Curto-circuito

O curto-circuito implica que a corrente elétrica que percorre um circuito encontrou um caminho sem dispositivos que a consumissem. Consequentemente, a diferença de potencial entre os pontos de entrada e saída da corrente no circuito é zero. Quando isso acontece, o fluxo da corrente no fio é muito intenso, e devido ao efeito Joule, o fio superaquece, o que possibilita a ocorrência de incêndios em alguns casos.

Veja também: Qual é a velocidade da corrente elétrica?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre curto-circuito
• 2 - O que é um curto-circuito?
• 3 - Como ocorre um curto-circuito?
• 4 - O que causa um curto-circuito?
  • Instalação elétrica errada
  • Desgaste pelo tempo ou por fatores externos
  • Sobrecarga
• 5 - Como se evita um curto-circuito?
• 6 - Quais são os perigos de um curto-circuito?

Resumo sobre curto-circuito

• Um curto-circuito ocorre quando os potenciais elétricos entre os pontos de entrada e saída da corrente elétrica são os mesmos.

• Devido ao efeito Joule, caracterizado por haver um aumento da temperatura do condutor quando é percorrido por corrente elétrica, o fio superaquece.

• Um curto-circuito pode ocorrer quando dois ou mais fios sem revestimento isolante se encostam.

• Quando muitos eletrodomésticos são ligados na mesma fonte de tensão, ela pode sobrecarregar, superaquecer e ocasionar o curto-circuito.

• Um curto-circuito pode ocorrer caso um circuito for montado de forma que ambos os terminais estejam ligados no mesmo potencial elétrico.

• Eles podem provocar explosões e incêndios e gerar diversos danos.

O que é um curto-circuito?

Um curto-circuito é um trajeto mais “fácil” para a corrente elétrica, isto é, um caminho no circuito onde não há resistência que dissipe a corrente elétrica. Em um circuito, ocorre quando o potencial do polo de saída da corrente elétrica (potencial A-V_A) é igual ou muito aproximado do polo de entrada (potencial B-V_B).

\(V_A=V_B\)

\(U=V_A-V_B=0\)

Em um curto-circuito, a tensão (U), também chamada de diferença de potencial ou ddp, é sempre zero. Isso faz com que o condutor percorrido pela corrente tenha sua temperatura aumentada pelo efeito Joule.

Como ocorre um curto-circuito?

Um curto-circuito ocorre quando, em um circuito elétrico, os pontos de entrada e saída da corrente elétrica possuem o mesmo potencial elétrico, de forma que é um trajeto percorrido pela corrente onde não há nenhum tipo de resistência elétrica que a consuma.

A figura a seguir representa um circuito simples: uma fonte de tensão onde, de acordo com o sentido convencional da corrente elétrica, a corrente sai do polo positivo (potencial maior V_A) e volta para o negativo (potencial menor V_B), fechando o circuito. Como entre os polos há a lâmpada para consumir a corrente elétrica, ela funciona como um tipo de resistência elétrica.

Enquanto V_A for maior que V_B, a lâmpada irá acender. Se fosse acrescentado um fio que ligasse o fio vermelho com o azul, a corrente teria um percurso mais fácil, mais “curto”, daí vem o conceito de “curto-circuito”, ou seja, trata-se de um caminho mais favorável para a corrente elétrica, sem empecilhos.

Como não há nada entre o potencial A e ponto onde o fio preto foi colocado, é como se se ali fosse o início do circuito. Da mesma forma, isso ocorre no fio vermelho. Como não há nada entre o potencial B e a intersecção do fio preto, é como se ali o circuito acabasse. Seria como se o fio que saísse de A fosse o mesmo que chegasse em B. Dessa forma, é como se a lâmpada nem existisse.

O que causa um curto-circuito?

Os curtos-circuitos são causados por alguns fatores. Veremos cada um deles a seguir.

• Instalação elétrica errada

Em todo fornecimento elétrico, saem dois fios da rede de distribuição: o polo negativo e o positivo. Para uma instalação elétrica (como tomadas ou interruptores) funcionar, um fio deve estar ligado no polo negativo e o outro no positivo. Logo, o potencial A é maior que o potencial B (VA>VB). Consequentemente, a tensão será diferente de zero.

Em alguns casos, a tomada ou interruptor tem seus dois fios ligados no fio com o mesmo potencial, ocasionando o curto-circuito e fazendo com que toda a instalação do local não funcione.

• Desgaste pelo tempo ou por fatores externos

Devido à ação de alguns elementos, como tempo, clima e o ambiente como um todo, a camada isolante plástica que cobre os fios resseca, fica mais fragilizada e pode se soltar dos fios. Estando expostos, os fios podem oxidar (enferrujar) e com isso deixarem de ser condutores efetivos por causa do aumento da resistividade pela oxidação. Quando a corrente se depara com um elemento de resistividade elevada, o aquecimento é maior, e consequentemente uma combustão pode ocorrer.

• Sobrecarga

É uma prática comum utilizar o benjamim ou T em tomadas para que se possa ligar mais de um aparelho eletrônico em uma mesma tomada. Porém, se ocorrer a ligação de eletrônicos que carecem de muita corrente para funcionar, como geladeira, forno micro-ondas ou ar-condicionado, acontece uma sobrecarga na tomada, já que são elementos que precisam de uma instalação elétrica específica devido ao seu alto consumo elétrico. Logo, pode ocorrer superaquecimento e uma consequente combustão.

Outro exemplo usual é a fiação do chuveiro, que normalmente é feita com fios comuns, o que ocasiona a sobrecarga com o tempo e acaba derretendo, aumentando o consumo de energia elétrica. Nesse caso e em similares, é necessária uma fiação adequada.

Saiba mais: Associação de resistores — os circuitos elétricos obtidos por meio de conexões feitas entre resistores

Como se evita um curto-circuito?

Para evitar curtos-circuitos, é necessário verificar e trocar instalações elétricas de fábricas, residências ou comércios quando necessário, dando atenção especial àquelas que ficam expostas ao ar livre, sob a ação do clima. Para isso, um profissional da área deve ser requisitado, tanto para uma instalação nova quanto para troca de uma existente, devido ao risco de eletrocussão.

Se possível, deve-se ligar apenas um eletrodoméstico na tomada por vez. Não que o uso de benjamins não seja permitido, mas sua utilização constante pode ocasionar curtos. É recomendável não ligar eletrodomésticos com consumo elétrico elevado a esses dispositivos, como micro-ondas, geladeira, ar-condicionado, freezer, chuveiro etc.

Além disso, é importante não jogar líquidos em tomadas ou em eletrônicos que não possuem essa finalidade, porque muitos líquidos conduzem corrente elétrica. Com isso, os aparelhos funcionariam como se fosse acrescentado um fio ao circuito, ocasionando assim o curto-circuito.

Nas instalações elétricas, é necessário utilizar dispositivos de proteção, como fusíveis e disjuntores.

• Fusível: dispositivo elétrico que derrete quando é percorrido por uma corrente elétrica muito alta, ocasionando a interrupção do fluxo da corrente e evitando curtos-circuitos.

• Disjuntores: quando ocorre uma sobrecarga em uma rede, os disjuntores são desarmados, desabilitam e interrompem o funcionamento da rede elétrica.

Quais são os perigos de um curto-circuito?

Um curto-circuito é ocasionado por um fluxo mais intenso da corrente elétrica em fios ou outra forma de circuito elétrico. Com um fluxo mais intenso, o efeito Joule fica mais acentuado, logo a temperatura fica tão elevada ao ponto de o circuito fusionar (derreter) ou até mesmo entrar em combustão, gerando assim acidentes graves, como explosões.

Um exemplo disso foi o incêndio do Museu Nacional do Rio de Janeiro em 2 de setembro de 2018, que causou a perda de parte significativa dos 20 milhões de itens contidos em seu acervo. Outra fatalidade devido a curto-circuito ocorreu no Centro de Treinamento do clube Flamengo em fevereiro de 2019, deixando dez mortos e três feridos. Conclui-se, portanto, que os efeitos de um curto-circuito podem gerar danos materiais e mortes.

Por Gustavo Campos
Professor de Física