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Medidas de proteção em instalações elétricas
Existe sempre o perigo de vida se o homem conectar em uma instalação elétrica,
por intermédio de sua própria pessoa, 2 pontos submetidos a tensões diferentes,
relativamente.
Com isso aparece um circuito fechado em que o corpo humano é ligado
diretamente ou através de condutores dos aparelhos, ou outras partes condutoras.
Possibilidades de corrente através do corpo humano
1 – A corrente pode fluir de um condutor de uma rede ligada à terra para seu
funcionamento, à terra através do homem.
Contato de posição entre uma fase e o terra
2 – A corrente pode fluir de um condutor de uma rede não aterrada, se, por
exemplo, o condutor externo T estiver aterrado por falha de isolação.
Contato entre uma fase e o terra provocado pelo mau isolamento de outra fase.
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3 – Uma rede sem aterramento funcional e sem erros de isolação, pode tornar-se
perigosa se um condutor fase é tocado e, através de capacitâncias de terra de
condutores longos, o circuito se fechar.
Contato entre fases pela aproximação excessiva de fases com relação a terra e
mau
isolamento das mesmas
4 - Torna-se perigoso, mesmo em condições bem isoladas, se o ser humano tocar
2 condutores sob tensão.
Contato direto entre as fases mesmo com total isolamento.
5 – Os aparelhos condutores (motores, fogões elétricos, chuveiros) que pelo
funcionamento não carregam tensão podem, devido a falha de isolamento,
apresentar tensões em relação a terra. Por exemplo, uma carcaça de um motor
pode estar submetida a uma tensão devido a uma isolação falha de um dos
enrolamentos (contato de carcaça).
Esta tensão que o homem conecta em relação a terra, ao tocar o corpo do motor,
é denominada de tensão de contato Uc. Ela pode assumir valores perigosos,
razão pela quais medidas de proteção contra altas tensões de contato são de
suma importância.
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Contato entre a carcaça de máquinas e a terra ou mau aterramento.
Efeitos da corrente sobre o corpo
Os efeitos da corrente elétrica que fluem em caso de acidente, através do corpo
humano, dependem primordialmente do valor, do intervalo de ação e da
freqüência desta. Diferenciam-se 4 faixas de perigo em corrente alternada|:
1 – A faixa 1 – até 25 mA – pode causar câimbras musculares. Via de regra,
este valor de corrente é inofensivo mesmo durante períodos maiores.
2 – A faixa – 25 a 80 mA – provoca câimbras dos músculos do aparelho
respiratório. A partir de 50 mA podem ocorrer desmaios com conseqüências
fatais, devido à parada respiratória.
3 – A faixa – 80 mA a 3 A – leva os aurículos a vibrações de conseqüências
fatais. Excepcionalmente perigosas são as freqüências de 250 Hz.
4 – A faixa – acima de 3 A – As correntes com esta intensidade, só são
alcançadas nas linhas de alta tensão. Sua conseqüência é quase sempre fatal.
Possíveis passagens da corrente elétrica pelo coração.
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Alguns valores experimentais:
Resistência interna do corpo humano: Rk = 1300 .
Esta resistência da pele é um valor bastante variável e depende do estado
momentâneo da pele (seca, úmida, molhada, suor, calor, etc.) e da área de
contato.
Resistência de contato – Rc = 15 a 50 .
Se tomarmos uma corrente limite admissível de 50 mA ver faixa 2 acima,
podemos calcular a tensão de contato perigosa.
UB = If . Rk = 0,05. 1300 = 65 V
Tipos de falhas, erros e defeitos.
- Falha na isolação é o fundamental do defeito da isolação;
- Ligação de carcaça é uma ligação condutora da aparelhagem elétrica
devido a um defeito qualquer entre uma parte condutora que não pertence
ao circuito de operação, e outra que pertence ao circuito.
- Curto circuito é uma conexão condutora entre duas partes submetidas
respectivamente a tensões, se neste circuito de corrente de fuga não
estiver intercalada nenhuma resistência útil;
- Contato com a terra é uma ligação entre um condutor ligado a terra por
principio de funcionamento ou por um defeito ou por arco voltaico.
- Total ligação da carcaça, de terra ou de curto circuito existe se a conexão
condutora praticamente não apresenta nenhuma resistência no contato
com a ligação defeituosa;
- Parcial ligação de carcaça, de terra ou curto circuito existe se a conexão
condutora não apresenta algum valor de resistência no contato com o local
defeituoso;
- Corrente de fuga If (de avaria) é a corrente que flui em caso de defeito ou
falha de isolação da carcaça ou máquina;
- Tensão de fuga Uf é a tensão que aparece, devido um defeito, entre as
partes condutoras não pertencentes ao circuito normal de funcionamento e
passiveis ao contato, uma em relação a outra ou cada uma em relação à
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terra. Esta tensão Uf deve ser medida com um voltímetro de resistência
interna de aproximadamente 40 k. Também pode aparecer entre dois
aparelhos diferentes ou entre aparelhos e partes aterradas.
- Tensão de terra Ut é a tensão que aparece, dada uma corrente de fuga
através de uma tomada e a terra de referencia. É medida da mesma forma
que a tensão de fuga;
- Tensão de contato Uc é uma parte da tensão de fuga ou de terra que pode
ser contatada pelo ser humano. As tensões de contato são medidas com
um medidor, cuja resistência interna valha 3 k.
-
Tensão de passo Up é a parcela de tensão de terra que pode ser posta em
contato por um individuo, cujo comprimento de passo é de
aproximadamente 1 m (é a tensão entre duas equipotenciais no solo, distantes 1m
entre si).
Medidas de proteção contra altas tensões
A isolação de proteção tem como função evitar o contato de uma tensão de
contato demasiadamente alta, com um elemento condutor em ligação com a terra
ou com a posição do individuo.
- Todas as partes condutoras ao alcance do contato de um equipamento
elétrico, que em caso de falha pode apresentar tensão, devem ser cobertas
ou envoltas, sob pressão com algum isolante de modo fixo e durável;
- Em lugar de isolação completa, alem da isolação de funcionamento, todas
as partes passiveis de um contato devem ser isoladas de todos os pontos
que possam apresentar tensões no caso de falha ou danos;
- Isolação de posição. Só é permitida em máquinas e instrumentos de
posição fixa. Na aplicação deste tipo de isolamento tanto o solo, quanto as
partes ao alcance manual, em contato com a terra, devem ser cobertos
com isolante.
OBS: Aparelhos com isolação de proteção devem apresentar a identificação da isolação.
Não é permitido como isolação:
- Coberturas de laca ou esmalte.
- Camadas de óxidos.
- Invólucros de fibra.
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Isolamentos com
isolamento
o terra e distancia e ligação entre máquinas com deficiência de
Exemplo de possíveis situações de exposição a tensões
1 – Dois condutores
Determinar a corrente à qual esta exposto o eletricista da figura, em contato com
dois condutores de potencial Ut = 220V.
As resistências que podem ser levadas em conta são:
Resistências de contato Rc1 e Rc2 = 30 
A corrente é a mesma pois as resistências estão
associadas em série.
Rc1+Rc2 +Rk = 30 + 30 + 1300 = 1360 
A corrente sera: Ic = 220/1380 = 0,16 A ou
160 mA
Bem maior que 50 mA – Risco de vida
220 V
Qual a tensão que cruza o corpo do eletricista
Uk = Ic x Rk = 0,16 x 1300 = 208 V.
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2 – Tensão de passo
Se entre o condutor e a terra flui uma corrente de 0,5 A, qual a tensão a que está
submetido o homem, sendo que o solado do sapato do mesmo possui uma
resistência de isolamento de contato de 300  e resistência de terra de 800 .
O total da resistência será:
1
1
1
=


Rt R c1  R c 2  R k R t
1
1
1
=

 563 
Rt 300  300  1300 800
A tensão de aterramento é :
Rt
Ut = 563 x 0,5 = 281 V
A corrente só no trecho do circuito humano será:
281
= 0,148 A que é a corrente que passa
1900
pelo corpo humano, portanto com perigo de vida: e a tensão correspondente será
então:
Ih =
Uk = 0,148 x 1300 = 192,4 V pode ser fatal.
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3 – Contato com carcaça com isolamento imperfeito
Sendo a resistência de isolamento da máquina Rf = 400  e a resistência de
aterramento de 600 , com a resistência do solado do sapato total de Rc1+Rc2 =
150 , calcular a corrente que flui pelo homem, sendo a tensão de fuga de 110
V.
A resistência total do circuito será:
Rt = Rf+Rc1+Rk+Rc2+Re = 2450 
It = Ik = 110/2450 = 0,044 A ou 44 mA
A tensão a que está sujeito o homen será:
Uk = 0,044 x 1300 = 47 V.
110 V
Exercício proposto
4 – Determinar a corrente que passa pelo operador de uma máquina, sendo a tensão de terra
de 90 V e Rf = 200  Rc1 e Rc2 = 60  , Re = 300 , Rsp = 400  e Rhe = 300
.
90 V
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