FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS EXATAS
CURSOS:
ENGENHARIA CIVIL, MECÂNICA E PRODUÇÃO
LABORATÓRIO
DE
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
Título da Experiência:
Segurança em Eletricidade
Prof. Oswaldo Tadami Arimura
OBJETIVOS:
- Identificar as principais características de uma instalação elétrica; - Analisar os principais efeitos fisiológicos da corrente elétrica;
- Conscientizar sobre o manuseio correto e seguro dos equipamentos e medidores elétricos.
INTRODUÇÃO TEÓRICA:
No mundo contemporâneo, a energia elétrica é um dos insumos mais importantes, pois esta diretamente ligada às áreas da saúde, educação, transportes, iluminação publica, habitação, segurança, indústria, etc. desta forma, o objetivo desta experiência é introduzir o ao estudo da eletricidade de maneira correta e segura, mostrando que não precisamos temê-la, basta respeitar suas leis.
O choque elétrico é um estimulo acidental produzido pela passagem da corrente elétrica pelo corpo humano. Essa corrente pode produzir efeitos desde pequenas sensações de “formigamento¨, até parada cardíaca; isto depende de sua intensidade e do tempo que a pessoa fica exposta ao choque elétrico. A espessura da pele, a secura ou sua umidade, são fatores que influenciam na intensidade da corrente elétrica. Assim, a morte, quando não esta diretamente relacionado ao choque, pode ser causada por traumatismo secundário. Para melhor entendimento, vamos definir alguns efeitos fisiológicos causados pela corrente elétrica:
Tetanização: é a paralisia muscular provocada pela circulação da corrente elétrica através dos nervos que controlam os músculo. Ou seja, quando esta corrente supera os impulsos enviados pelo cérebro anulando-os, faz com que os membros ou o corpo inteiro fique bloq1ueado. O individuo passa a não ter mais domínio de seus movimentos.
Parada respiratória: os músculos dos pulmões quando estão envolvidos pela tetanização são bloqueados fazendo com que a respiração seja interrompida.
Queimaduras: o efeito Joule, produzido pela corrente elétrica dependendo do valor, provoca queimaduras.
Parada cardíaca: é a interrupção abrupta da circulação sanguínea e dos movimentos respiratórios. As primeiras células a sofrerem leso~es são as cerebrais, porque são as mais sensíveis a hipóxia. Três tipos de alteração pode ser observada pelo eletrocardiograma:
o Fribilação ventricular – o coração com batimentos irregulares, incoordenados, com contrações assíncronas das fibras miocardias;
o Hipossistolia – os batimentos cardíacos existem, porem são fracos e insuficientes para promoverem a circulação nas deficientes artérias coronárias;
o Sistologia cardíaca- coração completamente parado 1. A corrente elétrica: continua e alternada
Quando se trata de periculosidade a corrente alternada é mais perigosa mesmo que seja de mesma intensidade que a corrente continua. A corrente continua tende a causar fortes contrações musculares que frequentemente faz com que a vitima se afaste da fonte de corrente. Por outro lado, a corrente alternada faz com que os músculos permaneçam contraídos na posição, impedindo que as vitimas consigam se soltar da fonte.
As correntes alternadas de frequências entre 20 e 100 Hz, são as que oferecem maior risco, especialmente as de 60 Hz, usados nos sistemas de fornecimento de energia elétrica, pois situam-se próximas à frequência na qual a possibilidade de ocorrência da fibrilalção ventricular é maior.
A corrente continua de valores imediatamente superiores a 5mA(limiar de sensação), cria no organismo a sensação de aquecimento, enquanto que a corrente alternada causa sensação de formigamento, para valores imediatamente superiores a 1mA. As intensidades da corrente deverão ser mais elevadas para ocasionar as sensações do choque elétrico, a fibrilação ventricular e a
morte. No caso da fibrilação ventricular, esta só ocorrerá se a corrente continua for aplicada durante um instante curto e especifico do ciclo cardíaco.
Por outro lado, tem grande influência na gravidade do choque elétrico o percurso seguido pela corrente no corpo. A figura abaixo mostra alguns os caminhos que podem ser percorridos pela corrente no corpo humano.
Caminhos da corrente eletrica no corpo humano.
Quando se trabalha com eletricidade é importante o cuidado com a umidade da pele, pois a pele seca oferece uma resistência entre 100.000 a 500.000 Ω, quando úmida ela pode chegar a 15.000Ω. A parte interna do corpo, constituída pelo sangue, musculo e demais tecidos gira em torno de 300Ω. Considerando a lei de Ohm e que uma pessoa fez um contato com um potencial de 127V, teremos as seguintes condições:
R
U
I
Pele seca: I=0,3 mA Pele úmida: I=8,5MA Parte interna: I=423mA
Percebe-se que o valor da corrente elétrica depende da resistência e também da tensão aplicada. Segundo a NR-10 (Norma regulamentadora), classifica como Baixa Tensão (BT), tensões entre 50 e 1000V, em corrente alternada e 1500V em corrente continua.
No quadro resumido abaixo podemos notar alguns efeitos fisiológicos que podem ser causados pela passagem da corrente elétrica pelo corpo humano.
Faixa de corrente
(mA)
Efeitos no corpo humano
0,1 a 0,5 Leve percepção, normalmente sem nenhum efeito patológico.
0,5 a 10 Pode provocar uma paralisia ligeira nos músculos dos braços com principio de tetanização.
10 a 30 Não se verifica nenhum efeito fisiológico perigoso se a corrente for interrompida no prazo de 5 segundos.
30 a 500 Provoca paralisia dos músculos do tórax com sensação de sufocamento. Existe a possibilidade de fibrilação cardíaca.
Superior a 500 Provoca lesões cardíacas irreversíveis ou morte.
Percebe-se através da Tabela que os efeitos variam de acordo com a intensidade da corrente; entretanto, vale lembrar que esses efeitos dependem do tempo de contato que a pessoa permanece com a corrente. O gráfico abaixo especifica mais claramente a ocorrência da fibrilação levando em consideração o tempo de exposição
2.Choque em alta tensão
Neste nível de tensão o choque elétrico é quase sempre fatal, onde o efeito mais drástico é a morte por queimaduras. Algumas pessoas que sobrevivem é por causa da contração muscular que simultaneamente tira e joga a vitima para longe da rede elétrica. Assim, as principais consequência de quem sobrevive a esse tipo de ocorrência são:
Perda de massa muscular;
Perda de massa óssea;
Perda de coordenação motora;
Perda de sensibilidade;
Perda de memoria;
Atrofia;
2.1. Tipos de contatos
O contato com a corrente elétrica ou simplesmente o “choque”, pode ser através de dois tipos de contatos: direto e indireto.
Contato direto: é o contato acidental por falha de isolamento, ruptura ou remoção indevida de partes isolantes, ou por atitude imprudente com uma parte elétrica energizada.
Contato indireto: é o contato entre uma pessoa e uma parte metálica de uma instalação ou componente normalmente sem tensão, mas que pode ficar energizada por falha de isolamento ou falha interna.
Nos dois casos acima, a consequência do choque ou o valor da corrente que irá circular pela pessoa depende:
o Resistência elétrica do corpo; o Resistência do calçado;
o Resistência de contato com a terra; o Resistência da terra.
2.2. Choque elétrico – causas operacionais determinantes
o Contato com o condutor nú energizado: a ocorrência mais comum é o contato dos condutores aéreos energizados com guindastes, caminhões basculantes, ferragens durante a construção civil.
o Falha na isolação elétrica: a deterioração por agentes agressivos, o envelhecimento natural ou forçado, o uso inadequado pode comprometer a isolação de condutores e equipamentos.
o Calor e temperaturas elevadas: o calor provocado pela corrente elétrica pode causar rupturas de alguns polímeros de que são feitos alguns materiais isolantes dos condutores elétricos.
o Umidade: alguns materiais isolantes que revestem os condutores absorvem umidade como é o caso do nylon. Isto faz com que a resistência do material diminua.
o Radiação: as radiações ultravioletas tem a capacidade de degradar as propriedades do isolamento, especialmente os polímeros como o cloreto de vinila, a borracha sintética e natural.
o Produtos químicos: os materiais utilizados como isolantes elétricos degradam-se na presença de substancias como ácidos, lubrificantes e sais.
o Desgastes mecânicos: as grandes causas do danos mecânicos ao isolamento elétrico são a abrasão, o corte, a flexão e torção do recobrimento dos condutores.
o Fatores biológicos: roedores e insetos podem comer os materiais orgânicos de que são constituídos os isolamentos. Também a presença de fungos que se desenvolvem na presença de umidade podem degradar os materiais.
o Altas tensões: as altas tensões podem dar origem aos arcos elétricos ou efeito corona, os quais criam buracos na isolação ou degradação química, reduzindo a resistência elétrica do isolamento.
o Pressão: o vácuo pode causr o desprendimento de materiais voláteis dos isolantes orgânicos, causando vazios internos e consequente variação nas suas dimensões, perda de peso e consequentemente, redução de sua resistividade.
3. Desfibrilador
O desfibrilador é utilizado na ocorrência da parada cardiorrespiratória com o objetivo de restabelecer ou reorganizar o ritmo cardíaco. Ou seja, desfibrilação é realizada aplicando uma corrente elétrica em um paciente através do aparelho para reverter um quadro de fibrilação auricular ou ventricular. Essa reversão ou cardioversão se dá mediante a aplicação de descargas elétricas ao paciente de acordo com a necessidade.
Normalmente o aparelho diagnostica automaticamente as arritmias cardíacas de fibrilação e taquicardia ventricular, sendo capaz de trata-las, através da aplicação de uma corrente fazendo com que o coração retorne ao ciclo cardíaco normal.
4.Aterramento
Para a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), aterrar um equipamento é coloca-lo no mesmo potencial da terra;ou seja, potencial “Zero” para quexo o manuseio torne-se seguro contra as descargas elétricas.
Assim, o aterramento tem a finalidade de proteger o funcionamento das instalações elétricas e garantir a segurança das pessoas. A figura abaixo mostra o o perfil de uma instalação elétrica residencial e o aterramento básico no quadro medidor.
O principal objetivo do sistema de aterramento é desviar a corrente elétrica ou descarga elétricas para a terra. Esse desvio é facilidade se a resistência elétrica encontrada pela corrente elétrica for baixa ou zero. Para que tenhamos essa resistência seja baixa ou nula, necessitamos de eletrodos de terra, que propicia um bom contato elétrico entre a terra e o equipamento a ser aterrado. Com isso, a corrente elétrica terá facilidade em escoar para terra.
4.1.Tipos de eletrodos de aterramento
Alguns tipos de eletrodos de aterramento utilizados nas instalações elétricas são mostrados na tabela:
Tipo de eletrodo Dimensões Observações Chapa de cobre 0,20 m2 de área e 2 mm de
espessura.
Profundidade de 1 m –
posição vertical.
Chapa de zinco 0,20 m2 de área e 3 mm de espessura.
Profundidade de 1 m –
posição vertical.
Tubo de aço zincado 2,40 m de comprimento e 25 mm de diâmetro.
Enterramento vertical
Haste de aço zincado 2,40 m de comprimento e 15 mm de diâmetro.
Enterramento vertical
Haste de cobre 2,40 m de comprimento e 15 mm de diâmetro.
Enterramento vertical
Fita de cobre 25 mm2 de seção, 2 mm de espessura e 10 m de comprimento.
Profundidade de 0,6 m –
posição vertical.
4.2.resistividade dos solos
Outro parâmetro que interfere no sistema de aterramento é o tipo de terreno e seu relevo. Isso se deve por causa da variação da resistividade de cada tipo de solo. A tabela abaixo mostra a resistividade de vários tipos de solos.
Natureza do solo Resistividade (Ω.m) Solos alagadiços 5 a 30 lodo 20 a 100 humus 10 a 150 argila 50 Areia argilosa 50 a 500 Solo pedregoso nu 200 a 3000
Solo pedregoso com relva 300 a 500
Calcário molo 100 a 400
Calcário compacto 1000 a 5000
xisto 50 a 300
Granito/arenito 100 a 10000
4.3 configuração de um sistema de aterramento
Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores enterrados, cujo objetivo é realizar o contrato entre o circuito e o solo com a menor impedância possível. Os sistemas mais comuns são hastes cravadas verticalmente, condutores horizontais ou cum conjunto de ambos. A malha terra , forma mais completa de aterramento, é composta de condutores horizontais formando um quadriculado com hastes cravadas em pontos estratégicos, normalmente utilizadas em subestações.
O numero de hastes de um sistema de aterramento depende da resistência terra, pois a diminuição do valor da resistência poode ser realizada ligando hastes em paralelo, conforme indica o sistema abaixo:
4.4.Fio Terra
É o condutor elétrico cuja função é conectar as hastes de aterramento com todos os dispositivos que precisam utilizar seu potencial como referencia ou valer-se de suas propriedades elétricas. O fio terra, uma vez que encontra-se sempre neutro e (teoricamente) presente em todo circuito elétrico é sempre tomado como ponto de referencia para a medida de potenciais, sendo a ele atribuído, então o potencial zero volts. Em sistemas de potencia, o terra possui as funções de:
o Referencia elétrica para a tensão; o Referencia para sistemas de proteção;
o Escoamento de excesso de carga (e energia), proveniente de sobrecargas e sobretenções (através de supressores de surto);
o Proteção de pessoal e equipamentos, por equipotencialização do solo;
o Transmissão de energia em modo monopalr, como em corrente contínua ou em distribuição rural.
Atualmente, em instalações elétricas residenciais, comerciais ou industriais, todas as tomadas devem possuir o condutor de proteção terra, independente se a tomada for 220V ou 127V; ou se o equipamento é portátil ou fixo.
O padrão mínimo do condutor terra é 2,5 mm2 e sua cor é verde ou verde e amarelo.
MATERIAL UTILIZADO:
- Multímetro analógico. - Vasilhames com agua.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1 – Ajustar o seletor do multímetro para o Ohmímetro, selecionar a escala X 10 K e zerar o aparelho. Medir a resistência elétrica de cada componente do grupo com as pontas do dedos secos e molhados e anotar os valores na tabela:
