Caminho atual de choque

Como já aprendemos, a eletricidade requer um caminho (circuito) completo para fluir continuamente. É por isso que o choque recebido da eletricidade estática é apenas um choque momentâneo:o fluxo de corrente é necessariamente breve quando as cargas estáticas são equalizadas entre dois objetos. Choques de duração autolimitada como esse raramente são perigosos.

Sem dois pontos de contato no corpo para que a corrente entre e saia, respectivamente, não há risco de choque. É por isso que os pássaros podem descansar com segurança em linhas de alta tensão sem levarem choque:eles entram em contato com o circuito em apenas um ponto.







Para que a corrente flua através de um condutor, deve haver uma tensão presente para motivá-la. A tensão, como você deve se lembrar, é sempre relativa entre dois pontos . Não existe voltagem "ligada" ou "em" um único ponto do circuito e, portanto, o pássaro em contato com um único ponto do circuito acima não tem voltagem aplicada em seu corpo para estabelecer uma corrente através dele.

Sim, embora eles descansem em dois pés, ambos os pés estão tocando o mesmo fio, tornando-os eletricamente comuns . Eletricamente falando, os dois pés do pássaro tocam o mesmo ponto, portanto, não há voltagem entre eles para motivar a corrente através do corpo do pássaro.

Isso pode levar alguém a acreditar que é impossível levar um choque elétrico apenas tocando um único fio. Como os pássaros, se tivermos certeza de tocar em apenas um fio de cada vez, estaremos seguros, certo? Infelizmente, isso não é correto. Ao contrário dos pássaros, as pessoas geralmente estão de pé no chão quando tocam um fio “vivo”.

Muitas vezes, um lado de um sistema de energia será intencionalmente conectado ao aterramento e, portanto, a pessoa que toca em um único fio está na verdade fazendo contato entre dois pontos no circuito (o fio e o aterramento):







O símbolo de aterramento é o conjunto de três barras horizontais de largura decrescente localizadas na parte inferior esquerda do circuito mostrado e também no pé da pessoa que está recebendo o choque. Na vida real, o aterramento do sistema de potência consiste em algum tipo de condutor metálico enterrado profundamente no solo para fazer o contato máximo com a terra.

Esse condutor é conectado eletricamente a um ponto de conexão apropriado no circuito com fio grosso. A ligação à terra da vítima é através dos pés, que tocam a terra.



Algumas perguntas geralmente surgem neste ponto na mente do aluno:

• Se a presença de um ponto de aterramento no circuito fornece um ponto de contato fácil para alguém levar um choque, por que colocá-lo no circuito? Um circuito sem aterramento não seria mais seguro?
• A pessoa que está recebendo o choque provavelmente não está descalça. Se borracha e tecido são materiais isolantes, então por que seus sapatos não os protegem impedindo a formação de um circuito?
• Quão bom condutor pode sujar ser? Se você pode levar um choque com a corrente que passa pela terra, por que não usar a terra como um condutor em nossos circuitos de energia?

Em resposta à primeira pergunta, a presença de um ponto de "aterramento" intencional em um circuito elétrico tem o objetivo de garantir que um lado dele seja seguro para entrar em contato. Observe que se nossa vítima no diagrama acima tocasse a parte inferior do resistor, nada aconteceria, mesmo que seus pés ainda estivessem em contato com o solo:







Como a parte inferior do circuito está firmemente conectada ao aterramento por meio do ponto de aterramento na parte inferior esquerda do circuito, o condutor inferior do circuito é tornado eletricamente comum com aterramento. Como não pode haver voltagem entre os pontos eletricamente comuns, não haverá voltagem aplicada na pessoa em contato com o fio inferior e ela não receberá um choque.

Pelo mesmo motivo, o fio que conecta o circuito à haste / placas de aterramento geralmente é deixado descoberto (sem isolamento), de modo que qualquer objeto de metal contra o qual ele tocar será eletricamente comum com o terra.

O aterramento do circuito garante que pelo menos um ponto do circuito seja seguro para tocar. Mas que tal deixar um circuito completamente sem aterramento? Isso não tornaria qualquer pessoa tocando apenas um único fio tão segura quanto um pássaro sentado em apenas um? Idealmente, sim. Praticamente não. Observe o que acontece sem nenhum aterramento:







Apesar do fato de que os pés da pessoa ainda estão em contato com o solo, qualquer ponto único no circuito deve ser seguro para tocar. Uma vez que não existe um caminho completo (circuito) formado através do corpo da pessoa do lado inferior da fonte de voltagem para o topo, não há como uma corrente ser estabelecida através da pessoa.

No entanto, tudo isso pode mudar com um aterramento acidental, como um galho de árvore tocando uma linha de energia e fornecendo a conexão ao aterramento:







Essa conexão acidental entre um condutor do sistema de energia e o terra (aterramento) é chamada de falha de aterramento .

Falhas de aterramento

Falhas de aterramento podem ser causadas por muitas coisas, incluindo acúmulo de sujeira em isoladores de linha de energia (criando um caminho de água suja para a corrente do condutor ao poste e para o solo, quando chove), infiltração de água subterrânea em condutores de linha de energia enterrados, e pássaros pousando em cabos de energia, ligando a linha ao mastro com suas asas.

Dadas as muitas causas de faltas à terra, elas tendem a ser imprevisíveis. No caso das árvores, ninguém pode garantir qual fio seus ramos podem se tocar. Se uma árvore roçasse o fio superior do circuito, tornaria o fio superior seguro para tocar e o inferior perigoso - exatamente o oposto do cenário anterior, onde a árvore entra em contato com o fio inferior:







Com um galho de árvore em contato com o fio superior, esse fio se torna o condutor aterrado no circuito, eletricamente comum com o aterramento. Portanto, não há tensão entre esse fio e o terra, mas sim tensão total (alta) entre o fio inferior e o terra.

Conforme mencionado anteriormente, os galhos das árvores são apenas uma fonte potencial de faltas à terra em um sistema de energia. Considere um sistema de energia não aterrado sem árvores em contato, mas desta vez com duas pessoas tocando fios simples:







Com cada pessoa em pé no solo, contatando diferentes pontos do circuito, um caminho para a corrente de choque é feito através de uma pessoa, através da terra e através da outra pessoa. Mesmo que cada pessoa pense que está segura em apenas tocar um único ponto do circuito, suas ações combinadas criam um cenário mortal. Com efeito, uma pessoa atua como falha de aterramento, o que a torna insegura para a outra pessoa.

É exatamente por isso que os sistemas de energia não aterrados são perigosos:a tensão entre qualquer ponto do circuito e o terra (terra) é imprevisível porque uma falha de aterramento pode aparecer em qualquer ponto do circuito a qualquer momento. O único personagem com garantia de segurança nesses cenários é o pássaro, que não tem nenhuma conexão com o solo!

Conectando firmemente um ponto designado no circuito ao aterramento (“aterrando” o circuito), pelo menos a segurança pode ser garantida naquele ponto. Isso é mais garantia de segurança do que não ter nenhuma conexão de aterramento.

Em resposta à segunda pergunta, sapatos com sola de borracha fazem na verdade, fornecem algum isolamento elétrico para ajudar a proteger alguém contra a condução de corrente de choque pelos pés. No entanto, a maioria dos designs de calçados comuns não se destina a ser eletricamente "seguros", pois suas solas são muito finas e não são da substância certa.

Além disso, qualquer umidade, sujeira ou sais condutores do suor corporal na superfície ou permeados pelas solas dos sapatos comprometerão o pequeno valor de isolamento que o sapato tinha para começar. Existem sapatos feitos especificamente para trabalhos elétricos perigosos, bem como tapetes de borracha grossos feitos para se apoiar durante o trabalho em circuitos energizados, mas essas peças especiais do equipamento devem estar absolutamente limpas e secas para serem eficazes.

Basta dizer que o calçado normal não é suficiente para garantir a proteção contra choques elétricos de um sistema de energia.

A pesquisa realizada sobre a resistência de contato entre partes do corpo humano e pontos de contato (como o solo) mostra uma ampla gama de números (consulte o final do capítulo para obter informações sobre a fonte desses dados):

• Contato de mão ou pé, isolado com borracha:20 MΩ típico.
• Contato do pé através da sola do sapato de couro (seco):100 kΩ a 500 kΩ
• Contato do pé através da sola do sapato de couro (molhado):5 kΩ a 20 kΩ

Como você pode ver, não só a borracha é um material isolante muito melhor do que o couro, mas também a presença de água em uma substância porosa como o couro muito reduz a resistência elétrica.

Em resposta à terceira pergunta, a sujeira não é um bom condutor (pelo menos não quando está seca!). É um condutor muito pobre para suportar corrente contínua para alimentar uma carga. No entanto, como veremos na próxima seção, é preciso muito pouca corrente para ferir ou matar um ser humano, então mesmo a baixa condutividade da sujeira é suficiente para fornecer um caminho para a corrente mortal quando há voltagem suficiente disponível, como geralmente está em sistemas de energia.

Algumas superfícies de aterramento são melhores isolantes do que outras. O asfalto, por exemplo, sendo à base de óleo, tem uma resistência muito maior do que a maioria das formas de sujeira ou rocha. O concreto, por outro lado, tende a ter resistência bastante baixa devido ao seu conteúdo intrínseco de água e eletrólito (produto químico condutor).



REVER:

• O choque elétrico só pode ocorrer quando o contato é feito entre dois pontos de um circuito; quando a voltagem é aplicada ao corpo da vítima.
• Os circuitos de energia geralmente têm um ponto designado que é "aterrado:" firmemente conectado a hastes de metal ou placas enterradas na sujeira para garantir que um lado do circuito esteja sempre no potencial de terra (tensão zero entre esse ponto e o aterramento) .
• Uma falha à terra é uma conexão acidental entre um condutor de circuito e o terra (aterramento).
• Sapatos e tapetes especiais e isolados são feitos para proteger as pessoas de choques por condução no solo, mas mesmo essas peças do equipamento devem estar limpas e secas para serem eficazes. Calçados normais não são bons o suficiente para fornecer proteção contra choques, isolando seu usuário da terra.
• Embora a sujeira seja um mau condutor, ela pode conduzir corrente suficiente para ferir ou matar um ser humano.

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