Sistemas de Aterramento

Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Postado: Eng. Elet. Vanderlei Felisberti

Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores enterrados, cujo objetivo é realizar o contato entre o circuito e o solo com a menor impedância possível. Os sistemas mais comuns são hastes cravadas verticalmente, condutores horizontais ou um conjunto de ambos.

 

A forma de aterramento mais completa é a malha de terra, composta de condutores horizontais formando um quadriculado, com hastes cravadas em pontos estratégicos. As malhas são amplamente usadas em subestações. Além das funções descritas anteriormente, as malhas de terra devem assegurar que os níveis de tensão de toque e de passo sejam inferiores ao risco de morte por choque.

O copperweld é um material típico em sistemas de aterramento, consistindo em uma alma de aço revestida por uma camada de cobre. Como formas de conexão são usadas conexões mecânicas e soldas de campo, estas sendo as mais recomendadas.

Um aterramento bem projetado possui uma impedância típica entre um e dez ómios (ou ohms), encontrando-se em grandes subestações valores bem abaixo de um ómio. Em certas locações, como em solos muito secos ou rochosos, é praticamente impossível alcançar estes valores, no qual o projetista deve conviver e traçar alternativas.

A resistência de aterramento é muito dependente da constituição do solo, sua umidade e temperatura, portanto pode apresentar grandes variações ao longo do ano. Ainda, pressões devido a equipamentos pesados e até abalos sísmicos podem romper os cabos do sistema de aterramento, sendo necessário inspeções regulares.

A resistência de aterramento também pode apresentar variações de acordo com a frequência e intensidade das correntes injetadas, como por exemplo, para correntes de corrente contínua, a frequência industrial ou a alta frequência, comunente presentes em descargas atmosféricas. Níveis elevados de energia em um aterramento pode provocar fenômenos de ionização do solo (havendo similaridade ao efeito corona), além do aquecimento natural dos cabos e das juntas.

Esquemas de aterramento.

Segundo a norma brasileira NBR 5410, que trata de instalações elétricas de baixa tensão, existem os seguintes esquemas de aterramento:

• TN-S – Esquema em que os condutores de proteção elétrica (terra) e neutro encontram-se conectados em um mesmo ponto na alimentação do circuito, porém distribuídos de forma independente por toda a instalação. Este é o esquema amplamente recomendado pelas principais normas internacionais para residências, escritórios e instalações prediais em geral.

• TN-C-S – Esquema em que os condutores de proteção elétrica (terra) e neutro encontram-se conectados em um mesmo ponto na alimentação do circuito e distribuídos em parte da instalação por um único condutor (que combina as funções de neutro e terra) e em outra parte desta mesma instalação através de dois condutores distintos.

• TN-C – Esquema em que os condutores de proteção elétrica (terra) e neutro encontram-se conectados em um mesmo ponto na alimentação do circuito e distribuídos por um único condutor, combinando as funções de neutro e terra por toda a instalação.

• TT – Esquema em que o condutor neutro é aterrado em um eletrodo distinto do eletrodo destinado ao condutor de proteção elétrica. Desta forma as massas do sistema elétrico estão aterradas em um eletrodo de aterramento eletricamente distinto do eletrodo de aterramento da alimentação. Neste esquema é imprescindível a utilização de DPSs e DRs na instalação elétrica. Não recomendado para residências, escritórios ou locais semelhantes.

• IT – Esquema em que as partes vivas são isoladas da terra ou o ponto de alimentação é aterrado através de uma impedância. As massas são aterradas ou em eletrodos distintos para cada uma delas, ou em um eletrodo comum para todas elas ou ainda partilhar do mesmo eletrodo de aterramento da alimentação, porém não passando pela impedância.

Cargas elétricas.

As cargas elétricas podem ser negativas ou positivas e sempre procuram um caminho para encontrar cargas contrárias. A circulação dessas cargas elétricas, através de uma conexão à terra, evita que a corrente elétrica circule pelas pessoas, evitando que elas sofram choques elétricos. A existência de um adequado sistema de aterramento também pode minimizar os danos em equipamentos, em casos de curto-circuitos.

Todo circuito elétrico bem projetado e executado deve ter um sistema de aterramento. Um sistema de aterramento adequadamente projetado e instalado minimiza os efeitos destrutivos de descargas elétricas (e eletrostáticas) em equipamentos elétricos, além de proteger os usuários de choques elétricos.

Para isto, as tomadas são dotadas de três pinos, dois dos quais são fases ou fase e neutro, e o terceiro, isolado dos primeiros, é o terra. O aspecto físico varia conforme o padrão. Nos Estados Unidos, o padrão é dois pinos chatos e paralelos (fase e neutro) e um pino redondo (terra). Em Portugal, usa-se o padrão alemão em que dois pinos são redondos (fase e neutro) e nos topos há o contacto com a metalização terra. No Brasil, é utilizado um padrão baseado na norma IEC 60906-1, também com todos os pinos redondos, embora diferente do padrão europeu.

Análise comparativa de funcionalidades

Atualmente se verificam diversos equívocos no uso do aterramento elétrico, por exemplo, o uso de aterramento elétrico isolado (esquema TT), que representa um claro perigo de vida para os usuários da instalação e que também coloca em risco os equipamentos. Este esquema de aterramento deve ser utilizado apenas em situações particulares, tais como em locais onde há uma atmosfera inflamável, potencialmente explosiva, e ainda assim com várias restrições e ressalvas.

A ABNT NBR 5410 prevê o uso de diversos tipos de aterramento, gerando possibilidade de confusão por parte dos projetistas. Como um aspecto interessante, o esquema TT, previsto pela norma brasileira, é, por exemplo, proibido nos Estados Unidos.

Para que um sistema TT se transforme no esquema TN-S, basta que um condutor de proteção (ou fio terra), conectado ao neutro somente na entrada da alimentação, interligue todos os aterramentos que antes estavam isolados.

Quanto à incidência de descargas atmosféricas, é relativamente fácil verificar que o esquema TT tem fraco desempenho, pois inerentemente faz surgir perigosas diferenças de potencial. O esquema TT é consideravelmente vulnerável diante da presença de potenciais de surtos atmosféricos que se propagam por ação direta ou induzida de descargas.

Uma eventual diferença de potencial entre neutro e aterramento isolado é subitamente trazida para o interior das fontes de alimentação dos equipamentos eletro-eletrônicos representando considerável possibilidade de queima desse. Vê-se, então, porque é bastante comum a queima de equipamentos em instalações que fazem uso de aterramento elétrico isolado, em dias de trovoadas.

A solução está em inicialmente unir os aterramentos formando um único sistema desses, caracterizando o esquema TN-S.

Lembrando que este procedimento não equivale à conectar o condutor neutro ao condutor de proteção (fio terra) diretamente na tomada, erro muito comum que também agrava os riscos decorrentes da utilização das instalações elétricas.

O aterramento e o seccionamento automático da alimentação são importante para garantir a segurança das pessoas e para evitar danos às instalações elétricas. Há muitos métodos e equipamentos para realizar a medição de resistência de aterramento, dependendo do tipo de sistema de neutro, da instalação residencial ou industrial, ambiente urbano, rural, etc

A função do Sistema de Aterramento não é somente proteger equipamentos, ele tem a função de proteger pessoas e instalações.

Quando uma fase entra em contato com a carcaça de um equipamento que não esta aterrada, a mesma fica energizada, gerando assim grande risco para quem tocar nesta superfície. Por outro lado, estando à superfície aterrada, haverá um curto-circuito fase-massa, fazendo atuar a proteção elétrica, evitando acidentes. O parâmetro que avalia esta qualidade chama-se “Resistência de Aterramento”.

Para “Equipamentos Eletrônicos Sensíveis – EES”, a elaboração de um sistema de aterramento deve fornecer um plano de referência homogêneo, sem perturbações, de modo que estes possam operar tanto em baixa como em altas freqüências, aspectos como flutuação de aterramento, ruídos e transitórios, serão reduzidos drasticamente, protegendo assim os referidos equipamentos.

Verifique e comprove periodicamente através de inspeções e laudo emitido por um Engenheiro Eletricista as condições das suas instalações. Estaremos à disposição para qualquer comentário, dúvida ou elaboração de um orçamento sem compromisso.