Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
ALEXANDER PIMENTEL
GFCI – DESENVOLVIMENTO DE UM INTERRUPTOR ELETRÔNICO RESIDUAL
DE BAIXO CUSTO
Palhoça
2020
ALEXANDER PIMENTEL
GFCI – DESENVOLVIMENTO DE UM INTERRUPTOR ELETRÔNICO RESIDUAL
DE BAIXO CUSTO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
ao Curso de Engenharia Elétrica da
Universidade do Sul de Santa Catarina como
requisito parcial à obtenção do título de
Bacharel em Engenharia Elétrica.
Orientador: Prof. Fabio Ignácio da Rosa, Esp. Eng.
Palhoça
2020
ALEXANDER PIMENTEL
GFCI – DESENVOLVIMENTO DE UM INTERRUPTOR ELETRÔNICO RESIDUAL
DE BAIXO CUSTO
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi
julgado adequado à obtenção do título de
Bacharel em Engenharia Elétrica e aprovado
em sua forma final pelo Curso de Engenharia
Elétrica da Universidade do Sul de Santa
Catarina.
Palhoça, 23 de Novembro de 2020.
______________________________________________________
Professor e orientador Fabio Ignácio da Rosa, Esp. Eng.
Universidade do Sul de Santa Catarina
______________________________________________________
Anderson Soares André, Dr. Eng.
Universidade do Sul de Santa Catarina
______________________________________________________
Anderson Horstmann, Bel. Eng.
Universidade do Sul de Santa Catarina
Dedico este trabalho ao Senhor Jesus Cristo que
cuidou, educou, ensinou, corrigiu, disciplinou,
me orientou, nos momentos mais difíceis da
minha vida.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pela saúde, por estar comigo e por permitir chegar
até aqui. Ele está no controle de tudo. Obrigado Senhor por mais essa conquista.
Aos meus pais, Loreni (in memoriam) e Ludovina, que independentemente das
condições, sempre incentivaram, investiram e apoiaram meus estudos.
A minha namorada Maria Sueli Dias Zanetti pelo apoio incondicional e por sua
compreensão nos momentos de ausência, que por vezes fui condicionado, a fim de cumprir
meus compromissos.
Aos meus colegas de curso, seja pela competitividade, seja pela contribuição de
cada um no decorrer desta jornada.
A todos os professores com quais tive contato nestes quatro anos pelo
compartilhamento de conhecimento e pelo desafio lançado a cada disciplina.
O meu muito OBRIGADO!!!
"Sonhar grande ou sonhar pequeno dá o mesmo trabalho. Então, sonhe grande"
(João Paulo Leman, 1992).
RESUMO
Uma infinidade de trabalhos necessitam do uso da eletricidade para sua execução. Dentro deste
escopo, evidencia-se a importância de que procedimentos seguros sejam adotados a fim de
manter a integridade e saúde, sejam dos usuários que mantem contato, sejam dos trabalhadores
que manipulam a eletricidade. Entretanto, mesmo com a adoção de diversos protocolos
previstos em manuais ou normas, eventuais falhas nos circuitos elétricos decorrentes de
sobrecargas, curto circuitos ou fugas de corrente a terra, podem provocar sérios danos materiais
e/ou físicos. A preocupação deste trabalho tem seu foco na letalidade que choques elétricos
podem provocar a seres humanos. Neste interim, os interruptores diferenciais são explorados
por constituírem um aliado na prevenção contra choques elétricos, condição na qual há
passagem de corrente elétrica através do corpo humano. Preponderantemente, o dispositivo
protege o usuário no caso do defeito, interrompendo a alimentação, proporcionando operação
segura. A investigação procura o desenvolvimento de um protótipo que atenda requisitos de
simplicidade e custo, sem comprometimento da segurança por constituir fator inegociável em
qualquer atividade.
Palavras-chave: Choque Elétrico. Interruptor Diferencial. GFCI.
ABSTRACT
Multitudes of jobs require the use of electricity for their execution. Within this scope, it is
evident the importance that safe procedures are adopted in order to maintain integrity and
health, both for users who maintain contact, and for workers who handle electricity. However,
even with the adoption of several protocols provided for in manuals or standards, eventual
failures in the electrical circuits resulting from overloads, short circuits or leakage of current to
earth, can cause serious material and / or physical damage. The concern of this work is focused
on the lethality that electric shocks can cause to human beings. In the meantime, the differential
switches are exploited as they are an ally in the prevention of electric shocks, a condition in
which electrical current passes through the human body. Mostly, the device protects the user in
the event of a defect, interrupting the power supply, providing safe operation. The investigation
seeks the development of a prototype that meets the requirements of simplicity and cost, without
compromising safety, as it is a non-negotiable factor in any activity.
Keywords: Electric Shock. Differential Switch. GFCI.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Choques Elétricos Fatais/Não Fatais – Série histórica 2013-2019 ......................... 13
Figura 2 – Possíveis caminhos para a corrente elétrica no corpo humano ............................... 19
Figura 3 – Início da fibrilação ventricular ................................................................................ 21
Figura 4 – Choque elétrico por contato direto .......................................................................... 22
Figura 5 – Choque elétrico por contato indireto ....................................................................... 23
Figura 6 – Esquema elétrico do circuito de fuga de corrente a terra ........................................ 35
Figura 7 – Diagrama elétrico do dispositivo de proteção diferencial residual ......................... 36
Figura 8 – Curva característica de disparo do dispositivo diferencial ...................................... 37
Figura 9 – GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) ............................................................... 39
Figura 10 – GFCI comercializado pela fabricante Emerson .................................................... 41
Figura 11 – Modelo comercializado pela fabricante Phoenix Contacts ................................... 42
Figura 12 – Modelo comercializado pela fabricante Sinoamigo .............................................. 43
Figura 13 – Princípio de funcionamento do transformador ...................................................... 45
Figura 14 – Forma de onda retificada em ponte completa com filtro capacitivo ..................... 45
Figura 15 – Fonte de alimentação do circuito .......................................................................... 46
Figura 16 – Transformador de corrente não invasivo .............................................................. 47
Figura 17 – Circuito de aferição de corrente de fuga a terra .................................................... 48
Figura 18 – Circuito comparador de tensão.............................................................................. 49
Figura 19 – Pinagem do amplificador operacional 741 ............................................................ 50
Figura 20 – Diagrama elétrico do amplificador operacional LM741 ....................................... 51
Figura 21 – Símbolo, camadas e diagrama elétrico do tiristor ................................................. 51
Figura 22 – Circuito comparador de tensão e disparo do rele .................................................. 52
Figura 23 – Rele ....................................................................................................................... 53
Figura 24 – Circuito de abertura principal da carga ................................................................. 54
Figura 25 – Circuito para simulação da corrente de fuga a terra. ............................................. 55
Figura 26 – Circuito proposto com adição de instrumentos de medição.................................. 56
Figura 27 – Formas de onda na entrada do amplificador 741 no momento do disparo do rele 57
Figura 28 – Protótipo da placa .................................................................................................. 59
Figura 29 – Layout da placa ..................................................................................................... 60
Figura 30 – Projeto das trilhas para o circuito impresso .......................................................... 61
Figura 31 – Placa após processo corrosão, pronta para adição dos componentes .................... 61
Figura 32 – Placa com os componentes eletrônicos ................................................................. 62
Figura 33 – Caixa plástica contendo componentes do dispositivo ........................................... 62
Figura 34 – Tampa da caixa plástica ........................................................................................ 63
Figura 35 – Dispositivo finalizado ........................................................................................... 64
Figura 36 – Protótipo da placa montada na base metálica para testes e experimentos ............ 65
Figura 37 – Circuito para simular corrente de fuga a terra ....................................................... 66
Figura 38 – Circuito com corrente de fuga a terra sem disparo do rele ................................... 66
Figura 39 – Momento de disparo do rele interrompendo a alimentação da carga.................... 67
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Quantidade em porcentagem da corrente que circula pelo coração ....................... 19
Tabela 2 – Limite de valores de corrente em mA..................................................................... 24
Tabela 3 – Efeitos da corrente elétrica a uma frequência de 60 Hertz ..................................... 25
Tabela 4 – Lista de material do circuito proposto .................................................................... 58
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 13
1.1 JUSTIFICATIVA .......................................................................................................... 15
1.2 DELIMITAÇÕES .......................................................................................................... 15
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................... 16
1.3.1 OBJETIVO GERAL ................................................................................................... 16
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 16
1.4 METODOLOGIA .......................................................................................................... 16
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO .................................................................................. 17
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................... 18
2.1 SISTEMAS DE PROTEÇÃO E CHOQUE ELÉTRICO .......................................... 18
2.1.1 CLASSIFICAÇÃO DO CHOQUE ELÉTRICO ...................................................... 21
2.1.1.1 Choque Elétrico por Contato Direto ........................................................................... 22
2.1.1.2 Choque Elétrico por Contato Indireto ........................................................................ 22
2.1.1.3 Macrochoque .............................................................................................................. 23
2.1.1.4 Microchoque ............................................................................................................... 23
2.1.2 EFEITOS DO CHOQUE ELÉTRICO ...................................................................... 24
2.2 SEGURANÇA EM ELETRICIDADE ......................................................................... 26
2.2.1 MEDIDAS DE CONTROLE DE RISCOS ............................................................... 26
2.2.2 MEDIDAS DE PROTEÇÃO COLETIVA ............................................................... 27
2.2.3 MEDIDAS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL ............................................................ 28
2.3 NORMAS DE SEGURANÇA ELÉTRICA ................................................................. 29
2.3.1 NR 10 – SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS EM
ELETRICIDADE ................................................................................................................... 29
2.3.2 NBR 5410 – INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO ....................... 31
2.4 SISTEMAS DE PROTEÇÃO EMPREGADOS EM ELEVADORES ..................... 32
2.4.1 DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS DE PROTEÇÃO .............................................. 34
2.4.1.1 Disjuntor Diferencial Residual - DDR ....................................................................... 34
2.4.1.2 Interruptores de Circuito por Corrente de Fuga à Terra - GFCI................................. 38
3 DESENVOLVIMENTO ................................................................................................... 40
3.1 SOLUÇÕES DE MERCADO ....................................................................................... 40
3.2 SOLUÇÃO DESENVOLVIDA ..................................................................................... 43
3.2.1 O CIRCUITO ELÉTRICO ........................................................................................ 43
3.2.1.1 Fonte de Alimentação do Circuito .............................................................................. 44
3.2.1.2 Circuito de Aferição de Corrente de Fuga a Terra ..................................................... 46
3.2.1.3 Circuito Comparador de Tensão e Disparo do Rele ................................................... 48
3.2.1.4 Circuito de Abertura do Circuito Principal da Carga ................................................. 53
3.3 SIMULAÇÕES E TESTES VIRTUAIS ...................................................................... 55
3.4 MONTAGEM DO PROTÓTIPO E PLACA DEDICADA ........................................ 57
3.4.1 LISTA DE MATERIAL E CUSTO DO PROTÓTIPO ........................................... 58
3.4.2 PROTÓTIPO DA PLACA ......................................................................................... 59
3.4.3 PLACA DEDICADA................................................................................................... 59
3.4.4 PRODUTO FINAL ..................................................................................................... 62
4 RESULTADOS OBTIDOS .............................................................................................. 65
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................... 68
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 69
ANEXO .................................................................................................................................... 72
13
1 INTRODUÇÃO
Uma das maiores preocupações das empresas nacionais e multinacionais refere-se
a saúde e manutenção da integridade de seus colaboradores. Dentro desta perspectiva as
empresas procuram inovar investigando e aplicando boas práticas sob a forma de
procedimentos, treinamentos e uso de ferramentas. Empresas que de alguma forma submetem
seus colaboradores ao uso da eletricidade, contínuo ou eventual, devem ter uma preocupação
especial, em função dos riscos envolvidos. Dados coletados e tabulados pela Abracopel
(Associação Brasileira de Conscientização para os Perigos da Eletricidade) dimensionam o
tamanho deste problema. A Associação demonstra que num período de sete anos, entre os anos
de 2013 a 2019, houve crescente acréscimo no número de acidentes fatais envolvendo
eletricidade no território brasileiro. Desde o início da tabulação dos dados foram contabilizadas
4.354 vidas perdidas por choque elétrico, compreendendo um acréscimo de 60% no número de
mortes de colaboradores expostos a eletricidade, conforme exposto na Figura 1 (ABRACOPEL,
2019).
Figura 1 – Choques Elétricos Fatais/Não Fatais – Série histórica 2013-2019
Fonte: ABRACOPEL, 2019.
Outro dado relevante e preocupante advém da base de dados da Previdência Social
cujo registro aponta que são quase dois acidentes acontecendo diariamente. Dados revelam
4.466 acidentes ocorridos entre os anos de 2000 a 2017 com afastamentos, no agrupamento CID
W85-W87 (segundo a Classificação Internacional de Doenças – CID 10ª Revisão), pertinentes
a trabalhos com eletricidade. (PREVIDÊNCIA SOCIAL, 2019).
Diante deste panorama, normas regulamentadoras para o setor elétrico foram
criadas a fim de evitar ou mitigar eventuais acidentes. Como primeira citação, dispomos da
14
Norma Regulamentadora NR-10, criada em 1978, com última atualização sofrida em 2016, cuja
prescrição em seu item 10.1.1 estabelece:
“10.1.1 Esta Norma Regulamentadora - NR estabelece os requisitos e condições
mínimas objetivando a implementação de medidas de controle e sistemas preventivos,
de forma a garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores que, direta ou
indiretamente, interajam em instalações elétricas e serviços com eletricidade.”
(MINISTÉRIO DO TRABALHO, 2019)
Sendo sua aplicabilidade em todas as fases compreendendo: produção, transmissão,
distribuição e consumo, incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação e
manutenção das instalações elétricas e ou quaisquer serviços realizados nas suas proximidades
(Atlas 2006). Todavia, mesmo aplicando todos os critérios estabelecidos na NR10, ainda
podem ocorrer falhas, pertinentes aos diversos métodos preventivos prescritos, com a utilização
de barreiras, invólucros, isolação, afastamento e equipotencialização.
Atualmente no Brasil atuam três grandes empresas fabricantes de elevadores,
responsáveis por 95% do mercado nacional. O sistema de proteção utilizado por estas empresas
para manutenção da integridade de seus colaboradores consiste na utilização de equipamentos
de proteção individuais (EPI´s), dentre eles podemos citar: luvas, óculos e sapato de segurança.
Além destes EPI´s, a Otis emprega o uso de um dispositivo de proteção denominado GFCI
(Ground Fault Circuit Interrupter), a fim de que sejam detectadas eventuais falhas decorrentes
de isolamento insuficiente de condutores ou equipamentos (extensões com lâmpadas, furadeira
ou ferro de solda), evitando danos pessoais por intermédio de choques elétricos.
O GFCI utilizado por exemplo por empresas multinacionais do ramo de elevadores
é homologado para todas as empresas do grupo presentes em diversos países, desconsiderando
particularidades locais, por critérios de homologação.
Com base no exposto acima, este trabalho tem como objetivo o estudo e
desenvolvimento de um GFCI - um dispositivo de proteção de corrente diferencial residual
portátil de baixo custo. Tal dispositivo permite a proteção do colaborador em locais remotos
onde haja necessidade de uso da eletricidade, independendo das condições da instalação.
Resumidamente, o colaborador estará protegido contra efeitos de eventual choque elétrico
mesmo que a instalação não possua disjuntor residual (DR) no circuito. O propósito é a
manutenção da saúde e integridade do colaborador no uso de iluminação e ferramentas elétricas
garantindo operação segura durante o uso da eletricidade.
15
1.1 JUSTIFICATIVA
Em grandes corporações, principalmente as multinacionais, produtos e ferramentas
são desenvolvidos em determinados países a fim de atender necessidades locais. Em função de
determinada necessidade são prescritos uma série de itens para que fornecedores desenvolvam
um produto. Ao fornecedor, a tarefa de atendimento da especificação inicial, desenvolvimento
e teste do produto. Por sua vez, produtos desenvolvidos são testados e se bem avaliados são
homologados para uso local. Universalizar a solução acaba sendo um procedimento comum
por políticas internas das corporações. Por questões econômicas o fornecedor escolhido produz
o produto homologado em alta escala, onde lotes são destinadas para as empresas da corporação
espalhadas em diversos países, desconsiderando particularidades locais. O objeto deste estudo
é o GFCI utilizado por exemplo pelas empresas de manutenção de elevadores. Um dos itens
deste componente de proteção de não conformidade corresponde ao padrão de tomada para
conexão de equipamentos, diferente do padrão adotado no Brasil, em virtude do produto ser de
origem europeia. Um item simples de fácil solução, entretanto por questões de homologação no
país de origem, imutável pelo fornecedor. Um fator que força os colaboradores a utilizarem até
quatro adaptadores para que o dispositivo de proteção possa ser empregado no circuito elétrico.
Na ausência de um adaptador que permite a compatibilidade, o componente fica sem função
podendo acarretar o uso de ferramentas elétricas sem o uso da proteção, expondo o colaborador
a eventuais e possíveis choques elétricos. Outro fator determinante, gerador desta proposta
advém do custo de aquisição pela empresa deste componente de proteção, cujo valor é
expressivo em termos econômicos. Existe a real possibilidade de redução de custos decorrente
do desenvolvimento do tema proposto, resultando num resultado financeiro favorável.
Logo, este trabalho tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de um GFCI.
Um interruptor diferencial residual eletrônico, adaptável ao mercado brasileiro, almejando
baixo custo em relação ao utilizado atualmente, de origem europeia.
1.2 DELIMITAÇÕES
Este trabalho limita-se ao estudo e desenvolvimento de um protótipo para produção
de um interruptor eletrônico residual de baixo custo para utilização única e exclusiva para
serviços de manutenção em elevadores. Serviços que fazem uso da eletricidade e que utilizem
no máximo duas cargas elétricas simultaneamente, a fim de manter a saúde e a integridade do
colaborador.
16
1.3 OBJETIVOS
A seguir são apresentados o objetivo geral e os objetivos específicos:
1.3.1 OBJETIVO GERAL
Estudar e desenvolver um protótipo para construção de um interruptor eletrônico
residual de baixo custo e efetuar o estudo e a experimentação em laboratório.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Realizar um estudo dos interruptores eletrônicos residuais;
• Implementar a concepção de um protótipo funcional;
• Executar testes do protótipo para verificação de sua eficácia.
1.4 METODOLOGIA
Neste trabalho será aplicado a metodologia de pesquisa bibliográfica, que segundo
Fonseca (2002, p. 37)
“, ... a pesquisa bibliográfica é feita a partir do levantamento de referências teóricas já
analisadas e publicadas por meios escritos e eletrônicos, como livros, artigos
científicos, páginas de web sites. Qualquer trabalho científico inicia-se com uma
pesquisa bibliográfica, que permite ao pesquisador conhecer o que já se estudou sobre
o assunto. Existem, porém, pesquisas científicas que se baseiam unicamente na
pesquisa bibliográfica, procurando referências teóricas publicadas com o objetivo de
recolher informações ou conhecimentos prévios sobre o problema a respeito do qual
se procura a resposta.”
Concomitantemente, associada a metodologia de pesquisa experimental, que
segundo Prodanov e Freitas (2013, p.57)
“Na pesquisa experimental, o pesquisador procura refazer as condições de um fato a
ser estudado, para observá-lo sob controle. Para tal, ele se utiliza de local apropriado,
aparelhos e instrumentos de precisão, a fim de demonstrar o modo ou as causas pelas
quais um fato é produzido, proporcionando, assim, o estudo de suas causas e efeitos.”
Com a utilização destas duas metodologias, este trabalho possui condições de reunir
a série de conceitos e experimentos que se fazem necessários para o estudo, compreensão e
desenvolvimento do objeto a ser estudado.
17
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho está estruturado em 5 capítulos, nos quais serão tratados os seguintes
temas:
O capítulo 1 apresenta a introdução ao tema, com justificativa, objetivos e
metodologia aplicada.
O capítulo 2 traz a fundamentação teórica para referência, conhecimento e
embasamento a fim de prover condições para o desenvolvimento do protótipo.
O capítulo 3 expõe com detalhes do desenvolvimento do protótipo do interruptor
residual eletrônico.
O capítulo 4 apresenta os resultados obtidos do protótipo de acordo com as
expectativas definidas no capítulo 3.
O capítulo 5 apresenta as considerações finais bem como os trabalhos futuros.
18
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 SISTEMAS DE PROTEÇÃO E CHOQUE ELÉTRICO
A eletricidade representa uma das grandes matrizes energéticas, que quando
controlada corretamente contribui não só para o aumento dos níveis de produtividade, mas
também para a segurança daqueles que a manipulam. Entretanto, quando não controlada há
riscos de potenciais acidentes podendo provocar danos à saúde das pessoas (FOWLER, 2012).
Com o objetivo de usar a eletricidade de forma segura em associação ao benefício
das pessoas, um estudo sobre choques elétricos e seus efeitos contribui para conscientização de
sua utilização com responsabilidade. Logo, equipamentos e instalações elétricas, pela
potencialidade em apresentar riscos de choques, necessitam de sistemas de proteção que
proporcionem segurança durante o uso da energia elétrica. Estas falhas podem provocar sérios
danos aos trabalhadores por meio de um evento físico denominado choque elétrico,
devidamente conceituado a seguir:
“Choque elétrico é a perturbação, de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no
organismo humano ou animal quando este é percorrido por uma corrente elétrica.
Dependendo da intensidade e do tempo do choque elétrico, a corrente elétrica provoca
maiores danos fisiopatológicos no homem” (COTRIM, 2012, p. 07).
Por sua vez a corrente elétrica corresponde a um fluxo de carga decorrente do
movimento de elétrons por meio de um condutor. Em determinadas condições o corpo humano
pode vir a se tornar um condutor, assim fazendo parte integrante de um circuito elétrico.
O circuito se fecharia e o choque elétrico produziria efeitos no corpo humano
determinados por três fatores básicos: a taxa de fluxo de corrente elétrica através do corpo; o
percurso da corrente através do organismo; a duração do tempo em que o organismo
permaneceu exposto à passagem do fluxo de corrente, ou seja, o tempo em que ele permaneceu
“ligado” ao circuito.
O caminho que a corrente irá percorrer no corpo humano influenciará diretamente
sobre risco que a pessoa está exposta.
A Figura 2 ilustra alguns dos possíveis caminhos percorridos pela corrente elétrica
no corpo humano no momento do choque elétrico.
19
Figura 2 – Possíveis caminhos para a corrente elétrica no corpo humano
Fonte: FRACCHETA, 2016.
Na Tabela 1 temos a quantidade em porcentagem da corrente que circula pelo
coração de acordo com o percurso percorrido em cada evento da Figura 2.
Tabela 1 – Quantidade em porcentagem da corrente que circula pelo coração
Fonte: KINDERMANN, 2013.
O uso da eletricidade pode ocasionar efeitos não desejados, que devem ser evitados
com o uso de práticas de segurança. Dentre os efeitos indesejados pode-se citar: o choque
elétrico, os incêndios, as explosões e os danos mecânicos (FOWLER, 2012). Este trabalho está
focado na proteção contra o choque elétrico, que pode causar danos graves à saúde, podendo
em certos casos levar um indivíduo a morte (HUNT, 1992).
Segundo Kindermann, o choque elétrico pode ser considerado como uma
perturbação de natureza e efeitos diversos, que se manifestam organismo humano, quando este
é percorrido por uma corrente elétrica. Dentre seus efeitos o choque elétrico pode causar:
sensação, dor, contrações musculares, queimaduras, inibição dos centros nervosos, ou alteração
no ritmo cardíaco (DOBES, 1997).
20
A resistência humana ao choque elétrico dentre os diversos fatores provém
preponderantemente das características da pele, visto ser o órgão pelo qual se estabelece o
contato. Para pele seca e contínua, ou seja, sem cortes ou queimaduras, um centímetro quadrado
apresenta resistência de 15 kΩ a 1,0 MΩ (OLSO, 2009). Já para a pele rompida ou úmida, a
resistência cai para 1% desse valor (DALZIEL, 1972). Diante da variação destes valores,
observamos o grau de importância de proteção para este órgão, através de práticas seguras por
intermédio do uso de equipamentos complementares denominados de equipamentos de
proteção individual (EPI´s).
Segundo Dalziel, os fatores que interferem na intensidade dos efeitos de um choque
elétrico são (DALZIEL, 1946):
• A intensidade da corrente elétrica em função do contato com o trabalhador;
• O percurso adotado pela corrente elétrica devido a resistividade elétrica dos
órgãos;
• O tempo de duração do choque elétrico pela ausência de proteção efetiva;
• A frequência de operação da rede elétrica;
• O estado de saúde do trabalhador;
• A fase do ciclo cardíaco;
• A forma de onda da corrente elétrica.
Além destes fatores, adiciona-se a área e pressão de contato, a região do corpo
humano afetada pelo choque e outras condições do indivíduo, como a existência de próteses
metálicas e marcapasso (KINDERMANN, 2013).
Cabe salientar que dentre todos os fatores o valor, caminho e frequência da corrente
elétrica são preponderantes na determinação dos danos causados pelo choque (COLLEGE,
2014).
Duarte Filho em 1999, conclui que a morte ou ferimentos causados pelo choque
elétrico podem resultar dos seguintes efeitos:
• Contração dos músculos peitorais, podendo interferir na respiração a tal ponto
que resultará em morte por asfixia;
• Paralisia temporária do sistema nervoso central, podendo causar parada
respiratória, uma condição que frequentemente permanece, mesmo depois da vítima ter sido
desconectada do circuito;
• Interferência no ritmo normal do coração, causando fibrilação cardíaca, uma
condição na qual as fibras do músculo cardíaco, em vez de contraírem de maneira coordenada,
21
contraem separadamente e em diferentes momentos. A circulação do sangue para e ocorre a
morte;
• Parada cardíaca por contração muscular (em contato com alta corrente). Neste
caso, o coração pode reassumir seu ritmo normal, quando a vítima é libertada do circuito;
• Hemorragias e destruição de tecidos, nervos e músculos do coração devido ao
calor provocado pela alta corrente.
Segundo Kindermann, a fibrilação ventricular, se analisados os sinais cardíacos em
um eletrocardiograma, fica caracterizada por um sinal rápido e caótico, numa frequência que
varia em uma faixa de 170 a 300 ciclos por minuto de forma que as paredes dos ventrículos do
coração apenas vibram, ou seja, tremulam desordenadamente.
“Caso não tenha sido tomada nenhuma medida antes que se complete o intervalo de
tempo estimado entre 8 a 12 minutos após o início da fibrilação ventricular, o quadro
clínico evolui para uma parada cardíaca e óbito definitivo” (KINDERMANN, 2013,
p. 47).
A Figura 3 ilustra o gráfico de sinais gerados pelo eletrocardiograma (ECG),
durante a ocorrência de uma fibrilação ventricular.
Figura 3 – Início da fibrilação ventricular
Fonte: IEC, 2005.
2.1.1 CLASSIFICAÇÃO DO CHOQUE ELÉTRICO
Torna-se relevante classificar o choque elétrico para conhecimento e entendimento
de seus efeitos, visto não ser algo tangível fisicamente por não ser visualizável, mas
22
tremendamente perceptível quando da ocorrência de seu fenômeno. O choque elétrico pode ser
classificado quanto a natureza do contato como:
• Choque elétrico por contato direto;
• Choque elétrico por contato ou indireto.
Complementarmente, de acordo com sua origem externa ou interna, como:
• Macrochoque;
• Microchoque.
2.1.1.1 Choque Elétrico por Contato Direto
Evento no qual ocorre contato com um elemento energizado da instalação elétrica.
Exemplificando: uma pessoa em contato com condutor ou um terminal exposto sem isolação.
A Figura 4 ilustra o choque elétrico por contato direto.
Figura 4 – Choque elétrico por contato direto
Fonte: VIANA, 2007.
2.1.1.2 Choque Elétrico por Contato Indireto
Situação em que ocorre contato com um elemento que aparentemente não deveria
estar energizado, mas que por defeito ou falhas na isolação, torna-se indevidamente energizado.
Exemplificando: uma pessoa em contato com uma superfície isolante que, por falhas
construtivas ou perda de qualidade, torna-se energizada por correntes de fuga. A Figura 5 ilustra
o choque elétrico por contato indireto.
23
Figura 5 – Choque elétrico por contato indireto
Fonte: VIANA, 2007.
2.1.1.3 Macrochoque
Segundo Kindermann, o macrochoque é o choque cuja corrente elétrica entra no
corpo humano pelo lado externo (KINDERMANN, 2013). O choque ocorre por ocasião de
contatos estabelecidos externamente ao corpo humano, onde a corrente entra pela pele, percorre
o corpo e sai novamente pela pele (DOBES, 1997).
Dalziel, entre os anos de 1934 e 1972, constatou os valores de corrente, tensão,
frequência, forma da onda e o tempo de duração que causam maiores danos aos seres humanos
(SPALDING, 2009).
A parte 1 da norma IEC 60479, com revisão em 2005, orienta em relação a
segurança elétrica e os danos que podem ser causados a saúde com o uso de corrente elétrica,
tratando dos efeitos para a corrente contínua (CC) e em corrente contínua (CA) na faixa de
frequências entre 15 e 100 Hertz, ressaltando os limites humanos para percepção, reação,
controle muscular e fibrilação ventricular (IEC, 2005).
2.1.1.4 Microchoque
Segundo Kindermann, um microchoque é o choque que ocorre no interior do corpo
humano (KINDERMANN, 2013). Dalziel relata que correntes de microchoque apresentam
valores na ordem de microamperes (µA), não perceptíveis a grande parte dos seres humanos.
Mesmo que os valores de corrente sejam baixos, eles podem trazer sérias consequências.
Estudos da década de 1930 mostram que correntes, a partir de 67 µA, quando passam através
do músculo cardíaco, podem produzir parada cardiorrespiratória (FERRIS, 1936).
Os microchoques normalmente são resultados de correntes de fuga ou diferenças
de voltagem entre condutores aterrados. Quando há algum problema com o equipamento ou
com a instalação elétrica que o faz funcionar, uma corrente de fuga pode ser produzida. Um
24
microchoque, segundo Moyle, pode ocorrer a partir de 10 µA e esses valores já podem iniciar
arritmias cardíacas.
Num macrochoque, apesar do valor da corrente ser maior, ela passa pela resistência
natural da pele e dos tecidos. Por outro lado, um microchoque, mesmo com valores de corrente
menores, a corrente pode fluir diretamente para o coração com menor resistência e proteção.
A Tabela 2 informa os limites de valores de corrente para macrochoque e
microchoque e seus respectivos efeitos.
Tabela 2 – Limite de valores de corrente em mA
Fonte: REBONATTO, 2014.
Na tabela 2 valores abaixo do limite para soltar foram considerados na escala de
risco como “Normal” por não haver interferência no controle muscular. Valores entre o limite
da capacidade de soltar e o limite da fibrilação ventricular são classificados como “Atenção”
pela potencial gravidade em produzir danos diretos ou indiretos. Acima do limite para
fibrilação ventricular são considerados na escala como “Perigo” pois seus efeitos
frequentemente causam sérias complicações.
2.1.2 EFEITOS DO CHOQUE ELÉTRICO
Charles Dalziel conduziu experimentos para determinar os limites de correntes e
tensões e suas relações e efeitos no corpo humano. O estudo é dividido em dois grupos, sendo
um de análise dos efeitos e danos da eletricidade no corpo humano e outro que visa a identificar
mecanismos de proteção com objetivo de minimizar as consequências dos choques elétricos.
No primeiro grupo a abordagem classifica os estágios e efeitos ao corpo humano,
sob a interferência de um choque elétrico, sendo estruturada em quatro faixas:
25
• Percepção, onde identificou que em CC é sentido um ligeiro calor, enquanto em
CA uma ligeira sensação de formigamento;
• Reação, onde verificou uma reação involuntária inesperada, podendo causar um
acidente por meio de um efeito secundário, como exemplo: trabalhador faz uso de uma escada
para instalação de uma luminária, e estando sobre ela para atingir o nível, durante o trabalho
sofre um choque elétrico provocando sua queda decorrente do efeito da contração muscular;
• Capacidade de soltar, onde identificou a capacidade de um sujeito soltar um
determinado objeto, permanecendo estático junto a origem do choque elétrico. Este efeito, por
impedir uma reação natural de proteção, pode causar danos mais graves a medida que o tempo
passa e o dispositivo de proteção não efetue o desligamento do circuito, interrompendo a
corrente elétrica;
• Fibrilação ventricular, constituindo-se o efeito mais grave onde em termos
práticos o sangue para de circular. Quando o coração humano inicia o processo de fibrilação
ventricular, raramente se recupera espontaneamente. Aumentando a eletricidade, podem
ocorrer outros efeitos como: parada cardíaca, inibição respiratória, danos irreversíveis ao
sistema nervoso, queimaduras graves e inconsciência (Dalziel, 1972).
A Tabela 3 descreve os efeitos fisiológicos da produzidos pela corrente no corpo
humano em homens e mulheres de acordo com a intensidade da corrente elétrica.
Tabela 3 – Efeitos da corrente elétrica a uma frequência de 60 Hertz
Fonte: DALZIEL, 1956.
No segundo grupo, estudos de segurança elétrica evidenciam questões relacionadas
ao aterramento e elementos de segurança a serem empregados em ferramentas elétricas para
evitar acidentes. Estudos permitiram a concepção e a descrição de um modelo funcional, onde
26
pela primeira vez é citado o disjuntor diferencial, como um poderoso aliado a segurança em
relação a choques elétricos.
Dentro do mesmo escopo, com a finalidade de evitar acidentes e preservar a vida
dos trabalhadores no uso da eletricidade, normas foram implementadas para serem observadas,
dentre elas a NR 10 e suplementarmente a NBR 5410. A utilização dos critérios previstos nestes
documentos permite segurança efetiva, visto implementarem técnicas, procedimentos e a
utilização de sistemas de proteção.
A apresentação e discussão dos sistemas de proteção para evitar choque elétricos
prevê substancialmente:
• Uso de equipamentos de proteção coletiva (EPC’s);
• Uso de equipamentos de proteção individual (EPI’s);
• Estabelecimento e cumprimento de procedimentos seguros;
• Utilização de dispositivos de proteção contra choques elétricos, sendo o GFCI
(Ground Fault Circuit Interrupter) o objeto deste estudo.
2.2 SEGURANÇA EM ELETRICIDADE
Para que haja segurança nos serviços envolvendo eletricidade, três medidas devem
ser seguidas por seus agentes, a saber:
• Medidas de controle de riscos;
• Medidas de proteção coletiva;
• Medidas de proteção individual.
2.2.1 MEDIDAS DE CONTROLE DE RISCOS
Representam um conjunto de ações estratégicas de prevenção com objetivo de
reduzir ou eliminar os riscos, ou manter sob controle os possíveis eventos indesejáveis. Neste
intuito a NR 10 exige que se faça um controle do risco elétrico, por meio do planejamento de
medidas preventivas antes da execução dos trabalhos em instalações elétricas, ou em suas
proximidades. Estas medidas consistem em elencar riscos potenciais, mediante a visualização
da atividade, emitindo um plano a ser seguido para que atividade seja executada com segurança.
Garantir a segurança do trabalho aos trabalhadores não é uma atividade tão simples tendo em
vista a quantidade de riscos relacionados a cada ocupação.
27
Para amortização e redução dos riscos, são estudadas e aplicadas medidas de maior
ou menor prioridade estabelecidas em uma lista conhecida por Hierarquia de Controle (HOC).
Existem vários tipos de HOC, entretanto sua fundamentação compreende alguns princípios
básicos nos quais as hierarquias são baseadas.
Basicamente, há três áreas nas quais as medidas de controle do risco podem ser
aplicadas dentre elas:
• Na origem do contaminante (Fonte);
• Ao longo do percurso entre a origem e o trabalhador (Ambiente);
• No receptor (Trabalhador).
Para cada uma destas três fases, são respeitadas e cumpridas as seguintes medidas:
• Medidas de Eliminação (Fonte): Essa medida prevê a eliminação da condição
perigosa que coloca em risco o trabalhador. Por exemplo, eliminar o manuseio manual de uma
ferramenta perigosa por um manuseio mecânico;
• Medidas de Substituição ou Minimização (Fonte): Substituir o agente de risco
perigoso por outro menos agressivo ou, ainda, reduzir a energia do processo. Por exemplo:
através de força, amperagem ou temperatura;
• Medidas de Engenharia (Ambiente): Mudança na estrutura do local de trabalho
do profissional, de modo a distanciar a condição perigosa dos trabalhadores. Por exemplo:
implantação de sistemas de ventilação, enclausuramento;
• Medidas de Separação (Ambiente): Um exemplo para esta medida é a separação
de eletricistas de cubículos onde estão os transformadores nas subestações, a fim de evitar
devido a níveis equipotenciais danos físicos graves;
• Medidas Administrativas (Ambiente e Trabalhador): Onde são estabelecidos os
treinamentos e procedimentos para a execução do trabalho. Também está inclusa a sinalização
horizontal e vertical, os sinais de advertência, alarmes, além de permissões de acesso, dentre
outros.
2.2.2 MEDIDAS DE PROTEÇÃO COLETIVA
São adotadas sempre que possível para trabalhos coletivos que expõem as equipes
de trabalhadores as mesmas condições de risco, sempre com o objetivo de eliminar, minimizar
ou controlar as probabilidades de ocorrer um acidente. A NR 10 prevê medidas de segurança e
estabelece exigências quanto à isolação, bloqueio, delimitação, sinalização e aterramento dos
equipamentos elétricos, mediante a utilização de Equipamentos de Proteção Coletiva (EPC´s),
28
compostos por equipamentos ou dispositivos para a proteção de vários trabalhadores e/ou
terceiros em relação dos riscos provenientes do desenvolvimento das atividades.
Dentre as medidas de proteção coletiva, pode-se destacar:
• Desenergização;
• Seccionamento;
• Impedimento de reenergização;
• Constatação de ausência de tensão elétrica;
• Aterramento do equipamento;
• Instalação de aterramento temporário com equipotencialização dos condutores
dos circuitos;
• Proteção dos elementos energizados existentes na zona controlada;
• Sinalização de segurança, destinada a advertência e identificação, constituído de
cartões, placas, avisos ou etiquetas;
• Equipotencialização;
• Isolação e delimitação da área de serviço, ou equipamento sob manutenção,
evitando que o trabalhador adentre por engano em área energizada.
2.2.3 MEDIDAS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL
As medidas de proteção individual se dão mediante o uso de Equipamentos de
Proteção Individual (EPI’s), constituídos por equipamentos ou dispositivos de uso individual
utilizados pelo trabalhador para a sua própria proteção contra a exposição aos riscos durante a
realização de suas atividades. Devem conter Certificado de Aprovação (CA) e Certificado de
Registro do Fabricante (CRF), emitidos pelo Ministério do Trabalho e Emprego, sendo os mais
utilizados:
• Capacete de proteção tipo aba frontal utilizado para proteção da cabeça;
• Calçado de segurança utilizado para proteção dos pés contra torção, escoriações,
derrapagens e umidade;
• Óculos de proteção para os olhos contra impactos mecânicos, partículas volantes
e raios ultravioletas;
• Luva isolante de borracha utilizada para a proteção contra choque elétrico;
• Cinto de segurança que deve ser utilizado em atividades com mais de dois metros
de altura do piso, e sempre que haja risco de queda;
29
• Vestimentas de trabalho para proteção do corpo do trabalhador contra
queimaduras e/ou explosões provenientes de acidentes com choque ou arco elétrico.
2.3 NORMAS DE SEGURANÇA ELÉTRICA
Substancialmente, as normas mais relevantes utilizadas no Brasil para estabelecer
padrões mínimos de segurança em eletricidade são a NR 10 e a NBR 5410.
2.3.1 NR 10 – SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS EM
ELETRICIDADE
A NR 10, oficializada pela portaria nº 598, de 7 de dezembro de 2004, publicada
no diário Oficial da União, apresenta preocupações com a mitigação de problemas causados
por choque elétrico direto, tratando de uma forma bem abrangente as medidas protetivas
prescritas em relação a sinalizações, bloqueios elétricos e utilização de EPI´s.
A Norma Regulamentadora NR 10, estabelece em seu item 10.1 como objetivo
principal:
“10.1.1 Esta Norma Regulamentadora – NR estabelece os requisitos e condições
mínimas objetivando a implementação de medidas de controle e sistemas preventivos,
de forma a garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores que, direta ou
indiretamente, interajam em instalações elétricas e serviços com eletricidade.”
Além de ser uma exigência legal, é de vital importância a conscientização dos
trabalhadores sobre o emprego dos procedimentos de segurança em intervenções nas
instalações elétricas com a finalidade de manter a integridade física bem como prevenir e
minimizar acidentes. Ressaltando que atos e/ou condições inseguras contribuem para
ocorrência de acidentes envolvendo eletricidade.
Condições inseguras são caracterizadas pelas condições presentes no ambiente de
trabalho, que possibilitem acidentes e que por algum motivo coloquem em risco a integridade
física do trabalhador. São falhas técnicas presentes no ambiente, equipamentos, ferramentas ou
ainda, ausência ou insuficiência de equipamentos de proteção individual e/ou coletiva utilizados
na prestação de serviços.
Atos inseguros são provocados por fator humano, ou seja, vincula-se a forma que o
trabalhador está executando o trabalho, assumindo involuntariamente o risco de acidentes.
30
A NR 10 refere, em seu item 10.2, a necessidade do exercício de medidas de
controle expressando a seguir:
“10.2.1 Em todas as intervenções em instalações elétricas devem ser adotadas medidas
preventivas de controle do risco elétrico e de outros riscos adicionais, mediante
técnicas de análise de risco, de forma a garantir a segurança e a saúde no trabalho.”
O item 10.2.8 estabelece o uso de medidas de proteção coletiva expressando:
“10.2.8.1 Em todos os serviços executados em instalações elétricas devem ser
previstas e adotadas, prioritariamente, medidas de proteção coletiva aplicáveis,
mediante procedimentos, às atividades a serem desenvolvidas, de forma a garantir a
segurança e a saúde dos trabalhadores.”
As medidas de proteção coletivas aplicáveis compreendem basicamente a
desenergização elétrica da rede ou circuito, e na sua impossibilidade, o emprego da tensão de
segurança. A desenergização é um conjunto de ações sequenciadas a fim de garantir ausência
de tensão no circuito, durante o tempo de intervenção e sob controle dos trabalhadores. Já o
emprego da tensão de segurança consiste na redução da tensão do circuito ou isolamento do
sistema. Na sua impossibilidade se utilizam outras medidas de controle, dentre elas: a isolação
de partes vivas, emprego de obstáculos e barreiras, sinalizações, sistema de seccionamento
automático de alimentação ou bloqueio de religamento.
Em situações que medidas de controle coletivas, não ofereçam proteção completa
contra possíveis riscos de acidentes, o emprego de equipamento de proteção individual torna-
se obrigatório, como cita a norma NR 10, no item 10.2.9.1:
“Nos trabalhos em instalações elétricas, quando as medidas de controle e proteção
coletivas forem tecnicamente inviáveis ou insuficientes para controlar riscos, devem
ser adotados equipamentos de proteção individual específicos e adequados às
atividades desenvolvidas em atendimento ao disposto na NR-6.”
A norma NR 6, item 6.1, considera Equipamento de Proteção Individual (EPI), o
dispositivo ou produto de uso individual do trabalhador, destinado à proteção de riscos
suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde do trabalhador. Cabe salientar a vedação do uso
de adornos pessoais no trabalho com instalações elétricas ou em suas proximidades. Os
equipamentos de proteção individual fornecidos aos trabalhadores para a execução de serviços
31
que envolvam eletricidade, de fabricação nacional ou importada, devem possuir um certificado
de aprovação, comprovando que o equipamento foi testado por órgão competente, atestando a
qualidade pelo Ministério do Trabalho e Emprego. A Consolidação das Leis do Trabalho (CLT)
em seu artigo 157, ressalta caber as empresas cumprir e fiscalizar o emprego das normas de
segurança e medicina do trabalho, além do treinamento e instrução do trabalhador, quanto aos
riscos e precauções a serem tomadas de forma a evitar acidentes envolvendo eletricidade.
2.3.2 NBR 5410 – INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO
Além da NR 10, outra norma que trata de segurança em eletricidade é a NBR 5410,
que estabelece condições de segurança nas instalações de baixa tensão, com valores de 1000
volts em CA e 1500 volts em CC, abrangendo consumidores e instalações elétricas de pequeno
porte.
Para cobrir eventos oriundos de choques elétricos mediante contato indireto, surge
como referência a NBR 5410, inspirada na norma internacional IEC 60364 (Electrical
Installations for Buildings).
A NBR 5410 em seu item 5.1.3.2 dispõe sobre o uso de dispositivo diferencial
residual de alta sensibilidade:
“5.1.3.2.1.1 O uso de dispositivos de proteção a corrente diferencial residual com
corrente diferencial residual nominal igual ou inferior a 30 mA é reconhecido como
proteção adicional contra choques elétricos. NOTA: A proteção adicional provida
pelo uso de dispositivo diferencial residual de alta sensibilidade visa casos como os
de falha de outros meios de proteção e de descuido ou imprudência do usuário.”
A NBR 5410 vem de forma a suplementar a NR 10, dispor que a forma de proteger
o colaborador contra choque direto e indireto se dá por meio da proteção supletiva, ou seja, por
meio de seccionamento automático da alimentação associado a outros métodos. O risco
associado ao contato indevido acidental com componentes elétricos energizados, ou por falhas
que possam colocar uma massa acidentalmente exposta ao choque elétrico, são eficazmente
protegidos pelo uso de dispositivos de corrente diferencial residual aplicados aos circuitos.
Lembrando que a proteção diferencial residual deve ser de alta sensibilidade, ou
seja, o valor da corrente diferencial residual deve ser igual ou inferior a 30 mA. Este dispositivo
é composto por um sensor que verifica a corrente elétrica do circuito constantemente, acusando
qualquer diferença provocada por eventual fuga de corrente, que fará atuar um dispositivo de
seccionamento automático resultando na desenergização do circuito. Os tempos de atuação são
32
inversamente proporcionais aos valores da corrente de fuga. A NBR 5410 estabelece que o
tempo de atuação para dispositivos diferenciais residuais de alta sensibilidade sejam inferiores
a 40 milissegundos, com a finalidade de eliminação do risco de corrente de fuga elevada,
mantendo os níveis de integridade e segurança.
Na categoria de dispositivos de proteção diferenciais residuais estão os GFCIs
(Ground Fault Circuit Interrupter), que segundo Matthew N. O. Sadiku, Sarhan M. Musa,
Charles K. Alexander no livro Análise de Circuitos Elétricos com Aplicações, conceitua e
recomenda:
“....se mais corrente entra pelo circuito pelo condutor vermelho do que deixa pelo
condutor neutro, há corrente de fuga para terra. O GFCI é capaz de detectar uma fuga
tão pequena como 5 mA e pode desligar o circuito dentro de 0,0025s (25 ms),
ajudando a prevenir sérios choques elétricos. Você deveria seriamente considerar a
adição de GFCIs a qualquer circuito com perigo de choque. Um GFCI deve ser
previsto em cada local onde alguém pode se ferir ou o ambiente pode ser úmido ou
molhado. Uma pessoa pode inadvertidamente completar o circuito com a terra
entrando em contato com o condutor vermelho...”
2.4 SISTEMAS DE PROTEÇÃO EMPREGADOS EM ELEVADORES
Especificamente no ramo de elevadores são cumpridos os requisitos das normas NR
10 e NBR 5410 utilizando técnicas de análise e medidas de controle cabíveis. Desde o momento
do acesso a instalação, até a finalização dos serviços, os colaboradores fazem o uso de EPI´s,
dentre eles:
• Luvas de proteção, inclusive dielétricas;
• Óculos de segurança;
• Capacete ou boné de segurança;
• Sapatos de segurança;
• Uniformes com proteção.
Adicionalmente, procedimentos de bloqueio elétrico são efetuados a fim de que o
equipamento seja desenergizado para efetuar a manutenção preventiva.
Cabe enfatizar alguns pontos importantes sobre a retirada da eletricidade para que
os serviços sejam efetuados com segurança. A desenergização consiste num conjunto de ações
coordenadas, sequenciadas e controladas, eliminando a energia elétrica no circuito, durante a
execução do serviço sob controle dos trabalhadores envolvidos. Para manutenção preventiva
somente será considerado desenergizado o controle do elevador, deixando-o liberado para
trabalho, mediante os seguintes procedimentos:
33
• Seccionamento. Representa o ato de promover a descontinuidade elétrica total,
com afastamento adequado, obtido mediante o acionamento do disjuntor geral de alimentação.
• Impedimento de reenergização. Condiz ao estabelecimento de condições que
impedem, de modo reconhecidamente garantido, a reenergização do circuito ou equipamento
desenergizado, assegurando ao trabalhador o controle do seccionamento. Na prática
compreende a aplicação de travamentos mecânicos, por meio de cadeados e dispositivos
auxiliares de travamento. Deve-se utilizar um sistema de travamento para o dispositivo de
seccionamento ou para o quadro de energia elétrica a fim de impedir de reenergização
involuntária ou acidental do circuito. Aplicam-se placas de sinalização alertando sobre a
proibição da ligação da chave e indicação que o circuito está em manutenção. O risco de
energizar inadvertidamente o circuito é grande em atividades que envolvam equipes diferentes,
onde mais de um empregado estiver trabalhando. Nesse caso a eliminação do risco é obtida pelo
emprego de tantos bloqueios quantos forem necessários para execução da atividade. O circuito
será novamente energizado quando o último empregado concluir o serviço e destravar os
bloqueios. Após a conclusão dos serviços deverão ser adotados os procedimentos de liberação
específicos.
• Constatação da ausência de tensão. Consiste na verificação da ausência de
tensão nos condutores do circuito elétrico. Realizada com multímetros ou detectores de tensão,
por contato ou por aproximação. Constatada a inexistência de tensão, deverão ser conectadas
as garras de aterramento aos condutores fase, previamente desligados.
• Instalação da sinalização de impedimento de reenergização. Deverá ser adotada
sinalização adequada de segurança, destinada a advertência e identificação da razão de
desenergização e informações do responsável. Os cartões, avisos, placas ou etiquetas de
sinalização do travamento ou bloqueio devem ser claros e adequadamente fixados.
Cumprindo esta sequência de atividades, serviços envolvendo eletricidade podem
ser efetuados com segurança nos elevadores.
Somente após a conclusão dos serviços e verificação de ausência de anormalidades,
o trabalhador providenciará a retirada de ferramentas, equipamentos e por fim o dispositivo
individual de travamento e etiquetas de sinalização. Remove-se o aterramento provisório na
ordem inversa a sua instalação, e mediante procedimentos de liberação do equipamento coloca-
se o elevador novamente em operação.
Entretanto, cabe salientar que alguns trabalhos, por exemplo em eventos de
manutenção corretiva, a energia torna-se necessária para identificação dos defeitos. Neste caso,
34
cuidados adicionais são tomados com a utilização de EPI’s essenciais como exemplo as luvas
dielétricas.
No campo ferramental para proteção, existe o emprego e utilização do GFCI
portátil, objeto deste estudo para proteção contra choques elétricos durante a utilização de
ferramentas elétricas, que por presença de correntes de fuga a terra, devido a falha de operação
ou isolação atuam interrompendo a energia elétrica, com a finalidade de manutenção da
integridade e saúde do colaborador.
2.4.1 DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS DE PROTEÇÃO
Os dispositivos de proteção mais importantes no controle de riscos pertinentes ao
choque elétrico são:
• Disjuntor diferencial residual – DDR;
• Interruptores de circuito por corrente de fuga à terra – GFCI.
Ambos fundamentados no mesmo princípio de funcionamento. O DDR aplicado de
forma fixa, fazendo parte da instalação. Já o GFCI por ser portátil, permite aplicação remota e
quando empregado, adequa proteção à instalação, garantindo operação com segurança.
2.4.1.1 Disjuntor Diferencial Residual - DDR
Para compreensão uma prévia abordagem sobre o funcionamento do disjuntor
termomagnético se faz necessária. Basicamente no disjuntor existem dois meios de interrupção
de energia elétrica: por sobrecarga ou curto circuito.
Na sobrecarga, construtivamente há uma lâmina bimetálica que dilata toda vez que
é aquecida em função do valor da corrente. Essa lâmina se encurva de tal modo que age sobre
uma alavanca, cujo deslocamento abre o circuito, interrompendo a passagem da corrente
elétrica.
No caso de um curto circuito, o disparador magnético, que funciona como um ímã
toda vez que por ele passa uma corrente, atrai a alavanca que por sua vez, abre o circuito
elétrico. Em condições normais, ou melhor, quando o valor da corrente elétrica é abaixo daquele
que vem indicado no disjuntor, o circuito elétrico não é interrompido.
Adicionando-se a disjuntor um módulo chamado diferencial residual (DR), ele
passa a receber o nome de disjuntor diferencial residual (DDR). Além de proteger os condutores
35
elétricos contra sobrecarga e curto circuito, também protege as pessoas contra choques elétricos
provocados por contatos diretos e indiretos.
O DR detecta pequenos desequilíbrios no circuito através das correntes residuais de
fuga, desligando o circuito instantaneamente, destinando-se a proteção de pessoas contra os
efeitos dos choques elétricos (SIEMENS, 2003).
No Japão, módulos DR foram adotados deste 1969. Dez anos depois com seu
emprego em instalações verificou-se uma queda de 88% nas mortes por eletrocussão (CEMAR,
2003).
Segundo Cotrim, o DR de 30mA oferece proteção eficaz contra a fibrilação
ventricular do coração humano (COTRIM, 2003).
O módulo DR tem seu princípio de funcionamento baseado na Primeira Lei de
Kirchoff que estabelece que a soma algébrica dos valores instantâneos das correntes elétricas
em um nó de um circuito é igual a zero, ou seja, a corrente diferencial residual no nó é nula.
Sendo R’ a carga do circuito e R” a resistência do corpo humano que é atravessado pela corrente
elétrica de fuga para a terra, a Figura 6 mostra um esquemático de fuga de corrente a terra.
Figura 6 – Esquema elétrico do circuito de fuga de corrente a terra
Fonte: VIANA, 2007.
No evento produzido por um choque elétrico, a corrente tende se elevar de acordo
com as características da pele, fechando o circuito entre os pontos de carga e terra. Se este valor
da corrente de fuga assumir valores acima de 30mA o módulo diferencial detecta essa
36
anormalidade e automaticamente abre o circuito, interrompendo a corrente elétrica, oferecendo
proteção contra corrente diferencial residual.
O dispositivo de proteção é sensível e operado por corrente elétrica e tem por
finalidade desligar da rede de fornecimento de energia, o equipamento ou instalação que ele
protege de forma instantânea evitando danos físicos.
O dispositivo basicamente é constituído por um transformador de corrente, um
disparador e o mecanismo liga/desliga. Todos os condutores necessários para levar a corrente
ao equipamento, passam pelo transformador de corrente. Este transformador de corrente
monitora constantemente o circuito quando energizado e na ocorrência do desequilíbrio
provocado por eventual fuga de corrente a terra, este componente detecta o aparecimento da
corrente residual, induzindo no enrolamento auxiliar corrente suficiente, que após processada
por um circuito eletrônico, aciona um rele abrindo o circuito principal, eliminando a
possibilidade do choque elétrico. A Figura 7 ilustra o diagrama elétrico funcional do dispositivo
de proteção diferencial residual.
Figura 7 – Diagrama elétrico do dispositivo de proteção diferencial residual
Fonte: UNESP, 2020.
37
Estudos determinaram graficamente algumas curvas características que relacionam
a corrente de fuga a suas interferências no corpo humano. A Figura 8 apresenta estas faixas de
valores de corrente elétrica e em destaque as curvas 5 e 6 como responsáveis por determinar o
disparo e consequente atuação dos dispositivos diferenciais.
Figura 8 – Curva característica de disparo do dispositivo diferencial
Fonte: IEC479, 2016.
Cabe salientar que as curvas 5 e 6 limitam as faixas de valores de corrente elétrica
perigosas para o ser humano. Resumidamente, as seis regiões graficamente demarcadas estão
relacionadas aos seguintes efeitos físicos:
• Região 1 – Os valores de corrente de fuga em função do tempo de circulação
pelo corpo, não têm influência no ritmo cardíaco e no sistema nervoso;
• Região 2 – A intensidade de corrente é suportável e inconveniente;
• Região 3 – Os efeitos fisiológicos produzidos são notáveis, podendo provocar
parada cardiorrespiratória e contrações musculares, geralmente reversíveis;
• Região 4 – Elevada possibilidade de efeitos fisiológicos graves e irreversíveis de
parada respiratória a fibrilação ventricular;
• Regiões 5 e 6 – Representa a faixa de atuação dos dispositivos ou disjuntores
residuais.
A faixa hachurada entre 10 e 30 miliamperes, identifica os valores de corrente
elétrica em que o dispositivo deverá operar em caso de contato involuntário com partes
condutoras pertencentes aos circuitos elétricos dos aparelhos, ou mesmo, caso haja contato por
intermédio de falha de isolamento do equipamento.
38
Por fim, os dispositivos diferenciais apresentam em sua construção um elemento,
geralmente um botão de teste que permite que os mesmos sejam previamente verificados em
sua eficácia, de tal modo que haja prévia certificação de que o dispositivo opere dentro de suas
especificações, evidenciando a proteção.
2.4.1.2 Interruptores de Circuito por Corrente de Fuga à Terra - GFCI
O item 5 da NBR 5410 trata da proteção das pessoas no uso da eletricidade.
Recomenda a utilização de barreiras, invólucros, isolação das partes vivas, separação elétrica
individual e outras determinações. Dentro deste escopo o emprego obrigatório do dispositivo
de proteção diferencial residual.
Entretanto, grande parte das instalações seja por serem antigas ou simples
negligência não possuem dispositivos diferenciais residuais em seus circuitos, deixando
trabalhadores expostos a choques elétricos em função de falhas de isolação, permitindo contato
com correntes de fuga a terra, ocasionando potenciais acidentes e danos à saúde.
Para preencher essa lacuna dispositivos de proteção portáteis são disponibilizados
aos trabalhadores para permitir procedimentos seguros em locais remotos, durante o uso de
ferramentas elétricas com segurança, oferecendo proteção aos trabalhadores.
Com princípio de funcionamento similar ao disjuntor residual, o GFCI (Ground
Fault Circuit Interrupter) é um interruptor diferencial portátil que se insere entre qualquer
tomada sem proteção diferencial residual e um dispositivo ou ferramenta elétrica. Sua
sensibilidade é da ordem de 10 a 30 miliamperes para correntes de fuga a terra, com capacidade
de suportar correntes de carga da ordem de 15 A.
Para garantir proteção contra choques elétricos, empresas que tem preocupação com
a segurança de seus colaboradores, disponibilizam estes dispositivos portáteis para uso em
instalações elétricas de terceiros, adequando o ambiente a norma durante o exercício da
atividade, por exemplo, no manuseio de uma furadeira elétrica, mesmo a tomada local não
sendo protegida por disjuntor residual, com o uso do GFCI, a operação torna-se segura com
proteção diferencial residual adequada.
A Figura 9 ilustra um GFCI, que configura numa solução de proteção remota que
garante as determinações preconizadas na NBR 5410 em instalações que ainda não estão em
conformidade.
39
Figura 9 – GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter)
Fonte: TRC, 2020.
40
3 DESENVOLVIMENTO
Diante da importância do tema, visto se tratar da preservação e manutenção da vida
daqueles que utilizam a eletricidade diariamente em suas atividades, empresas preocupadas com
a saúde e a integridade de seus colaboradores adotam o GFCI como ferramenta para evitar
choques elétricos. Como exemplo, citamos algumas empresas de manutenção de elevadores
que fazem o uso deste componente em suas atividades diárias, exigindo que seus técnicos o
utilizem ao ligarem uma lâmpada, um ferro de solda, ou uma furadeira. Dessa forma eventuais
fugas de corrente a terra são detectadas evitando que o colaborador sofra efeitos do choque
elétrico.
Como principal vantagem principal cita-se a segurança, acompanhado da
desvantagem pertinente ao custo de aquisição associada a questões relativas a padronização.
Exemplificando pode-se citar o tipo de tomada, visto tal componente ser produzido geralmente
em outros países, cujo padrão difere do regulamentado no território brasileiro. Um estudo e
compreensão sobre o tema pode gerar um componente otimizado tangíveis a custos e que atenda
não somente a segurança, mas também as exigências nacionais, o qual será explanado no
decorrer deste trabalho.
3.1 SOLUÇÕES DE MERCADO
No mercado são encontrados diversos modelos de interruptores diferenciais
residuais, com similares princípios de operação e finalidade: a de proteção contra efeitos do
choque elétrico. Os interruptores diferenciais residuais podem ser aplicados nas instalações de
forma fixa ou portátil. As diferenças entre os modelos existentes compreendem algumas
variáveis como: dimensões, peso, capacidade de carga, custo, entre outros.
A fim de adequar as instalações desprovidas de proteção diferencial residual se
introduz ao circuito o modelo portátil. Ele faz a interface entre a instalação física, desprovida
de segurança, e o componente elétrico a ser alimentado. Um destes modelos é o produto
fabricado pela empresa Emerson, com suas principais características:
• Construção portátil permitindo o uso de ferramentas elétricas;
• Ideal para uso interno ou externo;
• Reconfiguração manual após a ocorrência de condições de desligamento ou falta
de energia, de modo a evitar a partida não monitorada do equipamento;
• Disponíveis nos modelos de 15 e 20 amperes, 120 e 240 volts, 60 Hz;
41
• Nível de acionamento de 4 a 6 milliamperes;
• Proporciona proteção a circuitos de 3 fios;
• Indicador de acionamento mecânico “ON”;
• Construção robusta;
• Aterramento neutro típico (4 Ohms);
• Supressão da interferência de radiofrequência para proteção contra
acionamentos indesejados.
A Figura 10 ilustra o modelo de GFCI comercializado pela fabricante Emerson.
Figura 10 – GFCI comercializado pela fabricante Emerson
Fonte: EMERSON, 2020.
Outra solução disponibilizada pelo mercado consiste no modelo de uso fixo, ou
seja, permanece integrado a instalação elétrica existente, permitindo proteção permanente.
Como citação, o modelo fabricado pela Phoenix Contacts denominado DIN RAIL DUAL
OUTLET apresenta as seguintes características construtivas:
• Tempo de resposta de 25 milissegundos a 4,6 miliamperes;
• Capacidade de corrente de 15 a 20 amperes;
42
• Tensão de operação de 120 a 250 volts;
• Custo aproximado de quarenta dólares.
A Figura 11 ilustra o componente comercializado pela empresa Phoenix Contacts.
Figura 11 – Modelo comercializado pela fabricante Phoenix Contacts
Fonte: PHOENIX ,2020
Outra solução interessante pelo seu aspecto inovador, refere-se ao modelo
diferenciado do tipo torre. É produzido na cidade de Zhejiang, localizada na China, pela
empresa Sinoamigo. Além de sua função principal de proteção, performa um design para ser
aplicado em diversos ambientes: comercial, industrial, hospitalar, laboratorial ou residencial.
Suas características compreendem:
• Capacidade de corrente nominal de 10 a 25 amperes;
• Plugue com soquete para corrente alternada personalizado de acordo com o
padrão do país solicitante;
• Frequência de operação de 50 ou 60 Hertz;
• Aterramento padrão;
• Tensão de trabalho de 110 a 240 volts;
• Nível de proteção IP54 conta respingos de água;
• Custo estimado de trinta e quatro a cinquenta dólares, de acordo com
especificação no ato da contratação.
A Figura 12 mostra a praticidade e funcionalidade do interruptor residual da
Sinoamigo.
43
Figura 12 – Modelo comercializado pela fabricante Sinoamigo
Fonte: SINOAMIGO, 2020
3.2 SOLUÇÃO DESENVOLVIDA
Partindo do conhecimento adquirido e analogamente considerando o estudo das
soluções apresentadas pelo mercado, o desenvolvimento do protótipo em questão,
substancialmente, procurou se fundamentar nos seguintes parâmetros a serem observados e
atingidos:
• Facilidade de aquisição dos componentes eletrônicos empregados;
• Redução do número de componentes eletrônicos;
• Máxima simplificação no circuito elétrico;
• Redução de custo em comparação as soluções existentes no mercado;
• Funcionalidade segura;
• Manutenção das dimensões e peso.
Partindo destas premissas, a fim de parametrizar a solução, iniciou-se a fase de
desenvolvimento de um circuito elétrico para simulação, primeiramente em um ambiente virtual
para verificar as potencialidades de sua eficácia, para num segundo momento prover a execução
da montagem do protótipo.
3.2.1 O CIRCUITO ELÉTRICO
A subdivisão de um problema em partes proporciona melhor entendimento da
solução desenvolvida. Para dirimir todas as informações, cabe extratificar o esquema elétrico
em partes, de tal forma que todo circuito seja subdividido em quatro principais seções, com as
seguintes funcionalidades:
1 – Fonte de alimentação do circuito;
2 – Circuito de aferição da corrente de fuga a terra;
44
3 – Circuito comparador de tensão e disparo do rele;
4 – Circuito de abertura do circuito principal da carga.
Antecedendo a explicação de cada parte do circuito, objetivando a consolidação do
conhecimento, cabe uma explanação sobre os principais elementos utilizados para seu
desenvolvimento, com o caráter de solidificar os conceitos envolvidos na concepção do
subcircuito que compõe o todo, ou seja, a solução proposta.
3.2.1.1 Fonte de Alimentação do Circuito
Nesta seção os principais componentes utilizados para o desenvolvimento
correspondem ao transformador e a ponte retificadora.
Os transformadores são dispositivos utilizados para reduzir ou elevar a tensão e
a corrente elétrica. Possuem dois enrolamentos de fios, definidos como primário e secundário,
envolvidos em um núcleo metálico. A passagem da corrente elétrica alternada no enrolamento
primário induz um campo magnético que é então concentrado pelo núcleo férreo em direção ao
enrolamento secundário. Este campo magnético variável induz uma corrente elétrica no
secundário. A proporção entre a tensão primária e secundária depende da relação do número
de espiras.
No circuito, para alimentação, optou-se pelo uso do transformador pelo fato de
prover um isolamento físico seguro em relação aos níveis de tensão envolvidos. Sua utilização
permite isolar a tensão entre os enrolamentos, reduzindo consideravelmente o nível de energia,
como no exemplo de 220 volts para 12 volts, propiciando aos componentes eletrônicos nível de
tensão de operação adequado, prolongando a vida útil dos elementos.
Por questões de segurança, a opção pelo uso de sistemas não isolados, com o
emprego de divisores resistivos, foi recusada. Tal opção acarretaria em aquecimento excessivo
dos resistores se energizados por longos períodos de tempo, podendo perder suas propriedades
elétricas, provocando sérios danos ao demais componentes do circuito, com riscos adicionais
no que tange a segurança do usuário pela possibilidade real de incêndio ou explosão em caso
de defeito.
A Figura 13 ilustra o princípio de funcionamento do transformador.
45
Figura 13 – Princípio de funcionamento do transformador
Fonte: NEWTONCBRAGA, 2020
Após o transformador, a fim de retificar o sinal senoidal, a escolha pelo retificador
em ponte completa, com a inclusão do filtro capacitivo e regulador de tensão, configurou a
melhor opção, pela estabilidade proporcionada aos demais elementos presentes do circuito.
Em onda completa o capacitor é recarregado 120 vezes por segundo e descarrega
durante um tempo menor, com isto a sua tensão permanece próxima da tensão de pico, até que
seja novamente recarregado. Em termos de forma de onda têm-se um sinal próximo ao ilustrado
na Figura 14.
Figura 14 – Forma de onda retificada em ponte completa com filtro capacitivo
Fonte: ATHOSELECTRONICS, 2020
O sinal pontilhado em azul representa a saída logo após os diodos, onde haveriam
perdas significativas no que tange ao valor médio da tensão. Com a inclusão de um capacitor
eletrolítico corrige-se esta perda, denotada pelo sinal em vermelho, elevando a tensão para um
valor próximo a tensão de pico, otimizando a performance da fonte. Dessa forma, a frequência
de saída é o dobro da frequência de entrada. Com o intuito de estabilizar e evitar possíveis
variações de tensão emprega-se o regulador de tensão.
46
Diante do exposto a solução desenvolvida para alimentar o circuito é ilustrada na
Figura 15.
Figura 15 – Fonte de alimentação do circuito
Fonte: AUTOR, 2020
Nesta seção do circuito o transformador reduz a tensão de rede elétrica de 220 volts
aplicados em seu primário para 12 volts no secundário. Essa tensão reduzida passa por uma
ponte retificadora de onda completa com objetivo de retificar a corrente alternada para contínua.
Com a finalidade de melhorar e estabilizar a qualidade do nível contínuo de 12
volts, um capacitor de 220uF/25V e um regulador de tensão 7812 foram adicionados ao circuito
para evitar queda de tensão proveniente pelo acréscimo de carga do rele, no momento do disparo
do tiristor.
3.2.1.2 Circuito de Aferição de Corrente de Fuga a Terra
Neste setor do circuito o principal componente é o transformador de corrente, visto
representar o elemento responsável por captar o indesejado e eventual valor de corrente de fuga
a terra do circuito de alimentação da carga. Conceituando, o transformador de corrente é
projetado para produzir uma corrente alternada em seu enrolamento secundário proporcional a
corrente elétrica que está sendo medida no enrolamento primário. Existem três tipos básicos de
transformadores de corrente descritos a seguir:
• Transformador de corrente com dois enrolamentos – O enrolamento primário do
transformador é fisicamente conectado em série com o condutor que transporta a corrente
medida que flui no circuito. O valor da corrente secundária depende da relação de voltas do
transformador.
47
• Transformador de corrente do tipo barra – Este transformador de corrente usa o
cabo ou a barra do circuito principal como enrolamento primário. São totalmente isolados da
alta tensão de operação e são geralmente parafusados ao dispositivo de transporte de corrente.
• Transformador de corrente toroidal – A característica principal deste
transformador consiste na ausência do enrolamento primário. No lugar, a corrente que flui no
condutor pode ser medida, fazendo o mesmo passar através de um orifício no transformador
toroidal, logo o componente é não invasivo ao circuito principal. Pode ter o núcleo dividido,
permitindo que ele seja aberto, instalado e fechado, sem desconectar o circuito ao qual ele está
conectado.
A Figura 16 mostra o funcionamento de um transformador de corrente não invasivo.
Figura 16 – Transformador de corrente não invasivo
Fonte: TC, 2020.
No circuito proposto o transformador de corrente escolhido foi o tipo toroidal, não
invasivo para simplificar ao máximo a medição de corrente de fuga a terra. Congruentemente,
a opção se caracteriza pelo fato de que a escolha por outro modelo existente, acarretaria na
interrupção do circuito de alimentação, fato que exigiria transformadores de corrente tipo barra
ou de dois enrolamentos com corrente de 15 amperes, bem como o uso de dois transformadores
visto que deveria haver aferição dos dois condutores de alimentação de forma independente,
resultando no acréscimo de componentes.
Considerando o exposto, a Figura 17 apresenta o setor do circuito responsável pela
aferição de corrente de fuga a terra.
48
Figura 17 – Circuito de aferição de corrente de fuga a terra
Fonte: AUTOR, 2020.
Nesta seção do circuito um transformador de corrente do tipo não invasivo, com
relação de transformação de 1000:1, afere a corrente de carga do circuito. Importante salientar
que, este transformador fará no mesmo instante, a leitura dos dois condutores que alimentam a
carga.
O princípio é simples: Não havendo corrente de fuga, a corrente elétrica que entra
será igual a corrente que sai da carga, logo a diferença de corrente será zero, e por consequência,
não haverá tensão gerada no secundário do transformador. Todavia, em caso contrário, fluindo
uma corrente de fuga a terra, caracterizando o defeito, a corrente que entra será diferente da que
sai da carga, resultando em uma diferença de corrente que produzirá um campo magnético que
induzirá uma tensão nos terminais do secundário do transformador de corrente. Esse nível de
tensão por sua vez passará por dois diodos de sinal 1N4148 posicionados de forma antiparalela
cuja função é de proteção, grampeando a tensão em 600 milivolts. Um filtro com um capacitor
cerâmico de 1 pF é adicionado a este circuito para filtragem do sinal, sendo encaminhado a pino
3 do amplificador operacional 741 responsável pelo processamento deste sinal.
3.2.1.3 Circuito Comparador de Tensão e Disparo do Rele
Por meio de duas operações fundamentais esta seção constitui o cérebro do circuito
como um todo. A primeira refere-se a comparação de tensão executada pelo amplificador
operacional processadas por suas duas entradas. A segunda por meio de sua saída, composta
pelo disparo do tiristor com a finalidade de alimentar o rele.
Logo, cabe a explanação sobre um elemento de ampla utilização em circuitos
eletrônicos, o amplificador operacional. Conceituando, este componente é um amplificador
multiestágio com entrada diferencial, cujas características se aproximam de um amplificador
ideal, dentre elas:
49
• Impedância de entrada infinita;
• Impedância de saída nula;
• Ganho de tensão infinito;
• Resposta de frequência infinita;
• Insensibilidade a temperatura.
Os amplificadores operacionais assumem várias configurações tais como: básicos,
conversores, operadores, dentre outras possibilidades. Dentro da configuração básica, têm-se
os denominados comparadores de tensão, que por ser utilizada no objeto da proposta,
necessitam de um tratamento especial no que tange ao conhecimento de sua operação. Logo, a
configuração do amplificador operacional como um comparador de tensão resulta num ganho
alto em sua saída podendo operar normalmente com uma fonte de alimentação simples. A
configuração utilizada no circuito proposto é ilustrada na Figura 18.
Figura 18 – Circuito comparador de tensão
Fonte: NEWTONCBRAGA, 2020.
Observa-se que a entrada inversora do amplificador operacional recebe a tensão de
referência dada pelos valores de resistência dos resistores R1 e R2, de acordo com a seguinte
fórmula:
Vref = Vcc (R1/R1 + R2)
Na outra entrada do comparador, aplica-se a tensão a ser comparada, em outras
palavras a tensão de entrada. Nesta configuração se a tensão de entrada for menor do que a
tensão de referência, a saída do comparador apresentará uma tensão muito próxima de zero
volts. Em contrapartida, se a tensão de entrada for maior que a tensão de referência, a saída do
50
comparador passa ao nível alto, ou seja, apresentará uma tensão muito próxima da tensão de
alimentação.
No circuito proposto foi escolhido o amplificador operacional 741 pela
confiabilidade, ampla oferta no mercado e baixo custo de aquisição. Para emprego correto no
circuito, após prévia consulta na folha de dados do componente, a Figura 19 ilustra a pinagem
deste elemento, relacionando sua identificação a sua respectiva função.
Figura 19 – Pinagem do amplificador operacional 741
Fonte: LM741, 2020.
Da figura tem-se a descrição dos pinos de acordo com sua funcionalidade como:
1 – Offset;
2 – Entrada inversora;
3 – Entrada não-inversora;
4 – Alimentação negativa ( – Vcc );
5 - Offset;
6 – Saída do amplificador;
7 – Alimentação positiva ( + Vcc);
8 – Não utilizado.
Com o intuito de verificação da complexidade e quantidade de componentes que
este amplificador operacional abriga em seu encapsulamento, com a finalidade de tratamento
dos sinais nas entradas e respectiva resposta em sua saída, ilustra-se na Figura 20 o diagrama
elétrico do amplificador operacional LM741.
51
Figura 20 – Diagrama elétrico do amplificador operacional LM741
Fonte: WIKIPEDIA, 2020.
De igual maneira, uma breve explanação sobre o elemento que ativa o rele no
circuito tem sua relevância. Os retificadores controlados de silício ou tiristores são
semicondutores, multicamadas que operam em regime de chaveamento. São elementos que
apresentam pelo menos quatro camadas P-N-P-N, com três terminais denominados catodo,
ânodo e porta ou gatilho.
Basicamente, quando o terminal de porta é energizado a ativação desejada ocorre,
permitindo passagem de corrente entre ânodo e catodo continuamente. Após condução, mesmo
que não haja sinal na porta, a interrupção de condução do tiristor somente se dará se a corrente
entre o cátodo e o ânodo for baixa. A Figura 21 ilustra o símbolo, as camadas e o diagrama
elétrico do tiristor.
Figura 21 – Símbolo, camadas e diagrama elétrico do tiristor
Fonte: NEWTONCBRAGA, 2020.
52
Em tempo, o circuito ilustrado na Figura 22 relaciona o emprego do amplificador
operacional 741 com o tiristor e respectivo rele.
Figura 22 – Circuito comparador de tensão e disparo do rele
Fonte: AUTOR, 2020.
Neste setor do circuito o amplificador operacional 741 é utilizado como comparador
de tensão. Basicamente o componente é alimentado com 12 volts no seu pino 7 e com 0 volts
no seu pino 4. Os pinos 1, 5 e 8 não são utilizados. São duas tomadas de tensão, sendo a tensão
de referência imposta na entrada inversora no pino 2 do amplificador operacional, determinada
pelo divisor de tensão compostos pelos potenciômetros RV1 e RV2 ajustados em 8,2 kΩ e
240Ω respectivamente, e no pino 3 referente a entrada não inversora do amplificador é imposta
a tensão de entrada referente ao sinal proveniente do secundário do transformador de corrente.
Quando a tensão de entrada for maior que a de referência o amplificador operacional altera o
53
estado do pino 6 referente a saída de 0 para 12 volts; por consequência os resistores de 1 kΩ ,
R3 e R4, que formam um divisor resistivo, recebem essa tensão, alimentando o terminal
denominado gatilho do tiristor, fazendo conduzir tensão entre ânodo e catodo, ligando
automaticamente o rele de 12 volts.
3.2.1.4 Circuito de Abertura do Circuito Principal da Carga
Neste setor do circuito o principal elemento é o rele. Sendo simples, entretanto, não
menos importante, visto ser o elemento responsável por abrir o circuito de carga. Seu
funcionamento consiste na circulação da corrente elétrica por sua bobina, que cria um campo
magnético tornando o núcleo desta bobina um eletroímã, que por sua vez atrai a armadura móvel
que possui um conjunto de contatos.
O movimento fecha os contatos normalmente abertos e vice versa. De forma
análoga, quando a corrente na bobina é interrompida, o campo magnético cessa, a armadura
deixa de ser atraída, retornando a condição inicial. A Figura 23 ilustra os principais
componentes presentes em um rele.
Figura 23 – Rele
Fonte: NEWTONCBRAGA, 2020.
No circuito proposto as especificações do rele compreendem a tensão de
alimentação da bobina de 12 volts, com dois contatos normalmente abertos com capacidade de
condução de corrente de até 10 amperes.
Diante do exposto, a Figura 24 ilustra a seção correspondente ao circuito de abertura
principal da carga.
54
Figura 24 – Circuito de abertura principal da carga
Fonte: AUTOR, 2020.
Esta seção do circuito tem a finalidade principal de alimentar ou não a carga por
intermédio dos contatos auxiliares do rele. O sinal de saída do amplificador operacional no pino
6 estando em nível alto (12 volts) permite o disparo do terminal de gatilho do tiristor, permitindo
condução direta deste componente garantindo alimentação constante do rele. Neste momento
os contatos normalmente fechados que alimentam a carga abrem, interrompendo passagem de
corrente entre fonte e carga, desenergizando a carga.
Este rele tem sua alimentação cessada somente pela ação direta do usuário caso
pressione o botão RESET, razão pela qual o sinal entre ânodo e catodo passa a 0 volts,
interrompendo a condução do tiristor e consequentemente, o rele volta a seu estado inicial,
estando pronto para operar novamente. Um diodo de roda livre D1 foi adicionado ao circuito
do rele, para que no momento de seu desligamento, a corrente elétrica produzida pelo campo
55
magnético remanente, seja consumida pela própria bobina do rele, evitando propagação
indevida pelo restante do circuito.
3.3 SIMULAÇÕES E TESTES VIRTUAIS
O circuito proposto foi modelado inicialmente num ambiente de simulação virtual.
Optou-se por esta prática, comum no desenvolvimento de projetos eletrônicos, com a finalidade
de possibilitar exaustivas execuções de simulações e testes, com o objetivo final da obtenção
de redução máxima de componentes durante o desenvolvimento do esquemático, mantendo os
níveis de eficiência e operação do circuito.
A principal dificuldade encontrada no ambiente virtual resumiu-se a simular um
transformador de corrente não invasivo que fosse fidedigno a um componente real. Pesquisas
permitiram uma alternativa para geração de tal condição utilizando uma fonte de alimentação,
um resistor variável, uma fonte de corrente e um miliamperímetro. A alteração dos valores do
resistor variável permite a variação da corrente elétrica que aferida pelo instrumento de medição
resulta em condições de avaliar a corrente gerada pela fonte de corrente. Este valor de corrente
representa a corrente de fuga a terra lida pelo amplificador operacional em uma de suas portas.
A comparação com a referência produzia ou não os efeitos e respostas do modelo desejado.
A Figura 25 ilustra o circuito completo para simulação da variação de corrente no
transformador de corrente, representado no simulador por uma fonte de corrente.
Figura 25 – Circuito para simulação da corrente de fuga a terra.
Fonte: AUTOR, 2020.
56
Para gerar corrente elétrica no primário da fonte de corrente a solução foi colocar
uma fonte de tensão em série com um resistor variável. A variação da resistência RV1 produz
uma corrente na ordem de miliamperes, que no primário da fonte de corrente com relação
1000:1, produz no secundário corrente da ordem de microamperes. A corrente elétrica que passa
por um resistor de 1 kΩ provoca queda de tensão, representando a tensão de entrada que é
encaminhada ao terminal 3 do amplificador operacional para ser comparada com a tensão de
referência decorrente do divisor de tensão empregada no terminal 2 do amplificador.
No período de simulação foram adicionados uma série de amperímetros e
voltímetros, espalhados por diversos pontos do circuito, para melhor visualização das reações
produzidas pelas alterações dos valores dos componentes eletrônicos no decorrer do
desenvolvimento. A Figura 26 ilustra parte do circuito proposto com adição de instrumentos de
medição.
Figura 26 – Circuito proposto com adição de instrumentos de medição
Fonte: AUTOR, 2020.
O resistor RV1 utilizado para simulação é submetido a variação até que a corrente
de 8,4 miliamperes, ponto em que o comparador de tensão muda sua saída para 12 volts
permitindo o disparo do tiristor e consequente atuação do rele, desenergizando a carga.
A Figura 27 ilustra as formas de onda da tensão de entrada e referência nas entradas
2 e 3 do amplificador operacional no exato momento em que ocorre a mudança de estado da
saída para nível alto do amplificador operacional 741.
57
Figura 27 – Formas de onda na entrada do amplificador 741 no momento do disparo do rele
Fonte: AUTOR, 2020.
Sendo a forma de onda em azul, o sinal da tensão de entrada produzido pelo
transformador de corrente extraída do terminal 3, e em amarelo o sinal de tensão de referência
produzido do divisor resistivo tomada do terminal 2. É neste exato momento que o comparador
de tensão, ao processar que a tensão de entrada supera a de referência, executa sua função
colocando 12 volts em sua saída.
Após exaustivos testes no simulador, com a consequente resposta esperada ter sido
obtida, passou-se a fase da montagem dos componentes eletrônicos na placa de circuito
impresso perfurada. Com a placa devidamente pronta, processou-se testes no laboratório para
verificar possíveis diferenças entre os resultados produzidos no ambiente simulado e no
ambiente real.
As diferenças ocorrem em função do ambiente do simulador ser baseado em
modelos matemáticos. Já no ambiente real, ocorrem distúrbios e diferenças provocadas pela
faixa de tolerância dos componentes eletrônicos envolvidos em todo processamento do sinal.
3.4 MONTAGEM DO PROTÓTIPO E PLACA DEDICADA
Com o circuito devidamente testado e aprovado no âmbito virtual, inicia-se a
execução a parte prática com a montagem física do circuito eletrônico. Num primeiro momento
é elaborada a lista de material com devidos custos de aquisição. Com os componentes
adquiridos procede-se a montagem de um protótipo em placa perfurada visando facilitar os
58
testes em laboratório. E por fim, o planejamento e o desenvolvimento de uma placa dedicada
para efetivamente criar o produto final.
3.4.1 LISTA DE MATERIAL E CUSTO DO PROTÓTIPO
Para construção do circuito foi considerada a opção pela especificação de
componentes eletrônicos de fácil aquisição no mercado local, aliado ao baixo custo, por
configurarem elementos de ampla utilização pelos profissionais de eletrônica.
Os componentes eletrônicos utilizados no circuito, com seus respectivos valores de
aquisição, estão descritos na Tabela 4.
Tabela 4 – Lista de material do circuito proposto
Lista de Material
Item Quant. Descrição Custo Unitário (R$) Custo Total (R$)
1 1 Transformador 220/12V 200mA 12,00 12,00
2 5 Diodos 1N4007 0,15 0,75
3 1 Capacitor eletrolítico 220uF/25V 0,75 0,75
4 1 Regulador de tensão 7812 2,20 2,20
5 1 Amplificador operacional 741 1,40 1,40
6 1 Transformador de corrente 8,00 8,00
7 2 Diodo de sinal 1N4148 0,15 0,30
8 2 Capacitor de poliester 1 pF/16V 0,15 0,30
9 1 Tiristor TIC106 4,00 4,00
10 1 Rele 12V/15A 10,00 10,00
11 3 Resistor 1kΩ/ 0,25W 0,07 0,21
12 1 Potenciometro 20kΩ 2,50 2,50
13 1 Potenciometro 2kΩ 2,50 2,50
13 1 Led 0,70 0,70
14 1 Push botton NF 3,50 3,50
15 1 Placa circuito impresso 6,50 6,50
16 1 Caixa plástica 15,00 15,00
Total (R$) 70,61
Fonte: AUTOR, 2020.
Portanto, o custo total estimado dos componentes eletrônicos utilizados para a
montagem do protótipo compreendem o valor de R$ 70,61 (setenta reais e sessenta e um
centavos), considerada cotação de setembro de 2020.
59
3.4.2 PROTÓTIPO DA PLACA
De acordo com o circuito prescrito no ANEXO deste trabalho, procede-se a
execução da montagem do protótipo. Após posicionamento dos componentes eletrônicos e
soldagem dos elementos na placa perfurada, tem-se como resultado final o protótipo da placa
ilustrado na Figura 28.
Figura 28 – Protótipo da placa
Fonte: AUTOR, 2020.
Como trata-se de um protótipo, durante a montagem não houve preocupação com
o espaço físico alocado pelos componentes, visto que o objetivo neste momento é o experimento
em laboratório para atestar a eficácia e funcionalidade do circuito proposto.
3.4.3 PLACA DEDICADA
Decorrido a fase de testes no protótipo e finalizados positivamente quanto a
eficácia, o passo seguinte contempla o desenvolvimento e montagem da placa dedicada
exclusivamente ao circuito, com objetivo de compactar o protótipo e reduzir suas dimensões,
permitindo acondicionamento em um invólucro plástico, a fim de alcançar melhor aspecto
visual levando em consideração a praticidade de manuseio do produto final. Logo, descreve-se
60
o processo de transformação pelas quais o protótipo evolui até atingir as propriedades de um
produto pronto para ser utilizado.
Primeiramente, com a utilização de ferramentas específicas para modelagem de
layout de placas de circuito impresso, parte-se para o planejamento da disposição dos
componentes. Um processo interessante, entretanto moroso, um verdadeiro quebra-cabeças,
visto que, além de permanentemente se procurar otimizar o espaço ocupado pelos componentes
eletrônicos, há a constante preocupação em evitar o indesejado cruzamento de trilhas. Observa-
se na Figura 29 que finalizado este estudo, a placa de circuito a ser impresso possui como
medidas 50 mm x 62,5 mm, com a disposição final dos componentes e as trilhas de interligação.
Figura 29 – Layout da placa
Fonte: AUTOR, 2020.
Com o layout finalizado, o próximo passo corresponde a corrosão da placa de cobre.
Por intermédio da impressão a laser, somente das trilhas planejadas, num papel fotográfico de
alta qualidade e pelo processo de transferência térmica, transfere-se o layout planejado para a
placa de cobre.
A Figura 30 ilustra as trilhas a serem projetadas na placa de cobre.
61
Figura 30 – Projeto das trilhas para o circuito impresso
Fonte: AUTOR, 2020.
Com as trilhas devidamente impressas na placa de cobre, inicia-se o processo de
corrosão por imersão numa solução de percloreto de ferro. Importante salientar que após este
processo, é importante a verificação com um multímetro se há continuidade entre as trilhas,
para identificação de possíveis fugas ou falhas resultantes do processo químico. A Figura 31
mostra a placa após a corrosão com a formação das trilhas, pronta para adição dos componentes
eletrônicos.
Figura 31 – Placa após processo corrosão, pronta para adição dos componentes
Fonte: AUTOR, 2020.
De acordo com o circuito, os componentes eletrônicos são adicionados a placa pelo
processo de soldagem. A Figura 32 ilustra a placa com os componentes, antes de acondicioná-
la a caixa de proteção.
62
Figura 32 – Placa com os componentes eletrônicos
Fonte: AUTOR, 2020.
3.4.4 PRODUTO FINAL
Para um melhor acabamento e proteção dos componentes eletrônicos optou-se por
acondicionar os elementos no interior de uma caixa plástica. Juntamente a placa, o
transformador de alimentação foi integrado formando um conjunto único, conforme ilustra a
Figura 33.
Figura 33 – Caixa plástica contendo componentes do dispositivo
Fonte: AUTOR, 2020.
63
Em detalhe, a tampa da caixa acondiciona o botão que permite o rearme do sistema
quando disparado, bem como o led indicativo que acende em caso de disparo do sistema. Cabe
salientar que para ambos os componentes foram previstos conectores, para que em caso de
eventual manutenção, sejam desconectados da placa do circuito eletrônico presente na caixa,
permitindo modularidade ao dispositivo.
A Figura 34 mostra a tampa da caixa plástica de proteção com os dois elementos.
Figura 34 – Tampa da caixa plástica
Fonte: AUTOR, 2020.
Concluindo o trabalho, efetuam-se as conexões elétricas entre os elementos
presentes na tampa e a placa dedicada presente no interior da caixa. Finalizando por sistema de
pressão entre tampa e caixa há acoplamento entre os módulos resultando na formação de um
conjunto único.
A Figura 35 ilustra o dispositivo finalizado pronto para utilização.
64
Figura 35 – Dispositivo finalizado
Fonte: AUTOR, 2020.
65
4 RESULTADOS OBTIDOS
A submissão do protótipo a testes no laboratório de eletrônica permitiram
observações e verificações com equipamentos de medição de maior precisão. Especificamente,
um dos pontos fundamentais do projeto refere-se a determinação do valor de corrente de fuga
a terra que dá condições ao amplificador operacional acionar o gatilho do tiristor, alimentando
o rele a fim de que interrompa a energia a carga. Para facilitar esta tarefa, observamos na Figura
36 que o protótipo foi montado em uma base metálica com uma série de plugues, com pontos
de tomada de sinais elétricos extraídos da placa perfurada para permitir a aferição da corrente
de fuga.
Figura 36 – Protótipo da placa montada na base metálica para testes e experimentos
Fonte: AUTOR, 2020.
Logo, o protótipo foi submetido a testes para identificar o valor da corrente de
defeito, ou seja, a corrente elétrica de fuga necessária com o auxílio de alguns componentes
eletrônicos inseridos de forma intencional e provisória ao circuito a fim de simular a falha.
66
Em um dos terminais da carga aplicou-se um resistor de 22 kΩ em série com um
potenciômetro de 10 kΩ ajustado previamente em seu valor máximo, sendo uma ponta ligada
no condutor que alimenta a carga e outra ponta ligada num ponto de aterramento. O circuito da
Figura 37 ilustra a forma para prover as condições de simulação de corrente de fuga a terra.
Figura 37 – Circuito para simular corrente de fuga a terra
Fonte: AUTOR, 2020.
Ao ligar a alimentação da placa, a carga é automaticamente alimentada, bem como
o circuito série formado pelo resistor e potenciômetro. Como o potenciõmetro está ajustado em
seu valor máximo a corrente de fuga a terra é de 6,87 miliamperes, produzindo campo
magnético insuficiente para que o transformador de corrente gere nos terminais de seu
secundário, tensão capaz de sensibilizar o amplificador operacional para colocar nível alto em
sua saída, mantendo a carga com alimentação conforme podemos observar na Figura 38.
Figura 38 – Circuito com corrente de fuga a terra sem disparo do rele
Fonte: AUTOR, 2020.
67
Ao girar o potenciômetro de forma lenta e gradual, com a intenção de reduzir a
resistência, permitindo assim o aumento efetivo da corrente de fuga a terra, observa-se pelo
amperímetro ligado em série com o circuito, que ao atingir o valor de 8,34 miliamperes, a
diferença entre a corrente que entra e sai pelo transformador de corrente produz campo
magnético suficiente para que seu secundário produza tensão de entrada maior que a tensão de
referência do divisor resistivo, alterando a saída do amplificador operacional para nível alto,
disparando o gatilho do tiristor fazendo-o conduzir, acionando o rele, abrindo seus contatos,
retirando a energia da carga, protegendo o usuário. A Figura 39 ilustra o exato momento que o
circuito cumpre sua função de proteção, retirando alimentação da carga.
Figura 39 – Momento de disparo do rele interrompendo a alimentação da carga
Fonte: AUTOR, 2020.
Importante salientar que inicialmente o divisor resistivo responsável por fornecer a
tensão de referência ao amplificador operacional era dado pela inclusão de resistores fixos,
entretanto pelas dificuldades encontradas em escolher o valor ideal da referência para que
houvesse o disparo do tiristor, alteraram-se os mesmos para potenciômetros. A mudança
permitiu facilidade nos ajustes para que o dispositivo respondesse a corrente de fuga ideal, a
fim de evitar choques elétricos prejudiciais, bem como futuras alterações relacionadas a
sensibilidade de atuação do dispositivo.
Diante das observações, os resultados obtidos em laboratório ao final dos testes
foram satisfatórios pelo nível de proteção oferecido pelo protótipo.
68
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Uma consideração importante advém do registro de uma condição observada nos
testes físicos laboratoriais que o ambiente virtual de simulação não demonstra. Ao alimentar o
protótipo ocorria invariavelmente o disparo da proteção de forma indevida, mesmo sem
inclusão de carga ou presença de corrente de fuga fluindo a terra. O processo de investigação
das possíveis causas resultou na identificação de ruídos e transientes gerados no momento que
o protótipo era alimentado pela energia elétrica. Para mitigar este efeito indesejado, optou-se
pela inclusão de varistores nos terminais de alimentação do circuito, visto que possuem a
propriedade de agir como isolantes dentro da sua faixa de operação, não interferindo no circuito.
Entretanto, diante de um pulso elétrico indesejado (surto), produzido no momento da interação
do protótipo com a rede elétrica, o mesmo se comporta como um curto instantâneo conduzindo
rapidamente este pulso a outro terminal da rede, sem passar pelo circuito, absorvendo esta
energia que se fosse tratada seria capaz de prover o disparo indesejado do sistema.
Durante o desenvolvimento um dos pontos mais importantes de análise e discussão
decorreu da forma escolhida para alimentação do circuito. Havia a opção por alimentar o
circuito de forma isolada ou não. A opção escolhida resultou na isolada em função do aumento
de nível de segurança proporcionado pelo uso do transformador. Obviamente que o peso e custo
deste componente representam uma desvantagem, entretanto a segurança que o mesmo
proporciona ao usuário, constituiu-se fator preponderante para que seu uso fosse empregado.
O custo final do circuito proposto demostrou ser bem atraente em relação as
propostas oferecidas pelo mercado. Comparativamente, se em baixíssima escala o custo do
protótipo alcançou R$ 70,61 face aos R$ 180,00 referente ao custo médio mínimo entre as três
propostas pesquisadas ofertadas comercialmente, chega-se a conclusão de um bom resultado
no que tange ao custo e simplicidade da solução.
Como sugestão para trabalhos futuros menciona-se a redução de custos que a
produção em alta escala poderia proporcionar à solução apresentada, visto que a aquisição de
componentes em lote reduz significativamente os valores dos componentes eletrônicos. E por
fim, não menos importante, considerando a flexibilidade que tal implemento proporcionaria, o
incremento de componentes para que o protótipo opere automaticamente com tensões de
alimentação de 100 a 240 volts, visto que no Brasil algumas regiões são projetadas para
trabalhar com nível de tensão de 110 ou 220 volts.
69
REFERÊNCIAS
ABRACOPEL, Associação Brasileira Contra os Perigos da Eletricidade, Estatísticas sobre
acidentes elétricos. Disponível em: <https://abracopel.org/wp-content/uploads/2020/02/>.
Acesso em 02 de abril de 2020.
ALCÂNTARA, Eurípedes. A redoma do atraso. Veja, São Paulo, v. 24, n. 25, p. 42-43, jun.
1991.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR5410: Instalações Elétricas
De Baixa Tensão. Rio de Janeiro, 2004. 209 p.
ATHOSELETRONICS, Circuitos Retificadores: Fontes e Esquemas. Disponível em:<
https://athoselectronics.com/circuitos-retificadores/>. Acesso em 20 de maio de 2020.
CEMAR, Componentes Elétricos. LEC – Laboratório de ensaios CEMAR. LEC desenvolve
estudos para instalações de DR’s. Disponível em:< www.legrand.com.br/ebook/files/assets/
basic-html/page347>. Acesso em 9 de março de 2020.
COLLEGE, Openstax. Electric Hazards and the Human Body. Disponível em:<
http://cnx.org/content/m42350/1.3/>. Acesso em 15 de março de 2020.
COTRIM, Ademaro A. M. B.. Instalações Elétricas. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2012.
496 p.
COTRIM, A. A. M. B. Instalações Elétricas. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2003, 678p.
DALZIEL, Charles F.. Electric shock hazard. In: IEEE Spectrum vol. 9 (1972), Nr. 2, pp. 41–
50.
DALZIEL, Charles F.. Dangerous Electric Currents. In: Transactions of the American Institute
of Electrical Engineers vol. 65 (1946), Nr. 8, pp. 579– 585.
DOBES, Murício I.. Estudo em Instalações Elétricas Hospitalares para Segurança e
Funcionalidade de Equipamentos Eletromédicos, Universidade Federal de Santa Catarina,
1997.
EMERSON, Catálogo de Produtos. Disponível em: <https://www.emerson.com/pt-
br/catalog/appleton-gfci-pt-br>. Acesso em 12 de abril de 2020.
FERRIS, L. P.; KING, B. G.; SPENCE, P. W ; WILLIAMS, H. B.: Effect of Electric Shock on
the Heart. In: Transactions of the American Institute of Electrical Engineers vol. 55 (1936), Nr.
5, pp. 498–515.
FONSECA, J. J. S. Metodologia da Pesquisa Cientifica. Fortaleza: UEC,2002.
FOWLER, Richard; AMGH (ed.): Fundamentos de eletricidade, v.1 corrente contínua e
magnetismo. 7. ed. Porto Alegre, 2012 — ISBN 9788580551396.
70
GIL, Antonio Carlos. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. 6. ed. São Paulo: Atlas, 1999.
200 p.
HUNT, R.C.: Automatic defibrillation for laypersons. In: IEEE Transactions on Broadcasting
vol. 38 (1992), Nr. 2, pp. 133–135.
IEC479, Effects of Current on Human Beings and Livestock—Part 1: General Aspects, IEC/TS
60479-1. Geneva, Switzerland, IEC (2016).
KINDERMANN, Geraldo. Choque Elétrico. 4. ed. Florianópolis: UFSC, 2013. 204 p.
LM741, Op Amp Datasheet e Pinout – Ampificador operacional de uso geral. Disponível em:<
https://www.elecparts101.com/lm741-op-amp-datasheet-and-pinout/>. Acesso em 30 setembro
de 2020.
NEWTONCBRAGA, Como Funciona o Comparador de Tensão. Disponível em:
<https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/12973-como-funciona-o-
comparador-de-tensao->. Acesso em 20 de setembro de 2020.
NISKIER, Julio A.J.M. Instalações Elétricas. Rio de Janeiro: Editora LTC, 5ª ed., 2008.
NR-10, Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Disponível em:
<http://trabalho.gov.br/images/Documentos/SST/NR/NR10.pdf>. Acesso em 2 de abril de
2020.
OLSON, Walter H.. Electrical Safety. In: JOHN G. WEBSTER (ed.): Medical Instrumentation
Application and Design. 4. ed.: Wiley, 2009 — ISBN 978- 0471676003, p. 713.
PHOENIX, Catálogo de Produtos. Disponível em: <https://www.components-
store.pt/product/Phoenix-Contact/5602192.html>. Acesso em 12 de abril de 2020.
PRODANOV, C. C.; FREITAS, E. C. de. Metodologia do Trabalho Científico: Métodos e
Técnicas da Pesquisa e do Trabalho Acadêmico. 2 e-book. ed. Feevale, 2013.
REBONATTO, Marcelo T.; HESSEL, Fabiano P.; SPALDING, Luiz E. S.. EME Electric
Supervision Embedded on Gas Panel with Microshock Dangerousness Degree. In: 2014 27th
International Conference on VLSI Design and 2014 13th International Conference on
Embedded Systems: EEE, 2014 — ISBN 978-1-4799-2513- 1, pp. 180–185.
RICHARDSON, Roberto Jarry. Pesquisa social: métodos e técnicas. 3. ed. São Paulo: Atlas,
1999. 336 p.
SADIKU, Matthew N. O.; MUSA, Sarhan M.; ALEXANDER, Charles K.. Análise de Circuitos
Elétricos com Aplicações. São Paulo: AMGH, 2014.
SINOAMIGO, Catálogo de Produtos. Disponível em: <https://floor-box.en.made-in-
china.com/product/ANxJTWGcjEkU/China-Us-Type-Vertical-Pop-up-Desktop-Socket-with-
GFCI.html >. Acesso em 12 de abril de 2020.
71
SPALDING, Luiz E. S.. Método para Detectar o Risco de Microchoque através da Supervisão
da Corrente Diferencial em Equipamentos Eletromédicos durante Procedimento Cirúrgico,
Universidade Federal de Santa Catarina, 2009.
TC, Principio do Transformador de Corrente. Disponível em:<
https://www.citisystems.com.br/transformador-de-corrente/>. Acesso em 12 de agosto de 2020.
UNESP, Dispositivos a Corrente Diferencial Residual (DR). Departamento de Engenharia
Disponível em:< https://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/ddr.pdf >.
Acesso em 12 de abril de 2020.
WIKIPEDIA, Amplificador Operacional. - Informações adicionais. Disponível em:
<https://feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/ddr.pdf>. Acesso em 02 de abril
de 2020.
72
ANEXO
Circuito Elétrico do Protótipo
