Tensão de passo e tensão de toque: o que são, como calcular e como se proteger

O que é tensão de passo?

A tensão de passo é a diferença de potencial que aparece entre os dois pés de uma pessoa — separados por cerca de um passo, aproximadamente 1 metro — quando ela está sobre o solo perto de uma falta à terra. É um risco típico de subestações, torres e linhas de transmissão.

Quando ocorre uma falta à terra (um condutor toca o solo ou um equipamento aterrado), uma corrente flui pela terra. Como o solo tem resistividade — que varia com o tipo de solo e a umidade —, essa corrente provoca uma queda de tensão ao longo do solo. Forma-se um gradiente de potencial: dois pontos no chão, mesmo a pouca distância, podem estar em tensões bem diferentes.

Se um pé está num ponto e o outro a um metro de distância, a diferença de tensão entre eles pode ser suficiente para fazer uma corrente perigosa circular pelo corpo, de um pé ao outro. Por isso, ao caminhar perto de uma falta, recomenda-se manter os pés juntos e dar passos muito curtos — ou, no limite, saltar com os dois pés juntos — para não “abrir” uma diferença de potencial entre eles.

O que é tensão de toque?

A tensão de toque é um conceito irmão da tensão de passo, mas se refere à diferença de potencial a que uma pessoa fica exposta quando toca um objeto aterrado durante uma falta à terra — uma estrutura de subestação, um poste, uma cerca metálica — enquanto os pés estão no solo.

Durante a falta, a estrutura aterrada assume um potencial (a chamada elevação de potencial de terra) e o solo sob os pés está em outro. A mão em contato com a estrutura e os pés no chão ficam em potenciais diferentes: essa diferença, aplicada ao corpo da mão até os pés, é a tensão de toque. Ela é particularmente perigosa porque o caminho da corrente passa pela região do tórax e do coração.

Qual a diferença entre tensão de passo e tensão de toque?

As duas vêm do mesmo fenômeno — o gradiente de potencial que a corrente de falta cria no solo —, mas se distinguem pelo caminho da corrente pelo corpo:

• Tensão de passo: diferença de potencial entre os dois pés (pé a pé, ~1 m). A corrente entra por um pé e sai pelo outro.
• Tensão de toque: diferença de potencial entre a mão (num objeto aterrado) e os pés (no solo). A corrente entra pela mão e sai pelos pés, atravessando o tronco.

Na prática, a de toque costuma ser a mais crítica para a vida, porque o percurso da corrente inclui o coração. Ambas, porém, são avaliadas juntas no projeto do aterramento — a norma trata das duas.

O que causa a tensão de passo e a tensão de toque?

A origem é sempre uma falta à terra: um condutor energizado entra em contato com o solo ou com uma parte aterrada do sistema, e a corrente passa a escoar pela terra. As situações mais comuns são:

• Descarga atmosférica: um raio no solo injeta uma corrente enorme que se dispersa pela terra, gerando tensões de passo elevadas ao redor do ponto de impacto.
• Equipamento com defeito: transformadores, chaves ou isoladores danificados podem levar a corrente à terra por caminhos não previstos.
• Rompimento de linha: um cabo de transmissão ou distribuição que cai e toca o solo cria uma falta à terra e um gradiente perigoso na vizinhança.
• Curto-circuito para a terra: em linhas aéreas ou cabos subterrâneos, quando um condutor toca diretamente o solo ou um elemento aterrado.
• Aterramento deficiente: estruturas mal aterradas (um poste, uma torre) têm mais chance de desenvolver potenciais perigosos na superfície durante a falta.

Quais são os perigos da tensão de passo e de toque?

As duas representam risco sério à vida de pessoas e animais nas proximidades de uma falta. Os principais efeitos da passagem de corrente pelo corpo são:

• Fibrilação e parada cardíaca: a corrente pode desorganizar o ritmo do coração — é o risco mais grave, e o motivo de a tensão de toque ser tão crítica.
• Eletrocussão e queimaduras: nos pontos de entrada e saída da corrente (pés, mãos), inclusive queimaduras internas.
• Contração muscular e quedas: o espasmo pode derrubar a pessoa e ampliar o contato com o solo, agravando o acidente.
• Animais: animais de passo largo, como cavalos e o gado, são especialmente vulneráveis à tensão de passo, pela distância maior entre as patas.
• Risco ao socorrista: quem tenta ajudar sem conhecer o perigo pode se tornar a próxima vítima.

A gravidade depende da intensidade da corrente e do tempo de exposição — e é justamente por isso que o projeto de aterramento e a atuação rápida das proteções são decisivos.

Como se calcula a tensão de passo e de toque?

O ponto de partida é entender por que existe o gradiente. Perto de um eletrodo concentrado, o potencial na superfície do solo, a uma distância r do ponto de injeção, pode ser aproximado por:

V(r) ≈ ρ · I / (2π · r)

em que ρ é a resistividade do solo (Ω·m), I é a corrente de falta que escoa para a terra (A) e r é a distância ao ponto de falta (m). Repare que o potencial cai com 1/r: por isso o gradiente é mais íngreme junto da falta.

Exemplo ilustrativo (idealização de eletrodo pontual): com ρ = 100 Ω·m e I = 1000 A, a elevação de potencial a 1 m da falta seria V ≈ 100 × 1000 / (2π × 1) ≈ 15,9 kV. Esse número é o potencial no ponto, não a tensão de passo em si: a tensão de passo é a diferença entre dois pontos (V(r) − V(r+1 m)) e a de toque, a diferença entre a estrutura e os pés. Ainda assim, mostra por que, perto da falta, sobram volts mais do que suficientes para serem letais.

Em um projeto real o aterramento é uma malha, não um ponto — então as tensões reais de passo (V_p) e de toque (V_t) são calculadas por formulações de malha que consideram a geometria (espaçamento, número e comprimento de condutores, hastes), a corrente que realmente escoa pela malha e a resistividade do solo. A referência brasileira é a ABNT NBR 15751 (aterramento de subestações), alinhada internacionalmente ao IEEE 80.

O critério que de fato importa: real abaixo do admissível

Calcular a tensão real é só metade do trabalho. A outra metade é a tensão admissível — o quanto o corpo humano suporta naquela situação. Conceitualmente, o limite admissível cresce com a resistência do corpo, com a corrente que a pessoa tolera pelo tempo da falta e com a resistividade da camada superficial do solo (a brita). A NBR 15751 estrutura assim:

• Passo admissível: E_passo = (R_corpo + 6·ρ_s·C) · I_choque
• Toque admissível: E_toque = (R_corpo + 1,5·ρ_s·C) · I_choque

em que R_corpo é a resistência adotada para o corpo, ρ_s é a resistividade da camada superficial, C é o fator de redução dessa camada e I_choque é a corrente suportável pelo corpo no tempo da falta (menor quanto mais longa a falta). O projeto é seguro quando a tensão real fica abaixo da admissível: V_p ≤ E_passo e V_t ≤ E_toque.

Como tudo isso depende de resistividade medida, corrente de falta, tempo de atuação da proteção e geometria da malha, o cálculo preciso é feito com software e por engenheiro responsável — nunca “de cabeça”. Veja o guia completo da malha de aterramento e, para medir em campo, o laudo de aterramento.

Quais as medidas de proteção contra tensão de passo e de toque?

Reduzir o risco é, sobretudo, reduzir o gradiente de potencial na superfície e limitar o tempo de exposição. As medidas mais usadas em subestações e instalações de alta tensão são:

Como se mover numa área com risco de tensão de passo?

Se você suspeita de tensão de passo — um cabo caído, um transformador em falha —, as regras de ouro para não fechar corrente entre os pés são:

• Não entre na área suspeita; mantenha distância e alerte a concessionária.
• Se já estiver dentro e precisar sair, dê passos muito curtos, com os pés quase juntos, ou salte com os dois pés juntos, tocando o solo ao mesmo tempo.
• Não toque em objetos metálicos que possam estar energizados.
• Evite cair — uma queda amplia o contato com o solo e aumenta o risco.
• Mantenha a calma e avise autoridades ou profissionais qualificados.

Lembre-se: a tensão de passo é maior perto do ponto de falta e diminui conforme você se afasta.

Perguntas frequentes sobre tensão de passo e de toque

O que é tensão de passo?

Tensão de passo é a diferença de potencial entre os dois pés de uma pessoa (cerca de 1 m de distância) sobre o solo, perto de uma falta à terra. A corrente de falta cria um gradiente de potencial no solo; como cada pé fica em um ponto diferente desse gradiente, surge uma diferença de tensão entre eles que pode fazer uma corrente perigosa circular pelo corpo.

O que é tensão de toque?

Tensão de toque é a diferença de potencial entre a mão de uma pessoa que toca uma estrutura aterrada e os seus pés no solo, durante uma falta à terra. A estrutura assume o potencial de terra e o solo sob os pés fica em outro; a diferença, aplicada da mão aos pés, atravessa o tronco e por isso é especialmente perigosa.

Qual a diferença entre tensão de passo e tensão de toque?

As duas vêm do mesmo gradiente de potencial no solo, mas diferem no caminho da corrente: na tensão de passo a diferença é entre os dois pés (pé a pé) e a corrente vai de um pé ao outro; na tensão de toque a diferença é entre a mão (num objeto aterrado) e os pés, e a corrente atravessa o tronco. A de toque costuma ser a mais crítica porque o percurso inclui o coração.

Como calcular a tensão de passo e de toque?

Calcula-se a tensão real da malha de aterramento (Vp de passo, Vt de toque), que depende da resistividade do solo, da corrente de falta e da geometria da malha, e compara-se com a tensão admissível que o corpo suporta no tempo da falta. O projeto é seguro quando a real fica abaixo da admissível (Vp ≤ Ep e Vt ≤ Et). A referência brasileira é a ABNT NBR 15751; o cálculo preciso é feito em software, por engenheiro responsável.

O que reduz a tensão de passo e de toque?

Uma malha de aterramento bem dimensionada, que distribui a corrente e achata o gradiente na superfície; uma camada de brita de alta resistividade, que eleva a tensão admissível sob os pés; a equipotencialização de estruturas e cercas; e proteções rápidas, que encurtam o tempo de falta. Em conjunto, mantêm as tensões reais abaixo dos limites que o corpo suporta.