Potenciais de passo e toque

O que são tensão de passo e tensão de toque

Quando ocorre uma falta à terra em uma subestação, em uma linha de transmissão ou mesmo em uma estrutura industrial aterrada, parte da corrente de defeito se dispersa pelo solo através do sistema de aterramento. Essa dispersão de corrente eleva o potencial elétrico da terra ao redor dos eletrodos, e esse potencial não é uniforme: ele decai à medida que nos afastamos do ponto de injeção. É exatamente essa diferença de potencial na superfície do solo que dá origem aos dois fenômenos que mais preocupam projetistas de aterramento: a tensão de passo e a tensão de toque.

A tensão de passo é a diferença de potencial que aparece entre os dois pés de uma pessoa, considerando um afastamento padrão de um metro, quando ela caminha sobre uma região onde o potencial do solo varia. Já a tensão de toque é a diferença de potencial entre uma estrutura metálica aterrada, como a carcaça de um equipamento ou uma cerca, e o solo no ponto onde uma pessoa está em pé, geralmente a um metro de distância, tocando essa estrutura com a mão. Em ambos os casos, o corpo humano se torna parte do circuito elétrico, e a corrente que passa por ele depende diretamente da diferença de potencial e da resistência do trajeto percorrido.

Por que esses potenciais representam risco às pessoas

O risco de choque elétrico por potenciais de passo e toque está diretamente ligado à intensidade e à duração da corrente que atravessa o corpo humano. Correntes relativamente pequenas, da ordem de poucos miliampères, já podem provocar contrações musculares involuntárias; valores mais elevados podem causar fibrilação ventricular, parada respiratória e queimaduras internas. A gravidade da lesão depende do trajeto da corrente no corpo, do tempo de exposição, da frequência da corrente e das condições da pele, especialmente sua umidade, o que explica por que acidentes tendem a ser mais graves em dias chuvosos ou em pisos molhados.

Na prática, esses acidentes costumam ocorrer em situações em que o sistema de aterramento não foi dimensionado corretamente, em áreas próximas a subestações durante faltas fase-terra, em torno de torres de linhas de transmissão, ou mesmo dentro de instalações industriais quando há falha de isolamento associada a uma malha de terra insuficiente. Por isso, o projeto de aterramento não deve se preocupar apenas em escoar a corrente de falta com segurança para os equipamentos, mas também em manter os potenciais de passo e toque dentro de limites toleráveis pelo corpo humano em toda a área de circulação de pessoas.

Os limites estabelecidos pela NBR 15749

A NBR 15749 estabelece os procedimentos para medição de resistência de aterramento e de potenciais em sistemas de aterramento, definindo também os critérios para verificar se as tensões de passo e de toque em uma instalação estão dentro de valores considerados seguros. Os limites toleráveis não são fixos: eles variam em função do tempo de eliminação da falta pelo sistema de proteção, quanto menor o tempo de atuação da proteção, maior a tensão que o corpo humano pode suportar sem risco significativo, e das características da camada superficial do solo no local, já que uma camada de brita ou de material de maior resistividade sobre a malha de terra reduz a corrente que efetivamente circula pelo corpo.

Esses parâmetros normalmente considerados na análise incluem

• Resistividade do solo nas camadas superficial e profunda, obtida por sondagens ou método de Wenner
• Tempo de atuação da proteção de retaguarda, que define o tempo máximo de exposição à corrente de falta
• Resistividade da camada de brita ou revestimento superficial da área da subestação
• Corrente de curto-circuito fase-terra prevista para o ponto de instalação
• Configuração geométrica da malha de aterramento e espaçamento entre condutores

A partir desses dados, calculam-se os potenciais de passo e de toque toleráveis e comparam-se com os potenciais efetivamente medidos ou calculados na malha existente. Quando os valores medidos superam os limites da norma, é necessário revisar o projeto de aterramento, seja aumentando a malha, adicionando hastes, seja aplicando tratamento no solo ou instalando camada de brita com espessura e resistividade adequadas.

Como é feita a medição em campo

A medição de potenciais de passo e toque em campo é realizada com instrumentos específicos que injetam uma corrente controlada na malha de aterramento por meio de um eletrodo auxiliar afastado da instalação, simulando o efeito de uma corrente de falta. Eletrodos de referência e hastes de medição são posicionados na superfície do solo, geralmente simulando a posição dos pés de uma pessoa, enquanto outro contato é feito na estrutura metálica ou cerca a ser avaliada. O equipamento registra a diferença de potencial entre esses pontos, que é então extrapolada, com base na relação entre a corrente injetada e a corrente real de falta do sistema, para obter o valor esperado durante um defeito real.

Essas medições devem ser feitas em pontos críticos da instalação, como perímetros de cercas, proximidades de para-raios e transformadores, entradas e saídas de subestações, e qualquer local onde haja acesso frequente de pessoas. Os resultados são comparados com os limites calculados conforme os critérios da NBR 15749, considerando o tempo de atuação da proteção adotada no local. Esse levantamento periódico é especialmente importante após ampliações da subestação, alterações na malha de aterramento, mudanças na resistividade do solo ao longo do tempo ou aumento da corrente de curto-circuito disponível no sistema, situações em que os potenciais podem ultrapassar os valores seguros mesmo sem alteração aparente na instalação.

Considerações finais para a gestão da segurança elétrica

Manter os potenciais de passo e toque dentro dos limites normativos não é uma verificação pontual, feita apenas na entrada em operação da instalação, mas um item que deve constar do plano de manutenção preditiva de qualquer subestação ou planta industrial com aterramento de médio e grande porte. A combinação entre projeto adequado de malha, tratamento correto do solo superficial, coordenação de proteção com tempos de atuação rápidos e medições periódicas em campo é o que efetivamente garante que trabalhadores, visitantes e a própria comunidade ao redor da instalação estejam protegidos contra os efeitos de uma falta elétrica.