1) Introdução
Tal como acontece com outras formas de energia, a eletricidade apresenta riscos e pode causar acidentes cujas consequências podem resultar em danos pessoais, materiais ou ambos.
Os danos materiais são normalmente resultantes de incêndios e/ou explosões provocados por deficiências na instalação.
Os danos pessoais são resultantes da passagem de corrente elétrica pelo corpo humano.
2) Conceção da instalação
Para prevenir acidentes derivados do uso da eletricidade é fundamental que a instalação elétrica, aquando da conceção da instalação cumpra todos os requisitos de segurança.
Uma instalação elétrica é o conjunto de:
a) componentes que permitem ou podem permitir a passagem da corrente (fios condutores, proteções);
b) Componentes que não permitindo a passagem de corrente são essenciais ao seu funcionamento, tais como tubos, caixas, suportes, isoladores, etc.
De um modo geral, as instalações devem estar convenientemente subdivididas, considerando:
a) pelo menos, 2 circuitos para iluminação; b) circuitos distintos para tomadas e iluminação;
c) circuitos distintos para aparelhos de grande potência ou de características especiais de funcionamento.
d) estar convenientemente protegidas;
e) os órgão de proteção e de comando devem interromper os condutores de fase (nunca devem cortar somente o neutro);
f) as proteções das instalações elétricas devem ser seletivas, de modo a que defeitos em determinado local do circuito não se repercuta noutro circuito;
Numa instalação elétrica, e numa perspetiva da segurança, o quadro elétrico é um elemento que assume grande relevância.
Trata-se de um conjunto de aparelhos, convenientemente agrupados, incluindo as suas ligações, estruturas de suporte ou invólucro, destinado a proteger, comandar ou controlar instalações elétricas.
Numa instalação os quadros elétricos são o primeiro elemento recetor e distribuidor de energia. Devem possuir:
- Um condutor de proteção para ligação à terra;
- Um disjuntor magneto térmico para proteção da instalação contra sobreaquecimentos, sobreintensidades e curto-circuitos;
- Um interruptor diferencial de alta sensibilidade para proteção das pessoas contra a eletrocussão.
Proteção da instalação e canalizações
Para eliminar ou reduzir os riscos elétricos na sua origem, é fundamental a adoção de uma série de medidas no sentido de proteger as instalações e canalizações elétricas, nomeadamente contra sobreintensidades provocadas por:
• sobrecargas • curto-circuitos
Os dispositivos mais importantes, são:
• Contactores-disjuntores providos de relés térmicos para proteção contra sobrecargas;
• Relés eletromagnéticos e corta-circuitos fusíveis para proteção contra curto-circuitos.
Os trabalhos com equipamentos elétricos em atmosferas explosivas estão na origem de muitos incêndios e explosões. Nestes locais, os vários componentes da instalação, nomeadamente lâmpadas e tomadas, devem ter características especiais antideflagrantes.
3) Danos materiais - risco de incêndio devido à corrente elétrica
Nas instalações onde existe grande número de substâncias inflamáveis, a corrente elétrica, pode estar na origem dos incêndios, normalmente devidos:
- a sobreaquecimentos devidos à deterioração do material isolante dos condutores elétricos, por efeito de Joule, cuja expressão traduz a quantidade de calor produzida em determinado condutor quando atravessado por uma corrente elétrica:
Q = R.I2. t representando Q, a quantidade de calor; I, a intensidade da corrente elétrica; t, o tempo de duração de passagem dessa corrente.
- ao arco elétrico produzido por equipamentos ou por eletricidade estática; - defeitos dos equipamentos que podem provocar faíscas suscetíveis de provocarem explosões quando a trabalhar em atmosferas explosivas.
3.1) Causas de sobreaquecimento
As principais causas de sobreaquecimento, são as sobreintensidades, ou seja correntes elétricas de intensidade excessiva, em relação ao valor calculado para o respetivo condutor.
Estas sobreintensidades, por sua vez, podem ter origens diversas:
Sobrecargas: quando a corrente que percorre o condutor é superior à intensidade para a qual ele foi projetado (intensidade nominal).
Esta situação ocorre habitualmente quando se ligam cargas em excesso.
Curto-circuito: quando se tocam dois condutores entre os quais existe uma determinada diferença de potencial e entre os quais a resistência é muito pequena ou nula. Esta situação que provoca a passagem instantânea de correntes de valor elevado, provoca quase sempre a fusão dos condutores, acompanhada de pequenas explosões.
Defeitos de isolamento: devidos à má execução da instalação ou de equipamentos elétricos, ao envelhecimento do material, ou ao tratamento negligente dos cabos de ligação, permitindo que os veículos passem por cima provocando trilhamentos.
Resistência de contacto
Resultante de ligações elétricas através de contactos imperfeitos, como ligações mal apertadas ou terminais algo soltos, provocando uma resistência elevada à passagem da corrente.
3.2) Arco elétrico
O arco elétrico que pode estar na origem de muitos incêndios numa oficina, resulta normalmente de:
- Trabalhos de soldadura;
- Faíscas produzidas pelo funcionamento anormal de equipamento elétrico; - Faíscas produzidas pela eletricidade estática e por descargas atmosféricas.
4) Danos pessoais - consequências da passagem de corrente elétrica pelo corpo humano
Os principais efeitos fisiológicos da passagem da corrente elétrica pelo corpo humano, são os seguintes: - Perceção - Tetanização - Paragem respiratória - Queimaduras - Fibrilação ventricular Perceção
O limiar de perceção representa o valor mínimo da corrente sentida por uma pessoa e que apenas representa uma sensação de formigueiro.
A publicação IEC 479 (Comissão Eletrotécnica Internacional) aceita como valor médio do limiar de perceção 0,005 Ampere.
Tetanização
É um fenómeno decorrente da contração muscular produzida por um impulso elétrico. O limite de “não largar” define-se como o valor máximo da corrente que um indivíduo pode suportar e largar um condutor ativo (condutor afeto à passagem da corrente elétrica).
Experiências indicam para este limite os seguintes valores médios:
Em corrente alternada 50/60 Hz:... 10 mA para mulheres; 16 mA para homens; Em corrente contínua:...51 mA para mulheres; 76 mA para homens A CEI 479 indica como limiar de “largar” 10 mA.
Correntes inferiores a este limite, mesmo não ocasionando graves lesões diretas no organismo, podem estar na origem de quedas, acidentes com partes móveis de máquinas, etc.
Paragem respiratória
Correntes superiores ao limite de “largar” podem provocar nas vítimas uma paragem respiratória. A passagem da corrente leva à contração dos músculos ligados à respiração e/ou aos centros nervosos que os comandam, produzindo asfixia que,
permanecendo a passagem da corrente, levam à perda de consciência e morte por sufocamento.
Por este motivo, é necessário fazer respiração artificial num curto lapso de tempo (3 a 4 minutos no máximo) para evitar a asfixia e lesões irreversíveis no cérebro.
Queimaduras
Sendo a passagem da corrente elétrica acompanhada por desenvolvimento de calor, por efeito de Joule, uma das consequências mais frequentes dos acidentes elétricos são as queimaduras.
Estas queimaduras revelam-se mais intensas nas zonas de entrada e saída da corrente porque:
• a pele, quando comparada com os tecidos internos, apresenta uma elevada resistência elétrica;
• à resistência da pele soma-se a resistência de contacto entre a pele e as partes sob tensão;
• nos pontos de entrada e saída da corrente, sobretudo se as áreas de contacto forem pequenas, a densidade de corrente é maior.
Existem ainda as queimaduras provocadas pela libertação de calor por arco elétrico, como acontece na soldadura.
Estas queimaduras que assumem graves proporções nos acidentes elétricos com alta tensão, são as de mais difícil tratamento, podendo provocar a morte por insuficiência renal.
Fibrilação ventricular
Este fenómeno fisiológico é o mais grave que pode ocorrer devido à passagem da corrente elétrica. Deve-se ao facto de aos impulsos elétricos naturais que provocam a contração muscular do músculo cardíaco, se sobrepor uma corrente externa que faz com que as fibras ventriculares passem a contrair-se de modo descontrolado.
Embora atualmente se consiga parar o fenómeno com um desfibrilador, para efeitos práticos a fibrilação é considerada irreversível.
Limiar da fibrilação: este limite é de difícil determinação porque há que ter em conta os seguintes aspetos:
- O percurso da corrente é importante, e é necessário introduzir o designado fator de corrente de coração (F), que relaciona a intensidade de campo elétrico no coração para um dado percurso de corrente com a intensidade do campo elétrico para uma corrente da mesma intensidade circulando da mão esquerda aos pés, que é o percurso de referência.
Assim, por exemplo, uma corrente de 300 mA de mão a mão (F=0,4) tem o mesmo efeito que uma corrente de 120 mA (0,4 x 300) da mão esquerda aos pés.
- A importância do momento do ciclo cardíaco em que se dá a passagem da corrente. Em corrente alternada a 50 Hz existe uma redução considerável da fibrilação se a circulação da corrente se prolongar para além de um ciclo cardíaco.
Para tempos de passagem com duração inferior a 0,1 seg., a fibrilação pode ocorrer para correntes acima dos 500 mA.
Correntes elevadas não provocam, de um modo geral, fibrilação; podem, no entanto provocar uma paragem cardíaca ou produzir alterações orgânicas irreversíveis no sistema cardíaco.
5) Riscos de eletrocussão. Prevenção do choque elétrico.
O choque elétrico é o efeito pato fisiológico que resulta da passagem de uma corrente elétrica através do corpo humano.
Quando o resultado deste efeito é a morte é habitual designar-se por eletrocussão. A possibilidade da passagem da corrente elétrica pelo corpo humano depende muito das características da instalação elétrica e respetivos circuitos, de algumas características (normais e/ou anormais) de funcionamento dos mesmos, dos dispositivos de proteção neles existentes ou não, e do tipo de aparelhos a eles ligados.
5.1) Efeitos do choque elétrico
Estes efeitos dependem fundamentalmente dos seguintes fatores: • Tipo de corrente
• Intensidade da corrente • Tempo do contacto • Percurso da corrente
• Resistência do corpo (humidade da pele)
Existem dois tipos de corrente: alternada e contínua. Para intensidades iguais o risco representado pela corrente alternada é maior. Para a corrente alternada o risco diminui com o aumento da frequência (em Portugal, a frequência de distribuição é de 50 Hz).
Intensidade da corrente
A intensidade é o fator mais importante no fenómeno do choque elétrico. A CEI 479 - 1, define 5 zonas de efeitos para correntes alternadas de 15 a 100 HZ, considerando pessoas de 50 Kg e um trajeto de corrente entre mão-mão ou mão-pé.
Efeitos patológicos da corrente
• De 0,1 a 0,5 mA - leve perceção superficial, normalmente sem nenhum efeito patológico (zona 1);
• De 0,5 a 10 mA - pode provocar uma paralisia ligeira nos músculos dos braços com princípio de tetanização (zona 2);
• De 10 a 30 mA - não se verifica nenhum efeito fisiológico perigoso se a corrente for interrompida no prazo de 5 segundos (zona 2 e 3);
• De 30 a 500 mA - provoca a paralisia dos músculos do tórax com sensação de sufocamento; existe ainda a possibilidade de fibrilação cardíaca (zona 4);
• Superior a 500 mA - provoca lesões cardíacas irreversíveis ou mortais.
- Atente-se que, em determinadas circunstâncias, correntes entre 25 - 30 mA já são perigosas.
Tempo de contacto
Como já se observou, existe uma relação direta entre a gravidade da lesão e o tempo de contacto durante o qual a pessoa está submetida ao contacto elétrico. Decorre deste facto a importância da proteção diferencial.
Percurso da corrente
Já se viu como este percurso é importante para o fenómeno da fibrilação.
Resistência ou impedância do corpo
O corpo humano é constituído por um conjunto de líquidos e tecidos orgânicos de resistividade variável. Na perspetiva da eletricidade, pode-se considerar o corpo constituído por um conjunto de resistências e condensadores.
- Tipo de contacto: a resistência do corpo humano depende do trajeto da corrente. Na prática, quando se fala da resistência do corpo humano, podem considerar-se os seguintes valores médios, em função do trajeto da corrente:
- mão-pé 1000 a 1500 - mão-mão 1000 a 1500 - mão-tórax 450 a 700
- A humidade da pele: a humidade diminui a resistência da pele; a pele seca e calosa oferece maior resistência.
- Superfície de contacto: o aumento da área de contacto diminui a resistência do corpo.
- Tempo de contacto: a resistência diminui com o tempo de contacto.
- Pressão de contacto: a maior pressão de contacto corresponde uma menor resistência.
- Tensão de contacto: a resistência do corpo diminui com o aumento da tensão aplicada. Na realidade, as medidas de proteção são tomadas tendo em conta a diferença de potencial a que estão submetidos dois pontos diferentes do corpo humano.
- Tensão de segurança: é o valor da tensão de contacto que pode ser indefinidamente suportada pelo organismo sem acarretar efeitos fisiopatológicos perigosos. O RSIUEE, refere os seguintes valores:
- 50 V, quando não há massas suscetíveis de serem empunhadas;
- 25 V, se houver massas suscetíveis de serem empunhadas ou aparelhos portáteis com massas acessíveis.
5.2) Proteção contra choques elétricos
A proteção contra choques elétricos está dependente de uma série de variáveis, entre as quais se destacam o tipo de contactos.
As situações suscetíveis de ocasionar o choque elétrico devem-se fundamentalmente a dois tipos de contactos:
- Contactos diretos
Quando se toca diretamente num condutor ativo ou neutro de uma instalação (partes sob tensão).
Os meios de proteção contra contactos diretos são: • Afastamento das partes ativas;
• Por isolamento das partes da instalação normalmente sob tensão;
• Por interposição de obstáculos que impeçam qualquer contacto acidental com as partes ativas;
• Utilizando tensões baixas, não excedendo os 50 V.
Contactos indiretos
Ocorrem quando se toca numa parte da instalação que é condutora temporariamente, normalmente por avaria, mas que está isolada das partes condutoras da instalação (é o caso típico da carcaça de um aparelho elétrico).
Os meios de proteção contra contactos indiretos devem assegurar que em qualquer massa ou elemento condutor estranho à instalação elétrica, não exista uma tensão superior à de segurança.
Podem incluir-se em dois grupos:
Grupo I Medidas ou disposições destinadas a suprimir o próprio risco, fazendo com
que os contactos não sejam perigosos ou impedindo contactos simultâneos de massas com elementos condutores, entre os quais possa surgir uma diferença de potencial perigosa;
Grupo II Medidas ou disposições com o objetivo de ligar as massas à terra,
diretamente ou por intermédio do neutro da instalação, associando-se a um dispositivo de corte automático que desligue a instalação ou parte da instalação defeituosa.
Medidas de proteção do grupo I
a) Separação de circuitos de utilização das fontes de energia, por via de transformadores (CA) ou de conversores (CC);
b) Utilização de tensões reduzidas de segurança;
c) Separação entre as partes ativas e as massas acessíveis, através de isolamento de proteção (classe II);
d) Inacessibilidade simultânea de massas e elementos condutores; e) Isolamento de proteção;
Utilização de tensão reduzida de segurança
Esta medida consiste no emprego de tensões abaixo dos 50 V. A utilização destas tensões deve ter em conta as condições do meio: • 24 V, de valor eficaz para locais húmidos;
• 50 V, para locais secos.
Nestes circuitos deve ainda tomar-se em consideração:
- Os circuitos de muito baixa tensão, não podem ter qualquer contacto por terra com outros circuitos de tensão superior;
- material isolante empregue nestes circuitos deve ser igual ao utilizado para 250 V; - Os cabos flexíveis de alimentação devem ser resistentes ao óleo e a dobragens. Isolamento de proteção
Esta medida consiste em isolar as partes metálicas de um aparelho ou equipamento elétrico, de modo a evitar que se possam tocar partes metálicas que, não devendo estar normalmente em tensão, o podem estar por defeito.
Este tipo de isolamento deve ser obrigatório em todas as pequenas ferramentas elétricas manuais: berbequins, retificadoras, etc.
Os equipamentos ou ferramentas assim isolados não necessitam de ligação à terra. São designados de classe II, e devem obrigatoriamente apresentar o símbolo .
Medidas de proteção do grupo II
A proteção por ligação à terra consiste na união, por meio de condutores, de todas as partes metálicas de uma instalação com uma derivação final à terra, através de um elétrodo. Esta medida, obriga:
• A ligação das massas à terra;
• Um dispositivo de corte automático que garanta o corte da corrente em tempo oportuno.
Ligação das massas à terra
Numa instalação sem ligação à terra a corrente ocasionada por um defeito passa totalmente através do corpo humano e, se a tensão de massa for superior a 50 V, a corrente pode ser perigosa.
Se a massa estiver ligada à terra através de uma resistência de pequeno valor, a maior parte da corrente passará através da resistência e não pelo corpo humano. Existem vários tipos de ligação à terra, designadas normalmente por associação de duas ou três letras, designando a primeira a situação do neutro em relação à terra, e a
segunda, a situação das massas em relação à terra; a terceira letra fornece uma informação complementar sobre as funções do condutor de proteção.
Destacam-se: Sistema TT
• neutro está ligado à terra e as massas são ligadas diretamente à terra através de elétrodos próprios, distintos do neutro.
- Este sistema é maioritariamente utilizado em instalações industriais e domésticas.
Sistema TN
O neutro está ligado à terra e as massas estão ligadas ao ponto neutro por condutores de proteção.
- Se o condutor neutro e o de proteção se confundem, o sistema é designado de TNC. - Se o condutor neutro e o de proteção são separados, o sistema é designado de TNS.
Sistema IT
O neutro não está ligado à terra (neutro isolado) ou está ligado por intermédio de uma impedância (neutro impedante).
Resistência de terra
A resistência de terra deve ter o valor menor possível e não deve ser superior a 10 ?. A tensão de segurança de funcionamento do aparelho de proteção é de 25 ou 50 volt, conforme as massas são empunháveis ou não.
Proteção diferencial
Os aparelhos de proteção sensíveis à corrente diferencial-residual deverão assegurar, direta ou indiretamente, o corte omnipolar do circuito em que estão inseridos e ser
dotados de dispositivo que permita sem meios especiais, verificar o seu estado de funcionamento.
Estes aparelhos atuam num tempo determinado, atingido a corrente de fuga, ou residual (I?n), um valor mínimo. Em função deste valor mínimo, consideram-se as seguintes classes de sensibilidade:
Características da terra
Todos os sistemas de proteção estão direta ou indiretamente relacionados com a terra, pois a corrente que percorre o corpo humano escoa-se, regra geral, para a terra; isto só não acontece quando se está isolado da mesma e em contacto simultâneo com dois pontos a potencial diferente.
Esta ligação é assegurada por um elétrodo de terra que pode ter várias formas e tem que ser montado de acordo com algumas regras.
A resistência de terra deve ser medida, podendo ser utilizado mais do que um método.
6) Utilização e manutenção da instalação
Mesmo no pressuposto de se estar perante uma instalação bem concebida, devem ter-se em conta alguns procedimentos com vista à utilização e manutenção correta da mesma. Destacam-se alguns:
• Não tocar em elementos nus de uma instalação elétrica; • Verificar se os isolamentos estão em bom estado;
• Não danificar o isolamento dos fios condutores puxando pelos cabos de alimentação dos equipamentos e ferramentas para os desligar das tomadas;
• Manter os fios e outras peças condutoras bem ligadas e apertadas nos bornes, evitando faíscas e sobreaquecimentos;
• Verificar se os circuitos possuem um condutor de proteção (Fio de Terra) e se as tomadas possuem polo de terra e alvéolos protegidos;
- Tensões reduzidas (menores que 25 volt); - Transformadores de isolamento de segurança; - Equipamentos de trabalho de dupla proteção elétrica.
• Nunca reparar um aparelho elétrico sem antes o desligar da energia; • Utilizar sempre um aparelho elétrico em condições de segurança:
Proteção contra descargas atmosféricas
Este tipo de proteção (para-raios) e o sistema a adotar depende do índice de risco que, para além da incidência das descargas atmosféricas em determinada região, é função de :
• Utilização do edifício; • Tipo e altura da construção;
• Equipamentos instalados no interior; • Tipo de isolamentos da estrutura;
6.1) Periodicidade aconselhável das verificações
I As instalações e os materiais elétricos em geral, antes da primeira colocação em serviço, devem ser sujeitos ao controlo completo do seu bom estado, feito por pessoa competente, desde que não exista um certificado do construtor.
II As instalações e os materiais elétricos em geral, após modificação ou reparação, devem ser sujeitos ao controlo completo do seu bom estado, feito por pessoa competente, desde que não exista um certificado passado pela empresa que efetuou a operação.
III As instalações e os materiais elétricos fixos devem ser sujeitos, de 4 em 4 anos, a um controlo completo do seu bom estado, feito por pessoa competente. Deve ser constatado o bom estado da instalação e dos materiais a ela ligados, por inspeção visual, verificando a conformidade dos circuitos e dos aparelhos com os projetos. Deve ser feito o exame do estado de conservação das instalações e materiais, muito em especial das proteções contra os riscos de contacto direto e indireto, e das proteções contra sobreintensidades.
• A resistência das tomadas de terra deve ser a mais baixa possível, mas sempre inferior a 100 ? para as terras que participam na proteção contra contactos indiretos por dispositivos diferenciais residuais.
• A resistência total dos circuitos de proteção (ligações equipotenciais, condutores de ligação às tomadas de terra, etc.) deve ser inferior a 1.
• A resistência de isolamento entre condutores ativos (fases e neutro em corrente alternada, condutores positivo, negativo e compensador em corrente continua) de um circuito de potência ou de comando, deve ser superior a 1000 ? por volt de tensão nominal, sendo no mínimo de 250 000 para os comprimentos totais ou secções de circuito inferiores a 100 metros.
• A resistência de isolamento entre partes ativas e massas dos aparelhos elétricos deve ser superior a 1000 por volt de tensão nominal, sendo no mínimo de 250 000. IV Os materiais elétricos não fixos, linhas de ligação munidas de fichas, extensões e cabos flexíveis com fichas e tomadas, devem ser sujeitos, no mínimo de 6 em 6 meses, ao controlo do seu bom estado feito por pessoa competente.
V Os dispositivos de proteção de corrente diferencial residual em instalações ou materiais não fixos devem ser sujeitos uma vez por mês ao controlo do seu bom estado, feito pelo utilizador.
VI Os disjuntores de proteção de corrente diferencial residual e os de tensão de defeito em instalações móveis, devem ser diariamente sujeitos ao controlo do seu bom funcionamento, feito pelo utilizador, por acionamento dos seus dispositivos de comando.
VII Os equipamentos isoladores de proteção pessoal devem ser sujeitos, no mínimo de 6 em 6 meses (em função da utilização), ao controlo do bom estado do ponto de vista da segurança, feito por pessoa competente. Os equipamentos isoladores de proteção pessoal devem ser sujeitos, pelo utilizador, ao controlo dos seus defeitos visíveis antes de cada utilização.
