Na fiação residencial, o termo curto circuito pode ser definido como qualquer situação em que a corrente na fiação estabelecida de um circuito seja desviada para um caminho inesperado que não tem resistência. É essencialmente uma situação em que a corrente elétrica "vaza" fora da fiação estabelecida e flui para onde não se destina. O termo "curto-circuito" é realmente bastante preciso, porque esse caminho acidental e não intencional é realmente um circuito "mais curto" que um circuito padrão - o fluxo de corrente passa pelos fios do circuito para estabelecer um caminho mais curto para o seu destino final.
Por essa definição, uma falta à terra pode tecnicamente ser vista como um tipo de curto-circuito, no qual a corrente em um fio quente encontra um caminho mais curto para o aterramento. No entanto, no mundo da fiação residencial do eletricista, o termo curto-circuito geralmente é reservado para descrever a situação em que um fio quente toca diretamente um neutro fio.
- UMA falha à terra ocorre em circuitos residenciais quando um fio quente entra em contato com o fio terra ou com um elemento aterrado, como uma caixa de metal, e a eletricidade flui imediatamente para o terra. Uma quantidade tremenda de corrente flui durante uma falta à terra, o suficiente para causar eletrocussão e incêndios. O perigo de eletrocussão ocorre se uma pessoa estiver em contato com o caminho de aterramento pelo qual a corrente flui.
- UMA curto circuito ocorre quando o fio quente entra em contato com o neutro fio sem passar por uma carga resistiva. Uma quantidade enorme de corrente também flui durante um curto-circuito e pode gerar calor suficiente para iniciar um incêndio, mas raramente causa eletrocussão. A razão pela qual isso não ocorre é que a corrente permanece no circuito elétrico e não vaza, como ocorre quando ocorre uma falta à terra. No entanto, isso não quer dizer que um curta não possa causar ferimentos.
Experiência em curto-circuito
Você pode demonstrar um curto-circuito com uma bateria de 6 volts, um fio curto de calibre 12 e um par de alicates isolados. Dobre o fio em forma de U, que permita tocar nos dois terminais da bateria ao mesmo tempo. Segure o fio com o alicate e toque nos terminais. Dependendo da condição da bateria, você provavelmente verá faíscas e, ao remover o fio, notará que ela e a bateria estão quentes. (Nota: Não faça esse experimento com uma bateria maior, como uma bateria de carro de 12 volts, pois ela pode ser danificada.)
Você criou um curto-circuito fornecendo um caminho de baixa resistência para que a eletricidade flua diretamente entre os terminais da bateria. A corrente DC gerou calor resistivo no fio e, se o mesmo acontecesse em seu circuito doméstico de 120 volts CA, o calor provavelmente seria suficiente para derreter o isolamento do fio. Isso é perigoso, mas não tão perigoso quanto o arco elétrico que teria ocorrido entre os fios.
O arco de um curto-circuito tem muito em comum com os relâmpagos nuvem-a-nuvem.O maior risco associado a curtos-circuitos é arco elétrico, o que ocorre quando os condutores não estão realmente se tocando, mas estão próximos o suficiente para permitir que a eletricidade salte através do espaço de ar que os separa. As faíscas resultantes são basicamente raios e, como os raios, podem aquecer o ar a temperaturas ridiculamente altas, comparáveis às da superfície do sol. Eles podem vaporizar o metal, para que qualquer pessoa próxima a um arco elétrico possa ser gravemente ferida ou morta.
Como ocorre um curto-circuito
O fio quente nos circuitos residenciais carrega a carga elétrica da fonte de energia e o fio neutro carrega a carga de volta à fonte. A eletricidade no fio quente procura constantemente retornar à fonte ou ao terra, seguindo a rota estabelecida pelos fios do circuito quente e neutro e por quaisquer lâmpadas, luminárias ou aparelhos conectados a esse circuito. Enquanto essa corrente estiver confinada em fios protegidos por isolamento, não haverá problemas. A eletricidade é efetivamente domada por fiação que oferece resistência ao fluxo descontrolado de eletricidade.
Todo dispositivo elétrico requer eletricidade para funcionar, e esse trabalho envolve resistência elétrica, o que limita o fluxo de corrente. Mas se o fio quente toca o neutro sem passar por uma carga, a resistência repentinamente se torna muito baixa e isso faz com que a corrente flua muito alta.
- Nota técnica: Como a tensão (V) em um circuito residencial é constante de 120 volts, a corrente (I) e a resistência (R) têm uma relação inversa de acordo com a Lei de Ohm, V = IR.
Esse súbito fluxo desimpedido do fio quente para o caminho neutro, interrompido por nenhuma carga resistida, é o que é conhecido como um curto-circuito. Uma situação de curto-circuito pode ocorrer por vários motivos:
- O isolamento que separa os fios quentes e neutros pode ser desgastado desde a idade, permitindo que os fios entrem em contato.
- Um fio quente ou neutro mal conectado pode se soltar de uma luminária ou tomada e tocar no outro.
- Em um plugue molhado, a eletricidade pode viajar de uma ponta a outra através da água.
- Um fio elétrico pode sofrer danos que expõem os fios e permite que o fio quente toque no neutro.
- A fiação interna de um aparelho pode estar com defeito, permitindo que o fio quente interno e o fio neutro se toquem. Se você conectar uma lâmpada ou outro aparelho e detectar faíscas ou um disjuntor disparado, pode haver um curto no próprio dispositivo.
Geralmente há faíscas quando ocorre um curto, porque os fios não estão em contato permanente. As faíscas geram calor suficiente para derreter dispositivos de plástico, como tomadas, interruptores e plugues, e para inflamar materiais inflamáveis nas proximidades.
Dispositivos de segurança que evitam danos causados por curtos-circuitos
Toda casa possui um painel de disjuntores, e os disjuntores são projetados para detectar um fluxo de corrente anormalmente alto e desligar a energia quando o fazem. Se um circuito tiver um curto, o disjuntor disparará e você não poderá redefini-lo até encontrar o curto e corrigi-lo. Uma tomada ou disjuntor GFCI (interruptor de corrente de falta à terra) foi projetado principalmente para detectar anomalias de corrente associadas a falhas no terra, mas, como todos os disjuntores, também será desligado quando ocorrer um curto-circuito.
Os disjuntores e tomadas AFCI detectam a causa do arco por curtos-circuitos e reduzem a potência.Nenhum desses dispositivos é tão sensível a um curto-circuito quanto uma tomada ou disjuntor AFCI (interruptor de corrente de falha de arco). O arco de um curto-circuito geralmente é intermitente, e um GFCI ou um disjuntor convencional pode perdê-lo. Um AFCI, no entanto, é designado para detectar a anomalia específica do sinal causada pelo arco, e será desligada assim que ocorrer. Por esse motivo, o código elétrico exige cada vez mais pontos de venda da AFCI em locais estratégicos em residências e estabelecimentos comerciais. Muitos fabricantes agora oferecem tomadas combinadas GFCI / AFCI e disjuntores.
O arco elétrico nem sempre é ruim
Se você pode controlar o calor gerado durante um arco elétrico, pode utilizá-lo de várias maneiras. Esse é o princípio por trás da soldagem a arco e resistência.
Em um circuito básico de soldagem a arco, o metal a ser soldado - o trabalho - é conectado por um fio a uma fonte de energia à qual a haste de soldagem também está conectada. Quando o soldador move a haste o suficientemente perto do trabalho, ocorre um curto-circuito que faz com que a eletricidade se arqueie entre a haste e o trabalho. Isso gera temperaturas na faixa de 6.500 graus Fahrenheit, que são quentes o suficiente para derreter o metal, de modo que possam se fundir com outro pedaço de metal que também esteja no alcance do arco.
Os soldadores usam o calor dos arcos elétricos para fundir os metais. - Foto: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImagesO arco elétrico foi usado nas lâmpadas mais antigas até ser substituído por filamentos brilhantes. Ainda é usado em algumas lâmpadas incandescentes modernas quando é necessária uma fonte de luz particularmente brilhante, ou uma que se aproxime da luz do sol. A cor do arco depende dos materiais dos eletrodos, para que os pesquisadores possam analisar o espectro de um arco criado por um par de eletrodos para identificar os materiais nos eletrodos.
Essas e outras aplicações mostram que a causa de arco elétrico por curto-circuito pode ser perigosa, mas nem sempre é ruim.