O que é Tensão de Passo?
Tensão de Passo refere-se a uma situação potencialmente perigosa que pode ocorrer durante uma falta à terra em sistemas elétricos, especialmente em subestações e perto de torres de linhas de transmissão.
Quando uma falta à terra ocorre (por exemplo, quando um condutor entra em contato com o solo ou um equipamento aterrado), uma corrente elétrica flui através do solo. Uma vez que o solo possui resistência (embora varie dependendo do tipo e da umidade do solo), haverá uma queda de tensão no solo devido à corrente que flui através dele.
Esta queda de tensão no solo cria um gradiente de tensão. Isso significa que pode haver uma diferença de tensão significativa entre dois pontos no solo que estão a apenas uma pequena distância um do outro.
Suponhamos que você esteja parado perto de onde uma falta à terra ocorreu. Se um pé estiver em um ponto e o outro pé estiver a um metro de distância, pode haver uma diferença de tensão suficiente entre seus pés para fazer uma corrente elétrica perigosa fluir através de seu corpo. Este é o conceito de “tensão de passo” – a diferença de tensão experimentada entre os pés de uma pessoa enquanto ela “passa” ou caminha perto de uma falta à terra.
É por isso que, durante faltas elétricas no solo ou em situações semelhantes, é recomendado que as pessoas mantenham os pés juntos e deem pequenos passos ou, idealmente, pulem com os dois pés juntos para minimizar o risco de tensão de passo.
O que é Tensão de Toque?
A “tensão de toque” é um conceito relacionado à “tensão de passo”, mas refere-se à diferença potencial (tensão) que pode ser experimentada por uma pessoa quando ela toca um objeto aterrado durante uma falta à terra em um sistema elétrico.
Para esclarecer:
- Tensão de Toque: Durante uma falta à terra, se uma pessoa estiver em contato direto com um objeto aterrado (como uma estrutura de subestação ou uma cerca) enquanto também estiver em contato com o solo, ela pode estar exposta a uma diferença de tensão entre o objeto e o solo. Esta diferença de tensão é chamada de tensão de toque.
Tensão de Passo: Como mencionado anteriormente, é a diferença de tensão entre os pés de uma pessoa quando ela está perto de uma falta à terra, devido ao gradiente de tensão no solo.
Ambas as situações, tensão de toque e tensão de passo, podem ser perigosas e representar riscos de eletrocussão. As subestações e outras instalações elétricas são projetadas com medidas específicas, como aterramento adequado e pedras de seixos, para minimizar esses riscos.
O aterramento adequado garante que a tensão de toque seja minimizada, dispersando a corrente da falta efetivamente para o solo. Já as pedras de seixos, frequentemente vistas em subestações, ajudam a interromper o fluxo de corrente através do solo, reduzindo tanto a tensão de toque quanto a tensão de passo.
O Que causa a Tensão de Passo e Tensão de Toque?
A tensão de passo e a tensão de toque são fenômenos que ocorrem devido a falhas à terra em sistemas elétricos.
Uma falha à terra ocorre quando um condutor elétrico entra em contato direto com o solo ou com uma parte aterrada do sistema elétrico, permitindo que a corrente elétrica flua para a terra. As falhas à terra que geram tensão de passo podem ocorrer em várias situações. Aqui estão alguns exemplos:
Queda de Raios: Quando um raio atinge o solo, ele cria uma enorme corrente elétrica que se dispersa através do solo. As pessoas ou animais que estiverem perto do ponto de impacto podem estar sujeitos a tensões de passo.
Equipamentos Defeituosos: Componentes elétricos como transformadores, comutadores ou isoladores danificados podem causar falhas à terra, levando a correntes indesejadas no solo e consequentemente a tensões de passo.
Rompimento de Linhas de Transmissão: Se uma linha de transmissão de energia elétrica se rompe e entra em contato com o solo, ocorre uma falha à terra. A corrente elétrica descarregada no solo pode criar tensões de passo.
Curto-circuito em Linhas Aéreas ou Cabos Subterrâneos: Um curto-circuito que envolva um condutor entrando em contato direto com o solo ou um elemento aterrado pode causar falhas à terra e consequentes tensões de passo.
Instalações Mal Aterradas: Sistemas elétricos ou estruturas mal aterrados podem ter uma probabilidade maior de desenvolver falhas à terra. Um exemplo comum é um poste de luz ou uma torre de transmissão que não está adequadamente aterrada, levando à formação de tensões de passo em falhas.
Danos em Cabos Subterrâneos: Cabos subterrâneos que são danificados, seja por escavação, corrosão ou outros fatores, podem causar falhas à terra, gerando tensões de passo.
Quais São os Perigos da Tensão de Passo e da Tensão de Toque?
Eletrocussão: A tensão de passo pode induzir uma corrente elétrica através do corpo humano, fluindo entre os pés de uma pessoa. Dependendo da magnitude da tensão e da resistência do corpo, essa corrente pode ser letal.
Queimaduras: Além do risco de eletrocussão, as correntes elétricas que passam pelo corpo devido à tensão de passo podem causar queimaduras graves, especialmente nos pontos de entrada e saída da corrente, que são, neste caso, os pés.
Lesões Indiretas: Uma pessoa afetada pela tensão de passo pode ter uma reação muscular súbita ou um espasmo, resultando em quedas ou outros acidentes. Isso pode levar a lesões traumáticas como fraturas, contusões ou abrasões.
Parada Cardíaca: Correntes elétricas que passam pelo corpo humano podem interferir no ritmo natural do coração, levando a arritmias ou mesmo parada cardíaca.
Danos Neurológicos: A corrente elétrica pode afetar o sistema nervoso, levando a danos neurológicos que podem ser temporários ou permanentes.
Efeitos nos Animais: A tensão de passo não afeta apenas os seres humanos. Animais, especialmente aqueles com passos mais longos como cavalos, podem estar em maior risco. A corrente que flui através deles pode ser fatal ou causar sérios danos.
Risco em Situações de Resgate: Pessoas tentando ajudar alguém afetado pela tensão de passo podem se tornar vítimas elas mesmas se não estiverem cientes do perigo ou não tomarem precauções adequadas.
Devido a esses perigos, é crucial que instalações elétricas, especialmente subestações e linhas de transmissão, tenham medidas de aterramento adequadas e que práticas de segurança sejam rigorosamente seguidas. Em caso de falhas ou incidentes, é aconselhável manter distância da área afetada e alertar as autoridades ou profissionais qualificados imediatamente.
Quais as Medidas devemos tomar nas Área de Tensão de Passo?
Não Entre na Área Suspeita: Se você suspeita ou sabe que uma área tem tensão de passo, a melhor coisa a fazer é evitar entrar nessa área.
Passos Pequenos ou Rasteje: Se você estiver em uma área de tensão de passo e precisar se mover, dê passos muito pequenos, mantendo os pés o mais próximo possível um do outro. Isso minimiza a diferença de tensão entre os pés. Alternativamente, rastejar (com os joelhos e as mãos no chão) pode ser uma opção mais segura em algumas situações.
Pule com Ambos os Pés Juntos: Se precisar se afastar rapidamente de uma área, pule com ambos os pés juntos, garantindo que eles toquem o solo ao mesmo tempo. Isso evita criar uma diferença de tensão significativa entre os pés.
Não Toque em Nenhum Objeto Metálico: Ao se mover em uma área com potencial tensão de passo, evite tocar objetos metálicos ou outros condutores que possam estar eletricamente energizados.
Evite Quedas: Uma queda pode causar um contato mais amplo com o solo, aumentando o risco. Mantenha o equilíbrio e evite se mover rapidamente.
Fique Calmo: A desorientação ou o pânico podem levar a decisões precipitadas. Mantenha a calma, avalie a situação e decida o melhor curso de ação.
Informe as Autoridades: Se você estiver ciente de uma situação de tensão de passo, informe as autoridades ou a empresa de energia local para que possam lidar com a situação de forma adequada.
Eduque-se e aos Outros: Aqueles que trabalham perto de instalações elétricas ou em ambientes com risco de tensão de passo devem ser regularmente treinados e relembrados sobre os perigos e como se mover com segurança.
Lembre-se de que a tensão de passo é mais perigosa perto do ponto de falha à terra e diminui à medida que você se afasta desse ponto. No entanto, é essencial conhecer e seguir estas regras sempre que houver suspeita ou conhecimento de tensão de passo em uma área.
Como se Calcula a Tensão de Passo?
A tensão de passo é um aspecto crítico da segurança elétrica, especialmente em áreas próximas a equipamentos elétricos, como subestações. Esta tensão é a diferença de potencial experimentada entre dois pontos no solo, separados pela distância de um passo humano, quando uma corrente elétrica flui para o solo.
Para calcular a tensão de passo, é preciso considerar vários fatores, como a magnitude da corrente à terra, a resistividade do solo, a geometria do sistema de aterramento, entre outros. A fórmula mais básica, geralmente usada para uma estimativa inicial, é:
Onde:
- é a tensão de passo.
- ρ é a resistividade do solo (em ohm-metro).
- I é a corrente à terra (em amperes).
- r é a distância do ponto onde a corrente entra no solo ao ponto de interesse (geralmente considerada a distância de um passo humano, por exemplo, 1 m).
No entanto, a fórmula acima é uma simplificação e, em cenários do mundo real, outros fatores, como a geometria do sistema de aterramento e a presença de múltiplas correntes de falta, podem influenciar a tensão de passo. Além disso, a resistividade do solo pode variar com a profundidade e as condições locais.
Para cálculos precisos, especialmente em aplicações críticas, são necessárias simulações computacionais ou softwares especializados que consideram vários fatores e fornecem uma estimativa mais precisa da tensão de passo.
Além disso, é fundamental garantir que as tensões de passo não excedam os limites seguros definidos por normas e padrões relevantes, como as diretrizes da IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos) ou a IEC (Comissão Eletrotécnica Internacional). Se os valores calculados forem muito altos, medidas adicionais, como melhorias no sistema de aterramento ou a adição de camadas de material de baixa resistividade, podem ser necessárias para reduzir os riscos.
Exemplo do calculo da Tensão de Passo.
Dados:
- Corrente à terra, I: 1000 A (por exemplo, a corrente que flui para o solo devido a uma falha elétrica)
- Resistividade do solo, ρ: 100 ohm-metro (um valor típico para solos argilosos; no entanto, a resistividade do solo pode variar amplamente com base no tipo de solo e nas condições de umidade)
- Distância, r: 1 m (considerando um passo humano)
Aplicando a fórmula:
Assim, a tensão de passo é aproximadamente 15,915.49 V ou cerca de 15.9 kV.
Este é um valor alto e seria extremamente perigoso para humanos e animais. Em um cenário real, se tal valor fosse determinado, seriam necessárias medidas imediatas para mitigar os riscos, como melhorar o sistema de aterramento.
É importante reiterar que esta é uma simplificação e o cálculo real em aplicações práticas pode envolver considerações adicionais. A fórmula usada é para fins ilustrativos e pode não representar com precisão situações do mundo real em todos os cenários. Para cálculos precisos em aplicações críticas, aconselha-se a utilização de softwares especializados e a consulta a engenheiros elétricos experientes.
Quais as Medidas de Proteção contra Tensões de Passo?
Sistema de Aterramento Eficiente:
- Um sistema de aterramento bem projetado e instalado é fundamental. Ele assegura que as correntes de falta sejam efetivamente conduzidas ao solo, minimizando as tensões superficiais.
Camada de Material de Baixa Resistividade:
- Cobrir a superfície do solo ao redor da instalação elétrica com uma camada de material de baixa resistividade (como cascalho ou carvão) pode ajudar a dissipar as correntes de falta e reduzir as tensões de passo.
Grades ou Malhas de Aterramento:
- A instalação de uma malha condutora enterrada ao redor de subestações e outras instalações elétricas pode ajudar a dispersar as correntes de falta e reduzir as tensões de passo.
Equipamento de Proteção Individual (EPI):
- Pessoas que trabalham em áreas de risco devem usar EPI, como botas e luvas isolantes, para proteger contra tensões de passo.
Distância de Segurança:
- As instalações devem ser projetadas de forma que áreas públicas e rotas de passagem comuns fiquem a uma distância segura de potenciais fontes de tensão de passo.
Sinalização Adequada:
- Áreas próximas a instalações elétricas de alta tensão devem ser claramente sinalizadas, alertando sobre o risco de tensões de passo.
Educação e Treinamento:
- Os trabalhadores que operam em áreas propensas a tensões de passo devem receber treinamento regular sobre os riscos associados e as medidas de proteção a serem adotadas.
Equipamentos Sensíveis à Corrente de Falha à Terra:
- A utilização de dispositivos que detectam e isolam rapidamente as falhas à terra pode ajudar a minimizar o tempo durante o qual as tensões de passo podem estar presentes.
Monitoramento e Manutenção:
- Os sistemas de aterramento e todas as proteções associadas devem ser regularmente inspecionados e mantidos em boas condições de funcionamento.
Barreiras Físicas:
- Em alguns casos, cercas ou outras barreiras físicas podem ser usadas para restringir o acesso a áreas onde a tensão de passo pode ser um risco.
Lembrando que, além destas medidas gerais, cada instalação tem suas particularidades e, portanto, pode requerer soluções específicas para minimizar os riscos associados às tensões de passo.
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