choque elétrico apresentação

11

Aterramento Elétrico Industrial

Instrutor: Saad Touma

22

Objetivos Identificar problemas de aterramento

Resolver problemas de aterramento

Entender trabalhos sobre aterramento

33

Perigos da Eletricidade

Capítulo 1

44

Perigos da EletricidadeChoque elétrico

Queima de aparelhos eletrônicos

Perfuração de dutos enterrados

Incêndio em áreas classificadas

Corrosão de fundo de tanques

55

Choque Elétrico

Seção 1.1

66

Etiqueta de Aviso de Perigo

77

Limiares e Efeitos das Correntes

Corrente (mA-rms)

Efeito fisiológico

0.3 Limiar de percepção 9 Limiar de despego; a mão que segura o fio energizado ainda

consegue se soltar 95 Limiar de fibrilação ventricular; pode ser fatal se o choque

durar mais de 3 s *Baseada no trabalho de Dalziel 2.

88

Limiar de Percepção

99

Limiar de Percepção – Teste 1

1010

Limiar de Percepção – Teste 2

1111

Limiar de Despego

1212

Limiar de Fibrilação Ventricular

1313

Resistência do Corpo Humano

Resistência calculada em condições secas a 50 Hz

V (V) 12.5 31.3 62.5 125 250 500 1000

R (kΩ) 24.0 11.2 6.32 3.56 2.00 1.13 .63

I (mA) 0.52 2.8 9.9 35 125 440 1590 K = 1/1.2 = 0.83; cte calculada para R=2 kΩ e V=250 V; I=V/R.

Fonte: W. Fordham Cooper 3

1414

Modelo do Corpo Humano

1515

Modelo do Pé Humano

1616

Fatalidades Elétricas nos EUA

Dados compilados pelo Serviço Nacional de Estatísticas da Vida como Obtidos do Conselho de

Segurança Nacional dos Estados Unidos.

Ano Mortos por choques,

exceto de raios Mortos por raios

1944 682* 419 1945 620* 268 1946 725* 231 1947 867* 338 1948 871* 256 1949 1046 249 1950 955 219

*Exclui mortes por choques classificados como de acidentes em maquinários e em meios de transporte

(p.ex. barcos) ou acidentes em minas e pedreiras, na agricultura e na silvicultura.

Fonte: Dalziel 2.

1717

Vítimas de Raios nos EUA

Ano Feridos Mortos 1989 324 63

1990 255 69

1991 448 66

1992 304 30

1993 305 30

1994 537 69

1995 * 85

1996 * 52

1997 306 42

1998 * 44 Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA 5 ). USA.* Informação não disponível.

1818

Vítimas de Raios nos EUA

Fig.9- Estatística do número de vítimas de raios,

nos Estados Unidos, no período de 1959 a 1994

Total

Feridos

Mortos0

100

200

300

400

500

600

700

1959

1961

1963

1965

1967

1969

1971

1973

1975

1977

1979

1981

1983

1985

1987

1989

1991

1993

Reference : NOAA5 (National Oceanic and Atmospheric Administration

)

1919

Queima de Aparelhos Eletrônicos

Seção 1.2

2020

Cromatógrafo Queimado por Raio

2121

Indução em Cabo não Blindado

2222

Mapa Isoceráunico Mundial

2323

Trançagem de Cabos de Sinal

2424

Trançagem de Cabo de Sinal

2525

Indução em um “Loop”

2626

Perfuração de Dutos Enterrados

Seção 1.3

2727

Forma de Onda do Raio

2828

Raio: Oscilogramas da Descarga

2929

Intensidades de Corrente de Raios

3030

Mapa Isoceráunico do Brasil

3131

Área de Captação de Raio

3232

Distribuição de Probabilidades de Queda de Raios em 50

anos.

Número de raios (k) )k(P50 % )kn(P50 < %

0 24.66 1 34.52 24.66 2 24.17 59.18 3 11.28 83.35 4 3.95 94.63 5 1.11 98.58 6 0.26 99.69 7 0.05 99.95

3333

Nível Básico de Isolamento

Classe de

Tensão, kV NBI, kV

Classe de

Tensão, kV NBI, kV

Classe de

Tensão,

kV

NBI, kV

1.2 30 23 150 138 650

2.5 45 34.5 200 161 750

5 60 46 250 196 900

8.7 75 69 350 230 1050

95* 92 450 287 1300

15 110 115 550 345 1550

* O NBI de 95 kV foi estabelecido para certos tipos de equipamentos elétricos. Fonte: Donald Beeman1

3434

Efeito da Sobretensão em Dutos

Tensão (kV) Duração (s) Efeito no aço do duto

5 kV Ao fim de 1 s Nenhum dano

10 KV Após 1 s Dano leve

15 kV Em menos de 1 s Perfuração

3535

Efeito do Raio sobre um Duto

3636

Perfuração de Duto por Corrente de Curto-circuito

3737

Incêndio em Áreas Classificadas

Seção 1.4

3838

Potencial Transferido

3939

Risco de Incêndio em Áreas Classificadas

4040

Corrosão de Fundo de Tanques

Seção 1.5

4141

Ação Galvânica

4242

Célula Galvânica

4343

Semicélulas: Cu/SO4Cu e Zn/SO4Zn

4444

Célula de Daniel

4545

Polarização da Célula Cobre-Zinco

4646

Aterramento em Geral

Capítulo 2

4747

Aterramento em GeralAterramento de sistema

Aterramento de equipamento

4848

Aterramento de Sistema

Seção 2.1

4949

Sistema Isolado

5050

Sistema Isolado: Sobretensão 1

5151

Sistema Isolado: Choque

5252

Sistema Isolado:Cálculo da Corrente de

Choque

5353

Sistema Solidamente Aterrado

5454

Sistema Solidamente Aterrado: Diagrama Unifilar

5555

Sistema Solidamente Aterrado:O Condutor de Retorno

5656

Sistema Isolado: Sobretensão 2

5757

Sistema Isolado: Cálculo da Sobretensão 2

5858

Sistema Aterrado por Alta Resistência

5959

Sistema Aterrado por Alta Resistência: pequena

Sobretensão

6060

Sistema Aterrado por Alta Resistência: pequena

Sobretensão

6161

Sistema Aterrado por Alta Resistência: pequena

Sobretensão

6262

Sistema Aterrado Baixa Resistência

Condutor de Retorno: Blindagem

6363

Sistema Aterrado Baixa Resistência Condutor de Retorno: não existe.

6464

Aterramento de Equipamento

Seção 2.2

6565

Aterramento de Equipamento:Diagrama Unifilar Geral

6666

Condutor de Retorno limitando Tensão

6767

Condutor de Retorno transferindo Potencial

6868

Transferência de Potencial dentro da Planta Industrial

6969

Rede Geral de Terra

7070

Teoria do Potencial

Capítulo 3

7171

Teoria do PotencialResistividade do solo

Expressão do potencial no solo

7272

Resistividade do Solo

Seção 3.1

7373

Solo Residual

7474

Decomposição de um Granito

Mineral Composição Alteração Produto

Quartzo SiO2 Não se decompõe Grãos de areia

Feldspato Silicato de Al e K É solúvel Argila e material solúvel

Muscovita (mica) Silicato de Al + K + H2O

Não se decompõe Placas de mica

Biotita (mica) Silicato de Al, Fe, K, Mg + H2O

É solúvel Argila e material solúvel

Zircão Silicato de Zr Não se decompõe nem se altera

Cristais de Zircão

Fonte: Chiossi 2

7575

Rochas e Solos Resultantes

Tipo de rocha Composição Tipo de solo Composição

Basalto Plagioclásio, Piroxênios Argiloso (pouca areia) Argila

Quartzito Quartzo Arenoso Quartzo

Filitos Micas (sericita) Argiloso Argila

Granito Quartzo, Feldspato, Mica

Areno-argiloso (micáceo)

Quartzo e Argila (micáceo)

Calcário Calcita Argiloso Argila

Fonte: Chiossi 2

7676

Solo Residual em Área de Gnaisses

7777

Solos Residuais do Granito e do Basalto

7878

Solo Transportado

7979

Solo de Coluvião

8080

Denominação das Frações do Solo

Nome da Partícula Diâmetro da Partícula d (mm)

Argila d< 0.005 Silte 0.005<d<0.05 Areia Fina 0.05<d<0.42 Areia Média 0.42<d<2.0 Areia Grossa 2.0<d<4.8 Pedregulho 4.8<d<76

Fonte: ABGE 2

8181

Índices Físicos: Significado dos Símbolos

8282

Índices Físicos: Definições

• Porosidade (n): V

Vn v=

• Índice de Vazios (e):s

v

V

Ve =

• Grau de Saturação (G): (%)100⋅=v

a

V

VG

• Umidade (h): (%)100⋅=s

a

P

Ph

8383

Resistividade X Umidade

8484

Resistividade X Temperatura

8585

Expressão do Potencial no Solo

Seção 3.2

8686

Fonte Esférica num Solo Infinito

8787

Fonte Semi-esférica num Solo Semi-infinito

8888

Solo de Duas camadas

8989

Lei de Ohm

9090

Lei de Kirchhoff

9191

Equação de Laplace

0z

V

y

V

x

V2

2

2

2

2

2

=∂∂

+∂∂

+∂∂

9292

Expressão Geral do Potencial: Fonte de Corrente

9393

Expressão Geral do Potencial: Consumidor de Corrente

9494

Expressão Geral do Potencial: Fontes e Consumidores

9595

Expressão Geral do Potencial: Fonte Linear

9696

Expressão Geral do Potencial: Fonte Bidimensional

9797

Método das Imagens:Solo e Meio Semi-infinitos

9898

Método das Imagens:Potencial no Solo Infinito

9999

Método das Imagens:Potencial no Meio Infinito

100100

Método das Imagens:Condição de Contorno 1

101101

Método das Imagens:Condição de Contorno 2

102102

Método das Imagens:Meio Semi-infinito é o ar.

103103

Método das Imagens:Meio Semi-infinito é um Metal

104104

Aplicação da Teoria do Potencial

Capítulo 4

105105

Aplicação da Teoria do Potencial

Resistência dos eletrodos de terra

Dimensionamento de redes de terra

106106

Resistência dos Eletrodos de Terra

Seção 4.1

107107

Conceito de Resistência de Terra

108108

Semi-esfera:Cálculo do Potencial

109109

Semi-esfera:Resistência de Terra

110110

Disco Circular:Resistência de Terra

111111

Eletrodo Linear

112112

Eletrodo LinearCálculo do Potencial

113113

Teorema do Valor Médio

114114

Eletrodo LinearResistência

115115

Anel:Resistência

116116

Eletrodo Horizontal

117117

Eletrodo HorizontalCálculo do Potencial

118118

Eletrodo HorizontalResistência

119119

Rede de Terra

120120

Haste de Terra

121121

Haste de TerraCálculo do Potencial

122122

Haste de TerraResistência

123123

Dimensionamento de Redes de Terra

Seção 4.2

124124

Tensão de Passo

125125

Tensão de Passo:Circuito Equivalente

126126

Tensão de Toque

127127

Tensão de Toque:Circuito Equivalente

128128

Cuba EletrolíticaExperiência de Koch

129129

Cuba EletrolíticaExperiência de Koch

130130

Cuba EletrolíticaExperiência de Koch

131131

Equação da Cuba

Valores dos potenciais medidos e calculados nas malhas extremas

Número da Figura Potencial medido % Potencial calculado %

1

36

2 55 55

3 70 70

4 80 80

n67.0b1nV ⋅+=−

132132

Rede Geral de Terra

133133

Rede Geral de TerraDimensionamento

134134

Rede de Terra:Esquema Básico

135135

Rede de Terra:O Equacionamento

136136

Rede de Terra:Equação Geral

=

nn2n1n

n22221

n11211

R.RR

....

R.RR

R.RR

R

=

n

2

1

V

.

V

V

V

=

n

2

1

I

.

I

I

I

IRV ⋅=

137137

Medições de Aterramento

Capítulo 5

138138

Medições de Aterramento

Medição da resistividade do solo

Medição da resistência de terra

139139

Medição da Resistividade do Solo

Seção 5.1

140140

Método de Wenner

141141

Método de Wenner:Tabela de Valores Medidos

Quadro 1 - Valores de resistência (ΩΩΩΩ) obtidos pelo método de Wenner.

LOCAL a=32m a=24m a=16 m a=8m a=4m a=2m

A 1.6 2.4 6.7 20 43 71

B 1.7 1.4 1.0 2.0 5.8 15

C 4.3 4.8 5.0 9.4 9.4 9.5

D 3.4 3.6 4.7 25 46 64

E 4.4 5.0 6.0 14 24 48

F 1.2 1.1 1.5 7.0 24 30 Valores obtidos pelo autor em local seco, plano, em 31/07/1992.

142142

Método de Wenner:Tabela de Resistividade

AparenteQuadro 2 - Valores de resistividade aparente (ΩΩΩΩ-m) obtidos a partir do Quadro 1.

LOCAL a=32m a=24m a=16 m a=8m a=4m a=2m

A 320 360 670 1000 1100 890

B 340 210 100 100 150 190

C 860 720 500 470 240 120

D 680 540 470 1300 1200 800

E 880 750 600 700 600 600

F 240 170 150 350 600 380

143143

Método de Wenner:Solo Semi-infinito

144144

Método de Wenner:Fórmula

145145

Método de Wenner:Solo de Duas camadas

146146

Solo de Duas camadasFormação das Imagens: Etapa 1

147147

Solo de Duas camadasFormação das Imagens:

Etapas 2/3

148148

Solo de Duas camadasFormação das Imagens:

Etapas 4/5

149149

Estratificação

Quadro 3- Valores medidos e calculados.

Medição Espaçamento Resistência ρρρρ

1 a1 R1 ρρρρ1

2 a2 R2 ρρρρ2

… … … …

m am Rm ρρρρm

150150

Medição da Resistência de Terra

Seção 5.2

151151

Método dos Dois Pontos

152152

Método dos Três Pontos

153153

Método da Queda do Potencial

154154

Regra dos 61.8 %

155155

Método da Queda do Potencial;

Curva da Resistência Aparente 1

156156

Método da Queda do Potencial;

Curva da Resistência Aparente 2