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Tensão e corrente (Volts e Ampères) (ART739)

Uma das confusões mais coprometedoras que a maioria das pessoas, mesmo os técnicos faz é entre tensões e correntes, misturando volts e ampères, e com isso podem ser levados a falsos entendimentos de muitas coisas que ocorrem numa instalação elétrica.

Para entender bem eletricidade, seja ela a de uma instalação comum ou mesmo de circuitos eletrônicos complicados, o ponto fundamental é saber diferenciar tensão e corrente.Por este motivo, mesmo visando fazer deste livro algo que trate apenas de coisas práticas, para um bom entendimento dessas coisas, precisamos abrir de quando em quando espaços para explicar algo teórico. Para que o leitor não seja um daqueles técnicos "entendidos" que falam besteiras, como dizer que a "corrente" de uma tomada é 110 V, confundindo-a com tensão e coisas semelhantes, que só podem levar o cliente mais esclarecido a desconfiar de sua competência. Evidentemente, a confiabilidade de um profissional ou mesmo do trabalho de alguém que mexa com eletricidade, por que gosta ou por que necessite, está no correto entendimento das coisas. Este artiugo, revisado em 2012 é muito importante pelos conceitos que traz.

Mas, vamos ao que interessa: corrente e tensão.

A eletricidade pode ser usada para transportar energia, porque ela pode se movimentar através de fios de metal. Desta forma, quando um fio elétrico está conduzindo eletricidade, existe nele o movimento ordenado de minúsculas partículas de eletricidade denominadas elétrons, observe a figura 1

 

Figura 1 - Uma corrente elétrica consiste num fluxo de cargas elétricas em movimento.
Figura 1 - Uma corrente elétrica consiste num fluxo de cargas elétricas em movimento.

 

Chamamos ao movimento ordenado destas cargas (todas no mesmo sentido) de corrente elétrica. A corrente é, portanto o fluxo da eletricidade nos fios e nos aparelhos que estão funcionando e é medida numa unidade denominada Ampère (abreviada por A). Não existe, portanto a tal "corrente" de 110 V.

Lembre-se: sempre que falarmos em corrente, a unidade é o ampère (A).

Uma corrente, para se estabelecer por um fio, precisa de uma, força externa, ou seja, de algum tipo de ação externa que "empurre" as cargas.

Esta pressão externa ou força externa é denominada "tensão elétrica" e é medida em volts (abreviado por V). Assim, a tensão é a "CAUSA" da corrente e a corrente é o EFEITO. Sem uma não pode haver a outra.

Veja, entretanto, que podemos estabelecer uma tensão num fio elétrico, mas sem circular corrente alguma: na ponta do fio, a tensão se manifesta e "fica à espera" de que alguma coisa seja ligada para que a corrente possa passar. É mais ou menos o que ocorre nas tomadas de força de sua casa: nelas pode existir uma tensão elétrica de 110 V ou 220 V, mas sem corrente alguma.

A corrente só vai existir no momento em que "ligarmos" a esta tomada alguma coisa, por exemplo, uma lâmpada, conforme ilustra a figura 2.

 

Figura 2 - Só há corrente quando existe um percurso para sua circulação.
Figura 2 - Só há corrente quando existe um percurso para sua circulação.

 

Perceba que uma tensão maior significa uma "pressão" maior para a corrente. É por esta razão que, se ligarmos uma lâmpada que foi projetada para funcionar com uma tensão de 110 V numa tomada de 220 V, ela queima: a "pressão elétrica" será demais, fazendo passar uma corrente maior do que ela suporta.

Da mesma forma, se ligarmos uma lâmpada de 220 V numa tomada em que tenhamos só 110 V, ela não queima, mas a "pressão elétrica" será insuficiente para produzir a corrente desejada e a lâmpada acenderá com brilho reduzido (bem fraca!).

Este mesmo raciocínio é válido para outros aparelhos que sejam ligados numa tomada de 110 V e 220 V conforme a tensão para a qual tenham sido fabricados ou para a qual tenham sido ajustados (muitos aparelhos possuem "chavinhas" que permitem programá-los para funcionar em 110 V, 115 V, 127 V ou 220 V - observe sempre estas chavinhas antes de ligar qualquer um a uma tomada e sempre certifique-se do valor da tensão que vai encontrar na tomada onde irá usá-lo!).

Corrente e tensão são coisas diferentes. A tensão está sempre presente numa tomada de energia, mas a corrente só circula quando ligamos alguma coisa. É a circulação da corrente que leva a energia elétrica até o aparelho ou dispositivo que está sendo alimentado.

 

AS TENSÕES DE NOSSAS REDES DE ENERGIA

Para consumo doméstico, podemos encontrar diversos valores de tensões nas redes brasileiras. Essas tensões dependem do sistema de fornecimento, se ele é trifásico de 3 ou 4 condutores ou se ele é monofásico de 3 condutores, conforme a figura 3.

 

Figura 3 - Sistemas de transmissão de energia para uso residencial.
Figura 3 - Sistemas de transmissão de energia para uso residencial.

 

Essas diferenças trazem algumas confusões e podem levar equipamentos mais sensíveis a apresentar problemas de funcionamento, se indevidamente ajustados.

Em geral, os aparelhos elétricos e eletrônicos indicados como "110 V" funcionam bem com tensões na faixa de 110 a 127 volts, enquanto que os indicados por "220 V" funcionam bem com tensões de 220 a 254 V.

Entretanto, o usuário precisa estar atento, principalmente se na sua localidade já houver precedentes de funcionamento indevido.

Assim, temos as seguintes tensões nas redes de energia de nosso país:

 

a) Sistema trifásico de 3 ou 4 condutores:

115/230 V

120/240 V

127/220 V

220/380 V

220 V

 

b) Sistema monofásico de 3 condutores:

110/220 V

115/230 V

127/254 V

 

Para facilitar o entendimento, quando nos referirmos daqui por diante à rede de 110 V, o que for dito será válido para tensões entre 110 e 127 V, e quando nos referirmos à rede de 220 V, estaremos considerando as tensões de 220 a 240 V. Para o caso da tensão de 240 V, especificamente, será sempre interessante verificar se os equipamentos alimentados podem operar com esta tensão.

 

O CIRCUITO ELÉTRICO

Da mesma forma que a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada, as cargas elétricas que transportam a energia elétrica precisam ser "recicladas".

Isso significa que os aparelhos alimentados pela corrente elétrica não "consomem" cargas, mas somente a energia que elas transportam.

Não podemos simplesmente ligar um fio a uma lâmpada e "bombear" cargas indefinidamente para que ela acenda, "consumindo" essas cargas para produzir luz, segundo a figura 4.

 

Figura 4 - Com um fio apenas não é possível fazer uma lâmpada acender.
Figura 4 - Com um fio apenas não é possível fazer uma lâmpada acender.

 

Uma vez que as cargas entregam a energia que transportam à lâmpada, elas precisam continuar com seu movimento e ir para algum lugar, ou seja, precisam "circular".

O que se faz normalmente é usar dois fios, de modo a permitir que as mesmas cargas possam ser usadas para transportar a energia, formando assim um circuito elétrico, figura 5.

 

Figura 5 - Para a corrente circular é preciso haver um circuito fechado.
Figura 5 - Para a corrente circular é preciso haver um circuito fechado.

 

Assim, a tensão estabelecida pelo gerador da empresa de energia "empurra" as cargas, estabelecendo a corrente na lâmpada, e uma vez que as cargas entregam esta energia, fazendo a lâmpada acender, elas voltam ao gerador de modo a poderem ser usadas novamente, sendo "empurradas" de volta para alimentar a mesma lâmpada ou outras lâmpadas.

Podemos comparar o gerador da empresa de energia a uma bomba que "empurra" constantemente água através de um cano para movimentar algum tipo de dispositivo, mas uma vez que a água fez "seu trabalho" ela volta à bomba para ser reaproveitada. Veja que a bomba simplesmente "repõe" a energia na água, pressionando. O mesmo acontece com o gerador que "repõe" a energia às cargas que voltam a circular pelos fios.

Tudo isso significa que, para que a energia elétrica possa ser usada deve haver um percurso completo entre a tomada de energia que está ligada ao gerador e o aparelho alimentado, conforme mostra a figura 6.

 


Figura 6 - O circuito fechado.ou circuito elétrico.

 

Este caminho fechado ou percurso fechado para a corrente é denominado "circuito elétrico".

Só há corrente elétrica se houver um percurso fechado ou um circuito fechado para sua circulação.

É por essa razão que sempre precisamos de DOIS fios para alimentar qualquer aparelho elétrico: um serve para "enviar" a energia e outro para fazer o retorno, ou seja, para permitir a movimentação das cargas que já estejam sem energia. A pressão elétrica e, portanto, a energia disponível num fio pode ser medida por sua pressão elétrica, ou seja, por sua tensão.

 

TERRA E NEUTRO

Da mesma forma que só podemos falar na pressão da água num reservatório em relação a um nível de referência, só podemos falar na "pressão elétrica" em relação a uma tensão de referência.

Assim, conforme ilustra a figura 7, entre os pontos A e B do reservatório existe uma diferença de pressão ou potencial hidráulico menor do que a que existe entre os pontos A e C.

 

Figura 6 - O circuito fechado.ou circuito elétrico.
Figura 7 - Analogia entre a pressão da água e a tensão elétrica.

 

Para a represa, a referência é o seu nível mais baixo, ou ainda pode ser considerado como o nível do mar.

Este nível pode ser considerado o "zero" de pressões e a partir dele, estabelecidas todas as outras pressões.

Para a eletricidade, o nível "zero" de tensão, ou seja, de "potencial elétrico", é um corpo para o qual todas as cargas podem escoar quando pressionadas: a terra.

De fato, a terra conduz a eletricidade como um fio de metal e por isso pode "absorver" ou "fornecer" qualquer quantidade de cargas.

A terra é então tomada como referência ou zero para o potencial elétrico. Assim, por definição, a terra tem um potencial de zero volt (0 V).

As empresas de energia elétrica, ao gerarem energia, precisam de um fio para enviar a energia e outro para fazer o retorno, por isso as tomadas têm dois fios (figura 8).

 

Figura 7 - Analogia entre a pressão da água e a tensão elétrica.
Figura 8 - O retorno é ligado à terra.

 

O fio de retorno é denominado neutro, pois ele é aproveitado como um retorno comum para muitos circuitos.

Entretanto, de modo a ter algumas comodidades nas instalações, as empresas de energia costumam ligar este fio de retorno ou neutro à terra, isso por meio de barras de metal enterradas profundamente no solo, nas entradas das instalações elétricas e em muitos lugares da própria rede de distribuição de energia. Isso faz com que o potencial do pólo neutro seja igual ao da terra, daí este pólo ser confundido com a terra e às vezes chamado de "terra", conforme demonstra a figura 9.

 

Figura 8 - O retorno é ligado à terra.
Figura 9 - O pólo neutro e o terra se confundem em algumas instalações.

 

Todavia, pelos motivos que vimos, é sempre bom levar em conta que "terra" e "neutro" são coisas diferentes, se bem que em alguns instantes coincidam.

Tudo isso faz com que no outro pólo possamos ter potenciais em relação à terra ou diferenças de potenciais diferentes, que podem ser 110 V ou 220 V, conforme o caso.

 

O CHOQUE ELÉTRICO

O corpo humano pode conduzir a corrente elétrica. No entanto, como nosso sistema nervoso também opera com correntes elétricas, qualquer corrente que "venha de fora" consiste numa forte interferência que pode causar sérios problemas ao nosso organismo.

Dependendo da intensidade da corrente que circular pelo nosso organismo, diversos efeitos podem ocorrer.

Se a corrente for muito fraca, provavelmente nada ocorre pois o sistema nervoso não será estimulado o suficiente para nos comunicar alguma coisa e as própria células de nosso corpo não sofrerão influência alguma.

Contudo, se a corrente for um pouco mais forte, o sistema nervoso poderá ser estimulado e teremos algum tipo de sensação como, por exemplo, um "formigamento".

Se a corrente for mais forte ainda, o estímulo proporcionará a sensação desagradável do choque e até a dor.

Finalmente, numa intensidade muito grande, além de poder paralisar órgãos importantes como o coração, poderá ainda danificar as células, "queimando-as", pois correntes intensas quando encontram certa resistência à sua passagem, geram calor. A tabela abaixo nos mostra as diversas faixas de correntes e os efeitos que causam sobre o organismo humano.

 

EFEITOS DA CORRENTE NO ORGANISMO HUMANO

100 µA a 1 mA - limiar da sensação

1 mA a 5 mA - formigamento

5 mA a 10 mA - sensação desagradável

10 mA a 20 mA - pânico, sensação muito desagradável

20 mA a 30 mA - paralisia muscular

30 mA a 50 mA - a respiração é afetada

50 mA a 100 mA - dificuldade extrema em respirar, ocorre a fibrilação ventricular

100 mA a 200 mA - morte

200 mA - queimaduras severas

 

Obs: 1 µA (um microampère = 1 milionésimo de ampère)

1 mA (um miliampère = 1 milésimo de ampère)

 

Uma crença que deve ser examinada com muito cuidado, já que muitas pessoas aceitam-na como definitiva, é a de que usando sapatos de borracha não se leva choque, e portanto pode-se mexer à vontade em instalações elétricas. Nada mais errado!

A eletricidade é perigosa e mesmo usando sapatos de borracha o choque ainda pode ocorrer, será importante analisarmos o assunto mais profundamente.

Conforme vimos, uma corrente elétrica só pode circular entre dois pontos, ou seja, é preciso haver um ponto com potencial mais alto e um ponto de retorno ou potencial mais baixo.

A terra é um ponto de retorno, pois conforme vimos, as empresas de energia a usam para ligar o pólo neutro. Isso significa que, se a pessoa estiver isolada da terra (usando um sapato com sola de borracha ou estando sobre um tapete de borracha ou outro material isolante) um primeiro percurso para a corrente é eliminado, veja a figura 10. Isso quer dizer que, se uma pessoa, nestas condições, tocar num ponto de uma instalação elétrica que não seja o neutro e, portanto houver um potencial alto (110 V ou 220 V), a corrente não terá como circular e não haverá choque.

 

Figura 9 - O pólo neutro e o terra se confundem em algumas instalações.
Figura 10 - Para haver choque é preciso haver um percurso fechado para a corrente.

 

Estando isolado da terra e tocando num único ponto de uma instalação elétrica não há choque. No entanto, o fato de usar sapatos de borracha não o livra do perigo de choque.

Todavia, se a pessoa tocar ao mesmo tempo num outro ponto que ofereça percurso para a corrente, quer seja por estar no circuito para isso, quer seja por estar ligado à terra, o choque ocorre, independentemente da pessoa estar ou não com sapatos de sola de borracha.

 

É por este motivo que uma norma de segurança no trabalho com eletricidade é a de sempre se tocar apenas num ponto do circuito em que se está trabalhando, caso exista o perigo de ele estar ligado. Nunca segurar dois fios, um em cada mão! Nunca apoiar uma mão em local em contato com a terra, enquanto se trabalha com a outra!

 

ELETRICISTAS DE "MÃOS GROSSAS"

Um fato interessante que pode ter sido notado é que as pessoas podem sentir choques de maneiras diferentes.

Quem já não viu eletricistas calejados que seguram nas pontas de fios para saber se a tensão é 110 V ou

220 V?

Para os menos experientes - que não façam a experiência - dizem que se sair fumaça por uma orelha é porque a tensão é de 110 V e se sair pelas duas, a tensão é 220 V.

Ocorre que, não é o fato da tensão ser 110 V ou 220 V que vai provocar a morte pelo choque, mas sim a intensidade da corrente que circula pela pessoa, de acordo com a tabela que demos anteriormente.

Assim, 220 V é muito mais perigoso do que 110 V no sentido de que, para um mesmo circuito (que tenha determinada resistência), os 220 V podem forçar a circulação de uma corrente mais intensa!

A intensidade da corrente que vai circular pelo corpo de uma pessoa vai depender justamente de como essa pessoa pode conduzir a eletricidade e existem diferenças de indivíduo para indivíduo. Diversos são os fatores que vão influir nesta "capacidade" que a pessoa tem de conduzir a corrente elétrica como:

 

a) espessura da pele

Uma pele mais grossa é mais isolante que uma pele fina. Por esse motivo, os eletricistas "calejados" que possuem a pele dos dedos bem mais grossas (e sujas!) quase não sentem choques, pois a intensidade da corrente que pode passar por ela é muito pequena.

b) umidade

Uma pele úmida se torna excelente condutora de eletricidade, principalmente se estiver molhada de suor que, pela presença de sal, é mais condutora ainda.

Isso torna o choque nas condições de um banho, extremamente perigoso, pois as correntes podem ser dezenas de vezes maiores do que em condições normais.

 

c) presença de cortes

Um corte coloca a parte "molhada" de nosso corpo que é formada pelo fluido sanguíneo e outros fluidos internos em contato direto com a eletricidade. Esta parte é um excelente condutor de corrente, aumentando em muito a sua intensidade em caso de choque.

 

d) exposição a partes sensíveis

Um choque nos dedos, onde a pele é mais grossa, certamente será devido a uma corrente de muito menor intensidade do que se ele ocorrer numa parte mais sensível com pele mais fina ou úmida. Segurar um fio na boca pode ser terrivelmente perigoso, para um técnico desavisado.

 

Existem normas de segurança para o trabalho em instalações elétricas com o mínimo de perigo de choques, mas o melhor mesmo é DESLIGAR TUDO antes de mexer em qualquer ponto da instalação!

 

Este artigo foi escrito antes da NBR1410 entrar m vigor. Esta norma da ABNT estabelece o modo como as instalações elétricas devem ser feitas, alterando tanto os padrões de conexões, como formas de tomadas e muito mais.

 

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