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1 CHOQUE ELÉTRICO
Em termos de riscos fatais, o choque elétrico, de um modo geral, pode ser analisado sob dois aspectos:
- Correntes de choques de baixa intensidade, sendo o efeito mais grave a considerar o da fibrilação ventricular;
- Correntes de choques de alta intensidade, proveniente de acidentes de alta tensão, sendo o efeito térmico o mais grave.
Numa cidade, a população vive dentro de um circuito elétrico. Há redes elétricas energizadas por todos os lados. (paredes, tetos, piso, equipamentos, etc.) Devido ao gigantismo da rede elétrica, o choque é um evento corriqueiro e cada pessoa já recebeu, pelo menos um choque, muitos destes fatais ou com sequëlas.
Ao circular pelo corpo humano, a corrente elétrica produz uma sensação desconfortável sentida pelo organismo, o que torna o choque elétrico mais perigoso que outros riscos físicos, como o fio, calor ou ruído.
Para qualificar melhor os riscos e a gravidade do problema, são apresentados alguns dados estatísticos:
- 43% dos acidentes ocorrem na residência;
- 30% nas empresas;
- 27% não foram especificadas.
Os efeitos das perturbações do choque elétrico
- Percurso da corrente elétrica pelo corpo humano;
- Intensidade da corrente elétrica;
- Tempo de duração do choque elétrico;
- Área de contato do choque elétrico;
- Pressão do contato;
- Espécie da corrente;
- Freqüência;
- Tensão;
- Espraiamento da corrente de choque pelo corpo humano;
- Condições da pele do indivíduo;
- Região do choque no corpo humano;
- Constituição física do indivíduo;
- Estado de saúde do indivíduo;
- Outras condições, ex: quanto a próteses metálicas internas, marca- passo, transplante, etc.
As perturbações e sintomas no indivíduo :
Ao passar pelo corpo humano, a corrente elétrica causa um conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifestam no organismo animal e humano desde uma ligeira contração superficial até uma violenta contração muscular, ocasionando morte instantânea.
Tais distúrbios estão detalhados a seguir:
- Inibição dos centros nervosos, inclusive dos que comandam a respiração produzindo parada respiratória;
- Alteração no ritmo cardíaco podendo produzir fibrilação ventricular e uma conseqüente parada cardíaca;
- Queimaduras profundas, produzindo necrose do tecido, ossos, músculo, órgãos, etc;
- Alterações do sangue provocadas por efeitos térmicos eletrolíticos da corrente elétrica;
- Perturbação no sistema nervoso;
- Seqüelas em vários órgãos do corpo humano: renais mentais;
- Contrações musculares;
- Eletrólise no sangue;
- Retenção sangüínea.
Estatisticamente, as incidências em ordem decrescentes dos choques elétricos no corpo humano, estão assim relacionadas: mãos, braços, costas, cabeças, pernas, troncos, etc.
Espraiamento da corrente do choque elétrico
Em conseqüência da diferença de resistência elétrica e de seções transversais das várias regiões do corpo humano, a corrente que provoca o choque elétrico sofre, dentro de um indivíduo, uma distribuição diferenciada, isto é, um espraiamento.
Evidentemente, em decorrência disto, as várias regiões do corpo humano, para uma corrente de choque, ficam sujeitas a diferentes densidades de correntes. Deste modo os efeitos térmicos são mais intensos nas regiões de alta densidade de corrente.
Macro choque:
É definido quando a corrente entra, pela pele, invade o corpo e sai novamente pela pele (choque comum).
Micro choque:
É o que ocorre no interior do corpo humano, provocado por defeito em equipamento médico-hospitalar. (equipamento invasivo).
Tipos de choque :
Intensidade de corrente do choque elétrico
A intensidade da corrente depende da tensão, das condições da resistência elétrica (pele da pessoa, área de contato, percurso da corrente elétrica), e o tempo de atuação. Porém as perturbações produzidas pelo choque elétrico dependem somente dessa intensidade que atravessa o corpo, e não da tensão do circuito responsável por essa corrente.
Tipo de corrente do choque elétrico:
- Corrente alternada senoidal = mais comum
- Corrente contínua (12V - brinquedos), (48V - telefone) (transmissão Itaipu 600Kv)
- Corrente exponencial
- Corrente forma retangular
- Corrente forma dente de serra.
Tensão do choque elétrico
A forma de onda da corrente de choque é a mesma da tensão de trabalho do circuito energizado.
A tensão elétrica que mais causa morte é a baixa tensão (127/220), sendo a grande vilã de causar morte neste nível de tensão é a fibrilação ventricular do coração.
Efeito Skim
Com o aumento da freqüência elétrica, as cargas elétricas tendem a percorrer caminhos mais periféricos da seção transversal do condutor. Este fenômeno é o efeito “SKIN”, ou pelicular.
Portanto o choque em alta freqüência faz com que a corrente elétrica percorra a região superficial do corpo. (derme da pele).
Neste caso, como a corrente não passa no interior do corpo, os músculos internos e o coração estão livres dos efeitos e sintomas do choque elétrico. Pessoas que trabalham com equipamento que operam com altas freqüências não devem usar objetos metálicos, isto porque o choque elétrico produz campos magnéticos em alta freqüência com um poder extremamente elevado de gerar tensões induzidas em materiais metálicos. Estas tensões induzidas geram correntes que elevam a altíssimas temperaturas os metais no corpo, com as conseqüentes queimaduras. (estas pessoas deverão usar objetos plásticos).
Choque elétrico em alta tensão
O choque neste nível de tensão é fulminante, causando quase sempre a morte, o efeito mais drástico é a morte pôr queimaduras.
Muitas pessoas sobrevivem ao choque de alta tensão, isto se deve à contração muscular, tirando e jogando a vítima longe.
A queimadura produz danos e seqüelas, tais como:
- Perda da massa muscular
- Perda da massa óssea
- Perda da coordenação motora
- Perda da sensibilidade
- Perda da memória
- Atrofia
- Problemas mentais
Pele humana
A pele humana equivale a 14% do peso do corpo humano e, é composta de duas partes: epiderme e derme.
A epiderme é a parte externa da pele composta por glândulas e pelos, com constituição seca e escamosa. Deste modo, é mal condutora, sendo sua resistência elétrica variando como o estado da umidade no local do contato como o circuito energizado.
A derme é constituída de vasos e nervos, com isto é boa condutora. É pela derme que o choque de alta freqüência percorre, se esse for elevado, toda a derme a queimadura é dissolvida, tornando-se uma pasta gelatinosa. A epiderme perde a aderência com o corpo, ficando flácida e caída.
A impedância da pele depende de:
- Tensão de contato
- Freqüência elétrica
- Tempo de choque
- Umidade da pele
- Área de contato
- Temperatura da pele
- Tipo de pele.
As características de pele diferenciam de indivíduo para indivíduo, influenciando a circulação de corrente sob o corpo de cada pessoa. Diversos são os fatores que irão influenciar nesta capacidade de condução como:
A Espessura da pele, onde a pele grossa é mais isolante que uma pela fina. Por este motivo que os eletricistas “calejados” quase não sentem o choque.
A Umidade, onde 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.
Presença de Cortes, onde coloca a pela “molhada” do nosso corpo, formado por fluidos sanguíneos ou outros interiores, em contato direto com a eletricidade, aumentando em muito a intensidade do choque elétrico.
Exposição a partes mais Sensíveis, onde um choque nos dedos (pele mais grossa) apresentará uma intensidade menor do que em partes onde a pele é
Freqüência da corrente de choque elétrico
O Limiar de Sensação da corrente cresce com um aumento da freqüência, ou seja, correntes com freqüências maiores são menos sentidas pelo organismo, estas correntes de altas freqüências acima 100000 Hz, cujos efeitos se limitam ao aquecimento são amplamente utilizadas na medicina como fonte de febre artificial. Nessas condições pode-se fazer circular até 1A^ sobre o corpo humano sem causar perigo.
Na Figura 2 temos o comportamento da contração muscular para uma corrente elétrica senoidal de mesma amplitude, mas com freqüência variada.
Figura 2 – Contrações musculares x freqüência para corrente elétrica
Observa-se a resposta distinta do músculo frente à variação da freqüência para a mesma condição do choque elétrico
Na Figura 3 temos os valores da corrente de choque elétrico senoidal versus freqüência, para as mesmas condições de contração muscular. Figura 3 - Corrente elétrica x freqüência para a mesma
Contração muscular
Curva 1 – mostra o limite convencional das intensidades de corrente elétrica do choque que não resulta nenhuma percepção.
Curva 2 – início da percepção para 50% das pessoas.
Curva 3 – início da percepção para 99,5% das pessoas.
Curva 4 – corrente de largar para 99,5% das pessoas.
Curva 5 – corrente de largar para 50% das pessoas.
Curva 6 – corrente de não largar para 99,5% das pessoas.
As correntes de choque menores que as demarcadas na curva um não provocam percepção na pessoa.
Nota-se que as freqüências de 50 ou 60Hz, não são favoráveis ao ser humano, com respeito a contração muscular devido a corrente de choque elétrico.
As condições de corrente de não largar em DC e na freqüência de 10Khz, são as mesmas.
1.1 Efeitos do Choque Elétrico
Contração muscular pelo choque elétrico Todo músculo percorrido por uma corrente elétrica sofre um estímulo que provoca a sua contração.
A força da contração muscular depende da intensidade e do tipo da corrente de choque elétrico.
Tetanização do músculo pelo choque elétrico
A tetanização é a paralisação (crispação) do músculo causado pela intensa contração muscular devido ao choque elétrico, mesmo cessado o choque elétrico o músculo persiste paralisado por um certo tempo. A tetanização é uma câimbra no músculo causada pelo choque elétrico
Queimaduras devido ao choque elétrico. Quando uma corrente elétrica passa através de uma resistência elétrica é liberada energia calorífica, denominado efeito Joule, Conforme indica a Equação 01.
Εcalorífica = R. I²choque. t (^) choque (Equação 01)
R = Resistência elétrica (Ω) do corpo humano.
Ε calorífica = energia calorífica liberada no corpo humano (J)
I (^) choque = corrente elétrica de choque (A)
t (^) choque = tempo de choque (S).
O calor liberado aumenta a temperatura da parte atingida do corpo humano, podendo produzir vários efeitos e sintomas, tais como:
- Queimaduras de 1º, 2º ou 3º graus nos músculos do corpo.
- Aquecimento do sangue, com sua conseqüente dilatação,
- Aquecimento podendo provocar o derretimento dos ossos e cartilagens.
- Queima das terminações nervosas e sensoriais da região atingida.
- Mudança da concentração de sais minerais, produzindo desequilíbrio no corpo humano (mudança no equilíbrio de K+ no sangue).
- Glutinação de sais, produzindo bolinhas que provocam coágulos no sangue, provocando trombose. Em AC, o efeito de eletrólise é muito pequeno podendo ser desconsiderado.
Danos no cérebro
Muitos acidentes ocorrem com choque elétrico na parte superior da cabeça. A corrente elétrica, passando através do cérebro, pode produzir efeitos diversos tais como:
- Inibição do cérebro
- Dessincronização nos seus comandos
- Edema
- Isquemia
- Aquecimento
- Dilatação
Dependendo do choque podem danificar regiões produzindo seqüelas tais como:
- Perda da memória
- Perda do raciocínio
- Perda da fala
- Comprometimento nos movimentos
- Perda da visão, etc.
Danos renais
A corrente elétrica ao passar pelos rins pode comprometer o funcionamento deste órgão, com os seguintes efeitos:
- Insuficiência renal
- Eneuresia (incontinência urinária).
Os choques elétricos que produzem queimaduras em tecidos internos liberam grande quantidade de meoglobina, que é uma substância tóxica para os rins, acarretando a insuficiência renal. Os problemas renais geralmente aparecem depois de certo tempo, ficando difícil fazer a correlação do efeito com o choque elétrico.
1.2 Estado de saúde do indivíduo
O estado físico psicológico de uma pessoa influi na reação ao choque: ansiedade, angústia, calafrios, febres influenciam na qualidade da pele.
O perfil da pessoa: idade, tamanho, peso, sexo, etc. ex: “uma pessoa gorda, baixinha e com tórax largo suporta bem o choque elétrico”.
Arco Elétrico ou Arco Voltaico: acidente na rede elétrica provoca arcos voltaicos, que pode queimar a pele ou cegar a vítima, queimadura de fora para dentro, ao contrário da corrente elétrica.
1.3 Choques elétricos especiais:
São causados acidentalmente nas pessoas sob certas circunstâncias tais como:
- Choque no local do corte da pele;
- Pessoas com próteses internas metálicas;
- Gravidez;
- Marcapasso;
- Durante cirurgias;
- Durante exames invasivos, etc.
A grande barreira da corrente elétrica de choque é a pele humana, portanto se o choque ocorrer no local do corte no corpo a corrente será muito maior. Prótese ⇒ causa queimaduras. Gravidez ⇒ pode ocorrer fibrilação ventricular no feto.
Muitos efeitos e danos do choque elétrico ainda são desconhecidos, principalmente aqueles com reflexos posteriores.
Riscos do choque elétrico:
Os riscos são grandes devido a corrente elétrica do choque ser:
- Invisível;
- Inodora
- Incolor
Os efeitos podem ser imediatos ou a posteriori.
1.4 Aterramento Elétrico
Deve cumprir a finalidade principal de:
- Sensibilizar a proteção para que sua atuação seja eficiente e segura.
- Os potenciais de toque e passo sejam menores que os limites da fibrilação ventricular.
- Escoar as cargas estáticas, equalizando os potenciais.
Choque elétrico direto:
Seu efeito depende :
- Resistência elétrica do corpo humano
- Resistência do calçado
- Resistência da terra
- Resistência do contato
O coração humano é formado por Átrio (direito e esquerdo).e Ventrículo (direito e esquerdo), podendo ser observado nas Figuras 5 e 6.
Figura 5 – Coração humano com o pulmão.
Figura 6 – Coração humano completo.
Não há comunicação entre as cavidades do lado direito e esquerdo do coração.
A passagem do Átrio direito ao ventricular direito é pela válvula unidirecional tricúspide.
A passagem do Átrio esquerdo ao ventricular esquerdo é pela válvula unidirecional mitral. A contração do átrio direito e esquerdo ocorrem simultaneamente (diástole) A contração do ventrículo direito e esquerdo ocorrem simultaneamente (sístole). Ventricular ⇒ Maior problema de enfarte. ⇒ Músculos mais solicitados.
As fibras musculares que revestem as paredes dos ventrículos do coração são muito mais fortes, trabalham o tempo todo, tendo, consequentemente, um alto consumo energético.
Pulsações médias 70 a 80 por minuto.
O funcionamento mecânico do coração é controlado e comandado eletricamente por dois geradores eletroquímicos:
- NÓDULO SINO ATRIAL (NSA): cavidade átrio direito (superior)
- NÓDULO ÁTRIO VENTRICULAR (NAV): cavidade átrio direito (inferior)
O NAV gerador de reserva que acompanha os sinais do NSA. Próximo a (NAV) esta o feixe de His de onde parte uma rede de terminações que se ligam a cada fibra muscular da parede do ventrículo (Rede de Purkinje). O NSA é um gerador elétrico que, quimicamente, processa os ions Na+ e K+, alternando-os e emitindo o pulso elétrico, que ao passar pelas paredes dos Átrios produzem, por efeito de um choque elétrico, contrações simultâneas, impulsionando o sangue aos ventrículos.
Em seguida o sinal elétrico é captado pelo feixe de His e distribuído pela rede de Purkinje a todo o ventrículo. Estes se contraem ao receberem de maneira sincronizada o sinal elétrico, promovendo a contração, conforme demonstrado nas Figuras 7, 8 e 9.
Figura 7 – Gerador elétrico NSA.
As linhas de transmissão representam a rede de Pukinje e as barras de cargas são o consumo de cada fibra muscular dos ventrículos.
Os sinais elétricos percorrem o coração com velocidades diferentes, pois as paredes do coração são formadas por tecidos que contém substâncias e plasmas com concentrações de sais diversos. Em função da variação de velocidade, também muda de forma. Exemplo Figuras 11,12 e 13.
Figura 11 – Pontos enumerados no coração.
Figura 12 – Velocidade de propagação do sinal elétrico emitido pelo NSA(30).
Figura 13 – Formas do sinal elétrico no coração
Eletrocardiograma (ECG) O pulso elétrico proveniente do NSA e que percorre o coração, ultrapassa os limites deste, chegando à flor da pele. Se este micro sinal for amplificado e registrado, teremos o seguinte sinal, dado pela Figura 14.
.Figura 14 – Eletrocardiograma do ciclo cardíaco
Como o sinal de tensão elétrica captada na pele é muito pequeno, qualquer problema de contato no eletrodo distorce o sinal.
Antes de colocar o eletrodo a região deve ser limpa com álcool para retirar gordura e suor, e aplicar uma pasta com função condutora e umidificadora.
Fases do ciclo cardíaco
Observando as Figuras 15 e 16 é possível perceber três fases distintas: Onda P, que correspondente à fase de contração dos átrios - seus músculos não são muito forte porque sua função é apenas fazer o sangue passar para os ventrículos;
Onda do complexo Q R S que corresponde a contração dos ventrículos. São músculos mais fortes e que produzem a pressão arterial. (este período é conhecido como refratário);
passando para o estado de parada cardíaca, isto é, da morte definitiva. Este processo ocorre na faixa de tempo entre 9 e 12 minutos.
Figura 17 - EGG e pressão arterial do coração em fibrilação ventricular.
Atualmente, cogitam-se três teorias para explicar a fibrilação ventricular decorrente do choque elétrico:
- Teoria da vibração distinta das camadas estratificadas das paredes dos ventrículos.
A explicação na qual fundamenta-se esta teoria é que a parede do coração é formada por diversos tecidos diferentes superpostos.
Quando uma CA da ordem de 60Hz passa pelo coração os tecidos respondem vibrando de maneira distinta, prejudicando a repolarização, não deixando que a onda T ocorra. Este estado caótico de polarização é irreversível, com perda total do sincronismo das contrações comandadas pelo NSA.
Para correntes de choques grandes os efeitos mais drásticos são: tetanização e queimaduras, para correntes pequenas o maior perigo é a fibrilação ventricular.
- Teoria do despertar simultâneo dos marcapassos ectópico natural do coração.
Pesquisas comprovam ser o feixe de His alterado em função de corrente de choque, estimulando os diversos marcapassos naturais do coração.
- Teoria da reentrada das fibras dos ventrículos.
Quando a pessoa recebe um choque, a corrente elétrica passa diferenciadamente pelos ramos de condução e se superpõem ao pulso elétrico da condução normal do NSA.
Este estado anárquico deixa as fibras polarizadas caoticamente, perdendo a cadência sincronizante.
Desfribrilador Elétrico:
Como a fibrilação ventricular é irreversível naturalmente, faz-se necessário o emprego de técnicas para que o coração retome o seu ritmo normal. Muitas pesquisas, drogas foram usadas, mas o método em que obteve sucesso foi o desfibrilador elétrico, que nada mais é do que um capacitor a ser descarregado no acidentado. C = 10μ F a 50μF E = 2kV a 9kV I = 1 a 30 A t = 10ms Com a avalanche rápida de corrente unidirecional, obriga as fibras musculares do ventrículo a ficarem polarizadas, voltando a obedecer ao sinal emitido pelo NSA. Esta corrente de descarga do capacitor produz no coração e músculos adjacentes contrações violentíssimas que em conseqüência pode produzir irregularidades momentâneas ou permanentes. A regulagem do aparelho é feita pela energia armazenada no capacitor,
conforme exemplo na Figura 18. Figura 18 – Desfribrilador Elétrico A densidade de corrente ótima e a que produz a maior probabilidade de reverter a fibrilação do coração depende de:
- Estado clínico do coração
- Tamanho do coração ⇒ perímetro do tórax.
- Peso do coração
- Idade da vítima
- Qualidade da pele
- Peso da vítima A eficácia da cardioreversão depende:
- Rapidez dos primeiros socorros
- Eficiência da massagem cardíaca
- Estado de saúde da vítima
- Tempo de utilização do desfribrilador.
- Bom funcionamento do desfribrilador.
2 DIELÉTRICOS OU ISOLANTES
