Segurança elétrica

Uma corrente de cerca de 10 a 20 mA pelo corpo pode prender a mão a um fio, e uma pessoa encharcada pode ter resistência de apenas 10 kΩ.

Dois tipos de perigo: calor e choque

A eletricidade pode causar danos de duas formas. O perigo térmico surge quando muita potência se transforma em calor onde isso não deveria acontecer, por exemplo, dentro de uma parede, podendo iniciar um incêndio. O perigo de choque é a passagem de corrente por uma pessoa. Ambos decorrem diretamente das fórmulas deste curso, P = V² ÷ R e I = V ÷ R, então você já tem os conhecimentos necessários para entender onde está o risco.

Curtos-circuitos

Um curto-circuito é um caminho de resistência muito baixa entre os dois polos de uma fonte. Ele ocorre, por exemplo, quando o isolamento desgastado deixa os dois fios do cabo de um aparelho encostarem um no outro. Como a resistência r do curto é muito pequena, a potência P = V² ÷ r é enorme. A OpenStax considera 120 V sobre um curto de 0.100 Ω: 120² ÷ 0.100 = 144 000 W, ou 144 kW, muito mais do que qualquer aparelho doméstico consome. O calor surge tão depressa que o isolamento derrete ou pega fogo. No laboratório, a bateria é ideal, então um curto faz a corrente crescer sem limite, e o laboratório o sinaliza em vermelho. Uma bateria real tem resistência interna que limita a corrente, mas ainda assim aquece rapidamente.

Sobrecargas, fusíveis e disjuntores

Um perigo menos evidente é a sobrecarga: corrente excessiva em um fio por tempo demais. O calor gerado no próprio fio é P = I² R_w. Um cabo danificado, com alguns filamentos rompidos, pode ter 2.00 Ω em vez de 0.100 Ω; com 10.0 A passando por ele, transforma 200 W em calor dentro do cabo. Lembre-se da unidade sobre circuitos em paralelo: cada aparelho ligado acrescenta sua corrente aos fios de alimentação. Assim, ligar muitos aparelhos de alta potência à mesma régua de tomadas pode sobrecarregá-la, mesmo que cada aparelho esteja funcionando normalmente.

Fusíveis e disjuntores protegem contra os dois problemas. Ficam em série com o circuito, de modo que toda a corrente passa por eles. Um fusível tem uma tira metálica de baixo ponto de fusão; uma corrente excessiva a derrete e interrompe o circuito de forma definitiva, por isso ele precisa ser substituído. Um disjuntor é uma chave automática que abre quando a corrente permanece acima do limite e pode ser rearmado. Alguns aparelhos consomem uma corrente alta por um instante ao ligar, como o farol frio da unidade sobre a lei de Ohm. Por isso, fusíveis e disjuntores são projetados para tolerar picos breves e interromper sobrecargas persistentes.

O que a corrente faz no corpo

A gravidade de um choque depende principalmente da corrente, mas também do caminho que ela percorre pelo corpo, da duração e da frequência da alimentação. A OpenStax apresenta os efeitos típicos de um choque de 1 segundo pelo tronco, vindo de uma rede de 60 Hz, conforme a tabela. Os valores para mulheres são cerca de 60 a 80 por cento dos indicados. Os limiares são baixos. A corrente que contrai a mão e impede a pessoa de soltar o fio começa em cerca de 10 a 20 mA, e o coração pode entrar em fibrilação, um ritmo irregular fatal, a partir de cerca de 100 a 300 mA.

A lei de Ohm mostra por que a água faz tanta diferença. A maior parte da resistência do corpo está na pele seca. A OpenStax indica cerca de 200 kΩ para uma pessoa com pele seca; assim, 120 V produzem 120 ÷ 200 000 = 0.6 mA, uma corrente que não é percebida. Encharcada, a mesma pessoa pode ter apenas 10.0 kΩ, e os mesmos 120 V produzem 12 mA, acima do ponto em que a mão não consegue soltar. Nos 220 a 230 V usados na Coreia, na Europa e em muitos outros lugares, as mesmas duas resistências resultam em cerca de 1.1 mA e 22 mA. Mãos molhadas, banheiros e aparelhos elétricos perto da água são perigosos exatamente por esse motivo.

Fio terra, isolamento duplo e dispositivos diferenciais residuais

As instalações modernas acrescentam camadas de proteção. No sistema de três fios, um terceiro fio, o terra, conecta a carcaça metálica do aparelho ao solo e a mantém próxima de zero volts. Se o isolamento desgastado deixar o fio fase encostar na carcaça, a corrente passa pelo fio terra em vez de atravessar a pessoa que a segura, e geralmente desarma o disjuntor. Aparelhos com isolamento duplo usam um sistema isolante de proteção em vez de uma conexão à terra. São identificados pela marcação, não apenas pelo número de pinos do plugue. Um interruptor de falha à terra, chamado de dispositivo diferencial residual ou disjuntor de fuga em muitos países, compara a corrente que sai por um fio com a que retorna pelo outro. Se a diferença ultrapassar um valor definido, há corrente escapando por algum lugar, talvez por uma pessoa, e o dispositivo corta a alimentação em uma fração de segundo. Esse valor depende do país. Na América do Norte, os interruptores de falha à terra atuam a cerca de 5 mA, a maior corrente inofensiva da tabela. Os dispositivos diferenciais residuais usados para proteger pessoas na Coreia e na Europa geralmente têm corrente nominal de 30 mA, e as normas coreanas exigem 15 mA nas tomadas de banheiro.

• Mantenha aparelhos elétricos e tomadas longe da água e seque as mãos antes de usá-los.
• Não ligue muitos aparelhos de alta potência à mesma régua de tomadas ao mesmo tempo.
• Pare de usar cabos com isolamento danificado ou plugues que esquentam.
• Se um fusível queima ou um disjuntor desarma repetidamente, há algo errado: descubra a causa em vez de colocar um fusível de maior corrente nominal.
• Deixe os serviços na rede elétrica e os reparos dentro dos aparelhos para um eletricista qualificado.