DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE PREVENÇÃO DE
ACIDENTES PARA COLABORADORES EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS
Júlio Cesar Vasconcelos Conserva, UFCG, (julio.conserva@outlook.com) José Gustavo Alex Sales dos Santos, UFCG, (gustavo_alex234@hotmail.com) Keren Karolyne Nóbrega Silva, UFCG, (kknstrabalhos@gmail.com)
Matheus Ferreira da Silva, UFCG, (mathf235@gmail.com)
Resumo: A Norma Regulamentadora 10 é responsável por estabelecer os requisitos e condições mínimas para implementação de medidas de controle, assim como os sistemas preventivos, para serviços em instalações elétricas e/ou serviços com eletricidade. Todavia, mesmo com esse regimento, no Brasil os registros de óbitos, acidentes do trabalho e lesões relacionadas descargas elétrica cresce de maneira significativa todos os anos. Diante disso, o objetivo geral deste trabalho foi desenvolver um equipamento capaz de informar ao colaborador a corrente que passa em uma determinada fiação, emitindo um alerta quando existe exposição a corrente que exceda o valor que seja seguro ao ser humano, ou seja, 3 miliampere, para que o mesmo possa tomar as medidas cabíveis de prevenção e segurança para determinada situação.
Palavras-chave: Higiene e Segurança do Trabalho, Indústria 4.0, Arduino, EPIN.
1. INTRODUÇÃO
A eletricidade é um agende de risco elevado, responsável por causar inúmeros acidentes. O Brasil registrou um crescimento de 30% em óbitos e acidentes de trabalho em comparação com o ano de 2021, mesmo com as campanhas de prevenção de acidente os dados são alarmantes e, evidenciam a periculosidade dos ambientes de trabalho (GARCIA, 2022). De acordo com a ABRACOPEL (Associação Brasileira de Conscientização para Perigos da Eletricidade), nesse mesmo ano, o país registrou 1585 casos de acidentes de origem elétrica, que resultaram em 761 mortes.
Por essa razão, é crucial adotar as medidas de segurança do trabalho e, realizar o treinamento dos colaboradores na NR-10, para segurança em instalações e serviços elétricos. Assim como o uso de equipamento de proteção individual ou coletivo (EPI ou EPC), que auxiliam no controle a exposição do colaborador ao agente de risco e, consequentemente, o surgimento de novos acidentes. Todavia, se sabe que mesmo com os avanços, os acidentes de trabalho continuam acontecendo. Diante disso, surge uma forte oportunidade para o desenvolvimento e pesquisas na área de inovação em segurança.
Visto isso, a presente pesquisa tem como objetivo propor uma ferramenta de prevenção aos serviços de alta tensão, responsáveis por 59% do total de acidentes com origem elétrica no país, entre os anos de 2013 a 2018. O aparelho busca informar ao funcionário se a linha que ele vai operar, possui alguma carga elétricas passando em seu interior, indicando por meio de uma tela de LED o valor da corrente que passa pelo fio. Dessa forma, o operador pode tomar os devidos cuidados necessários e inclusive, exercer o direito de recusa a execução de qualquer que seja a atividade envolvendo aquela rede em questão.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
A presente seção tem como intuito expor os conceitos referenciais utilizados para compor a pesquisa, tais como: Higiene e segurança no trabalho, seguido da Norma Regulamentadora 10 (NR- 10), efeitos do choque elétrico no corpo humano, por fim, Indústria 4.0.
2.1 HIGIENE E SEGURANÇA NO TRABALHO
A segurança do trabalho é um conjunto de medidas a serem aplicadas, com o objetivo de minimizar, controlar ou eliminar acidentes do trabalho, doenças ocupacionais, bem como, proteger a integridade física e psicológica do colaborador (RODRIGUES, 2017). Dessa forma, em um cenário tão tecnológico, dinâmico e hiperativo, a área da segurança se categoriza como uma ferramenta crucial para o desenvolvimento das atividades laborais.
No entanto, com as crises e competitividade do mercado, os empresários deixam a segurança para segundo plano, uma falha gigantesca, uma vez que, as paradas na produção e processos por acidentes não são apenas custosas, como também mancham a imagem da empresa. Visto isso, as empresas sérias e comprometidas possuem em seus valores a segurança (BRISTOT, 2019).
Com atitudes simples a empresa pode fazer toda a diferença na saúde, segurança e conforto do trabalhador, os cuidados básicos de higiene realizados de maneira eficiente já proporcionam uma melhora no ambiente de trabalho, a conscientização, identificação e combater, resultam em um ambiente de trabalho mais seguro e saudável para todos (GONÇALVES, 2019).
2.2 NR-10 (SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS EM ELETRICIDADE) O Ministério do Trabalho e Emprego (2004), estabelece na NR-10 os requisitos e condições mínimas para implementação de medidas de controle, assim como os sistemas preventivos, tendo como objetivo, garantir o bem estar dos trabalhadores que, direta ou indiretamente, interagem em instalações elétricas e/ou serviços com eletricidade.
Conforme os itens 10.5 e 10.5.1 da NR-10, que tratam de segurança em instalações elétricas desenergizadas, afirmam que somente serão consideradas como instalações elétricas liberadas para trabalho, mediante ao cumprimento dos processos adequados, listados a seguir:
• Secionamento;
• Impedimento de reenergização;
• Constatação da ausência de tensão;
• Instalação de aterramento temporário com equipotencialização dos condutores dos circuitos;
• Proteção dos elementos energizados existentes na zona controlada (Anexo II), alterada pela Portaria MTPS n.º 509, de 29 de abril de 2016;
• Instalação da sinalização de impedimento de reenergização.
Os artigos 10.14.1 e 10.14.2 destaca que, o colaborador possui direito de recusa, sempre constatarem evidências de riscos graves ou iminentes para a segurança, comunicando imediatamente o fato a seu superior hierárquico, que diligenciará as medidas cabíveis. Dessa forma, as empresas devem promover ações de controle de riscos originados por outrem em suas instalações elétricas e oferecer, de imediato, quando cabível, denúncia aos órgãos competentes.
2.3 EFEITOS DO CHOQUE ELÉTRICO NO CORPO HUMANO
O corpo humano é capaz de receber a quantidade de 1 a 3 miliampere (mA) sem sentir um desconforto significativo, acima dessa voltagem o corpo já apresenta sinais de desconforto (PASSONI, 2016).
A Tabela 1, foi construída a fim apresentar efeitos fisiológicos diretos causados pela eletricidade em diversos estados.
Tabela 1: Efeitos fisiológicos da eletricidade.
Intensidade (mA) Efeito Causas
1 a 3 Percepção Provoca formigamento. Não existe perigo.
3 a 10 Eletrização Provoca movimentos.
10 Tetanização Provoca contrações musculares,
agarramento ou repulsão.
25 Parada Respiratória A corrente atravessa o cérebro.
25 a 30 Asfixia A corrente atravessa o tórax.
60 a 75 Fibrilação Ventricular A corrente atravessa o coração.
Fonte: Adaptado Morais (2014).
De maneira similar, a Tabela 2 foi elaborada, com o objetivo de expor os efeitos fisiológicos indiretos da descarga elétrica.
Tabela 2: Efeitos indiretos fisiológicos da eletricidade
Efeito Causas
Transtornos Cardiovasculares Afeta o ritmo cardíaco: infarto, taquicardia etc.
Queimaduras Internas Coagulação e carbonização.
Queimaduras Externas Produzidas por arco elétrico a 4000 °C
Outros Transtornos Consequências da passagem da corrente (auditivo, ocular, nervoso, renal)
Fonte: Adaptado Morais (2014).
Morais (2014), destaca que a intensidade da corrente no corpo humano é um fator determinante para a lesão, assim como o ambiente na qual ele está inserido, o que torna as operações de alta tensão mais insalubres, uma vez que são realizadas em alturas elevadas e contam com a exposição ao risco elétrico, assim sendo, não é aconselhável que o trabalhador receba nenhum tipo choque, pois qualquer erro mesmo poderá custar sua vida.
2.4 INDÚSTRIA 4.0
A indústria 4.0 surgiu a partir dos avanços em pesquisa, ainda é emergente no Brasil, englobando princípios de inovação nas áreas de automação, controle e tecnologia da informação, aplicadas aos processos de manufatura. Por meio de sistemas Cyber-Físicos, internet das coisas e dos serviços, os processos de produção tendem a se tornar cada vez mais eficientes, autônomos e customizáveis (SILVA, 2017).
O Arduíno é um dos dispositivos que surgiu em decorrência da indústria 4.0 e vem revolucionando as áreas de pesquisa, principalmente em estudos acadêmicos práticos, tendo em vista que é uma tecnologia avançada com um custo benefício impressionante (GOMES, 2015). Utilizado para desenvolver protótipos eletrônicos, o Arduíno é uma placa de circuito microcontrolados, que realiza a execução de um conjunto de comando por meio de uma linguagem de programação, com um campo
de aplicação gigantesca, podendo atuar várias áreas, apenas com a limitação das dificuldades de programação (FONSECA, 2017).
3. METODOLOGIA
Segundo Severino (2007), a presente pesquisa se caracteriza como experimental e exploratória, uma vez que, busca levantar informações sobre dispositivo de prevenção, assim como mapear as condições necessárias para avanços na área da segurança do trabalho, não esquecendo de proporciona melhorias no seu desenvolvimento. Dessa forma, para o desenvolvimento desse estudo foram necessárias quatro etapas, sendo elas ilustradas na Figura 1, a seguir.
Figura 1: Fluxo metodológico.
Fonte: Autoria Própria (2022).
• Pesquisa bibliográfica: A primeira etapa fundamental foi a realização de estudos e análise dos parâmetros de segurança do trabalho em atividades com eletricidade;
• Diagnóstico do problema: Dentro dos estudos, uma das áreas destacadas foi a medida de prevenção em acidentes para operadores que trabalham com rede elétrica, visto os altos índices de mortalidade nesse segmento;
• Desenvolvimento de protótipo: Com os avanços tecnológicos em foco, para a criação e avaliação da viabilidade do projeto, durante sua construção os materiais e métodos utilizados envolvem o dispositivo Arduino UNO, em conjunto com seus sensores, o software Arduino 1.8 e a biblioteca de código, não esquecendo da aplicação de uma linguagem de programa;
• Teste de mockup: Com o protótipo pronto, uma série de testes foi realizada, a fim de assegurar o desenvolvimento do dispositivo, assim como a viabilidade de sua futura aplicação.
Tendo em vista que o processo de desenvolvimento do dispositivo foi recheado de detalhes minuciosos, um subtópico foi elaborado apenas para descrever, detalhar e expor como foi realizado esse processo de prototipagem em conjunto com a aplicação do Arduino.
3.1 APLICAÇÃO DE ARDUÍNO
Para construção do projeto foi utilizado o dispositivo Arduino UNO, para isso se tornou necessária a criação de comandos através do software Arduino 1.8, que permite que a execução das funções desejadas pelo operador, ou seja, a construção do programa, medidor de corrente e potência. Dessa
forma, o protótipo foi desenvolvido utilizando um sensor de corrente alternada SCT- 013, que tem como função fazer medições de corrente AC até 100A, muito usado em projetos como esse, onde é utilizado o Arduino como medidor de corrente elétrica, proteção de motores AC e iluminação.
Tornou-se fundamental incluir uma biblioteca no código para que ele funcionasse corretamente.
A biblioteca EmonLib.h é a encarregada de realizar os cálculos para encontrar o valor da corrente a ser medida, com base nas amostras que são colhidas no pinSCT, conectado na porta digital AO do arduino. Logo em seguida, uma variável que foi criado, para ser utilizada posteriormente na representação do sensor de corrente SCT-013 no código.
Utilizando a multiplicação da corrente Irms pela tensão que após ser determinada, é possível descobrir a potência do dispositivo a ser analisado. Dessa forma, o sensor é ajustado para medir uma corrente máxima de 100A AC, esse é o valor RMS, que também pode ser chamado de valor eficaz.
O RMS é o valor máximo que a corrente pode alcançar (corrente de pico) dividido por 1,41. Após verificar o código e enviá-lo ao Arduino, os valores da corrente e da potência serão mostrados no Monitor Serial da IDE do Arduino, e sendo atualizados de 2 em 2 segundos.
4. RESULTADO E DISCUSSÕES
Tendo como objetivo desenvolver um dispositivo de prevenção de acidentes, uma série de estudos foi realizada, a fim de obter todo o conhecimento necessário para construção de um EPIN (dispositivo inteligente para equipamento individual) que assegure a vida e o bem estar dos colaboradores que prestam serviços se expondo a altas tensões elétricas, assim como em alturas elevadas.
Assim sendo, o presente estudo gerou como consequência uma alternativa rentável, quanto de trata de prevenção do risco de acidentes com cargas elétricas e como fruto das discussões, um dispositivo com vasta aplicação na indústria de serviços energizados. Com o intuito de assegurar o progresso da elaboração e aplicação, uma simulação do circuito em protótipo foi desenvolvida, ilustrada na Figura 2.
Figura 2: Simulação do circuito do protótipo.
Fonte: Demetras (2017).
Durante a montagem do aparelho, o código foi construído com o intuito de medir a relação entre corrente e potência no fio, dentro da linguagem de programação. Uma vez que a presente pesquisa visa elaborar, testar e assegurar a aplicação de um dispositivo inteligente de prevenção por meio de aplicação em Arduino, assim como programação, foram realizadas uma série de teste em etapas.
4.1 VERIFICAÇÃO DE FUNCIONALIDADE
Os dados que são medidos e expostos pelo dispositivo são extremamente importantes para alertar o colaborador, pois informam a exposição ao agente de risco, identificando as condições inseguras e fornecendo o poder de recusa. Todavia ainda não estava completo para aplicação na indústria, sendo assim, dois sensores foram adicionados, um led e um buzer, que apresenta alertas visuais e sonoros por meio do EPIN, para que o colaborador saiba que ali existe um risco.
Essa melhoria foi elaborada com propósito de potencializar os resultados obtidos no tocante a prevenção e evitar a necessidade de interpretação dos dados pelos trabalhadores, após essa fase, novos testes foram realizados, a fim de assegurar o funcionamento do equipamento.
Por ainda se encontrar em fase de mockup e sem acabamentos finais, deu se início a fase final da pesquisa, durante esse processo de verificação da funcionalidade e aplicação, o dispositivo foi testado em situações diversas.
Uma extensão de fio de cobre passou pelo processo de medição, na qual se obteve de forma precisa o valor da corrente que passa através da mesma, como apresenta a Figura 3, com os resultados registrados em teste.
Figura 3: Resultados registrados.
Fonte: Autoria Própria (2020).
O segundo teste realizado foi utilizando o EPIN e um computador, a fim de verificar a corrente emitida pelo dispositivo, com isso os sensores foram acionados, alertando tanto o funcionamento quanto a presença de riscos ao colaborador. Por meio da Figura 4, é possível observar o sensor de led ligado, como um alerta visual.
Figura 4: EPIN em funcionamento.
Fonte: Autoria Própria (2020).
Após essa checagem, outros testes foram realizados, utilizado carregadores de celular, na qual o equipamento não só identificou a passagem de corrente pelo cabo, como também alertou a funcionalidade dos adaptadores, indicando quais acessórios estavam funcionando plenamente e quais apresentavam falha.
De maneira geral, a coleta dos resultados apresenta tanto a corrente quanto a potência nos itens analisados, o quantitativo apresentado tem uma intensidade relativamente baixa a média, mesmo assim pode gerar um desconforto se um ser humano que está prestando algum serviço entrar em contato com a mesma.
Dessa forma, o uso dessa ferramenta deve facilitar a interpretação de seus resultados, podendo ser assim considerado descomplicado, permitindo que qualquer tipo de trabalhador possa entender seus sinais, evitando que o trabalhador continue exposto ao risco pelo simples fato de não compreender o output do equipamento.
4.2 CAMPO DE APLICAÇÃO
Dado a importância da segurança no ambiente de trabalho, principalmente para colaboradores que atuam em serviços energizados, considerando uma elevada exposição ao risco, o equipamento desenvolvido se propõe a alertar visualmente e de maneira sonora acerca da presença de corrente.
Inicialmente o produto foi desenvolvimento focando na operação de instalação de internet, tendo em vista a presença frequente de choques elétricos de baixa tensão em funcionários, todavia durante o processo de construção do estudo verificou-se que o presente dispositivo pode ser aplicado em todas as funções realizadas em meio a condições energizadas.
Quando se trata de serviços em condições energizadas, existe uma ampla área de atuação, além do chão de fábrica, pois esse setor inclui operações e manutenção em equipamento elétricos, tal qual em redes de energia, interna, ar condicionado, não esquecendo dos processos linha de transmissão.
Dentro de outras funções expostas ao risco de tensão, o EPIN pode passa por processos de melhoria, alterações na placa e programação, como dispositivo elaborado ainda está em etapa de mockup, ainda é possível ajustar o layout e design externo, assegurando a aplicação em um vasto mercado de trabalho. Em conjunto com uma máquina de impressão 3D, pode-se facilmente produzir uma parte externa que proteja o dispositivo e assegure o seu funcionamento de maneira plena.
Em vista disso, um destaque para esse equipamento é sua vasta aplicação, assim como seu poder de melhoria contínua considerando o avançado tecnológico, sem conta as vantagens relacionadas a
prevenção de acidentes ou possíveis danos a saúde e bem estar do colaborador, dado que, o EPIN servirá de alerta caso exista a presença de risco, com isso o funcionário estará seguro, assim como confiante para realizar o seu trabalho, caso contrário tem direito a recusa do mesmo.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Todos os esforços para desenvolver um EPIN eficiente, aplicável, rentável e que assegure tanto as empresas quantos os colaboradores, de maneira a aperfeiçoar as lacunas deixadas pelo uso dos EPI / EPC tradicionais, tem como propósito acompanhar as revoluções tecnológicas. As empresas possuem a obrigação de assegurar um ambiente de trabalho e condições basicamente necessárias aos seus colaboradores, em contrapartida, os funcionários são responsáveis pela sua eficiência na função.
No entanto, o mercado se apresentou carente de dispositivos que apresentem resultados precisos com relação a implementação de medidas preventivas referentes a atividades envolvendo instalações elétricas, dessa forma, o presente trabalho surgiu dessa necessidade.
Por meio de pesquisa e desenvolvimento na área de dispositivo inteligente, com auxílio da aplicação de um Arduino UNO, em conjunto com uma linguagem de programação, um EPIN foi elaborado, com função de medir corrente, assim com a potência de fios ou extensões elétricas.
Segundo os testes e visibilidade do campo de aplicação dessa pesquisa, é possível atestar a importância do uso de tecnologias que garantam a integridade física do servidor, não esquecendo de contribuir com empresas que dispõem de serviços com eletricidade, do mesmo modo que ampara os autônomos que realizam funções semelhantes.
Assim sendo, com o desenvolvimento e a aplicação deste equipamento é possível minimizar os riscos a que o colaborador está sujeito durante seus serviços em instalações elétricas, na qual, por meio dos alertas sonoro ou visual, pode tomar a decisão quanto a execução ou não do serviço na instalação, tendo sua integridade assegurada.
REFERÊNCIAS
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