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NBR-IEC-60479-1

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NBR EC 60479-1
Efeitos da corrente elétrica sobre seres humanos e animais domésticos

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NBR-IEC-60479-1

  1. 1. NBR IEC 60479-1 Efeitos da corrente sobre seres humanos e animais domésticos
  2. 2. 2 Siemens no Brasil 2005 Parte 1: Aspectos Gerias Sumário Prefácio 0 - Introdução 1 - Generalidade 2 - Impedância elétrica do corpo humano 3 - Efeitos da corrente alternada senoidal na faixa de 15Hz a 100Hz
  3. 3. 3 Siemens no Brasil 2005 Introdução Destina-se a fornecer diretrizes básicas sobre os efeitos das correntes de choque sobre os seres humanos e os animais domésticos, para uso no estabelecimento de requisitos de segurança elétrica. Na evidência disponível, principalmente da pesquisa em animal, os valores são tão conservadores que o relatório aplica-se às pessoas em condições fisiológicas normais, inclusive às crianças, independente da idade e do peso.
  4. 4. 4 Siemens no Brasil 2005 Introdução Porém, há outros aspectos a serem levados Em consideração, tais como probabilidade de faltas, probabilidade de contato com partes vivas ou partes com defeito, relação entre tensão de contato e tensão de falta, experiência adquirida, viabilidade técnica e econômica. Estes parâmetros têm que ser considerados cuidadosamente quando do estabelecimento dos requisitos de segurança, por exemplo, características operacionais dos dispositivos de proteção nas instalações elétricas.
  5. 5. 5 Siemens no Brasil 2005 Introdução A primeira edição da IEC 60479 foi publicada em 1974 e estava baseada em uma extensa busca em literatura e na avaliação das respostas recebidas a um questionário. Isto aplica-se especificamente aos limites de fibrilação ventricular que é a causa principal de mortes por corrente elétrica, e a análise de todos os resultados de recente trabalho de pesquisa sobre fisiologia cardíaca e sobre o limiar de fibrilação, tornou possível compreender melhor a influência dos principais parâmetros físicos, especialmente da duração da passagem da corrente.
  6. 6. 6 Siemens no Brasil 2005 Generalidade Campo de aplicação e objetivo O perigo às pessoas, para um determinado percurso da corrente pelo corpo humano, depende principalmente da intensidade e da duração da passagem da corrente. Porém, as zonas tempo/corrente especificadas nas seções seguintes, não são em muitos casos, diretamente aplicáveis na prática em projetar a proteção contra choque elétrico; o critério necessário é o limite admissível de tensão de contato (por exemplo, o produto da corrente que passa pelo corpo e da sua impedância) em função do tempo.
  7. 7. 7 Siemens no Brasil 2005 Generalidade Campo de aplicação e objetivo A relação entre corrente e tensão não é linear porque a impedância do corpo humano varia com a tensão de contato; dados sobre esta relação são, portanto, requeridos. As diferentes partes do corpo humano – tais como a pele, o sangue, os músculos, os outros tecidos e as articulações apresentam para a corrente elétrica uma certa impedância composta de componentes resistivos e capacitivos.
  8. 8. 8 Siemens no Brasil 2005 Campo de aplicação e objetivo Os valores destas impedâncias dependem de vários fatores e, em particular, do percurso da corrente, da tensão de contato, da duração da passagem da corrente, da freqüência, do grau de umidade da pele, da área da superfície de contato, da pressão exercida e da temperatura. Os valores da impedância indicados neste Relatório Técnico resultam de um exame minucioso dos resultados experimentais disponíveis de medidas efetuadas, principalmente, em cadáveres e em algumas pessoas vivas.
  9. 9. 9 Siemens no Brasil 2005 Campo de aplicação e objetivo A seção 3 está principalmente baseada em constatações relacionadas aos efeitos da corrente a freqüências de 50 Hz ou 60 Hz, que são os mais comuns em instalações elétricas. Porém, os valores indicados, são considerados como aplicáveis a uma faixa de freqüência de 15Hz a 100 Hz, estando os valores no limiar desta faixa mais elevados que os limites em 50 Hz ou 60 Hz. É considerado principalmente o risco de fibrilação ventricular que é a causa principal dos acidentes fatais, na faixa de freqüência de 15 Hz a 100 Hz .
  10. 10. 10 Siemens no Brasil 2005 Campo de aplicação e objetivo Os acidentes em corrente contínua não são tão freqüentes apesar do grande número de aplicações, acidentes fatais só ocorrem sob condições muito desfavoráveis, por exemplo, em minas. Isto, em parte, deve-se ao fato de que em corrente contínua é mais facil soltar-se de partes energizadas e que, para choque com durações mais longas que o período do ciclo cardíaco, o limiar de fibrilação ventricular permanece consideravelmente mais elevado que em corrente alternada.
  11. 11. 11 Siemens no Brasil 2005 Campo de aplicação e objetivo As principais diferenças entre os efeitos de c.a. e c.c. no corpo humano resultam do fato que ações de excitação da corrente (estimulação de nervos e músculos, indução de fibrilação cardiaca atrial ou ventricular) estão ligadas às mudanças da intensidade da corrente, especialmente quando a corrente é estabelecida e interrompida. Para produzir os mesmos efeitos de excitação a Intensidade constante de passagem da corrente contínua é de duas a quatro vezes maior que a de corrente alternada.
  12. 12. 12 Siemens no Brasil 2005 Definições Impedância elétrica do corpo humano impedância interna do corpo humano (Zi): Impedância entre dois eletrodos em contato com duas partes do corpo humano, desprezando as impedâncias da pele. impedância da pele (Zp): Impedância entre um eletrodo sobre a pele e os tecidos condutivos subcutâneos.
  13. 13. 13 Siemens no Brasil 2005 Definições impedância total do corpo humano (ZT): Soma vetorial da impedância interna do corpo humano e da impedância da pele (ver figura 1). resistência inicial do corpo humano (Ro): Resistência que limita o valor da corrente de pico no momento em que a tensão de contato ocorre.
  14. 14. 14 Siemens no Brasil 2005 Definições impedância total do corpo humano (ZT)
  15. 15. 15 Siemens no Brasil 2005 Definições Efeitos da corrente alternada senoidal na faixa de 15 Hz a 100 Hz limiar de percepção: Valor mínimo de corrente que circula através da pessoa capaz de causar qualquer sensação. limiar de reação: Valor mínimo de corrente que Provoca contração muscular involuntária.
  16. 16. 16 Siemens no Brasil 2005 Definições Efeitos da corrente alternada senoidal na faixa de 15 Hz a 100 Hz limiar de soltar-se: Valor máximo de corrente à qual uma pessoa que segura eletrodos pode soltar se destes. limiar de fibrilação ventricular: Valor mínimo de corrente através do corpo que causa fibrilação ventricular.
  17. 17. 17 Siemens no Brasil 2005 Definições fator F corrente no coração: Refere-se à intensidade do campo elétrico (densidade de corrente) no coração para um dado percurso da corrente quando comparado à intensidade do campo elétrico (densidade de corrente) no coração para uma corrente de mesma intensidade circulando da mão esquerda para os pés. NOTA - No coração, a densidade de corrente é proporcional à intensidade do campo elétrico.
  18. 18. 18 Siemens no Brasil 2005 Definições período vulnerável: Abrange uma parte relativamente pequena do ciclo cardíaco durante o qual as fibras do coração estão em um estado não-homogêneo de excitabilidade e ocorre a fibrilação ventricular se elas forem excitadas por Uma corrente elétrica de intensidade suficiente.
  19. 19. 19 Siemens no Brasil 2005 Definições NOTA - O período vulnerável corresponde à primeira parte da onda T no eletrocardiograma que é aproximadamente 10% do ciclo cardíaco.
  20. 20. 20 Siemens no Brasil 2005 Definições NOTA - O período vulnerável corresponde à primeira parte da onda T no eletrocardiograma que é aproximadamente 10% do ciclo cardíaco Ativação da fibrilação ventricular no período vulnerável. Efeitos sobre o eletrocardiograma (ECG) e pressão arterial
  21. 21. 21 Siemens no Brasil 2005 Definições Efeitos da corrente contínua fator de equivalência c.c./c.a. (k): Razão entre a corrente contínua e o valor eficaz equivalente de corrente alternada que tem a mesma probabilidade de induzir fibrilação ventricular. NOTA - Como exemplo, para durações de choque mais longas que o período de um ciclo cardíaco e 50% de probabilidade de fibrilação ventricular, o fator de equivalência é aproximadamente:
  22. 22. 22 Siemens no Brasil 2005 Definições corrente longitudinal: Corrente circulando no sentido longitudinal pelo tronco do corpo humano, por exemplo, da mão para o pé. corrente transversal: Corrente circulando no sentido transversal pelo tronco do corpo humano, por exemplo, de uma mão para a outra. corrente ascendente: Corrente contínua pelo corpo humano onde os pés representam a polaridade positiva. corrente descendente: Corrente contínua pelo corpo humano Onde os pés representam a polaridade negativa.
  23. 23. 23 Siemens no Brasil 2005 Definição Impedância elétrica do corpo humano Esta seção indica os valores da impedância elétrica do corpo humano em função da tensão de contato, da freqüência, do grau de umidade da pele, do percurso da corrente e da área da superfície de contato. Impedância interna do corpo humano (Zi) A impedância interna do corpo humano pode ser considerada predominamente resistiva. O valor da impedância depende principalmente do percurso da corrente e, em menor grau, da área da superfície de contato.
  24. 24. 24 Siemens no Brasil 2005 Definição A figura 2 indica a impedância interna do corpo humano para suas diferentes partes expressa em porcentagens da impedância relativa do percurso da mão ao pé. NOTA - A fim de calcular a impedância total do corpo ZT para um dado percurso da corrente, as impedâncias internas para todas as partes do corpo do percurso da corrente devem ser somadas, Bem como as impedâncias da pele das superfícies de contato.
  25. 25. 25 Siemens no Brasil 2005 Definição Para percursos da corrente mão à mão ou mão aos pés, as maiores impedâncias estão localizadas principalmente nas extremidades (braços e pernas. Se a impedância do tronco do corpo for desconsiderada, um circuito simplificado pode ser adotado, conforme diagrama indicado na fig. 3. NOTA - Afim de simplificar o diagrama, assume-se que as impedâncias dos braços e das pernas têm os mesmos valores.
  26. 26. 26 Siemens no Brasil 2005 Definição Impedância da pele (Zp) A impedância da pele pode ser considerada como uma associação de resistências e de capacitâncias. Esta estrutura é composta de uma camada semi- isolante e de pequenos elementos condutivos (poros). A impedância da pele diminui com o aumento da corrente. O valor da impedância da pele depende da tensão, da freqüência, da duração da passagem da corrente, da área da superfície de contato, da pressão de contato, do grau de umidade da pele, Da temperatura e do tipo da pele.
  27. 27. 27 Siemens no Brasil 2005 Definição Impedância total do corpo humano (ZT) A impedância total do corpo humano consiste de componentes resistivo e capacitivo. Para tensões de contato até 50V, aproximadamente, devido as variações consideráveis na impedância da pele Zp, a impedância total do corpo humano ZT varia consideravelmente na mesma proporção. Para tensões de contato mais altas a impedância total depende cada vez menos da impedância da pele e seu valor aproxima-se da impedância interna Zi. No que se refere à influência da freqüência, considerando-se a variação da impedância da pele em função da freqüência, a impedância total do corpo humano é mais alta para corrente contínua e diminui quando a freqüência aumenta.
  28. 28. 28 Siemens no Brasil 2005 Definição Resistência inicial do corpo humano (Ro) No momento em que a tensão de contato ocorre, as capacitâncias do corpo humano não estão carregadas. Então as impedâncias da pele Zp1 e Zp2 são desprezíveis e a resistência inicial R0 é aproximadamente igual à impedância interna do corpo humano Zi (ver figura 1). A resistência inicial Ro depende principalmente do percurso da corrente e em menor grau da área da superfície de contato. A resistência inicial Ro limita os picos de corrente de curta duração (por exemplo, choques provenientes de controladores de cerca elétrica.
  29. 29. 29 Siemens no Brasil 2005 Corrente alternada senoidal 50/60 Hz Os valores da impedância total do corpo, indicados na tabela 1, são válidos para os seres humanos vivos e um percurso da corrente mão à mão, para área da superfície de contato grande (5.000 mm2 a 10.000 mm2) e condições secas. Para tensões até 50 V, os valores medidos com área de contato molhada com água são 10 % a 25 % inferiores que em condições secas e soluções condutivas diminuem consideravelmente a impedância, até a metade dos valores medidos em condições secas. Para tensões superiores a aproximadamente 150 V, a impedância total do corpo depende cada vez menos da umidade e da área da superfície de contato.
  30. 30. 30 Siemens no Brasil 2005 Tabela 1 - Impedância total do corpo ZT para um percurso da corrente mão à mão em c.a. 50/60 Hz, para área de grande superfície de contato Tensão de contato V 5% da população 50% da população 95% da população 25 1750 3250 6100 50 1450 2625 4375 75 1250 2200 3500 100 1200 1875 3200 125 1125 1625 2875 220 1000 1350 2125 700 750 1100 1550 1000 700 1050 1500 Valor assintótico 650 750 850 Valores de impedância total do corpo (Ω) que não são excedidos por NOTA - Algumas medições indicam que a impedância total do corpo humano para um percurso de corrente mão ao pé é um pouco inferior ao do percurso mão à mão (10 % a 30 %).
  31. 31. 31 Siemens no Brasil 2005 Tabela 2 - Resistência total do corpo RT para um percurso da corrente mão à mão, em c.c. para grandes superfícies de contato Tensão de contato V 5% da população 50% da população 95% da população 25 2200 3875 8800 50 1750 2990 5300 75 1510 2470 4000 100 1340 2070 3400 125 1230 1750 3000 220 1000 1350 2125 700 750 1100 1550 1000 700 1050 1500 Valor assintótico 650 750 850 Valores de impedância total do corpo R T (Ω) que não são excedidos por NOTA - Algumas medições indicam que a resistência total do corpo humano para um percurso de corrente mão ao pé é um pouco inferior ao do percurso mão à mão (10 % a 30 %).
  32. 32. 32 Siemens no Brasil 2005 Efeitos da corrente alternada senoidal na faixa de 15 Hz a 100 Hz Esta seção descreve os efeitos da corrente alternada senoidal passando, pelo corpo humano, dentro da faixa de freqüência de 15 Hz a 100 Hz. Limiar de percepção e limiar de reação Os limiares dependem de vários parâmetros, tais como a área do corpo em contato com um eletrodo (área de contato), as condições de contato (seco, úmido, pressão, temperatura) e também das características fisiológicas do indivíduo. Um valor geral de 0,5 mA, independente de tempo, é assumido neste relatório técnico para o limiar de reação. Limiar de soltar-se O limiar de soltar-se depende de vários parâmetros, tais como a área de contato, a forma e o tamanho dos eletrodos e também das características fisiológicas do indivíduo. Um valor médio de cerca de 10 mA é assumido neste relatório técnico.
  33. 33. 33 Siemens no Brasil 2005 Efeitos da corrente alternada senoidal na faixa de 15 Hz a 100 Hz Limiar de fibrilação ventricular O limiar de fibrilação ventricular depende de parâmetros fisiológicos (anatomia do corpo, estado da função cardíaca, etc.), como também de parâmetros elétricos (duração e percurso da passagem da corrente, parâmetros da corrente, etc.). Para durações de choque inferiores a 0,1 s, a fibrilação pode ocorrer para intensidades de corrente superiores a 500 mA, e é provável ocorrer para intensidades de corrente na ordem de vários ampères, só se o choque cair dentro do período vulnerável. Para choques de intensidades e durações superiores a um ciclo cardíaco, pode causar uma parada cardíaca reversível.
  34. 34. 34 Siemens no Brasil 2005 Efeitos da corrente alternada senoidal na faixa de 15 Hz a 100 Hz Outros efeitos da corrente A fibrilação ventricular é considerada como a causa principal de morte por choque elétrico. Há, também, alguma evidência de morte devido à asfixia ou à parada cardíaca. Efeitos patofisiológico como contrações musculares, dificuldade de respiração, aumento da pressão arterial, perturbações de formação e condução de impulsos no coração, inclusive fibrilação do átrio e parada cardíaca passageira podem ocorrer sem fibrilação ventricular. Tais efeitos não são letais e normalmente reversíveis, mas marcas de correntes podem ocorrer. Com correntes de vários ampères que duram mais que segundos, podem ocorrer queimaduras profundas ou outros danos sérios, que podem ser internos, e mesmo morte.
  35. 35. 35 Siemens no Brasil 2005 Tabela 4 - Zonas tempo/corrente em c.a. 15 Hz a 100 Hz Designação da zona Limites da zona Efeitos fisiológicos Até 0,5 mA linha a 0,5 mA até a linha b* Linha b até a curva c1 AC-4 Acima da curva c1 Aumentando a intensidade e tempo, efeitos patofisiológicos perigosos, como parada cardíaca, parada da respiração e queimaduras severas podem ocorrer além dos efeitos de zona 3. AC-4.1 c1 – c2 Probabilidade de fibrilação ventricular aumentando até aproximadamente 5 %. AC-4.2 c2 – c3 Probabilidade de fibrilação ventricular até aproximadamente 50 %. AC-4.3 Além da curva c3 Probabilidade de fibrilação ventricular acima de 50 %. AC-3 Normalmente nenhum dano orgânico é esperado. Probabilidade de contrações musculares e dificuldade de respiração para * Para durações de passagem da corrente inferiores a 10 ms, o limite para AC-1 Normalmente sem reação. AC-2 Normalmente nenhum efeito fisiológico prejudicial.
  36. 36. 36 Siemens no Brasil 2005 Tabela 4 - Zonas tempo/corrente em c.a. 15 Hz a 100 Hz
  37. 37. Global network of innovation

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