Palavra do Professor Importância e Riscos da Energia Elétrica

MUND
FÍSICO
Projeto de Extensão Jornal Mundo Físico – Departamento de Física da UDESC – Joinville - SC, ano V, No. 25 – JUL/AGO 2008
Palavra do Professor
Por Luiz Clement
Figura 1: Redes de transmissão de
Energia Elétrica.
Esta edição do Jornal
Mundo Físico pode ser considerada uma edição especial, pois, aborda uma temática única, à saber: energia
elétrica e choque elétrico.
Além do mais, é uma edição
que foi elaborada pelos alunos da disciplina de Instrumentação para o Ensino de
Física II (IEF II), do Curso de
Licenciatura Plena em Físi-
ca, durante o semestre 2008/01.
A elaboração do jornal foi idéia dos próprios estudantes ao
desenvolverem uma Ilha de Racionalidade, que teve como
problemática os Choques Elétricos. Eles optaram por produzir
um jornal informativo com uma série de reportagens importantes que abordam a temática em questão. Além disso, outro
produto educativo, um Vídeo, foi produzido ao longo do desenvolvimento da Ilha de Racionalidade.
Tendo em vista a importância do estudo dessa temática,
desejo aos leitores uma boa leitura e espero que essas informações ativem a curiosidade para leituras mais detalhadas
sobre o tema bem como, inspire diálogos e debates sobre o
mesmo, uma vez que, os choques elétricos ainda são “vilões”
a serem combatidos.
Importância e Riscos da Energia
Elétrica
por Equipe
Atualmente é difícil imaginarmos nossas vidas sem a existência da energia elétrica. Ela é indispensável para quase tudo
o que fazemos, precisamos dela na indústria, para acionar os
motores, fornos e máquinas elétricas; na iluminação de casas,
ruas e praças; para assistirmos televisão, usarmos o computador, descongelarmos pizza no microondas enfim, quase
toda nossa vida gira em torno da utilização da eletricidade.
Sua necessidade é tamanha que o governo federal ao longo de vários
anos, através de programas, está levando a energia elétrica aos mais remotos confins do país.
Percebemos sua importância quando estamos em
Figura 2: Energia Elétrica chegando aos algum lugar e, de repente,
mais remotos locais.
há uma queda no abastecimento de energia elétrica, a sensação é de que não podemos
executar mais nenhuma tarefa, pois tudo depende da eletricidade. A utilidade da energia elétrica é indiscutível, mas há alguns riscos envolvidos quando se lida com ela, o principal deles é o choque elétrico.
Mas, o que é o choque elétrico?
Como ele atua em nosso corpo?
Como se prevenir?
Trataremos disso nesta Edição Especial do Mundo Físico.
Acidentes Ocasionados por
Choques Elétricos
por Equipe
As lesões provocadas pelo choque elétrico podem ser de
quatro naturezas:
1 - Eletrocussão (fatal)
2 - Choque elétrico
3 - Queimaduras e
4 - Quedas provocadas pelo choque
Eletrocussão: é a morte provocada pela exposição do corpo
à uma dose letal de energia
elétrica. Os raios e os fios
de alta tensão (tensão superior a 600 volts), costumam provocar esse tipo de
acidente. Também pode
ocorrer a eletrocussão com
baixa tensão (Tensão < 600
V), se houver a presença
de: poças d'água, roupas
molhadas, umidade elevada ou suor.
Figura 3: Raios causam eletrocussão.
Choque elétrico: o choque elétrico é causado por uma corrente elétrica que passa
através do corpo humano
ou de um animal qualquer.
O pior choque é aquele
que se origina quando
uma corrente elétrica entra pela mão da pessoa e
sai pela outra. Nesse
caso, atravessando o tórax, ela tem grande chance de afetar o coração e
os pulmões. Se fizerem
parte do circuito elétrico o
Figura 4: Corrente circula pelo corpo.
dedo polegar e o indicador
de uma mão, ou a mão direita e o pé direito, por exemplo, o
risco é menor. O valor mínimo de corrente que uma pessoa
pode perceber é 1mA. Com uma corrente de 10 mA, a pessoa
perde o controle dos músculos, sendo difícil abrir as mãos
para se livrar do contato. O valor mortal está compreendido
entre 10 mA e 3 A.
Figura 5: As piores conseqüências são quando a corrente circula pelo coração (mão esquerda/pé direito, mão/mão, cabeça/pé).
Queimaduras: a pele humana é um bom isolante e apresenta, quando seca, uma resistência à passagem da corrente elétrica de 100.000 Ohms.
Quando molhada, porém,
essa resistência cai para
apenas 1.000 Ohms. A
energia elétrica de alta tensão, rapidamente rompe a
pele, reduzindo a resistência do corpo para apenas
Figura 6: Queimaduras provocadas por 500 Ohms. Veja estes
exemplos numéricos: os 2
choque elétrico.
primeiros casos, referem-se
à baixa tensão (120 volts) e o terceiro, à alta tensão:
a) Corpo seco: 120 volts/100000 ohms = 0,0012 A = 1,2 mA (o
indivíduo leva apenas um leve choque)
b) Corpo molhado: 120 volts/1000 ohms = 0,12 A = 120 mA
(suficiente para provocar um ataque cardíaco)
c) Pele rompida: 1000 volts/500 ohms = 2 A (parada cardíaca
e danos aos órgãos internos).
Além da intensidade da corrente elétrica, o caminho percorrido pela eletricidade ao longo do corpo (do ponto onde entra até o ponto onde ela sai) e a duração do choque, são os
responsáveis pela extensão e gravidade das lesões.
Quedas de altura: os acidentes com eletricidade ocorrem de
várias maneiras. Os riscos
resultam de danos causados aos isolantes dos fios
elétricos devido a roedores,
envelhecimento, fiação imprópria, diâmetro ou material do fio inadequados,
corrosão dos contatos,
rompimento da linha por
queda de galhos, falta de
aterramento do equipamento elétrico, etc. As benfeitorias agrícolas estão sujeitas à poeira, umidade e
Figura 7: Um choque elétrico pode pro- ambientes corrosivos, torvocar a queda de uma pessoa.
nando-as
especialmente
problemáticas ao uso da eletricidade.
Durante o Terceiro Encontro Nacional de Segurança e
Saúde no Setor Elétrico ENASSE, realizado recentemente no Rio de Janeiro, foi
divulgado que cerca de 2%
das 3.091 mortes por causas
laborais no Brasil em 2.000, tiveram origem nas companhias energéticas. Quedas e
energização acidental das redes foram citados como os
Figura 8: Transformadores.
maiores riscos nas concessionárias de energia: um erro pode levar a um choque de 3.000 à
6.000 volts, ou uma eletrocussão em um transformador.
Fonte: www.ufrrj.br
Efeitos Fisiológicos do Choque
Elétrico no Corpo Humano
por Equipe
O choque elétrico é a reação do organismo à passagem da
corrente elétrica. Eletricidade, por sua vez, é o o nome dado a
uma área de conhecimento da Física que se preocupa com os
estudos relacionados aos efeitos elétricos. Nesse sentido, foi
possível mediante os estudos relacionados à eletricidade,
identificar materiais condutores e isolantes. Grosso modo, podemos afirmar que os condutores (metais em geral) permitem
a condução de correntes
elétricas. Já os materiais
isolantes (vidro, plástico,
borracha, etc) não permitem a passagem de corrente elétrica.
Os riscos de acidentes
dos empregados que trabalham com eletricidade,
em qualquer das etapas de
geração, transmissão, distribuição e consumo de
energia elétrica, constam
Figura 9: Efeitos do Choque Elétrico.
da Norma Regulamentadora Instalações e Serviços em Eletricidade – NR10 do Ministério do Trabalho e Emprego – MTE.
Os riscos de choques elétricos estão presentes em diversas situações:
• descargas atmosféricas (raios)
• ferramentas elétricas manuais
• peixe-elétrico (o Poraquê da Amazônia)
• atrito (eletricidade estática)
• cerca elétrica (para animais)
• fios energizados (de postes ou no lar)
• baterias (alimentadas por cata-ventos)
• painéis fotovoltaicos (energia solar)
• turbinas (energia hidráulica)
• motores estacionários (geradores) e
• motores elétricos
A energia elétrica é muito perigosa e pode provocar graves
acidentes, tais como: queimaduras (até de terceiro grau), coagulação do sangue, lesão nos nervos, contração muscular e
uma reação nervosa de estremecimento (a sensação de choque) que pode ser perigosa, se ela provocar a queda do indivíduo (de uma escada, árvore, muro, etc.) ou o seu contato com
equipamentos perigosos (alto risco de choques).
Os efeitos estimados da corrente elétrica de 60 hertz, no
organismo humano, podem ser resumidos na tabela que se
segue:
Corrente
Conseqüência
1 mA
Apenas perceptível
10 mA
Contrações musculares
16 mA
Máxima tolerável
20 mA
Parada respiratória
100 mA
Ataque cardíaco
2A
Parada cardíaca
3A
Morte
Tabela 1: Efeitos Fisiológicos do choque elétrico.
Fonte: www.ufrrj.br
Como Funciona?
por Equipe
Como funciona o disjuntor?
Disjuntor é um dispositivo eletromecânico que protege uma
instalação elétrica de sobrecargas. Sua principal característica
é a capacidade de se rearmar (manual ou eletricamente),
quando ocorrem sobrecargas, diferindo do fusível, que têm a
mesma função, mas que fica inutilizado depois de proteger a
instalação (o fusível é descartável). Assim, o disjuntor interrompe a corrente em uma instalação elétrica antes que os
efeitos térmicos e mecânicos desta corrente possam se tornar
perigosos às próprias instalações. Por esse motivo, ele serve
tanto como dispositivo de manobra quanto de proteção à circuitos elétricos.
Atualmente é muito utilizado em instalações elétricas residenciais e comerciais o disjuntor magnetotérmico ou termomagnético. Esse tipo de disjuntor possui três funções:
• Manobra - abertura ou fechamento voluntário do circuito.
• Proteção contra curto-circuito – Essa função é desempenhada por um atuador magnético (solenóide), que
efetua a abertura do disjuntor com o aumento instantâneo da corrente elétrica no circuito protegido.
• Proteção contra sobrecarga – É realizada através de
um atuador bimetálico, que é sensível ao calor e provoca a abertura quando a corrente elétrica permanece, por um determinado período, acima da corrente
nominal do disjuntor.
As características de disparo do disjuntor são fornecidas
pelos fabricantes através de duas informações principais: corrente nominal e curva de disparo. Outras características são
importantes para o dimensionamento, tais como: tensão nominal, corrente máxima de interrupção do disjuntor e número de
pólos (unipolar, bipolar ou tripolar).
Disjuntor de alta tensão
Para a interrupção de altas correntes, especialmente na
presença de circuitos indutivos, são necessários mecanismos
especiais para a interrupção do arco voltaico, resultante na
abertura dos pólos. Para aplicações de grande potência, esta
corrente de curto-circuito, pode alcançar valores de 100 kA.
Após a interrupção, o disjuntor deve isolar e resistir às tensões do sistema. Por fim, o disjuntor deve atuar quando comandado, ou seja, deve haver um alto grau de confiabilidade.
Alguns tipos de disjuntores de alta potência:
• Disjuntor a grande volume de óleo,
• Disjuntor a pequeno volume de óleo,
• Disjuntor a ar comprimido,
• Disjuntor a vácuo,
• Disjuntor a hexafluoreto de enxofre (SF6).
Disjuntor de baixa tensão
Abaixo uma fotografia do detalhe interno de um minidisjuntor termomagnético de corrente nominal de 10 ampères.
dos de forma que o disjuntor desarme mesmo que o atuador
seja segurado ou travado na posição "liga".
2 Mecanismo atuador: une os contatos junta ou independentemente.
3 Contatos: permitem que a corrente flua quando o disjuntor está ligado e seja interrompida quando desligado.
4 Terminais.
5 Trip bimetálico.
6 Parafuso calibrador: permite que o fabricante ajuste precisamente a corrente de trip do dispositivo após montagem.
7 Solenóide.
8 Extintor de arco.
Fonte: http://pt.wikipedia.org
Prevenção de Acidentes com
Energia Elétrica
por Equipe
Há vários tipos de proteção e de providências que podem
ser usados para se evitar o choque elétrico:
• fusíveis e disjuntores
• aterramentos
• materiais isolantes e
• uso de EPIs (Equipamentos de Proteção Individual).
Outras recomendações para sua segurança:
✔ Plugue e use os dispositivos elétricos de segurança
disponíveis como, por exemplo, a tomada de 3 pinos.
✔ Considere todo fio elétrico como "positivo", ou seja,
passível de provocar um choque mortal.
✔ Cheque o estado de todos os fios e dispositivos elétricos; conserte-os ou substitua-os, se necessário.
Aprenda como dimensionar o fio elétrico.
✔ Certifique-se de que a corrente está desligada, antes
de operar uma ferramenta elétrica.
✔ Se um circuito elétrico em carga tiver de ser reparado,
chame um eletricista qualificado para fazê-lo.
✔ Use ferramentas "isoladas", que fornecem uma barreira adicional entre você e a corrente elétrica.
✔ Use os fios recomendados para o tipo de serviço elétrico a que ele vai servir.
✔ Não sobrecarregue uma única tomada com vários
aparelhos elétricos, usando, por exemplo, o "benjamim".
✔ Cuidado ao substituir a resistência queimada do seu
chuveiro, pois o ambiente molhado aumenta o risco
ao choque.
Fonte: www.ufrrj.br
Curiosidade
por Equipe
Choques que salvam
O que é e como funciona um desfibrilador?
Figura 10: Foto ilustrativa de um disjuntor.
Componentes de um disjuntor mostrados na figura 10:
1 Atuador: utilizada para desligar ou resetar manualmente
o disjuntor. Também indica o estado do disjuntor (Ligado/Desligado ou desarmado). A maioria dos disjuntores são projeta-
O desfibrilador é um aparelho que existe há vários anos,
usado principalmente em medicina de urgência e em CTIs.
Realiza o que chamamos de desfibrilação ou cardioversão, ou
seja, pela passagem de uma corrente elétrica através do coração podem ser revertidas arritmias graves ou potencialmente
graves, como, por exemplo, a fibrilação ventricular, situação
quando o coração está em ritmo incompatível com a vida.
Também é indicado nos casos de taquicardia ventricular,
quando o coração pode estar funcionando, mas sem condições de manter a pressão arterial adequada ou mantém instabilidade importante que pode evoluir para fibrilação ventricular,
quadro ainda mais grave.
Figura 11: Desfibrilador..
Atualmente, os desfibriladores chegaram a um importante grau de sofisticação, acoplando ao seu
aparelho várias outras modalidades de tratamento,
como marcapasso transcutâneo, monitor de eletrocardiograma e até mesmo
comando de voz para aparelhos automáticos, ou
seja, os aparelhos informam o que está acontecendo e indicam a conduta
a ser tomada.
Fonte: http://www.saudeplena.com.br
Primeiros Socorros à Vítimas de
Choque Elétrico
por Equipe
As chances de salvamento de uma vítima de choque elétrico diminuem com o passar de alguns minutos. Pesquisas realizadas apresentam as chances de salvamento em função do
número de minutos decorridos do choque aparentemente
mortal. Pela análise da tabela 2 contata-se que a chegada da
assistência médica para socorrer a vítima pode ser o mesmo
que assumir a sua morte. Então não se deve esperar, o caminho é a aplicação de técnicas de primeiros socorros por uma
pessoa que esteja nas proximidades.
O ser humano que esteja com parada respiratória e cardíaca passa a ter morte cerebral dentro de 4 minutos. Por isso é
necessário que o profissional que trabalha com eletricidade
esteja apto a prestar os primeiros socorros a acidentados, especialmente através de técnicas de reanimação cardio-respiratória. O socorro deve ser prestado com segurança, portanto
primeiramente deve-se observar se o local não apresenta nenhum risco imediato ao socorrista e à vítima.
Tempo para iniciar a respiração artificial
Chance de reanimação
da vítima
1 minuto
95 %
2 minutos
90 %
3 minutos
75 %
4 minutos
50 %
5 minutos
25 %
6 minutos
1%
8 minutos
0,5 %
Tabela 2: Chances de reanimação de uma vítima de choque elétrico.
Método da respiração artificial Boca-a-Boca:
1. deite a vítima de costas com os braços estendidos.
2. coloque uma mão na nuca do acidentado e a outra na testa,
incline a cabeça da vítima para trás.
3. com o polegar e o indicador aperte o nariz, para evitar a
saída do ar.
4. encha os pulmões de ar.
5. cubra a boca da vítima com a sua boca, não deixando o ar
sair.
6. sopre até ver o peito erguer-se.
7. solte as narinas e afaste os seus lábios da boca da vítima
para sair o ar.
8. repita esta operação, a razão de 13 a 16 vezes por minuto.
9. continue aplicando este método até que a vítima respire por
si mesma.
Fonte: www.brigadamilitar.rs.gov.br
Desafios
por Equipe
REPOSTA DO DESAFIO DA EDIÇÃO ANTERIOR
Por que os pássaros não levam choque quando pousam em fios elétricos energizados?
Segundo o professor
de física do cursinho da
Poli Bassam Ferdinian,
os pássaros não tomam
choque porque a distância entre as patas dos
animais não é suficiente
para gerar uma diferença de potencial (ddp)
Figura 12: Pássaros pousam em fios elétri- capaz de eletrocutá-los.
cos e não tomam choque.
Dessa forma acaba não
havendo passagem de correte elétrica pelo corpo dos pássaros, fazendo com que não levem nenhum choque elétrico.
Agora, se um ser humano resolver agarrar (com ambas as
mãos) um fio energizado, sem estar isolado, é muito provável
que ele tome um choque. A distância entre as mãos de uma
pessoa é suficiente para gerar uma diferença de potencial e,
conseqüentemente, tomar um choque.
DESAFIO DESTA EDIÇÃO
Nem todas as estrelas do céu têm a mesma
cor. Na constelação Orion, por exemplo, a estrela Betelgeuse, situada no ombro da constelação, é vermelha, enquanto a estrela Rigel,
localizada no pé de Orion, é azul. Por que existe essa diferença na cor
dessas estrelas?
Figura 13: Representação da constelação
Orion.
A Equipe
Luiz Clement – Coordenação Geral
Irineu Hattenhauer – Edição
Anne Luise Krüger – Edição
Equipe de Elaboração da Ilha de Racionalidade
Disciplina de Instrumentação para o Ensino de Física – II
Licenciatura Plena em Física - CCT/UDESC
Amilson Rogelso Fritsch - ([email protected])
Davi Luis Goergen - ([email protected])
Denilson Toneto da Silva - ([email protected])
Kaique E. Mendes de Souza - ([email protected])
Ricardo Albrecht - ([email protected])
Sugestões: [email protected]
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OBS: A autoria e a veracidade das informações contidas nas diferentes reportagens são de responsabilidade de seus autores, identificados em cada uma delas.