LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 1/12 ELETRO I EXPERIÊNCIA 1 SEGURANÇA EM ELETRICIDADE AULA 1

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1 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 1/12 AULA 1 TÍTULO: SEGURANÇA EM ELETRICIDADE I - OBJETIVO: a) Conscientizar o aluno dos cuidados necessários quando trabalhar com eletricidade. II PROTEÇÃO CONTRA CHOQUES ELÉTRICOS: Fundamentos: Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano Proteção contra choques elétricos pela NBR-5410 O aumento das aplicações da eletricidade em todos os campos residencial, industrial e comercial teve como conseqüência um aumento dos riscos de acidente e com isso surgiu a necessidade de medidas e dispositivos de proteção adequados. O choque elétrico é a sensação físiopatológica sentida por uma pessoa ao ficar sujeita a uma diferença de potencial entre as mãos, entre mão(s) e pé(s), entre os pés, ou entre a cabeça e membro(s). O estudo dos choques elétricos e seus riscos está intimamente ligado ao modo pelo qual os sistemas estão aterrados, ou seja, conforme os esquemas de aterramento, que são os diferentes métodos pelos quais um sistema elétrico e as massas dos equipamentos são ligados à terra. A ligação à terra é feita primeiramente para proteção das pessoas. Os choques mais perigosos são aqueles que incluem em seu percurso o coração e o cérebro. Como os danos permanentes ao cérebro por correntes que não passam pelo coração são muito pouco freqüentes, as normas de segurança se referem principalmente à passagem da corrente elétrica pelo coração. Após muitos estudos, que se iniciaram no século XVIII na França (onde foi montado o primeiro laboratório de ensaios sobre os choques elétricos) e culminaram na Universidade da Califórnia com os ensaios do Prof. Dalziel; os resultados obtidos pelo prof. Dalziel são basicamente os adotados pelas normais atuais. A partir de 1930 foram realizadas muitas pesquisas em muitos países que aumentaram muito o conhecimento dos efeitos da corrente elétrica sobre os seres humanos e animais domésticos. Foram realizados ensaios em pessoas vivas, animais vivos e em cadáveres. A orientação hoje adotada na maior parte dos países do mundo vem das normas da IEC 479, e A primeira dá os conceitos básicos, a Segunda fornece indicações sobre a impedância do corpo humano, sobre os efeitos da corrente elétrica em c.a. e os efeitos de c.c. e a ultima sobre as freqüências superiores 100Hz, sobre os efeitos de correntes com forma de onda especiais e os efeitos das correntes de impulso de curta duração.

2 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 2/12 Sabemos que as funções vitais são acompanhadas de variações de potenciais que podem ser medidos externamente na pele (eletrocardiograma, eletroencefalograma, eletromiograma) ou por variações do campo magnético como o magnetoencefalograma. Uma corrente elétrica externa pode provocar alterações nas funções vitais que são sempre acompanhadas por correntes muito pequenas. Essas alterações dependem naturalmente das intensidades e durações dessas correntes externas que podem causar a morte (eletrocussão). Os principais efeitos são: tetanização: é uma contração muscular por estímulos elétrico repetidos parada respiratória: contração dos músculos ligados à respiração e/ou paralisia dos centros nervosos que a comandam parada cardíaca/ventricular: fibrilação de músculos do coração (funcionamento desordenado os comandos) queimaduras: externas e internas. Os efeitos mais perigosos, por serem irreversíveis, são os dois últimos. A IEC 479 define os limiares (valores mínimos/máximos de corrente) dos efeitos que serão usados na proteção: de percepção: valor mínimo capaz de provocar qualquer sensação de reação : valor mínimo capaz de provocar contração muscular de largar: valor máximo que uma pessoa segurando um condutor energizado é capaz de largá-lo de fibrilação ventricular : valor mínimo que passando pelo corpo capaz de provocar fibrilação ventricular

3 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 3/12 Efeitos de C.A. de Hz Limites de percepção e reação: é função da superfície e das condições de contato (umidade, temperatura, pressão) e das características fisiológicas. O limiar admitido é de 0,5 ma independente do tempo. Limiar de largar: é função da área de contato, tamanho e forma dos eletrodos e das características fisiológicas e é admitido igual a 10 ma, Limiar de fibrilação ventricular: é função de parâmetros fisiológicos, parâmetros elétricos e a zona tempo/corrente trajeto mão esquerda - pés. Esses valores podem ser expressos por um conjunto de curvas: tempo (ms) corrente 1. sem risco, reta vertical a (0,5 ma) 2. algum risco reversível. pela curva b (10 a 500 ma, 10 s a 10 ms ) 3. algum risco de fibrilação. curva C % de risco de fibrilação. curva C % de risco de fibrilação. curva C4.3 Se os dispositivos de proteção assegurarem que os choques sofridos permanecerão abaixo e à esquerda da curva C4.1 (dentro da zona 3) os riscos serão minimizados b) Tensão de contato limite. a tensão de contato limite (UL) não deve ser superior ao valor indicado na tabela 1. Aos limites indicados se aplicam as tolerâncias definidas na IEC 38.

4 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 4/12 Tabela 1. Valores máximos da tensão de contato limite UL (V) da NBR 5410 NOTA - Situações mais severas, como no caso de corpo imerso ou em contato permanente com elementos condutores, justificam a fixação de valores ainda menores para a tensão de contato limite. Nesses casos, porém, a proteção por seccionamento automático da alimentação não é considerada adequada, sendo necessárias outras medidas de proteção contra contatos indiretos (ver e seção 9 da NBR 5410). c) Seccionamento da alimentação. Um dispositivo de proteção deve seccionar automaticamente a alimentação do circuito ou equipamento protegido contra contatos indiretos por este dispositivo sempre que uma falta entre parte viva e massa no circuito ou equipamento considerado der origem a uma tensão de contato superior ao valor apropriado de UL. Método de estudar os limites de suportabilidade e de limiares Tinas com água salgada para ensaios de tensões de passo e toque

5 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 5/12 1.a. Efeito fisiológico da corrente no corpo humano. 1.b. O socorro às vitimas Respiração assistida O método boca-a-boca é o mais eficiente. Perfuração da traquéia Quando não se consegue desenrolar a língua a traquéia deve ser perfurada para permitir a respiração sem uso da boca ou nariz. Massagem cardíaca Pressão ritimada sobre o tórax, combinada com respiração assistida pode manter a circulação sangüínea (irrigando o cérebro) enquanto não chega socorro médico. Desfibrilação Um aparelho denominado desfibrilador gera pulsos de corrente (produzidos por um capacitor) que são aplicados por dois eletrodos colocados no tórax de modo que parte desses pulsos passem pelo coração. Podem ser feitas várias tentativas com valores crescentes dos pulsos, combinados com massagem cardíaca. As queimaduras São tratadas em clinicas especializadas, mas quando a extensão é muito grande geralmente resultam na morte da vítima. As queimaduras mais graves são as provocadas pelo arco elétrico, pela alta temperatura (alguns milhares de ºC.) As correntes de alta freqüência Geralmente produzidas por aparelhos eletromédicos (como o bisturi elétrico) provocam queimaduras profundas que só aparecem vários dias depois. A massa muscular se desintegra (apodrece) e precisa ser substituída por transplante, nos casos mais graves.

6 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 6/12 Os choques podem ser por contatos: Diretos: quando a pessoa toca diretamente um condutor energizado. Indiretos: quando a pessoa toca a massa de um equipamento que normalmente não está energizada, mas que, por falha da isolação principal, ficou energizada. As medidas de prevenção contra choques diretos são os seguintes: Causas dos contatos diretos: ignorância, imprudência ou negligência. Características dos contatos indiretos: imprevisíveis e freqüentes, representam maior perigo e recebem uma importância maior na Norma. 1.c. Proteção contra contatos diretos e indiretos: uso de tensões muito baixas A ABNT adotou as mesmas siglas, usadas em inglês pela IEC, para este tipo de proteção contra choques: SELV, PELV e FELV. SELV - Tensão extra baixa de segurança consiste em alimentar o circuito por uma fonte cuja tensão seja tão baixa que não pode causar nenhum choque elétrico sensível às pessoas. Essa tensão deve ser uma tensão que cause a passagem pelo corpo de uma corrente da ordem de 0,5 a 1 ma. Uma tensão segura para qualquer das situações (1, 2 ou 3) é a de 12 V. PELV - Tensão extra baixa de proteção, é o mesmo que a anterior, porém com um dos condutores aterrado. FELV - Tensão extra baixa funcional, análoga à primeira, porem quando a tensão escolhida foi por motivo funcional do equipamento ou circuito e a segurança é obtida como um efeito secundário. 1.d. Proteção contra contatos diretos A proteção pode ser total se usarmos: - isolação das partes vivas - barreiras ou invólucros

7 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 7/12 A proteção será parcial se as medidas forem: obstáculos ou colocação fora do alcance Colocação de obstáculos: os condutores são instalados em compartimentos cujo acesso só é possível a pessoas autorizadas. Podem ser guilhotinas que se fecham automaticamente, tampas que só possam ser retiradas com uso de ferramentas, portas com fechaduras cujas chaves fiquem com pessoas autorizadas. Colocação fora de alcance: os condutores vivos são instalados a uma altura tal que não possam ser alcançados com as pessoas carregando os instrumentos/dispositivos habituais de trabalho Uma proteção complementar será pelo uso de: Dispositivos diferenciais residuais DR. Desligamento da fonte por um DR: quando a corrente de curto circuito for baixa, como no esquema TT, será obrigatório o uso do DR. A recomendação da NBR-5410 é que haja instalação de DR nos circuitos que alimentam as áreas úmidas (cozinha, área de serviço, banheiros, garagens) qualquer que seja o esquema de aterramento do sistema de alimentação. Proteção complementar por dispositivo de proteção a corrente diferencialresidual (dispositivo DR). Qualquer que seja o esquema de aterramento, devem ser objeto de proteção complementar contra contatos diretos por dispositivos a corrente diferencialresidual (dispositivos DR) de alta sensibilidade, isto é, com corrente diferencialresidual nominal I D igual ou inferior a 30 ma: a) os circuitos que sirvam a pontos situados em locais contendo banheira ou chuveiro; b) os circuitos que alimentem tomadas de corrente situadas em áreas externas à edificação; c) os circuitos de tomadas de corrente situadas em áreas internas que possam vir a alimentar equipamentos no exterior; d) os circuitos de tomadas de corrente de cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e, no geral, a todo local interno molhado em uso normal ou sujeito a lavagens. NOTAS 1 - Excluem-se, na alínea (a), os circuitos que alimentem aparelhos de iluminação posicionados a uma altura igual ou superior a 2,50 m. 2 - Podem ser excluídas, na alínea (d), as tomadas de corrente claramente destinadas a alimentar refrigeradores e congeladores e que não fiquem diretamente acessíveis. 3 - A proteção dos circuitos pode ser realizada individualmente ou por grupos de circuitos.

8 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 8/12 1.e. Proteção contra contatos indiretos a) Proteção contra os contatos indiretos b) Proteção por seccionamento automático da alimentação O seccionamento automático da alimentação destina-se a evitar que uma tensão de contato se mantenha por um tempo que possa resultar em risco de efeito fisiológico perigoso para as pessoas (ver IEC 479-1). Esta medida de proteção requer a coordenação entre o esquema de aterramento adotado e as características dos condutores de proteção e dos dispositivos de proteção. Os princípios básicos desta medida de proteção são aqueles apresentados na norma. Princípios básicos A proteção por seccionamento automático da alimentação baseia-se nos seguintes princípios: a) Aterramento. As massas devem ser ligadas a condutores de proteção nas condições especificadas de 1.c a 1.e para cada esquema de aterramento. Massas simultaneamente acessíveis devem ser ligadas à mesma rede de aterramento. Individualmente, por grupos ou coletivamente. b) Tensão de contato limite. A tensão de contato limite (UL) não deve ser superior ao valor indicado na tabela a seguir. Aos limites indicados se aplicam as tolerâncias definidas na IEC 38. Tabela. Valores máximos da tensão de contato limite UL (V) NOTA - Situações mais severas, como no caso de corpo imerso ou em contato permanente com elementos condutores, justificam a fixação de valores ainda menores para a tensão de contato limite. Nesses casos, porém, a proteção por seccionamento automático da alimentação não é considerada adequada, sendo necessárias outras medidas de proteção contra contatos indiretos c) Seccionamento da alimentação. um dispositivo de proteção deve seccionar automaticamente a alimentação do circuito ou equipamento protegido contra contatos indiretos por este dispositivo sempre que uma falta entre parte viva e massa no circuito ou equipamento considerado der origem a uma tensão de contato superior ao valor apropriado de UL.

9 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 9/12 Condições das influências externas determinantes para seleção das medidas de proteção contra choques BA : competência das pessoas BB : resistência elétrica do corpo humano BC : contato das pessoas com o potencial local 2. Os Dispositivos de Corrente Residual / Diferencial, DR São dispositivos que através de um núcleo toroidal detectam a diferença I D entre as corrente que entram e saem de um circuito ou aparelho e através de um circuito adicional provocam o desligamento de um circuito, se a corrente I D superar um determinado valor. O DR pode ser capaz de interromper sobrecorrentes e será então um Disjuntor Diferencial ou não ter essa possibilidade e será então um interruptor diferencial Nos Estados Unidos tem uma única designação dada pelo NEC/UL: Ground Fault Circuit Interrupter Dispositivos de proteção a corrente diferencial-residual (dispositivos DR) As condições gerais de instalação devem obedecer às prescrições descritas a seguir: a) os dispositivos DR devem garantir o seccionamento de todos os condutores vivos do circuito protegido. Nos esquema TN-S, o condutor neutro não precisa ser desconectado se as condições de alimentação forem tais que o neutro possa ser considerado como seguramente ao potencial de terra; b) o circuito magnético dos dispositivos DR deve envolver todos os condutores vivos do circuito, inclusive o neutro: por outro lado, o condutor de proteção correspondente deve passar exteriormente ao circuito magnético;

10 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 10/12 c) os dispositivos DR devem ser selecionados e os circuitos elétricos divididos de forma tal que as correntes de fuga à terra susceptíveis de circular durante o funcionamento normal das cargas alimentadas não possam provocar a atuação desnecessária do dispositivo; NOTA - Os dispositivos DR podem operar para qualquer valor de corrente diferencial superior a 50% da corrente de disparo nominal. d) quando equipamentos elétricos susceptíveis de produzir corrente contínua forem instalados a jusante de um dispositivo DR, devem ser tomadas precauções para que em caso de falta à terra as correntes contínuas não perturbem o funcionamento dos dispositivos DR nem comprometam a segurança; e) o uso de dispositivos DR associados a circuitos desprovidos de condutor de proteção não é considerado como uma medida de proteção suficiente contra os contatos indiretos, mesmo se sua corrente de atuação for inferior ou igual a 30mA; A figura abaixo mostra um exemplo de ligação de um interruptor DR protegendo uma pessoa contra uma corrente de choque. Em qualquer esquema a NBR 5410 obriga o uso dos DRs nas áreas frias(cozinha, banheiro, áreas de serviço e garagem). Em alguns países as normas obrigam o uso de DR pelo menos nos circuitos de tomadas pelo risco de choques nas crianças.

11 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 11/12 Interruptor diferencial É um dispositivo de interrupção de corrente de carga e que incorpora um DR. Este dispositivo precisa ter a montante um dispositivo de proteção contra sobrecorrentes, disjuntor ou fusível. Disjuntor diferencial seletivo Para poder coordenar com outros dispositivos a corrente residual de disjuntores DRs em série em um circuito, estes dispositivos dispõem de um retardo curto de tempo.

12 LABORATÓRIO EDIFÍCIOS/PROJETOS/PROC. PRODUÇÃO 12/12 ELETRO I SEGURANÇA EM ELETRICIDADE EXPERIÊNCIA N o. 01 MODALIDADE TURNO: DATA: / / NOME: N o. DE MATRÍCULA: NOME: N o. DE MATRÍCULA: NOME: N o. DE MATRÍCULA: NOME: N o. DE MATRÍCULA: NOME: N o. DE MATRÍCULA: 1) Apresentar um resumo dos cuidados a serem tomados em laboratórios com o uso de eletricidade. 2) Explicar como se deve fazer para salvar uma pessoa que esta sofrendo a ação de um choque elétrico. 3) A norma brasileira de instalações elétricas em baixa tensão, NBR 5410 recomenda o uso do DR (dispositivo de proteção Diferencial Residual) e inclusive o considera obrigatório em vários tipos de locais. Este dispositivo limita a corrente de fuga, para a terra que pode ser através do corpo humano em 30 ma. Pesquise em livros de instalações elétricas e catálogos de fabricantes e comente sucintamente o seu funcionamento e aplicação. 4) Pesquise o que é, objetivo e campo de aplicação da NR 10, Norma Regulamentadora Nº 10 - Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, conforme a Portaria Ministro de Estado do Trabalho e Emprego Nº 598 de , comente a importância para todas as áreas da Engenharia do conhecimento desta norma. 5) Qual a diferença entre um condutor fase e um condutor neutro e um terra em uma instalação elétrica predial? 6) Qual a ordem de grandeza (da corrente nominal) dos dispositivos de proteção (fusível, disjuntor termomagnético) contra sobrecorrente de uma instalação elétrica predial? Qual a sua função? Eles protegem a pessoa contra choques elétricos? 7) Qual o valor em R$ que você considera adequado para possibilitar a redução do risco da ocorrência de um choque elétrico fatal em sua residência? Qual o preço de um DR? As instalações atualmente acompanham as normas com o emprego do DR na prevenção contra o choque? O que poderia ser feito para melhorar a situação?