na metade inferior do externo, como indica a

figura 24.

3- Pressionar, com suficiente vigor, para fazer abaixar o centro do Tórax, de 3 a 4 cm,

somente uma parte da mão deve fazer pressão, os dedos devem ficar levantados do Tórax.

4- Repetir a operação: 15 massagens cardíacas e 2 respirações artificiais, até a

chegada do socorro mais especializado.

Fonte:www.corpodebombeiros/primeirossocorros

Figura 24 – Massagem cardíaca

66

5.0 – LEVANTAMENTO DOS LABORATÓRIOS COM GRANDES

EQUIPAMENTOS E SEUS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Visando a segurança do campus universitário, em relação à instalação elétrica, foi feito

o levantamento de alguns laboratórios, com o objetivo de verificar o nível de tensão de

contato e a corrente de falta, no caso de sobretensão, por falta em equipamentos ou por

descarga atmosférica.

5.1 – Oficina da Engenharia Mecânica

No prédio do SG-9, no térreo, há um galpão onde funcionam vários laboratórios da

Engenharia Mecânica. Entre outras máquinas há uma prensa hidráulica EVA, 100 Ton.;

motor trifásico: Tensão 220/380, corrente 17A/10A; 5 CV; 1.140 rpm; isolamento categoria

B.

O Brasil adotou a IEC 479-1:1994 (Effects of current on human beings and livestock),

a qual prevê o uso de plugues e tomadas de três pinos para circuitos monofásicos ou bifásicos

(2P + T). Já faz vinte anos e é comum se encontrar na maioria dos equipamentos os plugues

de dois pinos. Porém está no prelo uma atualização da NBR 5410 (Instalações Elétricas de

Baixa Tensão) da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) obrigando o uso de

plugues e tomadas de três pinos.

Figura 25 – Tomada Três Pinos

67

As tomadas devem ter três pinos de acordo com a figura 25, com fios condutores

contínuos, bem dimensionados e com emendas bem feitas. Observando a tomada de frente,

as ligações devem ser feitas conforme indicado pelas letras N = Neutro, F = Fase e T = Terra.

A malha de aterramento deverá ser equalizada em todos os pontos de conexão de terra, ou

seja, deverá partir de um único ponto de conexão, a terra, e distribuída aos diversos locais.

Deverá ser verificada sua resistência em toda a extensão. Todas as tomadas deverão estar

corretamente fixadas. O neutro e o terra não podem estar interligados nas tomadas. O ponto

de aterramento deve ter no máximo 10 ohms de resistência, de acordo com o item 5.1.3.1.2

da ABNT 5419 (Para assegurar a dispersão da corrente de descarga atmosférica na terra sem

causar sobretensões perigosas, o arranjo e as dimensões do subsistema de aterramento são

mais importantes que o próprio valor da resistência de aterramento. Entretanto, recomenda-

se, para o caso de eletrodos não naturais, uma resistência de aproximadamente 10Ω, como

forma de reduzir os gradientes de potencial no solo e a probabilidade de centelhamento

perigoso).

Figura 26 - Foto da alimentação da prensa hidráulica

68

Após uma inspeção visual verificou-se que a prensa hidráulica é alimentada através de

um plugue de três pinos, conforme mostra a figura 26 a seguir, para uma alimentação

trifásica de 380 V, 60Hz.

Para uma alimentação trifásica o plugue da alimentação deve ser de quatro ou cinco

pinos. O quarto ou quinto pino tem a função primordial de oferecer segurança ao operador do

equipamento. Ao se ligar um destes plugues a tomada, com o 4o ou 5o realmente aterrado,

todas as partes metálicas externas do equipamento também ficarão aterradas. Se ocorrer

algum defeito interno, principalmente provocado por choques externos, tal que alguma parte

"viva"entre em contato com a carcaça metálica, o fio terra escoará a corrente elétrica para a

terra sem limitação de corrente, queimando assim o fusível de proteção e desergenizando o

equipamento, protegendo assim seu operador.

Diante do exposto, está evidente a irregularidade na alimentação da prensa hidráulica.

Os modelos de plugues para esta prensa estão ilustrados na figura 27.

Figura 33 – Plugues (3P + T) e (3P + T + N)

Prosseguindo com a inspeção visual verificou-se também que não havia nenhuma

conexão da carcaça com a terra.

O passo seguinte foi verificar o esquema de aterramento das instalações do prédio, e o

que foi constatado é que existe uma malha de aterramento com resistência de terra de 2Ω

69

(medido). Uma solução para a prensa hidráulica seria aterrar sua carcaça a malha de

aterramento da edificação, num esquema TN-S.

O transformador que alimenta os laboratórios desta oficina não se encontra aterrado na

origem da instalação, dele parte quatro condutores (3F + N) que chegam no quadro de

distribuição da oficina, onde o neutro é então aterrado. A NBR 5410/97 no item 4.2.2.2.4 diz

que quando uma instalação for alimentada em baixa tensão, o condutor neutro deve ser

aterrado na origem da instalação, logo a alimentação desta oficina não está de acordo com as

normas técnicas de segurança em instalações de baixa tensão.

O quadro de distribuição geral foi recentemente trocado, porém a instalação elétrica

não foi refeita. Na instalação elétrica antiga há uma barra PE, onde o neutro do

transformador é aterrado, nesta barra existe uma conexão para a malha de aterramento, feita

através de um fio de 10mm2. Se ocorresse uma descarga atmosférica na rede de alimentação

o neutro do transformador seria o caminho da corrente de escoamento que chegaria na barra

PE do quadro geral dentro da oficina. Da barra PE para a malha de aterramento o fio de

10mm2 certamente não suportaria esta corrente, haveria um centelhamento, pondo em risco a

segurança dos equipamentos e pessoas da que trabalham na oficina.

A figura 28 mostra a foto do quadro geral novo, onde a barra PE está com somente uma

conexão, que vem da barra PE da instalação antiga, todos os equipamentos aterrados na

oficina estão ligados a antiga barra PE. A figura 34 mostra também uma barra de neutro no

quadro sem nenhuma conexão. Troca-se o quadro por um que está dentro das condições de

segurança, exigido pelas normas técnicas, porém não se faz as devidas mudanças na

instalação elétrica para usufruto desta segurança.

Como o neutro do transformador chega a barra PE e dela não segue para barra de

neutro, do quadro de distribuição, tem-se uma barra PEN de onde partirão os condutores

PEN para diversas máquinas. Esta situação mostra que o esquema de aterramento nesta

oficina é o TN-C, ou seja, o condutor PEN juntamente com as massas da instalação é

aterrado em uma mesma malha de aterramento existentes na edificação. Neste esquema de

aterramento a tensão das massas em condições normais é igual à tensão no ponto de ligação

entre o neutro e as massas. Se por algum motivo houver o rompimento do condutor PEN o

problema é sério, as massas alimentadas com fase e neutro ficarão, devido ao rompimento do

PEN, com a massa num potencial igual ao da fase em relação ao terra. A corrente de falta da

70

isolação é bem elevada, é da ordem de quiloamperes (kA). Por isto, este esquema é proibido

em instalações onde haja risco de incêndio ou explosão. Nesta oficina há uma área com

vários botijões de gás que alimentam maçaricos, que não deixa de representar risco de

incêndio.

Figura 28 - Foto do quadro geral da oficina da Engenharia Mecânica

A figura 29 indica uma situação de falta fase-massa num esquema TN. São

consideradas a resistência de aterramento do secundário do transformador, RB, a resistência e

resistência de aterramento do secundário do transformador, RE e XE, a resistência e a

reatância dos condutores fases, desde o transformador até a massa sob falta, RL e XL, a

resistência e a reatância dos condutores de proteção, desde a massa sob falta até o terminal de

aterramento principal, RPE e XPE, a impedância de falta, ZF, a impedância do corpo humano,

ZH, e a resistência entre a pessoa a terra (resistência do piso, se for o caso, do sapato, R).

71

Figura 29 – Percurso da corrente de falta fase-massa num esquema TN

Será considerada apenas a malha superior como caminho da corrente de falta, visto que

os valores de ZH, R e RB, normalmente são muito superiores a impedância total dos circuitos

de proteção. Para uma falta fase-massa, ZF = o, logo a impedância, ZS, deste percurso é dada

pela expressão 5.1.

(5.1)

Considerando Uo a tensão fase-neutro, obtém-se a expressão 5.2.

(5.2)

A tensão de contato UB que é igual a tensão de falta UF (malha inferior desconsiderada),

será a queda de tensão dos condutores de proteção (queda entre os pontos M e O). É dada

pela expressão 5.3.

(5.3)

72

Dividindo-se Uo/UB, chega-se na expressão 5.4.

(5.4)

Considerando a seção dos condutores inferior a 35 mm2, e admitindo que os condutores

de proteção estejam na proximidade dos condutores vivos; pode-se desprezar as reatâncias do

percurso de IF. Assim ZS e Uo serão dadas pelas expressões 5.5 e 5.6 respectivamente.

(5.5)

(5.6)

Logo se obtêm a expressão 5.7.

(5.7)

Nestas condições o novo valor de Uo/UB será dado pela expressão 5.8.

(5.8)

As duas relações aqui demonstradas de Uo/UB mostram que à medida que esta relação

cresce, e, o perigo diminui (Uo é constante), ao diminuir a impedância dos condutores de

proteção, ou seja, ao aumentar sua seção.

Ao contrario do que muito supõe, o simples aterramento das massas (sua ligação aos

condutores de proteção) não é suficiente para garantir uma situação segura. Nesta ultima

relação de Uo/UB, considerando RPE = RL (condutores de proteção de mesmo tipo) e

desprezando RE, obtém-se:

73

- Uo = 220 V UB = 110 V

Este valor para tensão de contato é considerado perigoso se não houver um

seccionamento do circuito correspondente num tempo adequado. A NBR 5410/97 prevê o

seccionamento automático da alimentação conforme a tabela 12 a seguir, aonde Ia é a

corrente que garante a atuação do dispositivo de proteção do circuito num tempo igual ou

inferior ao tabelado, ou, no máximo, 5s na situação 1, para circuitos terminais que só

alimentem equipamentos fixos e para circuitos de distribuição.

Tabela 12 -Tempo de seccionamento máximo no esquema TN

Uo Tempo de seccionamento (s)

(V) Situação 1 Situação 2

115,120, 127 0,8 0,35

220 0,4 0,20

277 0,40 0,20

400 0,20 0,05

>600 0,1 0,02

Uo : Tensão nominal entre fase e terra, valor eficaz em corrente alternada


ZS.Ia ≤ Uo

SITUAÇÃO 1: Condição de pele normal (úmida), em local com piso e paredes

isolantes ou não.

SITUAÇÃO 2:Condição de pele molhada, em local com piso e paredes não Isolantes.

Esta analise não pode ser mais especifica uma vez que não foi possível obter os

dados reais do transformador.

74

5.2 – Laboratório de Plasma

No laboratório de plasma, localizado no ICC-Sul, foi feita uma inspeção visual das

condições de segurança contra contatos indiretos. Neste laboratório havia um gerador de

plasma, que chamou bastante atenção, devido à maneira como ele estava “aterrado”.

Figura 30 – Foto do aterramento do gerador de plasma

A figura 30 mostra a foto do suposto aterramento; nela se verifica a ligação de um

ponto do gerador, supostamente a carcaça, através de um fio de antena de som que é

conectado ao condutor de proteção. A inspeção seguiu-se, por trás do ICC-Sul, até o ponto

onde este condutor de proteção seria enterrado; neste ponto verificou-se que existia apenas

uma barra de aterramento. O que surpreendeu foi que de todas as salas saiam condutores de

proteção que seguiam para uma barra de aterramento, ou seja, cada sala tem seu aterramento

75

individual, logo o aterramento pode ser TT ou IT, dependendo da maneira como o neutro da

alimentação estiver aterrado.

Em edificações com a dimensão do ICC-Sul jamais se poderia pensar em um

esquema de aterramento onde as massas ficassem isoladamente aterradas. Se houver uma

sobrecarga em qualquer ponto desta edificação a corrente conduzida à terra trará efeitos

danosos a outros pontos causados pela indução eletromagnética gerada. No caso do gerador

de plasma o aterramento existente para escoamento de corrente poderá servir como uma

“fonte de corrente”, colocando assim em risco o seu funcionamento e a segurança das

pessoas que o manuseiam.

Assim a solução para este problema é fazer uma malha de aterramento em volta de

toda a edificação, assegurando que, no caso de sobretensão, não haja diferença de potencial

entre nenhum ponto; desta maneira toda a corrente será drenada para terra sem causar

indução eletromagnética e tampouco colocar em risco as pessoas que trabalham em contato

com quaisquer máquinas.

76

6.0 – SIMULAÇÃO DE UMA FALHA PARA A TERRA E

COMPORTAMENTO DO SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA

CHOQUE ELÉTRICO

6.1 - Falha para a Terra de uma Fase da Alimentação O laboratório de instalações elétricas, situado no prédio do SG-11 é utilizado para

experimentos contemplando ligações de lâmpadas, interruptores, tomadas, campainha, relés,

contatores e motores elétricos com tensões de 220V e 380V. Serve às disciplinas de

eletricidade da Engenharia Mecânica e Engenharia Civil e de instalações elétricas da

Engenharia Elétrica. O número de usuários do laboratório é de cerca de 90 alunos por

semestre além dos técnicos , monitores e professores, todos expostos às ligações dos

experimentos com manipulações dos instrumentos de medidas. Neste panorama, evidencia-se

a importância de uma análise relativa às questões de segurança contra choque elétrico e a

eficiência do sistema de proteção já instalado . Para isso procedeu-se a uma simulação de falta

fase-terra na bancada de realização dos experimentos com o intuito de verifica-se a atuação

dos dispositivos de proteção e o conseqüente nível de segurança proporcionado aos usuários

quanto à corrente de fuga normal , uma deficiência ou falta de isolamento em um condutor

energizado com a bancada, ou ainda um contato acidental do aluno com partes energizadas

dos experimentos nas bancadas (ver fig.31) .

Figura 31 – Falta Fase-massa

77

Através de uma análise visual procurou-se identificar o tipo de esquema de

aterramento de um ponto da fonte de alimentação da instalação e as massas dos equipamentos

entre o neutro e o terra existente no laboratório e constatamos o esquema TN-S onde o

condutor neutro e terra são distintos. Neste tipo de configuração o percurso da corrente fase-

massa é de impedância baixa , o que proporciona corrente de valores elevados , suficiente para

ser detectado e interrompido por disjuntores ou fusível .

A análise visual objetivava confirmar se os componentes elétricos ligados

permanentemente à instalação estavam em conformidade com as normas NBR 5410/97 de

instalações elétricas de baixa tensão quanto às medidas contra choques elétricos e de proteção

por seccionamento automático da alimentação contra contatos indiretos e diretos, conforme

itens 5.1, 5.1.3.1, 5.1.2.5, 5.7.2 , 5.8.1.2 e 5.8.1.3 da NBR 5410/97 e itens 10.1.2, 10.2.1.1,

10.2.1.4, 10.2.1.5 e 10.2.1.6 da NR-10 instalações e serviços em eletricidade e sem danos

visíveis , capazes de comprometer seu funcionamento de segurança.

Para constatar a proteção ativa complementar contra contatos diretos e indiretos para

seccionamento automático na alimentação da instalação do esquema de aterramento TN-S

(esquema de aterramento onde o neutro e o terra são separados em condutores distintos em

toda a instalação) do laboratório de instalações elétricas onde o condutor de proteção

desempenha um papel de grande importância foi medida a resistência do condutor de proteção

e verificou-se a sua continuidade . Na verificação da continuidade pode-se ver que entre o

terminal de aterramento principal e o terminal de aterramento da tomada de corrente da

bancada de experimentos do laboratório de instalações elétricas que , de fato o condutor terra

apresentava continuidade ao longo de toda a instalação como ilustrado na figura 32.

Com o intuíto de investigar a qualidade do aterramento medimos com um

multímetro, na escala de tensão, a tensão fase-terra, fase-neutro, terra-neutro e a bancada de

trabalho (massa) do laboratório de instalações elétricas ao terminal de aterramento como

ilustrado na figura 33.

Verificou-se que a tensão entre terra-neutro e o terra com a bancada de trabalho do

laboratório foi muito baixa, o que significa dizer que não há quase diferença de potencial entre

78

eles e o aterramento da instalação está satisfatório . As tensões entre fase-terra e fase-neutro

também foram medidas e foi observado que a tensão fase-terra ficou em torno de 3V, maior

que a tensão fase-neutro, ou seja, há uma pequena tensão no condutor neutro e o terra se

encontra com uma impedância muito baixa comprovando a qualidade do aterramento.

Figura 32 – Teste de continuidade do condutor de aterramento .

O bom aterramento do laboratório de instalações elétricas deve-se ao fato de que o

mesmo está ligado a uma malha de terra com baixa impedância. Esta impedância foi medida

pelos alunos do curso de instalações elétricas do curso Engenharia Elétrica neste semestre e

ficou em torno de 2 ohms.

Figura 33 – Medição da resistência entre o terra-fase, terra-neutro e terra-massa

79

Depois de constatado que o laboratório de instalações elétricas está em um nível bom

de segurança quanto ao risco de choque elétrico realizou-se uma simulação de uma falha fase-

massa da bancada de experimentos para a terra sem o condutor de aterramento conforme

mostrado na figura 34 .

Figura 34 - Equipamento sem condutor terra

Figura 35 – Equipamento com condutor terra.

80

E em seguida com o condutor de aterramento ligado à bancada de experimentos do

laboratório de instalações elétricas simulou-se novamente um falha fase-massa para a terra

conforme figura 35 acima.

Para observar o comportamento dos dispositivos de proteção foi utilizado um kit

previamente montado pelo professor de instalações elétricas constituído por uma lâmpada para

representar a massa energizada e um potenciômetro para simular a impedância do corpo

humano . Feita as devidas ligações do kit e do dispositivo de proteção contra sobrecorrente

(fusível) o condutor energizado foi colocado em contato com a carcaça e verificou-se que a

lâmpada acendeu indicando que a fase estava na massa conforme foto da fig.36.

Figura 36 – Foto de uma falta fasse-massa na bancada de experimentos

Após certificação de que a bancada estava com tensão de 220V, fez-se o contato de um

condutor com a bancada, representando um contato acidental de um aluno com a massa

energizada (ver foto da figura 37). Quase que instantaneamente o dispositivo de proteção

81

(fusível) atuou. Demonstra este experimento, que a corrente que circularia por uma pessoa sob

choque elétrico seria muito menor que a que atravessou o dispositivo de proteção. Se não

existisse o condutor de proteção (PE) a corrente do circuito não aumentaria e a proteção

(fusível) não iria desligar o circuito, ou seja, a corrente que circularia pelo corpo seria elevada.

Figura 37 – Foto de um condutor verde em contato com bancada de experimentos

Em seguida, repetiu-se todo o procedimento anterior, porém agora, com auxílio do

dispositivo diferencial-residual (conhecido como DR). O objetivo era verificar a alta

sensibilidade e eficácia, do dispositivo, no seccionamento automático da alimentação dos

circuitos contra contatos indiretos e como medida complementar contra contatos diretos.

Com o condutor fase energizado, foi simulada novamente uma falha para a bancada

de experimentos do laboratório de instalações elétricas sem o condutor terra e sobre calços de

madeira. Nesta situação, a massa ficou flutuando, ou seja, com tensão de 220V em cima dela ,

o que é extremamente perigoso para a segurança dos alunos no laboratório. Depois de

82

constatado que a massa estava sob potencial da fase da alimentação verificou-se que o

dispositivo diferencial-residual (DR) com sensibilidade de 30 miliampéres (mA) instalado na

bancada não disparou , pois não encontrou corrente diferencial-residual, ou seja, não

encontrou corrente de “fuga” nas isolações da bancada e nem para a terra . Se uma pessoa

tocasse a bancada, naquele momento, o DR iria disparar e seccionar o circuito em fração de

segundos.

Posteriormente, fez-se contato com a bancada ao lado através de um condutor ligado

ao DR conforme foto da figura 38, o DR atuou porque detectou uma corrente diferencial-

residual através da alimentação. Foi desconectado o plugue de alimentação, tornando assim,

impossível a circulação de qualquer corrente diferencial-residual, o dispositivo DR não atuou ,

pois a bancada ao lado estava isolada por pés de borracha e no mesmo potencial da bancada

onde estava instalado o DR.

Após realização destas simulações ficou bastante evidente que no laboratório de

instalações elétricas os alunos, técnicos e professores estão sujeitos a sofrerem um choque

elétrico por contato acidental em um condutor energizado ou por contato indireto com a

bancada de experimentos. Apesar do laboratório apresentar um sistema de proteção contra

sobrecorrente e botões de segurança para seccionar a alimentação das bancadas, o nível de

segurança do laboratório deve ser melhorado com a instalação de dispositivos diferenciais-

residuais (DR´s) conforme prevê a norma NBR-5410/97 nos seus itens 5.1.2.5.1 (Qualquer

que seja o esquema de aterramento, devem ser objeto de proteção complementar contra

contatos diretos por dispositivos a corrente diferencial-residual-DR de alta sensibilidade, isto

é, com corrente diferencial-residual igual ou inferior a 30mA) e 5.1.3.1.(O seccionamento

automático da alimentação destina-se a evitar que uma tensão de contato se mantenha por um

tempo que possa resultar em risco de efeito fisiológico perigoso para as pessoas).

Tendo em vista o uso do DR nestas simulações deve-se distinguir o conceito do uso de

DR`s na proteção contra contatos indiretos e na proteção complementar contra contatos

diretos. É importante observar dois aspectos essenciais da proteção contra contatos indiretos

por seccionamento da alimentação.

83

Figura 38 – Foto da simulação com um Dispositivo diferencial-Residual (DR) Em primeiro lugar a ação protetora se dá automaticamente , no instante da ocorrência

da falha de isolamento, independentemente de haver ou não alguém em contato com a massa

do equipamento cuja isolação veio a falhar; e em segundo lugar se houver uma pessoa em

contato com a massa do equipamento , no momento da falha , a pessoa não será o único

caminho para a corrente de falta, já que a massa do equipamento está presumivelmente

aterrada (ligada ao sistema de condutores de proteção da instalação). Já na proteção

complementar contra contatos diretos, o DR deve ser capaz de oferecer segurança contra

corrente diferencial-residual, que não é detectada pelos dispositivos de sobretensão. Para isto

tem que haver um caminho para a terra desta corrente diferencial-residual, pois o DR para

atuar faz a diferença entre a corrente que o atravessa e a que retorna. Deste modo, se a

diferença for nula ele não atua, caso contrário ele atua. Para que exista um caminho para terra

da corrente diferencial-residual é necessário adoção de medida contra contatos indiretos

relacionada pela norma NBR 5410/97 em seu item 5.1.3.1.1a) (ATERRAMENTO- as massas

84

devem ser ligadas a condutores de proteção nas condições de 5.1.3.1.4 a 5.1.3.1.6 para cada

esquema de aterramento. Massas simultaneamente acessíveis devem ser ligadas à mesma rede

de aterramento-individualmente, por grupos ou coletivamente). Assim, por exemplo, se uma

pessoa que se encontra isolada do potencial da terra tocar simultaneamente duas fases de um

sistema de alimentação, não haverá corrente de fuga para a terra, e, portanto o dispositivo DR

enxergará a pessoa como uma carga qualquer, deixando, portanto, de atuar [21].

6.2 - Cálculo da Área da Pele em Contato com a Massa

Sabe-se que os efeitos do choque elétrico serão tanto maiores quanto maiores forem às

superfícies de contato do corpo humano em contato com o condutor e com a terra, a

intensidade da corrente, o percurso da corrente no corpo humano e o tempo de duração do

choque. O organismo humano é mais sensível a corrente alternada de 60 Hz que à corrente

contínua . O corpo humano comporta-se como um condutor complexo, mas numa

simplificação , pode-se modelá-lo como um condutor simples e homogêneo. Suponha,

portanto, que interposto a um circuito energizado sob tensão U, o corpo seja percorrido por

um corrente elétrica i, determinada pela equação 6.1 abaixo;

corpocontato2contato1 RRR

U++

=i (6.1)

Onde Rcont.1 e Rcont.2 são resistências de contato do corpo com os condutores ou entre

condutor e terra. Rcorpo é a resistência do corpo à passagem de corrente elétrica. Dependendo

do percurso, isto é , dos pontos de ligação do corpo com as partes energizadas do circuito, a

resistência do corpo humano é da ordem de 15.000 ohms por cm2 de pele e 500 ohms entre as

extremidades (desde a palma da mão à planta do pé) atribuídas por C.F. Dalziel .

Em virtude dos riscos de choque elétrico em um contato acidental de um aluno no

laboratório de instalações elétricas, fez-se um cálculo da corrente a que o mesmo ficará

submetido e uma previsão dos efeitos patofisiológicos, resultantes da intensidade da corrente

pelo tempo de choque segundo a figura 1. Deve-se para isso considerar a área de contato da

85

pele das pontas dos dedos ou da palma da mão do aluno, supor que haja uma corrente de fuga

da bancada, que a bancada esteja com os pés isolados e que o aluno que tocou a bancada esteja

calçado com sapatos de borracha . O efeito da corrente elétrica sobre este aluno sob tensão de

220V é medido levando em consideração que a área da palma da mão mede aproximadamente

60 a 80 cm2 e que ele tocou a bancada com uma área de contato da mão de 6 cm2 e as

resistências a considerar são:

• Rmão : 15.000 / 6 cm2 = 2500 ohms/ cm2

• Rcorpo : 500 ohms

Ficando com resistência total de 3000 ohms , ou seja, a corrente é de 73,3 mA,

podendo provocar segundo tabela 34 da IEC-479, sensação insuportável no indivíduo.

Contrações violentas, anoxia, anoxemia, asfixia , perturbações circulatórias graves inclusive

às vezes , fibrilação ventricular. Levando em consideração o valor da corrente com duração de

1 segundo, no gráfico da figura 2, obtém-se um ponto na curva C2 onde há probabilidade de

5% de ocorrer a fibrilação ventricular.

Recomenda-se, assim, que a bancada fique sobre pés metálicos e que sua carcaça seja

aterrada. Se a corrente de fuga se tornar excessiva, o disjuntor termomagnético de proteção

desarmará, o mesmo acontecendo se houver apenas dispositivo diferencial-residual. Se ocorrer

um curto-circuito, o fusível queimará , caso a proteção seja realizada com o auxílio do mesmo.

6.3 - Análise do Comportamento de Proteção dos Equipamentos pela Falha

ou Rompimento dos Condutores Neutro e Terra.

Após ter sido adotado o sistema de aterramento da instalação é importante avaliar a

perda de segurança do equipamento diante do rompimento dos condutores neutro e terra. Dos

esquemas de aterramento TN estudados o esquema de aterramento TN-C é o mais perigoso,

pois ele usa o condutor neutro e terra num mesmo condutor para aterrar as massas dos

equipamentos, ou seja, caso haja a ruptura do neutro instantaneamente o potencial do condutor

fase passa para a massa do equipamento, colocando em risco a segurança humana.

86

Já no esquema aterramento IT geralmente a intensidade de corrente não é suficiente

para fazer o dispositivo de proteção contra sobrecorrente atuar, mas representa um perigo para

as pessoas que tocarem na massa energizada, devido as capacitâncias da linha em relação à

terra e à eventual impedância existente entre a alimentação e a terra.

No esquema TT se houver falha no aterramento do neutro ou da massa a proteção não

irá atuar ou demorar muito para atuar colocando em risco qualquer indivíduo que venha toca a

carcaça do equipamento.

87

7.0 – CONCLUSÃO

A contribuição, freqüentemente não voluntária, do choque elétrico na fisiologia do

corpo humano apresenta-se como uma das inúmeras interferências do desenvolvimento

tecnológico moderno e desenfreado na qualidade de vida das pessoas, haja vista a

popularização dos equipamentos e quase sempre de facilidade de acesso. O choque, com suas

diversificadas variáveis, torna-se, ainda, de compreensão não-fácil no contexto da vida

cotidiana, para a população em geral.

A procura do porquê o ser humano toma choque elétrico foi saciada ao longo da

pesquisa, eliminando uma curiosidade premente. As atividades biológicas -glandular,

nervosa ou muscular- são originadas de impulsos de corrente elétrica, rigorosamente

controlada quanto aos parâmetros tempo, nível, freqüência e intensidade. Se, eventualmente,

a essa corrente fisiológica for acrescentada uma outra corrente externa, devido a um contato

elétrico, por exemplo, ocorrerão no organismo humano alterações das funções vitais normais,

configurando o choque elétrico, com as conseqüências diversas, conforme explanadas na

fundamentação teórica.

Procurou-se, na parte biológica da pesquisa, aventar-se por compreender o

funcionamento do coração e seu ciclo vulnerável aos danos do choque, que varia para cada

ser, com respeito às chances de fibrilação.

Curioso, ainda nessa pesquisa, como fonte de inquirição, a tentativa de

compreender-se a determinação da corrente que, efetivamente, contribui para o choque. O

valor mínimo de corrente capaz de dar início a fibrilação é de difícil mensuração, uma vez

que a corrente que realmente causa a fibrilação (Io) é apenas uma fração da corrente que

circula pelo corpo humano (I). Como apenas I é mensurável, a relação Io / I não é constante,

variando de pessoa para pessoa e numa mesma pessoa dependente do trajeto no corpo, no

momento do choque.

A importância da proteção contra choques elétricos sobressaiu-se como um dos meios

de prevenção contra choque elétrico e sua relação com as formas de contato, dando origem a

diferenças de potenciais.

88

Lembrou, a pesquisa, a relevância das medidas de proteção por seccionamento

automático da alimentação complementar com o uso de dispositivos DR, em cumprimento a

normas de segurança.

Pelas simulações efetuadas no laboratório, observou-se como a corrente de fuga de

um circuito pode não ser suficiente para atuar um dispositivo, sendo, porém, suficiente o

bastante para provocar fibrilação, confrontando-se os resultados com a literatura consultada.

Na maioria dos projetos de instalação elétrica não mostra ter relevância no quesito

segurança, a competência das pessoas, conforme detalhada na tabela 8, página 42, que leva

em conta a capacidade física, conhecimento técnico e experiência com serviços elétricos.

Conclui-se por todo o estudo que não ser simples avaliar as condições de uma

instalação no tocante à segurança contra choques elétricos. Dos ambientes avaliados,

percebe-se claramente situação de risco ao choque nas atividades acadêmicas corriqueiras,

entre as quais citam-se, com maior intensidade:

• Ausência de manutenção, reforma e ampliação nas instalações e serviços de

eletricidade, situação não condizente com a Norma Regulamentadora que trata de

Instalações e Serviços em Eletricidade (NR-10), relembrando, no item 10.1.2: Nas

instalações e serviços em eletricidade, devem ser observadas no projeto, execução,

operação, manutenção, reforma e ampliação, as normas técnicas oficiais estabelecidas

pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes.

• Os pára-raios de linha, proteção do transformador, que alimenta o galpão do SG-09

não se encontra devidamente aterrados na malha externa e sim via neutro interligado

no quadro geral de baixa tensão do galpão.

• Os esquemas de aterramento encontrados não são indicados para devidas instalações,

tais como, esquema TN-C em locais com riscos de incêndio, aterramentos

independentes, através de uma única haste em grandes edificações e aterramento

“virtual”, através de condutores inapropriados para circuitos de potência.

• Falta de aterramento dos equipamentos com carcaça metálica, não correspondendo ao

que prescreve a NR-10, no seu item 10.2.1.4: Toda instalação ou peça condutora que

não faça parte dos circuitos elétricos, mas que, eventualmente, possa ficar sob tensão,

deve ser aterrada, desde que seja em local acessível a contatos.

89

Pontos de riscos conjugados com inúmeros desvios de procedimentos aceitos,

equivocadamente, como seguros, foram observados, concluindo-se pela necessidade de

providências a serem implementadas a curto e a médio prazo, citando-se:

• Reforma e manutenção de antigas instalações, com visíveis necessidades de

substituição de componentes;

• Aterramento do neutro do transformador na origem da instalação, em malhas de terra

existente;

• Transformação de esquema de aterramento TN-C em TN-S, separando o neutro do

terra, no quadro geral, possuidor que é de barramento de neutro e terra independentes,

no Galpão SG-09;

• Reestudo do sistema de aterramento por hastes individuais existentes no prédio o ICC,

criando-se, através de projetos adequados, malhas de terra para toda a edificação, com

barramentos de equipotencialização.

Ressalta-se, pelo exposto, a grande oportunidade de enriquecimento de cunho prático

e teórico obtido durante as pesquisas e ensaios para execução desse trabalho. Deseja-se

ainda, que esse se torne um ponto para decolagem de novas pesquisas, implementação e

aprofundamento do aqui já levantado preliminarmente.

Deseja-se, portanto, que essa monografia sirva como referência para o meio técnico-

profissional e acadêmico, em futuras e complementares pesquisas nas áreas de segurança

em atividades com a energia elétrica, ampliando-se, dentro dos enfoques traçados, para as

pequenas e médias indústrias e as residências, carentes que são dessas informações

técnicas.

90

8.0 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Fundacentro , 1980.

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[6] KINDERMANN, Geraldo. Curto-Circuito. Porto Alegre: Editora Sagra DC Luzzato, 2ª

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[9] KINDERMANN, Geraldo. Choque elétrico. Porto Alegre: Editora Sagra DC Luzzato, 2ª

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Livros Técnicos e Científicos S.A, 6ª edição, 2002.

[11] KINDERMANN, Geraldo. Descargas Atmósféricas . Porto Alegre: Editora Sagra DC

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minimizaÇÃo de riscos de choque elÉtrico.pdf

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