1. O documento discute o cálculo da energia incidente para escolha adequada da vestimenta de proteção ao arco elétrico. 2. Apresenta metodologias internacionais para cálculo da energia de arcos elétricos e determina a fronteira de segurança para cada metodologia. 3. Explana sobre a correta escolha das vestimentas de proteção ao arco elétrico com base nas normas técnicas aplicáveis.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
FACULDADE DE ENGENHARIA
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO
JEAN SOARES CHOUCAIR
Cálculo da energia incidente para escolha adequada da vestimenta de proteção
ao arco elétrico
Juiz de Fora
2011

2. i
JEAN SOARES CHOUCAIR
Cálculo da energia incidente para escolha adequada da vestimenta de proteção
ao arco elétrico
Monografia apresentada ao curso de Pós-
Graduação em Engenharia de Segurança do
Trabalho da Universidade Federal de Juiz de
Fora como requisito parcial para obtenção
do título de Engenheiro de Segurança do
Trabalho.
Área de concentração: Engenharia de
segurança do trabalho.
Orientador: Paschoal Roberto Tonelli
Juiz de Fora
2011

3. ii
JEAN SOARES CHOUCAIR
Cálculo da energia incidente para escolha adequada da vestimenta de proteção
ao arco elétrico
Monografia apresentada ao curso de pós-
graduação em Engenharia de Segurança do
Trabalho da Universidade Federal de Juiz de
Fora como requisito parcial para obtenção
do título de Engenheiro de Segurança do
Trabalho.
Aprovada em 20 de agosto de 2011.
Por:
_____________________________________________
Prof. MSc. Paschoal Roberto Tonelli (Orientador)
Universidade Federal de Juiz de Fora
_____________________________________________
Prof. MSc. Affonso Paulo Mendes
Universidade Federal de Juiz de Fora
Juiz de Fora
2011

4. iii
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho às pessoas que mais amo: minha mãe Celis, minha irmã
Geandra e minha noiva Elisa. Obrigado pelo carinho e pela paciência durante todo
esse curso em que tive que abrir mão dos momentos com vocês para agora concluir
mais esta etapa de minha vida. Amo vocês...

5. iv
“Viver é negócio muito perigoso.”
João Guimarães Rosa (1908-1967)

6. v
RESUMO
CHOUCAIR, Jean Soares. Cálculo da energia incidente para escolha adequada
da vestimenta de proteção ao arco elétrico. 2011. 40 p. Trabalho de Conclusão
de Curso (Pós-Graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho)-Faculdade de
Engenharia, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 2011.
Apresenta-se neste trabalho as metodologias internacionalmente
reconhecidas para o cálculo da energia incidente quando da ocorrência de arcos
elétricos, além de determinar-se ainda a fronteira de segurança ao mesmo para
cada uma das metodologias em questão, diferenciando esta das zonas de
segurança delimitadas em norma afim. Em seguida explana-se a respeito da correta
e adequada escolha das vestimentas de proteção ao referido fenômeno físico.
Através de extensa e pertinente pesquisa bibliográfica, discorre-se a respeito do
estado da arte em termos da referida determinação da energia oriunda dos arcos,
tratando-se ainda das demais normas de análise do desempenho das vestimentas
de proteção ao arco elétrico ao longo de sua vida útil, em relação às atitudes de
conservação do equipamento como processos de lavagens, etc. Apresenta-se ainda
algumas estatísticas relativas a acidentes ocorridos em virtude da ocorrência do
fenômeno arco elétrico nas imediações do Sistema Elétrico de Potência (SEP) em
algumas das empresas a ele ligadas ou relacionadas.
Palavras-chave: Energia incidente. Arco elétrico.

7. vi
ABSTRACT
This paper presents the internationally recognized methodologies for
calculating the incident energy upon the occurrence of electrical arcs, and
determines the flash protection boundary for each of the methodologies in question,
distinguing this of security zones defined in related standard. It explains about the
correct and proper choice of protective clothing to that physical phenomenon.
Through extensive research and relevant literature research, explains too about the
state of the art in accordance with the determination of energy from the arches,
aiming the other standards of performance for protective clothing to the electric arc
along its life related to the conservational attitudes as washing processes, etc.. It also
presents some statistics related to accidents due to the occurrence of arcing
phenomenon in the vicinity of the Electric Power System (EPS) in some of its related
companies or correlated.
Keywords: Incident energy. Electric arc.

8. vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Arco elétrico..............................................................................................................16
Figura 2: Queimadura por arco elétrico....................................................................................17
Figura 3: Queimadura elétrica clássica.....................................................................................18
Figura 4: Percentual de sobrevivência de vítimas de queimaduras ..........................................19
Figura 5: Acidentados com arco elétrico por ano.....................................................................20
Figura 6: Acidentados com arco elétrico por área....................................................................20
Figura 7: Acidentados com arco elétrico por instalação...........................................................21
Figura 8: Acidentados com arco elétrico por nível de tensão...................................................21
Figura 9: Distâncias no ar que delimitam radialmente as zonas de risco, controlada e livre ...24
Figura 10: Distâncias no ar que delimitam radialmente as zonas de risco, controlada e livre,
com interposição de superfície de separação física adequada..................................................25
Figura 11: Limitação das zonas de aproximação .....................................................................29
Figura 12: Limitação das zonas de aproximação .....................................................................36

9. viii
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Fatores .....................................................................................................................33
Quadro 2: Categorias de risco ..................................................................................................34

10. ix
LISTA DE ABREVIATURAS
CLT – Consolidação das Leis do Trabalho
SSST – Secretaria de Segurança e Saúde no Trabalho
MTE – Ministério do Trabalho e Emprego
NR – Norma Regulamentadora
CIPA – Comissão Interna de Prevenção de Acidentes
GM – Gabinete do Ministro
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
NBR – Norma Brasileira Registrada
ABA – American Burn Association
Funcoge – Fundação Comitê de Gestão Empresarial
IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineering
NFPA – National Fire Protection Association
ASTM – American Society for Testing and Materials
ATPV – Arc Thermal Performance Value

11. x
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................11
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ..........................................................................11
1.2 JUSTIFICATIVA...............................................................................................12
1.3 OBJETIVOS.....................................................................................................14
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ........................................................................14
2 O ARCO ELÉTRICO ..............................................................................................15
2.1 QUEIMADURAS ..............................................................................................16
2.2 ESTATÍSTICAS ...............................................................................................19
3 METODOLOGIAS APLICÁVEIS ............................................................................22
3.1 MODELO DE RALPH H. LEE ..........................................................................22
3.2 MODELO DA NFPA 70E .................................................................................26
3.3 MODELO DO IEEE Std 1584 ..........................................................................29
3.4 COMPARAÇÕES ENTRE MODELOS.............................................................33
4 VESTIMENTA DE PROTEÇÃO .............................................................................35
5 CONCLUSÃO.........................................................................................................37
REFERÊNCIAS.........................................................................................................38

12. 11
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A eletricidade é um fenômeno físico há muito conhecido pelo homem.
Acredita-se que tenha sido o filósofo grego Thales de Mileto quem tenha descoberto,
ainda no século VI a.c, a propriedade do âmbar, uma resina vegetal fossilizada, de
atrair palha, fragmentos de madeira, poeira, entre outros quando atritado a um
pedaço de lã de ovelha. Do nome em grego de tal mineralóide, o âmbar, ( ,
transliterando-se, elétron), deriva o nome do referido fenômeno. Ainda assim,
somente a partir do fim do século XVI que essa área do conhecimento físico passa a
ser objeto de estudo com afinco e rigor científico por parte de diversos grandes
nomes da história das ciências e, devido a isso, em um intervalo de alguns séculos
experimenta um crescimento vertiginoso no conhecimento de suas causas e efeitos.
A partir do fim do século XIX a energia elétrica passa a ser utilizada de forma
extensiva, tornando-se rapidamente uma das formas de energia mais largamente
utilizada pelo homem e hoje nos é essencial à vida moderna, quer seja no âmbito do
trabalho, quer no conforto de nossos lares. Devido a isso é amplamente aceita como
fonte de energia sem que em muitas das vezes se conheça, contudo, os riscos a seu
emprego envolvidos e, dessa forma, não é tratada com as precauções necessárias.
O risco envolvido com a eletricidade mais amplamente conhecido é o choque
elétrico, quer seja pela ampla bibliografia disponível acerca do assunto, quer seja
por conhecimento prático de causa, pois, de acordo com Kindermann (2005, p. 2),
pode-se considerá-lo um evento corriqueiro e que cada pessoa já o tenha recebido
pelo menos uma vez.
Os campos eletromagnéticos oriundos da larga utilização da eletricidade
também são capazes de ocasionar diversos danos ao homem. A larga utilização de
sistemas de energia elétrica e principalmente de serviços de telecomunicações, faz
com que, por vezes, se deva tomar precauções com relação às radiações não-

13. 12
ionizantes, havendo no Brasil, inclusive, legislação pertinente que limite a exposição
a estes campos, a Lei nº 11.934 de 5 de maio de 2009.
Muito antes do conhecimento da eletricidade, porém, o raio já submetia os
homens e demais animais aos riscos de origem elétrica, de forma direta ou indireta.
Foi somente no final do século XVIII que se comprovou a natureza elétrica das
descargas atmosféricas, através do famoso e controverso experimento da pipa
empinada durante uma tempestade, sugerido por Benjamin Franklin em carta ao seu
amigo Peter Collinson, datada de 19 de Outubro de 1752.
A outra grande causa de injúrias ao ser humano em virtude da eletricidade é a
ocorrência de arcos elétricos que por vezes provocam queimaduras das mais graves
às vítimas. Este risco é objeto de estudo nessa pesquisa bibliográfica que visa
explanar sobre o estado da arte das metodologias de prevenção e controle deste
risco quanto à correta especificação das vestimentas de proteção específica.
1.2 JUSTIFICATIVA
A legislação trabalhista brasileira reconhece o perigo que a eletricidade
oferece ao trabalhador, através de diversos dispositivos legais. A Constituição
Federal (BRASIL, 1988), em seu artigo 7º enuncia que “São direitos dos
trabalhadores urbanos e rurais, além de outros que visem à melhoria de sua
condição social”, em seu inciso XXIII “adicional de remuneração para as atividades
penosas, insalubres ou perigosas, na forma da lei”. A Consolidação das Leis do
Trabalho (CLT), no Capítulo V “Da segurança e da medicina do trabalho” seção XIII
“Das atividades insalubres ou perigosas” artigo 193 complementa:
São consideradas atividades ou operações perigosas, na forma da
regulamentação aprovada pelo Ministério do Trabalho, aquelas que, por sua
natureza ou métodos de trabalho, impliquem o contato permanente com
inflamáveis ou explosivos em condições de risco acentuado.
E neste, ainda que não se trate do tema previamente citado e objeto deste
estudo, a Lei nº 7.369 de 20 de Setembro de 1985 “Institui salário adicional para os

14. 13
empregados no setor de energia elétrica, em condições de periculosidade” e o
Decreto nº 93.412 de 14 de Outubro de 1986 tem em seu caput:
Revoga o Decreto nº 92.212, de 26 de Dezembro de 1985, regulamenta a
Lei nº 7.369 de 20 de Setembro de 1985 que institui salário adicional para
empregados do setor de energia elétrica em condições de periculosidade e
dá outras providências.
Equivalentam-se, então, as atividades que se dão em contato com a
eletricidade àquelas que dão direito à percepção do adicional de periculosidade.
Ainda, a Portaria nº 25, da Secretaria de Segurança e Saúde no Trabalho
(SSST) vinculada ao Ministério do Trabalho e Emprego (MTE), de 29 de Dezembro
de 1994, inclui, através do Artigo 2º, parágrafo único, na Norma Regulamentadora
(NR) nº 5 “Comissão Interna de Prevenção de Acidentes” (CIPA) como Anexo IV, a
Tabela I constante no anexo da referida portaria, onde na coluna de riscos de
acidentes, grupo 5 (cor azul), a eletricidade encontra-se entre outros fatores de risco.
A NR-10 “Segurança em instalações e serviços em eletricidade”, com redação
dada pela Portaria nº 598, do Gabinete do Ministro (GM) vinculado ao MTE, de 07 de
Dezembro de 2004, é muito clara em seu item 10.1.2:
Esta NR se aplica a todas as fases de geração, transmissão, distribuição e
consumo, incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação,
manutenção das instalações elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas
suas proximidades, observando-se as normas técnicas oficiais
estabelecidas pelos órgãos competentes e, na ausência ou omissão destas,
as normas internacionais cabíveis.
Assim sendo, nota-se que o conteúdo da referida norma aborda atividades de
todos os segmentos de um sistema elétrico de potência, conforme definição dada
pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) em sua Norma Brasileira
Registrada (NBR) 5460 “Sistemas elétricos de potência – Terminologia” de 30 de
Abril de 1992 em seu item 3.613 “Sistema elétrico (de potência)”, no subitem 3.613.1
“Em sentido amplo, é o conjunto de todas as instalações e equipamentos destinados
à geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.”.

15. 14
1.3 OBJETIVOS
Este trabalho tem como intuito explanar acerca das metodologias existentes para a
mensuração da energia térmica liberada por falhas elétricas do tipo arco elétrico e,
apresentar ainda as especificidades de cada uma, determinando-se, em seguida, as
distâncias seguras à percepção de energia suficiente capaz de causar queimaduras
de 3º grau incuráveis.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
O presente trabalho encontra-se dividido da seguinte forma:
Parte 1 – Nessa seção faz-se uma breve contextualização da temática e são
apresentados objetivos da pesquisa, justificativa para sua elaboração e sua
estrutura.
Parte 2 – O Arco Elétrico. Nesta seção discorre-se a respeito desse fenômeno físico,
explicitando-se brevemente suas características, injúrias possíveis de causar e ainda
apresenta-se estatísticas relativas aos acidentes relacionados ao exposto no âmbito
nacional.
Parte 3 – Metodologias Aplicáveis: É a principal seção do trabalho, na qual
apresenta-se as três metodologias internacionalmente reconhecidas de
quantificação da energia térmica incidente a uma dada distância da fonte do arco
elétrico.
Parte 4 – Vestimenta de Proteção: Aqui encontrar-se-a uma breve introdução à
especificação de equipamentos de proteção individual do tipo vestimenta de
proteção ao arco elétrico.
Parte 5 – Conclusão: Discorre-se a respeito dos resultados encontrados e também
tece-se alguns comentários pertinentes a respeito da normatização em vigor no país.

16. 15
2 O ARCO ELÉTRICO
O arco elétrico, ou como por vezes também referenciado arco voltaico,
segundo Lee (1982, p. 246), é o termo aplicado à substancial passagem da corrente
elétrica através do que previamente fora o ar. Ou ainda, é o fluxo de corrente através
do caminho consistindo do material vaporizado dos terminais (LEE, 1982, p. 247).
Na definição de Neal, Bingham & Doughty (1997, p. 1042), é a passagem da
corrente elétrica entre dois eletrodos através do ar ionizado. Segundo Ayello et al
(2010, p. 1), o “arco voltaico pode ser definido como um curto-circuito através do ar”.
Para Almeida & Goecking (2009, p. 18):
O arco elétrico é um fenômeno da eletricidade, inerente aos sistemas
elétricos, que pode liberar calor intenso e controlado nos casos de soldas
elétricas e fornos industriais ou com liberação de pequena quantidade de
calor como nos casos de interruptores para lâmpadas. (2004, p. 4).
O arco elétrico é uma fonte de calor extremo que pode alcançar 20000 K nos
terminais do arco e 13000 K em sua parte intermediária, respectivamente 4 e 2,6
vezes mais altas que a superfície do sol, estimada em 5000 K, sendo assim a
segunda mais poderosa fonte de calor na terra, ficando atrás somente de alguns
tipos de raio laser que podem atingir 100000K (BALIGA & PFENDER, 1975 apud
LEE, 1982, p. 247; BROWN & CADICK, 1980 apud LEE, 1982, p. 247). Conforme
salienta-se JGB em seu website:
A quantidade de energia produzida por arcos elétricos pode ultrapassar 100
cal/cm²/s. Isto é uma quantidade muito grande de calor. Para se ter idéia da
magnitude deste valor, a pele humana exposta a esta quantidade de
energia atingiria, em 1/2 segundo, a temperatura de 500 ºC e a água ali
contida aumentaria seu volume algo ao redor de 500 vezes. Este efeito
seria similar ao de uma explosão, pela quase instantaneidade da expansão.
O ar aquecido pela passagem desta enorme quantidade de energia também
expandiria seu volume ao redor de 2,5 vezes. Outra explosão. Esta segunda
explosão atingiria o corpo com um pequeno retardo em relação ao calor que
seria praticamente instantâneo (velocidade da luz).
Estes dois efeitos combinados tornam o arco elétrico um dos mais graves e
terríveis riscos a que o ser humano pode ser submetido.
A figura 1 mostra o momento da ocorrência de um arco elétrico em ensaio
laboratorial.

17. 16
Figura 1: Arco elétrico
Fonte: Almeida & Goecking (2009, p. 13)
2.1 QUEIMADURAS
A queimadura é a lesão dos tecidos orgânicos causada por um trauma de
origem térmica que pode se apresentar por uma bolha ou flictema até respostas
sistêmicas relacionadas à extensão e profundidade das lesões (GOMES, SERRA &
MACIEIRA, 2001, apud RIBEIRO & FERRANTI, 2005, p. 14). Ou ainda:
[...] é uma lesão causada por agentes térmicos, químicos, elétricos ou
radioativos que agem no tecido de revestimento do corpo humano, podendo
destruir parcial ou totalmente a pele e seus anexos, até as camadas mais
profundas (MENEZES & SILVA, 1988, apud RIBEIRO & FERRANTI, 2005,
p. 14).
Dos diversos tipos de lesões por acidentes, a queimadura ocupa o segundo
lugar em freqüência no mundo, ficando atrás tão somente das fraturas
(MAGALHÃES, MAURICIO & SANTANA, 2008, apud SOUZA, 2009, p. 17). Sua
importância, entretanto, se dá não só pela freqüência com que ocorre, mas

18. 17
principalmente pela severidade das seqüelas funcionais, estéticas e psicológicas
que é capaz de acometer às vítimas, além da grande taxa de mortalidade associada
(MAGALHÃES, MAURICIO & SANTANA, 2008, apud SOUZA, 2009, p. 17). A figura
2 apresenta um exemplo de queimadura ocasionada em virtude da ocorrência de
arco elétrico.
Figura 2: Queimadura por arco elétrico
Fonte: Acervo pessoal
A queimadura de etiologia elétrica está entre as mais graves lesões possíveis
de acometer as vítimas de acidentes. É uma queimadura de quarto grau e é,
segundo O’Sullivan & Schmitz (1993, p. 592, apud RIBEIRO & FERRANTI, 2005, p.
21):
[...] uma queimadura de 4º grau envolve uma completa destruição de todos
os tecidos, desde a epiderme até e inclusive o tecido ósseo subjacente.
Este tipo de queimadura ocorre normalmente em resultado do contato com
eletricidade. Classicamente haverá uma ferida de entrada, que estará
carbonizada e deprimida. Onde a eletricidade deixou o corpo, haverá
também uma ferida de saída que normalmente exibe bordas explosivas. Se
a corrente for forte o suficiente, também pode ocorrer fraturas do osso
subjacente. A pele ao longo do curso da queimadura não branqueará, serão
necessárias umas extensas incisões cirúrgicas e, possivelmente
amputação, para que o paciente retorne certo grau de capacidade funcional

19. 18
[...]. As queimaduras elétricas são extremamente imprevisíveis, tornando o
tratamento e prognóstico muito difícil.
A figura 3 apresenta um corte esquemático de uma queimadura elétrica de 4º
grau onde nota-se a profundidade do acometimento causado pela mesma.
Figura 3: Queimadura elétrica clássica
Fonte: O’ Sullivan & Schmitz (1993, p. 593, apud RIBEIRO & FERRANTI, 2005, p. 22)
Diferentemente da queimadura causada por qualquer outra fonte de calor
externa, a queimadura proveniente do arco elétrico queima internamente com mais
intensidade do que externamente (OLIVEIRA, 2007, apud SOUZA, 2009, p. 17).
Assim, deve-se treinar todos os profissionais envolvidos com eletricidade com
intuito de diminuir os riscos de exposição às queimaduras originadas por arcos
elétricos. A NR-10 (MTE, 2004) preconiza em seu item 10.8.8:
Os trabalhadores autorizados a intervir em instalações elétricas devem
possuir treinamento específico sobre os riscos decorrentes do emprego da

20. 19
energia elétrica e as principais medidas de prevenção de acidentes em
instalações elétricas, de acordo com o estabelecido no Anexo II desta NR.
(210.082-7/I=4).
Segundo estudo da American Burn Association (ABA), realizado nos Estados
Unidos da América no período de 1991 a 1993 e revisado em 2002, a possibilidade
de sobrevivência de vítimas de lesões por queimaduras varia de acordo com a
idade, conforme gráfico à Figura 4 (OLIVEIRA, 2007; NEITZEL, 2008, p. 2, apud
SOUZA, 2008, p. 18).
Figura 4: Percentual de sobrevivência de vítimas de queimaduras
Fonte: Oliveira (2007, apud SOUZA 2008, p. 18)
2.2 ESTATÍSTICAS
Atualmente, no Brasil, não se dispõe de estatísticas oficiais de ocorrências de
arcos elétricos no âmbito do trabalho, tampouco relativo a acidentes domésticos de
mesma natureza. A Fundação Comitê de Gestão Empresarial (Funcoge), porém,
realliza pesquisas anuais junto às, hoje, 67 empresas a ela ligadas e que atuam na
área de abrangência do Sistema Elétrico de Potência (SEP) e que, através das

21. 20
quais, responde por 90% de toda a energia elétrica gerada, transmitida, distribuída e
consumida do país. As informações consolidadas relativas a essa pesquisa são
divulgadas aqui às figuras 5 a 8 que apresentam dados relativos a ocorrência de
arcos elétricos.
Figura 5: Acidentados com arco elétrico por ano
Fonte: FUNCOGE (2011)
Figura 6: Acidentados com arco elétrico por área
Fonte: FUNCOGE (2011)

22. 21
Figura 7: Acidentados com arco elétrico por instalação
Fonte: FUNCOGE (2011)
Figura 8: Acidentados com arco elétrico por nível de tensão
Fonte: FUNCOGE (2011)

23. 22
3 METODOLOGIAS APLICÁVEIS
Atualmente não há normalização técnica nacional que verse sobre qual das
metodologias existentes e aceitas que se adotar a respeito da quantificação da
energia liberada pelo arco elétrico em vista da especificação adequada da
vestimenta de proteção ao mesmo. Faz-se necessário então utilizar-se bases
normativas internacionais para a proteção do trabalhador. Isto porque, como rege o
código de defesa do consumidor (BRASIL, 1990) em sua seção IV, "Das Práticas
Abusivas", no artigo 39 que determina, dentre outros, que “é vedado ao fornecedor
de produtos ou serviços, dentre outras práticas abusivas" em seu inciso VIII,
colocar, no mercado de consumo, qualquer produto ou serviço em
desacordo com as normas expedidas pelos órgãos oficiais competentes ou,
se normas específicas não existirem, pela Associação Brasileira de Normas
Técnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho Nacional de
Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Conmetro).
Além disso, como já previamente mencionado, a própria NR-10 (MTE, 2004)
enuncia em seu item 10.1.2:
Esta NR se aplica a todas as fases de geração, transmissão, distribuição e
consumo, incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação,
manutenção das instalações elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas
suas proximidades, observando-se as normas técnicas oficiais
estabelecidas pelos órgãos competentes e, na ausência ou omissão destas,
as normas internacionais cabíveis.
A seguir, apresentar-se-á as metodologias vigentes para a correta
especificação das vestimentas de proteção dos trabalhadores em eletricidade.
3.1 MODELO DE RALPH H. LEE
Ralph H. Lee publicou em maio de 1982 na revista do “Institute of Electrical
and Electronics Engineering” (IEEE), “IEEE Transactions on Industry Applications” o

24. 23
artigo “The Other Electrical Hazard: Electric Arc Blast Burns”. Tal fato é tido como
sendo a primeira pesquisa de como ingressar em áreas de risco associado ao arco
elétrico (INSHAW & WILSON, 2005, p. 146). Ammerman, Sen & Nelson (2009, p. 43)
concordam que este artigo é tido como a mais importante pesquisa acerca do
fenômeno do arco elétrico em ambientes abertos.
Ele determinou um modelo teórico, baseado em equações de transferência de
calor, para calcular a mínima distância de segurança ao ponto de falha obtendo-se a
seguinte fórmula:
DC = 2, 65 ⋅ MVABF ⋅ t
Onde:
DC: Distância ao ponto de falha para uma queimadura curável em ft;
MVABF: Potência de curto-circuito sólido simétrico no ponto de falha em MVA;
t: Tempo de extinção do arco em s.
A essa distância aqui representada pela variável DC, Tomiyoshi (2000, p. 5)
chama de “área segura” e Almeida & Goecking (2009, p. 63) nomeiam-na “fronteira
de proteção contra arco elétrico”, ou ainda, “limite de aproximação segura” (2009, p.
46).
O tempo de extinção do arco pode ser obtido a partir de um estudo de
coordenação e seletividade da proteção ao sistema elétrico, a partir de curvas
características dos dispositivos como disjuntores e/ou fusíveis. De acordo com
Tomiyoshi (2004, p. 4), “A metodologia de cálculo da corrente de curto-circuito é
consagrada e conhecida na engenharia elétrica.”.
A NR-10 (MTE, 2004) cria e define espaços físicos para as condições de
exposição de pessoas, advertidas ou não, através do conceito de zonas de risco,
controlada e livre, como ilustra as figuras 9 e 10. Em seu glossário, no item 30,
define-se a zona de risco como sendo:

25. 24
Entorno de parte condutora energizada, não segregada, acessível inclusive
acidentalmente, de dimensões estabelecidas de acordo com o nível de
tensão, cuja aproximação só é permitida aos profissionais autorizados e
com a adoção de técnicas e instrumentos apropriados de trabalho.
Já no item 31, a zona controlada é conceituada como:
Entorno de parte condutora energizada, não segregada, acessível, de
dimensões estabelecidas de acordo com o nível de tensão, cuja
aproximação só é permitida a profissionais autorizados.
Figura 9: Distâncias no ar que delimitam radialmente as zonas de risco, controlada e livre
Fonte: MTE (2004, p. 14)

26. 25
Figura 10: Distâncias no ar que delimitam radialmente as zonas de risco, controlada e livre, com
interposição de superfície de separação física adequada
Fonte: MTE (2004, p. 15)
Onde:
PE: ponto da instalação energizado;
ZR: zona de risco;
ZC: zona controlada;
ZL: zona livre;
SI: superfície isolante construída com material resistente e dotada de todos
dispositivos de segurança.
A área segura ou fronteira de proteção contra arco elétrico difere
significativamente daquelas encontradas enunciadas à NR-10 (MTE, 2004)
supracitadas pois, aquelas, referem-se ao risco elétrico relativo aos choques tão
somente e não ao arco elétrico, como o caso desta.
A equação obtida é aplicável a quaisquer casos, independentemente dos
níveis de tensão e/ou correntes de curto-circuito envolvidos. Através desse

27. 26
desenvolvimento, de acordo com Tomiyoshi (2000, p. 5) “muitos ferimentos foram
evitados posicionando-se as pessoas na área segura, porém continuava o risco para
os que necessitavam trabalhar perto dos equipamentos, dentro da área de risco”.
Ainda de acordo com Tomiyoshi (2000, p. 5):
Como os estudos de A. M. Stoll e M. A. Chianta, publicado em 1969,
concluiu que o máximo valor de energia radiante que uma pessoa, exposta
durante 1 segundo poderia suportar sem sofrer queimadura do segundo
grau é 1,2 cal/cm², valor conhecido como o limiar de queimadura do
segundo grau, podemos introduzir a variável E (calor) na fórmula de Lee
levando em consideração que na distância calculada a energia máxima é o
limiar de queimadura, e fazendo as respectivas transformações para o
sistema métrico obtém-se a fórmula:
5,117 ⋅ kV ⋅ kA ⋅ t
E=
d2
Onde:
E: Energia incidente em cal/cm²;
d: Distância ao ponto de falha em cm;
t: Tempo de extinção do arco em s;
kA: Corrente de curto-circuito sólido simétrico em kA;
kV: Tensão do arco em kV.
Segundo definições da National Fire Protection Association (NFPA, 2009),
entende-se como energia incidente a quantidade de energia disseminada sobre uma
superfície, a uma determinada distância da fonte que a originou, gerada durante a
ocorrência de um arco elétrico.
3.2 MODELO DA NFPA 70E
Os primeiros a expressar o efeito direcional do arco em relação a
configuração fechada em invólucros foram Thomas E. Neal, Allen H. Bingham e
Richard L. Doughty com a publicação de “Protective Clothing Guidelines for Electric

28. 27
Arc Exposure” (1997, p.1045) na mesma revista da publicação de Lee, em julho de
1997 (INSHAW & WILSON, 2004, p. 4; INSHAW & WILSON, 2005, p. 146;
AMMERMAN, SEN & NELSON, 2007, p. 2; AMMERMAN, SEN & NELSON, 2009, p.
44).
Em seguida, a publicação de Richard L. Doughty, Thomas E. Neal & H.
Landis Floyd II, “Predicting Incident Energy to Better Manage the Electric Arc Hazard
on 600 V Power Distribution Systems” (2000, p. 263), ainda na mesma revista
supracitada, em sua edição de janeiro de 2000, desenvolveram um conjunto de
equações semi-empíricas para 2 configurações típicas (ANDREWS, JONES &
McCLUNG, 2001, p. 13; INSHAW & WILSON, 2004, p. 4; INSHAW & WILSON,
2005, p. 146; AMMERMAN, SEN & NELSON, 2007, p. 2; AMMERMAN, SEN &
NELSON, 2009, p. 44) com as seguintes condições de contorno:
• Curto-circuito trifásico;
• Extinção do arco em 6 ciclos;
• Distância entre eletrodos de 1,25 in;
• Invólucro cúbico de 20 in de aresta, com uma das faces abertas.
Segundo Inshaw & Wilson (2004, p. 4; 2005, p. 146), Jones, McClung &
Andrews (2001, p. 1170), Andrews, Jones & McClung (2001, p. 13), a partir desse
artigo, desenvolveu-se ainda a edição de 2000 da 70E “Standard For Electrical
Safety In The Workplace”, que é existente desde 1979 (ANDREWS, JONES &
McCLUNG, 2001, p. 10; McCLUNG & ANDREWS, 2001, p. 1167; AMMERMAN,
SEN & NELSON, 2007, p. 1; AMMERMAN, SEN & NELSON, 2009, p. 43), tendo
sido elaborada para assistir a OSHA (Occupational Safety and Health
Administration) no tocante à segurança elétrica, em consonância com a NEC
(National Electric Code). Na edição de 1991 começa a se referir a arcos elétricos e
somente em 1995 que a referida norma passou a tratar especificamente de proteção
contra o arco elétrico (AMMERMAN, SEN & NELSON, 2007, p. 2; AMMERMAN,
SEN & NELSON, 2009, p. 43), Em sua edição mais recente (2009) prescreve para
os cálculos da energia incidente o seguinte conjunto de equações, aplicáveis a
tensão inferior a 0,60 kV, com corrente de curto-circuito sólido simétrico entre 16 –
50 kA:
• Para configuração aberta:

29. 28
(
Ei = 5271⋅ D −1,9593 ⋅ t ⋅ 0,0016 ⋅ I bf − 0,0076 ⋅ I bf + 0,8938
2
)
• Para configuração fechada, exceto uma das faces do invólucro:
(
Ei = 1038,7 ⋅ D −1,4738 ⋅ t ⋅ 0,0093⋅ I bf − 0,3453⋅ I bf + 5,9675
2
)
Onde:
Ei: Energia incidente em cal/cm²;
D: Distância ao ponto de falha em in;
t: Tempo de extinção do arco em s;
Ibf: Corrente de curto-circuito sólido simétrico em kA dentro dos limites de
aplicabilidade de cada equação.
A NFPA 70E incorporou ainda, desde sua edição de 1995, a fórmula teórica
de Ralph H. Lee para determinação da distância de segurança, uma forma de
reconhecimento e constatação da eficiência e aplicabilidade da mesma na proteção
envolvendo atividades de risco ao arco elétrico (TOMIYOSHI, 2000, p. 4).
Ainda assim, pode-se determinar um conjunto de equações relativas a esse
método especificamente, que nos levará à determinação da distância de
aproximação segura. Isso dar-se-á em função de isolar-se nas equações o termo
relativo à distância em questão e aplicar-se naquele da energia incidente o valor tido
como limiar de queimadura de segundo grau (1,2 cal/cm²). Feito isso obtém-se o
seguinte:
• Para configuração aberta:
−1
1, 9593
1,2
D=
(
5271 ⋅ t ⋅ 0,0016 ⋅ I − 0,0076 ⋅ I bf + 0,8938
2
bf )
• Para configuração fechada, exceto uma das faces do invólucro:

30. 29
−1
1, 4738
1,2
D=
(
1038,7 ⋅ t ⋅ 0,0093 ⋅ I bf − 0,3453 ⋅ I bf + 5,9675
2
)
A NFPA (2004) define ainda o conceito de zona proibida. A figura 11 denota
esse conceito juntamente com as demais zonas já conhecidas e estabelecidas.
Figura 11: Limitação das zonas de aproximação
Fonte: NFPA (2004)
3.3 MODELO DO IEEE Std 1584
De acordo com Almeida & Goecking (2009, p. 56), esse método é baseado
em equações empíricas obtidas através de medições diversas obtidas em testes
laboratoriais. Segundo Tomiyoshi (2004, p. 5), como principal diferença para a
metodologia adotada pela NFPA 70E que foi baseado no modelo teórico de Ralph H.
Lee (1982), o novo modelo apresentado pela IEEE Std 1584 (2002) “Guide For
Performing Arc-Flash Hazard Calculations” é baseado em ensaios realizados,
levando-se em consideração diversos fatores que influenciam diretamente na

31. 30
energia incidente liberada sob a forma de calor quando da ocorrência da falha,
sendo eles:
• Tempo de extinção do arco;
• Distância ao ponto de falha;
• Tensão;
• Corrente de curto-circuito sólido simétrico;
• Relação X/R do circuito;
• Distância dos eletrodos;
• Número de fases envolvidas no arco;
• Aterramento do sistema (isolado ou aterrado);
• Configuração do arco (aberto ou fechado);
• Tamanho e formato do invólucro;
• Configuração dos eletrodos (em triângulo, alinhados, etc.);
• Distância dos eletrodos ao invólucro;
• Freqüência elétrica.
Aplicou-se então um método estatístico conhecido como DOE (Design Of
Experiments) para reduzir quantidade de variáveis aplicáveis, para assim, reduzir-se
a quantidade de ensaios necessários. Dessa forma, através dessa análise estatística
extensiva (GAMMON & MATTHEWS, 2005, p. 29) o resultado da modelagem foi
alcançado para as seguintes condições de contorno e limitações:
• Tensão entre 208 – 15.000 V;
• Freqüência elétrica de 50 ou 60 Hz;
• Corrente de curto-circuito sólido entre 700 – 106.000 A;
• Aterramento do sistema sólido ou isolado, com ou sem resistência;
• Configuração do arco em local aberto ou em invólucro fechado;
• Distância entre condutores entre 13 – 152 mm;
• Curto-circuito trifásico.
Essa norma apresenta um conjunto de equações para obter-se a energia
incidente. Primeiramente, calcula-se a corrente do arco elétrico:
• Para tensão entre 0,208 – 1 kV:

32. 31
(K + 0, 662⋅log(I bf )+ 0,0966⋅V + 0,000526⋅G + 0,5588⋅V ⋅log(I bf )− 0,00304⋅G⋅log(I bf ))
I a = 10
• Para tensão entre 1 – 15 kV:
(0, 00402+ 0,983⋅log(I bf ))
I a = 10
Onde:
Ia: Corrente de arco em kA;
K: Fator de configuração, aberta (-0,153) ou fechada (-0,097);
Ibf: Corrente de curto-circuito sólido simétrico em kA;
V: Tensão em kV;
G: Distância dos condutores em mm, ver Quadro 1.
Em seguida, valendo-se do valor encontrado para a corrente de arco
esperada, calcula-se o valor da energia incidente normalizada, que vem a ser aquela
padronizada nos ensaios laboratoriais, antes da entrada dos dados relativos a cada
caso (condições de contorno específicas), ou seja, para tempo de extinção do arco
de 200 ms e para distância ao ponto de falha de 610 mm:
EN = 10( K1 + K2 +1,081⋅log( I a )+0,0011⋅G )
Onde:
EN: Energia incidente normalizada em J/cm²;
K1: Fator de configuração, aberta (-0,792) ou fechada (-0,555);
K2: Fator de aterramento, sólido (-0113) ou isolado com ou sem resistência
(0);
Ia: Corrente de arco em kA;
G: Distância dos condutores em mm, ver Tabela 1.
Finalmente, introduzindo-se as variáveis tempo e distância e os coeficientes
de ajuste sobre a energia normalizada, determina-se então a energia incidente como
sendo:

33. 32
X
t 610
E = 4,184⋅ C f ⋅ EN ⋅ ⋅
0,2 D
Onde:
E: Energia incidente em J/cm²;
Cf: Fator de cálculo da tensão, 0,208 - 1 kV (1,5) ou 1 – 15 kV (1,0);
EN: Energia incidente normalizada em J/cm²;
t: Tempo de extinção do arco em s;
X: Fator de distância, ver Quadro 1.
Fazendo-se o caminho contrário daquele realizado para o modelo de Ralph H.
Lee (1982), partindo-se das equações da energia incidente, pode-se obter uma
equação para determinação da distância de aproximação segura, através de
algumas simples manipulações algébricas na fórmulas em questão. Para tal, aplica-
se nas fórmulas o valor limiar de queimadura de segundo grau no lugar da energia
incidente, obviamente convertendo-se para as unidades de medida apropriadas (1,2
cal/cm² = 5,0 J/cm²), obtendo-se:
1
X
t 610 X
D = 4,184⋅ C f ⋅ EN ⋅ ⋅
0,2 5,0

34. 33
Distância
Tensão Tipo de típica dos Fator de
[kV] equipamento condutores distância
[mm]
Aberto 10 - 40 2,000
Disjuntor 32 1,473
0,208 - 1
Painel/CCM 25 1,641
Cabo 13 2,000
Aberto 102 2,000
1-5 Disjuntor 13 - 102 0,973
Cabo 13 2,000
Aberto 13 - 153 2,000
5 - 15 Disjuntor 153 0,973
Cabo 13 2,000
Quadro 1: Fatores
Fonte: Ammerman, Sen & Nelson (2007, p. 4)
3.4 COMPARAÇÕES ENTRE MODELOS
De acordo com Almeida & Goecking (2009, p. 65), “os métodos mais
utilizados para o segmento industrial são: NFPA 70E e IEEE Std 1584” e, além
disso, ambos os métodos apresentam valores aproximados de energia incidente,
quando para níveis de tensão até 600 V.
Vale notar que, devido as peculiaridades das instalações, no SEP, os
métodos apresentados não são indicados, fazendo-se necessário utilizar-se de
métodos específicos, com condições de contorno distintas, muitas vezes elaborados
em softwares proprietários, como o Arc Pro® e o Heat Flux® (ALMEIDA &
GOECKING, 2009, p. 59-61).
Em tempo, a NFPA (2004) define ainda o conceito de graus de risco em
função do nível de energia incidente estabelecida pelos cálculos realizados, isso
para qualquer dos modelos explanados previamente. Para cada grau de risco há um

35. 34
valor teto de energia incidente. Esses valores são apresentados ao quadro 2 abaixo,
adaptado da Tabela 130.7 (C)(9) da referida publicação:
Resistência mínima ao
Categoria
arco elétrico
de risco
[J/cm²] [cal/cm²]
0 5,00 1,2
1 16,74 4
2 33,47 8
3 104,60 25
4 167,36 40
Quadro 2: Categorias de risco
Fonte: NFPA (2004)
Vale ressaltar que, embora somente a metodologia do IEEE expresse a
energia liberada em unidades de medida do SI (Sistema Internacional), ou seja,
J/cm², e assim de acordo com a Resolução nº 12 do Conmetro de 12 de outubro de
1988, as demais metodologias objeto deste estudo apresentam seus resultados em
cal/cm² que, segundo Shipp et al (2009) é a mais comumente encontrada na
literatura técnica disponível.
Segundo Ammerman, Sen & Nelson (2007, p. 2), em 2006, IEEE e NFPA
concordaram em colaborar em uma iniciativa de pesquisa conjunta para melhorar o
compreendimento do fenômeno do arco elétrico.

36. 35
4 VESTIMENTA DE PROTEÇÃO
No Brasil, a NR-6 (MTE, 1978) “Equipamentos de Proteção Individual – EPI”
rege o assunto. O seu item 6.1 define:
Para fins de aplicação desta Norma Regulamentadora – NR, considera-se
Equipamento de Proteção Individual – EPI, todo dispositivo ou produto, de
uso individual utilizado pelo trabalhador, destinado à proteção de riscos
suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde no trabalho.
A obrigatoriedade do fornecimento dos mesmos por parte do empregador,
além de sua adequação aos riscos é explicitada em 6.3:
A empresa é obrigada a fornecer aos empregados, gratuitamente, EPI
adequado ao risco, em perfeito estado de conservação e funcionamento nas
seguintes circunstâncias:
a) sempre que as medidas de ordem geral não ofereçam completa
proteção contra os riscos de acidentes do trabalho ou de doenças
profissionais e do trabalho;
b) enquanto as medidas de proteção coletiva estiverem sendo
implantadas; e,
c) para atender a situações de emergência.
A NR-10 (MTE, 2004) está em consonância com a NR-6 (MTE, 1978) já que,
em seu item 10.2.9 “Medidas de proteção coletiva”, no subitem 10.2.9.1 lê-se:
Nos trabalhos em instalações elétricas, quando as medidas de proteção
coletiva forem tecnicamente inviáveis ou insuficientes para controlar os
riscos, devem ser adotados equipamentos de proteção individual
específicos e adequados às atividades desenvolvidas, em atendimento ao
disposto na NR 6. (210.022-3/I=4)
Além disso, no item subseqüente, 10.2.9.2 exige-se:
As vestimentas de trabalho devem ser adequadas às atividades, devendo
contemplar a condutibilidade, inflamabilidade e influências eletromagnéticas.
(210.023-1/I=4)
Segundo Tomiyoshi (2000, p. 6):
Conhecendo-se o total de calor irradiado, a escolha da proteção se resume
em identificar o material que suporta o calor incidente sem permitir que do
lado protegido o mesmo não atinja o valor limite que causa queimadura do
segundo grau.

37. 36
Ainda de acordo com Tomiyoshi (2000, p. 7), em 1998 fora publicada a norma
“American Society for Testing and Materials” (ASTM) F 1959 “Standard Test Method
For Determining The Arc Thermal Performance Value Of Material For Clothing” que
estabelecia critérios para a medição do desempenho de proteção dos materiais
quando sujeitos a arcos elétricos. A essa característica fora dado o nome de “Arc
Thermal Performance Value” (ATPV), que vem a ser a máxima energia incidente que
o tecido suporta sem permitir que se exceda o limiar de queimadura do segundo
grau. A figura 12 ilustra essa condição, esquematicamente.
Figura 12: Limitação das zonas de aproximação
Fonte: Tomiyoshi (2004, p. 4)
A medição dessa característica, porém, muitas vezes é de difícil obtenção,
devido à combustão do tecido, principalmente, às vezes antes de se alcançar o
ATPV. Para esses casos, definiu-se um valor equivalente que é o valor médio dos 5
valores máximos de energia incidente que não provoca aberturas na camada interna
maiores que 0,5 in² em área ou 1 in de comprimento (TOMIYOSHI, 2000, p. 7). A
essa outra característica chama-se “Breakopen Threshold Energy”, à qual
usualmente caracteriza-se por EBT.
Além dessas especificidades, deve-se levar em conta a vida útil do material e
a continuidade da proteção em função das lavagens sofridas. Essas características
devem ser discriminadas pelo fornecedor da vestimenta, em conjunto com o
fornecedor dos tecidos constituintes das mesmas.

38. 37
5 CONCLUSÃO
As conseqüências para os acidentes ocorridos na ocasião de arcos elétricos
são demasiado custosas, tanto do ponto de vista financeiro quanto do custo
incalculável de perdas de vidas humanas.
As vestimentas de proteção devem ser selecionadas de acordo com
detalhada análise do sistema elétrico. A sobreproteção, entretanto, também deve ser
evitada em virtude de significar maior peso sobre o trabalhador com impacto
negativo no conforto e na facilidade de execução de suas tarefas, além de tentá-lo a
sua não-utilização ou utilização de forma errônea.
Enquanto não realizar-se experimentos em condições fora daquelas
explanadas nas metodologias constantes da seção supracitadas, Tomiyoshi (2004,
p. 5) recomenda o emprego do modelo teórico de Ralph H. Lee (1982), ainda que,
de acordo com Almeida & Goecking (2009, p. 56), o método do IEEE seja “mais
realista que o método conservativo [...], não levando a uma proteção excessiva do
trabalhador”.
Ademais, faz-se necessário uma condensação das normas técnicas
internacionais em uma única, abrangendo completamente as condições de contorno
possíveis de se encontrar, por exemplo os sistemas elétricos em corrente contínua,
passo este que já foi iniciado com a intenção, pelo menos, de ambas entidades,
IEEE e NFPA, maiores expoentes na normalização do cálculo da energia incidente
oriunda de arcos elétricos.
Em tempo, no Brasil, faz-se necessário uma orientação legal e formal mais
específica quanto, não só às metodologias de cálculo da energia incidente bem
como da análise de desempenho das vestimentas de proteção. Uma atitude que
seria de bom grado, também, é haver o acompanhamento de acidentes envolvendo
arco elétrico também por parte de todas as empresas que se utilizam de energia
elétrica, quer tenham em seus quadros profissionais que atuam com eletricidade
diretamente ou não, no caso de ocorrência com pessoal inadvertido.

39. 38
REFERÊNCIAS
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vestimentas de proteção ao risco de arco elétrico e fogo repentino. Rio de
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