Curso de aterramento módulo 1 rev2

(Parte 2 de 5)

Ligeira cãibra no pulso, o movimento de mão torna-se difícil, pressão no tendão do pulso 5,5 8,5 1,5

Formigamento no braço, forte cãibra no braço, principalmente no pulso 6,5 9,5 13,0

Forte formigamento, chegando até a axila, antebraço até ao cotovelo quase rígido, o largar ainda é possível 7,5 1,0 14,5

Pressão em torno dos tornozelos e calcanhares, dedo polegar da mão contraído 8,8 12,3 15,8

Largar só é possível com maior esforço (let-go-current) 10,0 14,0 18,0

Quadro 4: As quatro gamas de intensidade de corrente das reações fisiológicas

Gama de intensidade de corrente

Reações fisiológicas Intensidade da corrente eficaz (mA)

Início da perceptibilidade da corrente até ao estado em que já não é possível largar sozinho o contato. Ausência de influência sobre os batimentos cardíacos e o sistema de condutores de estímulos Até 25

Intensidade da corrente ainda suportável. Elevação da pressão sangüínea, irregularidade dos batimentos cardíacos, parada reversível do coração, acima de cerca de 50mA, perda de sentidos. 25 a 80

I Perda de sentidos e fibrilação 80 a 3000

Elevação da pressão sangüínea, parada reversível do coração, arritmias, flatulência pulmonar, em regra perda de sentidos > 3000

Influência do Tempo de Atuação da Corrente

As investigações mostram que o tempo que a corrente elétrica atua sobre o corpo humano, é de importância fundamental. Com base em trabalhos realizados, podem ser traçadas curvas características, a qual delimita a gama de intensidade de corrente I da gama de intensidade de corrente mortal I. Estas curvas características decorrem, primeiro, em conformidade com um valor no tempo de corrente de: smAtIQ×=×=100.

As curvas características podem ser obtidas com base em mais de l00ms, com uma quebra na altura de um valor máximo de 85 mA, correspondente a um valor eficaz de 60mA, paralelamente ao eixo dos tempos. A fronteira entre as gamas de intensidade de corrente I e I, pode ser assinalada por uma curva característica corresponde a smAtIQ×=×=30 que representa igualmente na gama de l000ms, uma quebra e decorre durante mais tempo a um valor eficaz de 21 mA, paralelamente ao eixo dos tempos.

Influência do Percurso da Corrente

O percurso da corrente no corpo humano, em caso de acidente, é importante na medida em que o coração possa ser afetado pela corrente. Na maioria dos casos, os pontos de entrada e saída da corrente encontram-se, pelo menos, numa das mãos ou nos 2 pés. Considerando circunstâncias especiais, como por exemplo, a manipulação de aparelhos elétricos em salas exíguas, também o peito e as costas são pontos de passagem para a corrente elétrica.

Um dos mais perigosos percursos da corrente parece ser o da mão esquerda para o peito, porque neste caso, o coração se encontra diretamente no caminho da corrente.

Além disso, o percurso da corrente tem importância decisiva, porque influência a resistência elétrica de maneira determinante, tornando-se assim ele próprio um parâmetro para a intensidade de corrente, que se origina.

A resistência elétrica compõe-se da resistência interna do corpo. A estas, se juntam resistência de isolamento, constituídas por peças de vestuário ou sapatos.

Foram efetuadas extensas pesquisas sobre a grandeza e a eficiência destas diferentes resistências parciais. Para consideração das circunstâncias sob o ponto de vista de prevenção de acidentes, as possíveis resistências suplementares, são, no entanto, de importância secundária, porque os dispositivos de proteção têm que ser preparados e eficazes, de maneira a representarem ainda uma proteção eficiente, mesmo nas mais desfavoráveis circunstâncias.

No ponto de passagem da corrente, a pele é afetada muito rapidamente, na maioria dos casos. É segregada a transpiração, caso já não exista, a pele sofre perfuração elétrica. Nesse momento a resistência de passagem baixa para um valor desprezível. Também as peças do vestuário, que possuem em si um elevado valor de resistência, perdem quase completamente, quando tenham absorvido bastante umidade, devido, por exemplo à transpiração. Nestas circunstâncias, parece conveniente, por razões de segurança, considerar apenas a resistência interna do corpo. Esta se situa na ordem de grandeza de aproximadamente 1200 ohms, no percurso da corrente mãotronco-mão.

Influência da Freqüência da Rede

A maioria das investigações foram até agora efetuadas com corrente contínua e com corrente alternada industrial a 50 ou 60 Hz. Como se verifica por uma comparação entre os Quadros 1 e 2, o limite da sensibilidade situa-se, para a corrente industrial, consideravelmente abaixo da corrente contínua.

A resistência elétrica do indivíduo diminui com o aumento da freqüência. O valor da resistência do ser humano, já mencionado de 1200 ohms, válido para corrente alternada a 50 Hz, desce continuamente até aproximadamente 550 ohms a 100kHz. Daí, os valores aqui tabelados serem completamente aceitáveis para freqüência mais amplamente difundida em nosso país, ou seja, 60Hz.

Limite de corrente permissível no corpo

Como mostrado por Dalziel e outros, a intensidade de corrente não fibrilante kI dentro da faixa de duração de 0,03 a 3 s é relacionado com a energia absorvida pelo corpo conforme descrito pela equação seguinte: kskStI=×2 onde:

(s) em corrente à exposição de Tempo
(A) corpo o atravessa que corrente da eintensidad da RMSValor

população. dada uma de mpercentage certa uma para elétrico choque de tolerávelenergia a dorelacionan empírica Constante k s k

S t I

A intensidade e duração da corrente circulando através do corpo humano a 50 ou 60hz seria menor que aquelas que causam fibrilação ventricular.

O intervalo de tempo em que uma corrente de 50 ou 60Hz pode ser tolerada por muitas pessoas é baseado, nos resultados dos estudos de Dalziels. Ele assumiu que 9,5% de todas as pessoas podem resistir com segurança, sem a ocorrência da fibrilação ventricular, à passagem de uma corrente de intensidade e duração determinada pela seguinte equação: sktkI×=.Onde, em adição aos termos previamente definido temos: kSk=.

Dalziel encontrou que a energia de choque que pode ser suportada por 9,5% das pessoas pesando aproximadamente 50kg (110 lbr) resulta em valores de

torna-se skt I116,0= para um corpo de massa de 50kg .

Nota-se que a equação acima resulta em valores de 116mA para 1s e 367mA para 0,1s, visto que a equação é baseada nos limites de testes para faixas de 0,03 - 3,0s, obviamente não é válida para um curto de longa duração, e alguns valores de corrente podem ser tolerados indefinidamente.

Em 1936 Ferrus e outros sugeriram 100mA como o inicio de fibrilação se a duração do choque não está especificado. Este valor de 100mA foi derivado de uma extensiva experiência na Universidade da Colômbia, em animais tendo corpo e coração de pesos comparável ao do homem, com uma duração máxima de choque de 3s. Alguns das mais recentes experiências sugerem a existência de dois limiares distintos. Um onde o tempo de exposição é menor do que um período de batida do coração e outra para exposição de corrente mais longo do que uma batida do coração. Para um adulto de 50kg (110 lb), Biegelmeir propôs valores limiares para 500 e 50mA, respectivamente.

A corrente de fibrilação é de fato uma função da massa individual do corpo conforme ilustrado na figura 2. Esta, mostra a relação entre a corrente crítica e a massa do corpo para várias espécies de animais (bezerros, cães, ovelhas, carneiros, porcos) e um limiar comum de 0,5% na região mamífera.

Figura 2: Corrente de fibrilação versus massa do corpo para vários animais baseado num choque de 3s

As constantes kS e k nas equações são dadas como 157,0=ke 0246,0=kS respectivamente, tendo sido assumido validos para 9,5% de todos homens pesando aproximadamente 70,3kg (155 lbr), segundo os mais recentes estudos de Dalziel (em

1968). Deste modo, skt

A máxima corrente em 3s não fibrilante é de 91mA para um indivíduo com 70kg, estando ainda abaixo do limite de fibrilação de 107mA a 50kg(110 lbs), como mostrado na figura 2. O valor de 157,070=k pode ser assumido devido a expectativa da média de massa da população de ter ao menos 70kg segundo o IEEE.

Essa equação indica que correntes mais altas podem ser permitidas quando proteções para operação rápidas são projetada

Circuito de terra acidental

Resistência do corpo humano. Para Dc e Ac em freqüências de força normal, o corpo humano pode ser representado por uma resistência não indutiva. A resistência está entre as extremidades, isto é, de uma mão para ambos os pés, ou de um pé para o outro pé. Em um ou outro caso, o valor desta resistência é difícil de estabelecer. A resistência do tecido interno do corpo, não incluindo a pele, é aproximadamente 300Ω , considerando que valores de resistência do corpo incluindo a pele, de 500 - 3.0 Ω, tem sido sugerido na literatura.

Assim como já mencionado anteriormente, Dalziel conduziu testes extensivos para determinar como deixar passar corrente segura, com mãos e pés molhados, em água salgada. Valores obtidos usando 60Hz para homens são como segue: a corrente era 9,0 mA; eram voltagens correspondendo mão com mão, 21 V, e mão com pé de 10,2 V. Consequentemente a resistência Ac para um contato mão a mão é igual a

Para altas voltagens (acima 1kv) e correntes (acima 5A), a resistência humana diminui; decresce pelo dano e perfuração da pele no ponto de contato. Por essa razão, com a mão molhada, a resistência de contato pode ser muito baixa em qualquer voltagem. A resistência de calcados, é indeterminada, embora possa ser muito baixa para objetos de couro úmido. Deste modo, para os propósitos de normalização são considerados: (1) A resistência de contato de mão e pés como iguais a zero.

(2) O valor Ω=0.1BR é selecionado pelos cálculos que seguem como representando a resistência do corpo humano de mão para pé e também de mão para mão ou de um pé para outro pé.

Circulação de corrente através do corpo: É bom relembrar que a escolha de uma resistência de valor de Ω0.1 diz respeito ao caminho assim como aqueles entre a mão e um pé ou ambos os pés, onde uma maior parte da corrente passe através das partes do corpo contendo órgãos vitais, incluindo o coração. É geralmente aceito que a corrente circulando de um pé para o outro quando estão próximos é menos perigoso. Referindo-se a testes feito na Germania, Loucks mencionou que correntes mais elevadas entre pé-pé e mão-mão tem sido usadas para produzir a mesma corrente na região do coração, afirmando que a razão é tão grande quanto 25:1.

Baseado nestas conclusões, valores de resistências mais altas do que Ω0.1 podem ser utilizados, para o percurso de um pé para outro pé. Contudo, os fatores seguintes seriam considerados. (1) Uma voltagem entre dois pés, dolorosa mais não fatal, poderia resultar numa queda no fluxo de corrente através da área do peito. O grau deste perigo dependeria da duração da falta e da possibilidade de outra sucessiva. (2) Uma pessoa poderia estar trabalhando numa posição inclinada quando ocorresse uma falha.

É evidente que os perigos contido de pé para pé são, de longe menores do que outro tipo. Entretanto desde que mortes tenham ocorridos, é um perigo que não deve ser ignorado. Circuito Acidental Equivalente: Usando o valor da corrente tolerável do corpo

circuitos é possível determinar a voltagem tolerável entre quaisquer dois pontos críticos de contato. Ao circuito acidental equivalente aplicam-se as seguintes notações:

AI= Corrente através do circuito acidental AR= Resistência total efetiva do circuito acidental kI= Corrente permissível do corpo

Obviamente kAII< é sempre exigido para segurança.

Desde que a resistência do corpo é considerada constante, exigir que kAII< é equivalente dizer que a fibrilação pode ser prevenida mantendo o total de Watts x segundos(Ws) da energia absorvida, durante um choque, abaixo de um certo valor. Este valor é Ws0135,0 para Ak116,050= e Ws0246,0 para Ak157,070=,. respectivamente. Desta maneira, pode ser visto que a fórmula de Dalziels representa, verdadeiramente, a relação entre a intensidade da corrente de choque e a duração para uma energia de choque constante.

A resistência do circuito acidental AR é uma função da resistência do corpo BR e a resistência do pé FR (resistência da terra bem abaixo do pé). A resistência do pé pode afetar consideravelmente o valor de AR, um valor que pode ser maior em algumas situações difíceis.

Para os propósitos de análises de circuito, o pé humano é usualmente representado como um disco de condução metálico e a resistência de contatato dos sapatos e meias são desprezadas. Como mostrado por Sunde, as resistências mútuas e próprias para dois discos metálicos de raio b, separados por uma distância Fd na superfície de um solo homogêneo de resistividade ρ, são: bR4péρ= e

Onde:

m em pés dos separação de Distância m em pé um de eequivalent Raio

Ω em pés entre mútua aResistênci em terrana remoto ponto um para pé cada de própria a,Resistênci

Mpé pé d b

Onde em adição aos símbolos descritos acima; FSR2 = Resistência de dois pés em série Ω

FPR2 = Resistência de dois pés em paralelo Ω A figura 3 define o circuito equivalente de contato pé a pé. Aqui o potencial U, desviado para o corpo, é a diferença do máximo potencial entre dois pontos separados pela distancia de um passo. A resistência do circuito equivalente para o circuito

Depois, o circuito equivalente para um contato de uma mão para os dois pés é mostrado na figura 4.

Figura 3: Circuito de tensão de passo

A resistência equivalente para o circuito de toque é dado pela equação

Referências bibliográficas selecionam um raio de 0,08m (3in) para o disco simbolizando, um pé e elimina o termo de resistência mútua.

Com somente leves aproximações, equações para as resistências em séries e paralelas de dois pés pode ser obtida em forma numérica e expressa em termos de ρ, assim como mostrado abaixo:

Figura 4: Circuito de tensão de toque

Por essa razão, para todos os propósitos práticos, a resistência de um pé é igual a ρ3. A equação para FSR2 é usada quando se calcula a corrente do corpo resultando da tensão de passo e a equação para FPR2 aplica-se quando para cálculo da corrente do corpo produzido por uma malha ou potencial de toque com ambos os pés a profundidade zero da superfície.

Ω3.0 e 0.12 para as resistências em serie e paralelo respectivamente. Um cálculo mais exato de resistência própria e mutua usando 1m de separação

conservativo no cálculo de FSR2. Embora possa produzir um valor levemente maior de resistência do que uma separação menor entre os pés, a tensão de passo resultante é muito mais alta com uma separação maior do que seria com uma menor, o que teria o efeito dominante na corrente do corpo.

A larga separação é também conservativo no cálculo de FSR2 porque produz uma resistência mais baixa do que uma pequena separação produziria.

Efeito de uma camada de brita: As equações são baseadas na hipótese de resistividade uniforme do solo. Entretanto, uma camada de 0,08 a 0,15m (3 a 6 pés) de brita é muitas vezes espalhada numa superfície de terra acima da malha de aterramento para aumento da resistência constante entre o solo e os pés, de pessoas na subestação. A brita também melhora a superfície para o movimento de equipamentos e veículos na subestação. A área coberta pela camada de brita é geralmente de tamanho suficiente para validar a hipótese, a dos pés estando em contato com um material de resistividade uniforme na direção lateral. De qualquer modo a pequena espessura da camada de brita quando comparado com o raio equivalente do pé exclui a hipótese da resistividade uniforme na direção vertical quando se calcula as resistências próprias e mutuas dos pés.

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