IE2 - Aula 14 Riscos Elétricos 2024 PDF

IE2 – Teórica Aula 14 17 Dezembro 2024  Índice Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano (Cap. 4) 4.1 Riscos da eletricidade 4.2 Efeitos Fisiológicos do choque elétrico 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações 4.4 Risco de...

IE2 – Teórica Aula 14 17 Dezembro 2024  Índice Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano (Cap. 4) 4.1 Riscos da eletricidade 4.2 Efeitos Fisiológicos do choque elétrico 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica 4.5 Protecção das pessoas contra riscos elétricos 2 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.1 Riscos da eletricidade Toda a atividade biológica tem a sua origem em impulsos de corrente elétrica; Quando uma pessoa é, acidentalmente, atravessada por uma corrente elétrica poderão ocorrer alterações das funções vitais no organismo humano em função da sua duração; No limite poderão levar o individuo à morte por eletrocussão. 3 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.2 Efeitos fisiológicos do choque elétrico Choque elétrico – Efeito fisiopatológico resultante da passagem (através do corpo de uma pessoa ou animal) de uma corrente elétrica denominada de corrente de choque, a qual ao circular pelo corpo, produz diversos efeitos em consequência da interação com os órgãos internos (especialmente o coração) e o seu mecanismo fisiológico de funcionamento. 4 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos a) Perceção – reação provocada pelo efeito da passagem da corrente elétrica que apenas produz a sensação de um simples “formigueiro”: em média os homens sentem-no a partir de 1,1 mA em média as mulheres sentem-no a partir de 0,7 mA 5 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos b) Convulsão (I> 2mA) – quando o corpo humano é atravessado pela intensidade da corrente elétrica de valor superior a 2 mA, começam a processar-se contrações musculares que impedem o controlo das suas reações que podem ser descritas em 2 reações: Esticão – os músculos reagem provocando, de imediato, a interrupção do contacto, notando-se nas vitimas um estado de emoção que se dissipa mais ou menos rapidamente; “Tetanização” – em que os músculos apresentam-se contraídos e não podem voltar ao seu estado normal sem que seja interrompida a passagem da corrente elétrica. Geralmente as vitimas perdem a consciência. 6 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos c) Fibrilação ventricular – resulta da passagem da corrente elétrica prolongada, de valor apreciável pela região cardíaca, provocando uma contração desordenada das fibras musculares do coração, a qual determina a perda de pressão dentro da cavidade ventricular que leva à paragem da circulação sanguínea, seguida, na maioria dos casos, na morte do individuo. 7 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos c) Fibrilação ventricular Corrente a partir da qual ocorre Fibrilação: 116 𝐼= 2 t é o tempo de duração do choque elétrico [s] 8  Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos c) Fibrilação ventricular Atraso na aplicação do aparelho* [minutos] 1 2 3 4 5 6 8 Probabilidade de sucesso na reanimação [%] 95 90 75 50 25 1 0,5 9 *Desfibrilador Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos d) Paragem respiratória – resulta da “tetanização” (contração progressiva e irreversível) dos músculos ligados à função respiratória, ou ainda da paralisia dos centros nervosos que controlam essa função e se localizam abaixo do cérebro. e) Asfixia – resulta do facto do trajeto de uma corrente elétrica de choque (e com intensidade suficiente) incluir os músculos do peito, os quais, num estado de “tetanização” podem contribuir para uma paragem completa da respiração da vitima, a qual poderá conduzir à sua morte. f) Queimaduras – As denominadas “queimaduras” resultantes da passagem da corrente elétrica através do corpo humano – também designadas “queimaduras eletrotérmicas”, e que ocorrem, com efeitos mais nocivos quando a vitima é atingida por uma descarga atmosférica. Devem-se à libertação de calor por efeito de Joule, complementada, por vezes, por efeitos de indução e de capacidade resultante da presença de campos magnéticos. 10  Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos f) Queimaduras – O aumento de temperatura  [ºC] que o tecido humano de secção s [m2] sofre com a passagem de uma intensidade de corrente elétrica I [A], durante um intervalo de tempo t [s], pode ser estimado através da expressão Passagem da Corrente Elétrica: I/s ≤ 10A/mm2 – Queimaduras ligeiras 𝜌 𝐼 2 ∆𝜃 = ( ) ∆𝑡 𝑐 𝑠 Em que o tecido humano é caracterizado por: I/s ≥ 70A/mm2 - Carbonização - resistividade elétrica “𝜌” [Ω.m] 11 - calor especifico “c” [J.m-3.ºC-1] Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos f) Queimaduras Distância dos Elétrodos: equipamentos eletrizados, isto é, com tensão ou diferença de potencial em relação ao corpo da vitima, através do qual circula a corrente elétrica ou se estabelece um arco – as queimaduras eletrotérmicas (também designadas por queimaduras elétricas) podem ser motivadas pelas seguintes causas: - Contatos físicos (galvânicos) com elétrodos encostados ao corpo - Contactos “diretos” (com peças normalmente em tensão); - Contactos “indiretos (com peças metálicas normalmente sem tensão, mas acidentalmente eletrizadas por defeito no isolamento dos condutores elétricos). 12 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos f) Queimaduras Distância dos Elétrodos: - Ações à distância (elétrodos afastados do corpo) - Descargas atmosféricas (“raio”); - Efeito capacitivo (arco elétrico); - Efeito indutivo (correntes elétricas induzidas, afetando, principalmente, os tecidos internos do corpo. 13 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos f) Queimaduras Distância dos Elétrodos: - Ações à distância (elétrodos afastados do corpo) 𝑑𝑠 = 0,4 𝑈𝑛 Com Un em kV e ds em metros [m]. Limites mínimos: - 1kV ≤ Un ≤ 60 kV dmin = 3 m - Un > 60 kV dmin = 5 m 14 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano Estados resultantes das reações provocadas pela passagem da corrente elétrica através do corpo humanos f) Queimaduras Classificação das queimaduras: 1º Grau – Não afetam toda a espessura da pele; 2º Grau – se toda a espessura da pele for afetada; 3º Grau – Se ocorrerem, no corpo humano, carbonizações profundas. 15 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações Na análise das causas e das consequências de acidentes de origem elétrica, e no estudo, conceção e exploração de instalações elétricas, é geralmente tida em consideração a seguinte terminologia: a) Condutores ativos – condutores afetos à transmissão da energia elétrica, sendo: - Em corrente alternada, os condutores de fase e o condutor de neutro; - Em corrente contínua, os condutores positivo, negativo. b) Partes acessíveis – designa-se por parte acessíveis de um material ou aparelho, as partes suscetíveis de serem tocadas por pessoas; c) Partes ativas – designa-se por partes ativas de um material ou aparelho, os condutores ativos e peças condutoras sob tensão em serviço normal; 16 Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações Na análise das causas e das consequências de acidentes de origem elétrica, e no estudo, conceção e exploração de instalações elétricas, é geralmente tida em consideração a seguinte terminologia: d) Massa – designa-se por massa todo o elemento metálico de um material ou aparelho, suscetível de ser tocado, e normalmente isolado das respetivas partes ativas, mas podendo acidentalmente ficar sob tensão, em consequência de uma deficiência dos dispositivos de isolamento com essas partes ativas. e) Elementos condutores estranhos às instalações elétricas – são os elementos metálicos que não fazendo parte das instalações elétricas estão suscetíveis de propagar um potencial, considerando-se como tais, os que tenham resistência de isolamento inferior a 50 k. 17 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações Na análise das causas e das consequências de acidentes de origem elétrica, e no estudo, conceção e exploração de instalações elétricas, é geralmente tida em consideração a seguinte terminologia: e) Elementos condutores estranhos às instalações elétricas 18  Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações Na análise das causas e das consequências de acidentes de origem elétrica, e no estudo, conceção e exploração de instalações elétricas, é geralmente tida em consideração a seguinte terminologia: f) Contatos acidentais Designam-se por “contactos acidentais”, os contactos com: - Partes ativas dos materiais ou aparelhos (contatos “diretos”); - Massa acidentalmente sob tensão (contatos “indiretos”) Contacto “directo” Contacto “indireto” 19 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações f) Tensão de defeito e corrente de defeito – tensão elétrica que aparece entre duas massas, uma massa e um elemento condutor ou uma massa e a terra, em consequência de um defeito de isolamento, e dando origem a uma corrente elétrica designada “corrente de defeito”; h) Corrente de fuga – corrente que se escoa – entre as partes ativas de um material ou aparelho e as massas, condutores de proteção ou a terra – mesmo na ausência de qualquer defeito de isolamento, e resultante do facto das resistências de isolamento não terem um valor muito elevado e da existência de capacidades; 20 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações i) Corrente diferencial-residual – é a corrente igual à soma vetorial (ou fasorial) das correntes que circulam nos condutores de um circuito e num dado ponto deste, resultante, em geral, de: - Correntes de fuga dos aparelhos em serviço normal; - Correntes de defeito entre uma parte ativa e uma massa ligada à terra; - Corrente que se escoa através do corpo humano para a terra, no caso de um contacto direto de uma pessoa com uma parte ativa não protegida, ou de um contacto indireto com uma massa não ligada à terra. j) Terra k) Circuito de proteção l) Condutor de proteção m) Dispositivo de proteção n) Condutor de continuidade o) Condutor geral de proteção 21 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.3 Terminologia corrente em acidentes elétricos e instalações p) Condutor derivado de proteção q) Elétrodo de terra r) Resistência global de terra s) Eletrização Contacto BIPOLAR Contacto UNIPOLAR t) Electrocussão 22 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica Conceito - define-se “Risco de contacto com a corrente elétrica” como a probabilidade da circulação de uma corrente elétrica através do corpo humano, sendo para tal necessário que: - Exista um circuito elétrico; - O circuito elétrico esteja fechado ou possa fechar-se ; - No circuito exista uma diferença de potencial; - O corpo humano seja condutor; - O corpo humano faça parte do circuito; - Exista, entre os pontos de entrada e de saída da corrente elétrica no corpo humano, uma diferença de potencial maior do que zero. 23  Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica Intensidade de corrente elétrica / efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano Segundo a norma CEI 479 ( efeitos fisiológicos da corrente alternada 50/60 Hz) sobre um corpo humano adulto). 24  Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica Intensidade de corrente elétrica / efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano Segundo a norma CEI 479 ( efeitos fisiológicos da corrente contínua sobre um corpo humano adulto). 25 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica Impedância do corpo humano Ri – representa a resistência interna de um membro (superior ou inferior; Rp – representa a resistência da pele seca; Cp – representa a capacidade da pele (elemento isolante), em paralelo com a respetiva resistência (Rp). 26 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica Impedância do corpo humano - varia em função dos fatores fisiológicos e ambientais, dos quais se destacam: - Estado da pele – a humidade, o suor e os cortes superficiais, diminuem a sua impedância; - Tipo de contacto – mão-pé, mão-mão, mão-tórax, etc; - Superfície, pressão e duração de contacto – a impedância diminui com o aumento destes parâmetros; - Natureza da corrente – em corrente continua e para tensões alternadas industriais (frequências de 50/60 Hz), a impedância do corpo humano é praticamente a mesma, diminuindo para frequências superiores; - Taxa de álcool no sangue – a impedância do corpo humano diminui com o aumento do valor dessa taxa; 27 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica Impedância do corpo humano - varia em função dos fatores fisiológicos e ambientais, dos quais se destacam: - Tensão elétrica aplicada – a impedância diminui com o aumento da tensão aplicada, tendendo assintoticamente para cerca de 1000 para a pele seca, conforme se pode ver na figura seguinte. 28 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.4 Risco de contacto com a corrente elétrica Tensão elétrica de segurança - para o caso da corrente elétrica alternada, a corrente elétrica limiar da fibrilação é de 50 mA e a impedância média do corpo humano com pele seca é de 1000 . Assim, teoricamente teremos um valor da tensão elétrica mínima para provocar um acidente mortal de (U=R.I) 50V. 29 Efeitos da corrente eléctrica sobre o corpo humano 4.5 Proteção das pessoas contra riscos elétricos Classificação das redes elétricas quanto à tensão elétrica Muito Baixa tensão (MBT)………………….. Un