tricas
O projeto e implanta¸c˜ao de instala¸c˜oes el´etricas para a distribui¸c˜ao e fornecimento de energia em ambientes de ocupa¸c˜ao humana, residenciais e/ou comerciais, deve respeitar preceitos b´asicos de seguran¸ca, independentemente da forma da tens˜ao e esquema de distribui¸c˜ao utilizados. A principal preocupa¸c˜ao ´e garantir a seguran¸ca de pessoas e animais e a prote¸c˜ao de bens contra riscos decorrentes do uso da eletricidade [47], como choques el´etricos, queimaduras, incˆendios e danifica¸c˜ao de equipamentos devido a surtos e dist´urbios do sistema el´etrico.
Os choques el´etricos s˜ao normalmente provocados por descargas el´etricas originadas pelo contato do usu´ario da instala¸c˜ao com elementos energizados, seja por acesso direto a alimentadores, por falhas de isolamento em equipamentos, ou por est´atica. Essas descargas el´etricas induzem a circula¸c˜ao de correntes pelo corpo do indiv´ıduo, o que pode provocar danos fisiol´ogicos graves, como dor, queimadura, parada respirat´oria e em ´ultima instˆancia, morte por eletrocu¸c˜ao [54]. Mesmo em casos onde a descarga em si n˜ao ´e elevada, a rea¸c˜ao do indiv´ıduo ao choque pode produzir acidentes e situa¸c˜oes de perigo. O Apˆendice B apresenta uma discuss˜ao sobre os efeitos fisiol´ogicos de choques el´etricos, onde se mostra que a sensibilidade do corpo humano `a passagem de corrente el´etrica varia de acordo com a frequˆencia da descarga, a sua intensidade e o tempo de exposi¸c˜ao. A Figura 2.1 apresenta um gr´afico comparativo dos limiares de sensibilidade a choques el´etricos entre sistemas c.a. e c.c.. Observa-se que a sensibilidade do corpo a descargas em corrente cont´ınua ´e menor do que em corrente alternada.
Figura 2.1: Curvas caracter´ısticas de sensibilidade a dura¸c˜ao x n´ıvel de corrente. As regi˜oes exibidas pela Figura 2.1 se referem aos seguintes efeitos fisiol´ogicos: I. Limiar de percep¸c˜ao;
II. Limiar da dor, contra¸c˜oes musculares involunt´arias, sem danos significativos;
III. Fortes contra¸c˜oes musculares, dist´urbios revers´ıveis na forma¸c˜ao e condu¸c˜ao de im- pulsos card´ıacos e interferˆencia respirat´oria;
IV. Danos cr´ıticos, como parada card´ıaca, para respirat´oria, queimaduras e outros danos celulares. Probabilidade de ocorrˆencia de fibrila¸c˜ao ventricular.
A intensidade da corrente de corpo produzida durante um choque el´etrico pode ser estimada como a raz˜ao entre a tens˜ao de toque `a qual o indiv´ıduo se encontra exposto e sua impedˆancia de corpo. A magnitude da impedˆancia de corpo depende do caminho de circula¸c˜ao da corrente el´etrica, da frequˆencia desta corrente, da tens˜ao de toque e de condi¸c˜oes f´ısicas do indiv´ıduo. A Figura 2.2, tamb´em proveniente do Apˆendice B, apresenta valores de impedˆancia de corpo em fun¸c˜ao da tens˜ao de toque, em sistemas c.c. e 60 Hz c.a., para 95% da popula¸c˜ao em ambiente seco e para um caminho de corrente
m˜ao-a-m˜ao. ´E importante salientar que um caminho m˜ao esquerda-p´e pode produzir
Figura 2.2: Impedˆancia de corpo vs. Tens˜ao de toque para 95% da popula¸c˜ao, condi¸c˜oes secas, m˜ao-a-m˜ao.
Para se evitar que a exposi¸c˜ao de indiv´ıduos a potenciais el´etricos dentro da instala¸c˜ao provoque a ocorrˆencia de choques el´etricos graves, as normas NBR5410 e NEC definem que todas as partes met´alicas da instala¸c˜ao devem ser equipotencializadas e aterradas solidamente. Al´em disso, as massas de equipamentos e eletrodom´esticos tamb´em devem ser aterradas na mesma malha de equipotencializa¸c˜ao, por meio de um condutor de pro- te¸c˜ao ´unico, de modo que eventuais falhas de isolamento nesses equipamentos n˜ao elevem o potencial de toque de suas carca¸cas. O circuito de alimenta¸c˜ao da instala¸c˜ao el´etrica tamb´em pode ser aterrado, sendo que se prevˆe trˆes esquemas de aterramento poss´ıveis [47]:
• Esquema TN - possui um ponto da alimenta¸c˜ao diretamente aterrado, sendo as mas- sas ligadas a esse ponto atrav´es de condutores de prote¸c˜ao. A Figura 2.3 exemplifica poss´ıveis implementa¸c˜oes do esquema TN;
• Esquema TT - possui um ponto da alimenta¸c˜ao diretamente aterrado, estando as massas da instala¸c˜ao ligadas a eletrodo(s) de aterramento eletricamente distinto(s) do eletrodo de aterramento da alimenta¸c˜ao. A Figura 2.4 exemplifica esse sistema; • Esquema IT - O circuito de alimenta¸c˜ao pode n˜ao ser aterrado (tipo A) ou ser aterrado via alta impedˆancia (tipo B). Tal esquema de aterramento, ilustrado na
Figura 2.5, permite a manuten¸c˜ao do fornecimento de energia, mesmo durante faltas, sendo indicado para alimenta¸c˜ao de sistemas cr´ıticos.
a) Aterramento TN-S. b) Aterramento TN-C.
c) Aterramento TN-C-S.
Figura 2.3: Esquemas de aterramento tipo TN
a) Aterramento TT exemplo 1. b) Aterramento TT exemplo 2.
Figura 2.4: Esquemas de aterramento tipo TT
Adicionalmente `a equipotencializa¸c˜ao, a prote¸c˜ao contra choques el´etricos nas normas prevˆe o uso de dispositivos de prote¸c˜ao contra correntes residuais e diferenciais, os quais devem medir fugas de corrente entre os alimentadores da instala¸c˜ao e caso estas sejam superiores a um limite de seguran¸ca, o circuito no qual a fuga for detectada dever´a ser seccionado automaticamente. Exce¸c˜oes podem ocorrer em esquemas de aterramento IT. O uso de barreiras ou inv´olucros tamb´em ´e um procedimento previsto para evitar o contato n˜ao-intencional com partes energizadas de equipamentos.
a) Aterramento IT tipo A. b) Aterramento IT tipo B. Figura 2.5: Esquemas de aterramento tipo IT
A prote¸c˜ao dos circuitos da instala¸c˜ao contra faltas, ou curto-circuitos, entre os ali- mentadores, ou entre estes e a malha de aterramento, tamb´em ´e requisito importante em instala¸c˜oes el´etricas. Em muitos sistemas, uma falta produz a circula¸c˜ao de correntes el´etricas elevadas, as quais podem provocar a eleva¸c˜ao de temperatura de massas, fios, emendas e dispositivos, o que al´em de danific´a-los pode escalar o risco de queimaduras e incˆendio. Por isso, as normas prevˆeem a utiliza¸c˜ao de dispositivos de prote¸c˜ao contra curto-circuitos e sobrecargas a serem instalados em cada circuito de fornecimento. Estes dispositivos podem empregar diferentes tecnologias de detec¸c˜ao de faltas, no entanto, eles devem estar munidos de sistema capaz de suportar e extinguir eventuais arcos el´etricos provenientes da abertura dos circuitos faltosos, al´em de estarem fisicamente separados de elementos e sistemas cujo efeito desses arcos possa provocar efeitos t´ermicos prejudiciais, como explos˜oes e falhas de isola¸c˜ao.
Outra quest˜ao importante ´e a prote¸c˜ao contra surtos e dist´urbios provenientes da rede el´etrica, como descargas atmosf´ericas conduzidas na rede. As normas definem que tais problemas n˜ao devem provocar a queima ou danifica¸c˜ao de equipamentos no interior da instala¸c˜ao, nem expor os seus ocupantes a situa¸c˜oes de risco. Uma recomenda¸c˜ao ´e a utiliza¸c˜ao de dispositivos de prote¸c˜ao contra surtos (DPS) na entrada dos circuitos de alimenta¸c˜ao, os quais ir˜ao absorver eventuais sobretens˜oes da rede, protegendo assim os circuitos internos desses fenˆomenos.