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A SEGURANÇA ELÉTRICA NO SEU DIA A DIA APRESENTAÇÃO DA CARTILHA Os conceitos apresentados nesta carti lha visam proporcionar um material de apoio para prof issionais da saúde, através da apresentação dos principais conceitos físicos da eletricidade e dos efeitos resultantes da interação da eletricidade com o corpo humano. Portanto, o presente material viabil iza a adoção e a prática de procedimentos corretos e seguros para o manuseio dos equipamentos eletromédicos. A Segurança Elétrica é imprescindível para uma correta realização das atividades do prof issional da saúde, bem como para uma boa restauração da saúde e do bem estar do paciente. Deve-se salientar que a leitura deste material não diminui a importância do conhecimento das normas regulamentadoras (NRs) criadas pelo Ministério do Trabalho e Emprego (MTE), que têm como objetivo definir os requisitos técnicos e legais sobre as características mínimas de Segurança e Saúde Ocupacional (SSO). Da mesma forma, esta cart i lha não pretende substituir os treinamentos oferecidos em cursos de especial ização ministrados por prof issionais capacitados, nem a leitura dos manuais de instruções dos equipamentos. A busca pelo conhecimento deve ser contínua e realizada com discernimento . 2 SUMÁRIO 1 - CONCEITOS BÁSICOS DE ELETRICIDADE ............................................................... 3 1.1 - Tensão Elétrica ................................................................................................... 3 1.2 - Corrente Elétrica.................................................................................................. 4 1.3 - Resistência Elétrica ............................................................................................. 5 1.4 - Lei de Ohm .......................................................................................................... 5 1.5 - Potência Elétrica.................................................................................................. 5 2 - NOÇÕES DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ................................................................. 6 2.1 - Geração de Energia Elétrica ............................................................................... 6 2.2 - Tomadas Bipolares x Tripolares .......................................................................... 7 3 - COMO OCORRE O CHOQUE ELÉTRICO................................................................... 8 4 - EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA ......................................................................... 8 5 - COMO PREVENVIR O CHOQUE ELÉTRICO ................................................. 10 5.1 - Ligação Terra .................................................................................................... 10 5.2 - Dupla Isolação ................................................................................................... 11 5.3 - Dispositivo Diferencial Residual (DDR ou DR) .................................................. 11 3 1 - CONCEITOS BÁSICOS DE ELETRICIDADE A seguir, serão apresentadas algumas def inições e conceitos sobre eletr ic idade, importantes para o entendimento do texto apresentado nesta cart i lha. 1.1 - Tensão Elétrica A tensão elétr ica, também conhecida como voltagem ou diferença de potencial (ddp) representa a diferença de cargas elétr icas existente entre dois pontos. Pode ser def inida também como sendo a força necessária para transferir a carga de um ponto para outro. A tensão é medida em volt (V), o volt , pode ser expresso através de seus múltiplos, como o quilovolt (kV, 1 kV = 1000 V) e de seus submúlt iplos, como o mil ivolt (mV, 1 mV = 0,001 V). Existem dois t ipos de tensão: a tensão contínua, f requentemente abreviada pela sigla “DC”, derivada do inglês “Direct Current” e a tensão alternada, abreviada por “AC” do inglês “Alternat ing Current”. A tensão contínua mantém a sua polar idade e o valor da voltagem constantes com o decorrer do tempo, como exemplo de sua ut i l ização temos todos os equipamentos eletrônicos. As principais fontes de tensão DC são as pi lhas e as baterias, ela também pode ser obtida a part ir de um a fonte de tensão AC, como as tomadas da rede de distr ibuição de energia elétr ica, ut i l izando -se um circuito eletrônico chamado de fonte de al imentação ou conversor AC/DC. Este conversor está presente em todos os equipamentos eletrônicos que l igamos às tom adas. O gráf ico da tensão DC é representado por uma linha reta, contínua, Figura 1. Figura 1: Representação de uma tensão contínua (DC). A tensão alternada var ia a polaridade (ora posit iva, ora negativa) e o valor da voltagem com o decorrer do tempo, de forma periódica. No caso da rede elétr ica esta var iação se dá conforme a função matemática seno, por isso, recebe o nome de tensão senoidal. A tensão fornecida pela rede elétr ica (AC) é ut i l izada pelos equipamentos elétr icos, como motores, geladeira s, estufas, etc. O seu gráf ico é representado por uma linha ondulada, Figura 2. 4 Figura 2: Representação de uma tensão alternada senoidal. 1.2 - Corrente Elétrica A corrente elétr ica pode ser def inida como o deslocamento ordenado de cargas elétr icas ao longo de um f io condutor, na presença de uma diferença de potencial entre dois terminais, Figura 3. Figura 3: Fluxo de cargas dentro de um f io condutor. A corrente elétr ica, assim como a voltagem, pode ser contínua ou alternada, sendo na corrente contínua o f luxo ordenado de cargas elétr icas no mesmo sent ido, com o decorrer do tempo. Enquanto na corrente alternada, o f luxo de cargas elétr icas não tem um sentido f ixo, o mesmo varia com o tempo. A unidade de medida da corrente elétr ica é o ampère (A), para valores menores ut i l iza-se os seus submúlt iplos, como o mil iampère (mA, 1 mA = 0,001 A). Os equipamentos eletroeletrônicos vêm com uma simbologia para representar se a tensão e a corrente que ele demanda é do t ipo alternada ou contínua. Figura 4: Símbolos representando o t ipo de tensão uti l izado por um determinado equipamento. 5 1.3 - Resistência Elétrica Resistência é a capacidade de um corpo de se opor à passagem da corrente elétr ica, quando submetido a uma diferença de potencial. Os materiais condutores apresentam uma baixa resistência elétr ica por possuir em sua estrutura, elétrons l ivres, esta característica facil i ta a condução da corrente, como exemplos, podemos citar os metais, a água mineral e o corpo humano. Os materiais isolantes apresentam uma alta resistência elétr ica, pois os elétrons estão fortemente l igados ao núcleo atômico, como exemplos, temos os plásticos, a borracha e a porcelana. 1.4 - Lei de Ohm A Lei de Ohm, descr ita matematicamente pela Equação 1, estabelece que a corrente elétr ica é diretamente proporcional à voltagem e inversamente proporcional à resistência elétr ica. Assim, aumentando -se a voltagem, aumenta-se a corrente na mesma proporção, mas a corrente também será aumentada se diminuir-se a resistência. 1.5 - Potência Elétrica A potência elétr ica pode ser def inida como a quantidade de energia elétr ica fornecida em um intervalo de tempo. Todo equipamento elétr ico para funcionar necessita de potência, que é expressa em watts cujo símbolo é W. A potência é matematicamente def inida como o produto da tensão pela corrente, como mostra a Equação 2.Para calcular o consumo de energia de um equipamento durante um mês, basta mult ipl icar a potência consumida pelo tempo que o equipamento permanece l igado (quantidade de horas), veja um exemplo: (Eq. 1) (Eq. 2) Qual o gasto de energia de um computador que consome 150 W, funcionando 10 horas por dia, durante um mês? Ao final de 30 dias o computador terá funcionado durante 300 horas e consumido um total de: 300h x 150 W = 45.000 Wh ou 45 kWh Multiplicando-se este consumo pelo preço do kWh, saberemos o custo mensal corresponde à utilização deste computador. 6 O conhecimento do consumo dos equipamentos é de grande importância, pois as tomadas da rede de distr ibuição de energia elétr ica têm limites, para o fornecimento da potência solicitada pelos equipamentos. Isto signif ica di zer que os equipamentos de consumo elevado exigem uma tomada específica. 2 - NOÇÕES DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Nos hospitais e clínicas as necessidades em relação à instalação elétr ica são diferenciadas, tanto em nível de projeto e execução, como de manuten ção. Uma vez que os equipamentos médico hospitalares estão diretamente relacionados à vida dos pacientes, assim como, sendo manipulados diariamente por prof issionais da área e rodeados, muitas vezes por visitantes, faz -se necessário a ut i l ização de um sistema elétr ico conf iável, seguro e ef icaz. Existem algumas normas técnicas específicas para a área de instalações elétr icas no Brasi l, elaboradas e publ icadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), dentre elas destacamos a NBR 5410, que trat a de instalações elétr icas de baixa tensão. 2.1 - Geração de Energia Elétrica A energia elétr ica, após a sua geração por diferentes fontes, como as usinas hidroelétr icas, termoelétricas, eólica, dentre outras, é distr ibuída aos diferentes locais de consumo através de uma rede de f ios condutores. Nas usinas hidroelétr icas, por exemplo, a energia elétr ica é produzida a part ir da água, que inic ialmente está armazenada em um reservatório. Parte desta água é conduzida através de um duto para a turbina, que junt amente com o gerador real izam um movimento de rotação. Desta forma, uma diferença de potencial (ddp) alternada e tr ifásica é obtida nos terminais do gerador. Essa denominação tr ifásica refere-se à presença de três “fases” ou três tensões senoidais geradas com uma pequena defasagem no tempo, como pode ser visto na Figura 4. No Brasil, como a f requência da rede elétr ica é de 60 Hz (60 cic los/segundo), este intervalo de tempo entre as três ondas é de 5,55 ms (5,55 milésimos de segundo). Estas três tensões ou f ases são então distr ibuídas aos diversos pontos de consumo. Figura 5: Representação de uma tensão tr ifásica. 7 As tensões mencionadas são sempre referenciadas ao potencial da terra, através de um condutor chamado de “neutro”. Assim, a concessionár ia entrega a energia elétr ica ao consumidor f inal através de dois condutores, chamados de fase e neutro, este t ipo de instalação é denominada de monofásica. Se a potência consumida por uma determinada residência ou estabelecimento comercial for super ior a 15 kW, o fornecimento de energia pela distr ibuidora será feito através de um circuito bifásico (duas fase e o neutro). Acima de 30 kW, a l igação será tr ifásica (três fases e o neutro). A maior parte dos equipamentos eletromédicos, ut i l izam a rede monofásica. A tr ifásica é ut i l izada em casos de equipamentos que consomem potências mais elevadas, em ambientes hospitalares podemos citar como exemplo a ressonância magnética e o tomógrafo. 2.2 - Tomadas Bipolares x Tripolares As tomadas bipolares são const ituídas p or uma fase e o neutro, enquanto as tomadas tr ipolares apresentam um terceiro pino, que realiza a l igação com o f io terra, proporcionando maior segurança tanto para o operador, quanto para os equipamentos. A Figura 5 e a Figura 6 exemplif icam o padrão atua l vigente no Brasil das tomadas bipolares e tr ipolares. Figura 6: Tomada bipolar, padrão brasileiro. Figura 7: Tomada tr ipolar, padrão brasileiro. Observe que nos dois t ipos de tomadas existem duas capacidades de corrente, ou seja, tomadas que suportam fornecer até 10 A e tomadas que 8 conseguem fornecer até 20 A, a diferença está no diâmetro dos pinos condutores ut i l izados. Correntes mais elevadas necessitam de um pino de maior cal ibre. 3 - COMO OCORRE O CHOQUE ELÉTRICO O choque é causado pela circulação de uma corrente elétr ica, de forma indesejada, através do corpo humano. Para que haja a circulação da corrente, através do corpo, é necessário que ele seja submet ido a uma diferença de potencial e portanto duas partes do corpo devem entrar em c ontato com a fonte de tensão. Como descrito anter iormente, no sistema de distr ibuição de energia elétr ica um dos f ios (o neutro) está ligado à terra, isto signif ica que ao pisarmos no chão ou encostarmos a mão na parede estaremos já conectados a um dos f io s. Assim, ao encostarmos algum outro ponto do corpo em um ponto energizado se estabelece a circulação de uma corrente elétr ica através do mesmo. Este contato pode ocorrer de maneira direta, quando há o contato direto com condutores elétr icos sem a devida proteção de materiais isolantes, como f ios desencapados. Ou de maneira indireta, em partes condutoras de equipamentos que apresentem fuga de corrente. 4 - EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA A passagem da corrente elétr ica através do corpo humano pode provocar efeitos de importância e gravidade var iáveis, podendo produzir desde um leve aquecimento, uma estimulação nervosa ou muscular até queimaduras. Dependendo da intensidade da corrente e do seu percurso através do corpo. De acordo com a Lei de Ohm (Eq. 1), a intensidade da corrente está diretamente relacionada com a tensão apl icada e inversamente relacionada com a resistência elétr ica oferecida pelo corpo do indivíduo. No corpo humano, a principal resistência à passagem da corrente elétr ica é oferecida pela pele, visto que os tecidos e órgãos internos apresentam baixa resistência, por serem constituídos de uma grande quantidade de água e eletról itos, sendo portanto um bom condutor elétr ico. Muitas vezes pergunta-se: o que é mais perigoso, um choque na tensão de 220 V ou na tensão de 110 V ? Teoricamente o choque na tensão de 220 V é mais perigoso, pois nas mesmas condições de resistência irá gerar uma corrente duas vezes maior. Entretanto, na prática observa -se que nem sempre a tensão representa o fator determinante e sim a resistência que o corpo do indivíduo apresenta à passagem da corrente, ou seja, o fato de o indivíduo estar de pés descalços ou usando um sapato com solado isolante pode ser mais determinante. A tabela abaixo apresenta valores típicos de c orrente para a ocorrência de determinados efeitos f isiológicos. 9 VALOR DA CORRENTE POSSÍVEIS EFEITOS SIGNIFICADO FISIOLÓGICO E CONSEQUÊNCIAS 0,5 a 7 mA Limiar de sensibil idade Representa a corrente mínima que consegue ser percebida (sentida) pelos d iversos indivíduos. Leve formigamento. 7 a 90 mA Contração muscular involuntária, privação do ref lexo de ret irada Ativação de músculos extensores ou contratores. O indivíduo pode ser jogado longe ou o indivíduo pode f icar preso ao f io ou a um equipamento. A part ir de 20 mA Parada respiratór ia, dore fadiga muscular Tetanização dos músculos respiratórios. Risco de morte por asf ixia. A part ir de 50 mA Fibr i lação ventr icular A corrente elétr ica interfere na seqüência de despolarização comandada pelo nódulo sinoatr ial. Risco de morte por incapacidade de bombeamento de sangue. A part ir de 1 A Queimadura, Contração sustentada do miocárdio A corrente elétr ica causa desnaturação da queratina e morte celular, por elevação da temperatura. Estes valores típicos de corrente são obtidos quando se considera as seguintes condições: duração do choque de três segundos, freqüência da corrente igual a 60 Hz e aplicada entre as duas mãos de uma pessoa pesando 70 kg. Os valores de corrente que apresentam risco pa ra o ser humano são estabelecidos por extrapolação de estudos com animais. Os valores da tabela acima apresentam uma grande var iabi l idade entre indivíduos de um mesmo sexo e entre indivíduos de diferentes sexo, devido às diferenças f isiológicas. Tipicament e o l imiar de sensibil idade para as mulheres é 50% inferior aos valores obt idos para os homens. Devemos lembrar que o percurso da corrente através do corpo humano também inf lui no efeito, pois a corrente afetará predominantemente aqueles órgãos por ela percorr idos. A Figura 8 apresenta esquematicamente os diferentes percursos que a corrente elétr ica pode real izar através do corpo humano. Observe que em determinados percursos a corrente passa predominantemente pelo tórax, representando um fator determinante do desencadeamento de f ibr i lação cardíaca. 10 Figura 8: Possíveis percursos da corrente durante um choque. 5 - COMO PREVENVIR O CHOQUE ELÉTRICO Inúmeros métodos têm sido desenvolvidos com o objet ivo de reduzir os acidentes elétr icos. Alguns são usados universalmente, outros são requeridos apenas em áreas que são consideradas per igosas. Existem ainda métodos especialmente usados em hospitais. Uma forma ef iciente de se prevenir dos efeitos da corrente elétr ica é aumentar a resistência à passagem da corrente pelo corpo, por exemplo, através do uso de luvas ou calçados de borracha. No entanto, isto é de difíci l aplicação no dia a dia, tornando-se necessário recorrer a outros métodos preventivos, dentre os quais abordaremos os mais usados atualmente. 5.1 - Ligação Terra O aterramento é a l igação de um ou mais equipamentos à terra, por motivo de proteção ou por exigência quanto ao funcionamento do mesmo. Essa l igação de um equipamento à terra, realiza -se por meio de condutores de proteção conectados à caixa do equipamento, isto é, às carcaças metálicas dos equipamento, dos motores, dos transformadores, dos quadros de distr ibuição, etc. Com o aterramento consegue-se reduzir o potencial elétr ico entre o equipamento e a terra a valores que não oferecem r iscos para as pessoas e para o próprio equipamento. O contato defeituoso entre um condutor fase e a caixa metálica de um equipamento ou a corrente de fuga, presente em alguns equipamentos (geladeira, ar condicionado, computador e ou tros), pode representar r isco. Uma pessoa que neles venha a tocar poderá estar submetida a uma diferença de potencial equivalente a que existe entre a fase e o neutro (uma vez que o neutro é l igado à terra) e assim passará através do corpo da pessoa uma co rrente que será determinada pela resistência de contato e pela resistência interna do corpo. Podendo causar alguns daqueles efeitos descritos anteriormente. Estando a caixa do equipamento l igado ao f io terra, esta corrente f luirá predominantemente através do circuito de aterramento, protegendo o indivíduo. 11 O circuito de aterramento é constituído por um f io condutor e por um eletrodo de aterramento, também chamado de dispersor. Dispersor é um corpo metálico colocado em contato íntimo com o solo, com a f inal idade de dispersar correntes elétr icas. Pode ser constituído por um único elemento ou por mais elementos interl igados. Os dispersores podem ser do t ipo estaca, chapa, grade ou de perímetro. Quando o eletrodo de aterramento é const ituído por uma barra rígid a, denomina-se haste de aterramento. O terreno onde serão introduzidos os dispersores deve apresentar baixa resist ividade, visto que a resistência do circuito de aterramento depende também desta característ ica do terreno. Em algumas situações é necessário tratar o terreno a f im de se obter esta baixa resist ividade. 5.2 - Dupla Isolação A dupla isolação é uti l izada em equipamentos cujo invólucro é metálico, sendo potencialmente mais per igoso. Neste caso reveste -se internamente o corpo do equipamento com um material não condutor, usualmente um plástico apropr iado. Esse revestimento serve como uma segunda isolação, separando as partes elétr icas do equipamento do seu corpo. Equipamentos duplamente isolados não precisam ser aterrados. Dupla isolação, contudo, é apenas de valor l imitado para equipamentos encontrados em um hospital. 5.3 - Dispositivo Diferencial Residual (DDR ou DR) O DR, como é mais conhecido, baseia -se na comparação entre a corrente da fase e do neutro, que devem ser iguais. Caso uma pessoa t oque um aparelho defeituoso, que esteja apresentando fuga de corrente, parte da corrente do neutro será desviada para a terra através do seu corpo, desta forma, a corrente do neutro será menor que a da fase. Os sensores de corrente do DR captam esta difere nça entre as duas correntes e sendo ela signif icat iva ( maior que 30 mA), ele interrompe o circuito, semelhantemente à ação do disjuntor. 12 Esta cartilha foi elaborada como parte de um projeto de extensão, financiado pela Pró-Reitoria de Extensão e Cultura – PROExC, da Universidade Federal de Pernambuco – UFPE, cujo objetivo foi divulgar os riscos e as precauções que devem ser adotadas pelos usuários de equipamentos eletromédicos e teve a participação da seguinte equipe: Milton Marcelino Filho, Coordenador Adriana Fontes, Vice-Coordenadora Carolina Karen Alves Silva, aluna bolsista Gerlaine Monteiro Gouveia, aluna bolsista João Barbosa da Silva Neto, aluno bolsista Juliana Maria de Barros Lima, aluna voluntária Yago Emidio de Oliveira Silva, aluno voluntário Recife, novembro de 2015
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