Importância e Funções do Aterramento Elétrico
Um Aterramento Elétrico, de forma geral, tem sua função atrelada a ao menos um dos seguintes aspectos:
- Desempenho de um sistema elétrico a ele conectado;
- Proteção do sistema elétrico e seus equipamentos.
- Segurança aos seres vivos;
Aspectos Técnicos do Aterramento
Um aterramento desempenha um papel crucial na garantia do bom funcionamento do sistema elétrico quando sua função é utilizar o solo para retornar a corrente elétrica ao sistema, assegurando estabilidade.
Em um sistema trifásico Y desbalanceado, a corrente elétrica flui em regime normal de operação pelo condutor neutro, que interliga as cargas ao aterramento elétrico no solo. Redes de energia e sinal necessitam de algum referencial elétrico para seu perfeito funcionamento, e assim de maneira geral utiliza-se o potencial da terra.
O aterramento, quando visa proteção do sistema elétrico e seus equipamentos, representa um caminho para que correntes de fuga ou de falta possam fluir permitindo a correta atuação de seus dispositivos de proteção. Dispositivos de proteção contra surtos elétricos também necessitam deste caminho promovido pelo aterramento para desviar a energia do surto elétrico para o solo, protegendo equipamentos.
Normas Técnicas Relacionadas ao Aterramento
Para a elaboração de um projeto de sistema de aterramento, o projetista deve ter primeiramente o conhecimento do propósito de sua conexão a cada subsistema, as características requeridas ao mesmo, e, por fim, fazer uso das respectivas normas técnicas para o correto dimensionamento.
Quais normas se aplicam ao aterramento?
| NÚMERO | DESCRIÇÃO | RESUMO DO ESCOPO |
| NBR 5410 | Instalações Elétricas de Baixa Tensão | Estabelece os requisitos para as instalações elétricas de baixa tensão em edificações (área interna ou externa). |
| NBR 5419 | Proteção contra descargas atmosféricas | Fornece requisitos e subsídios para projeto de proteção contra descarga atmosférica em estruturas. |
| NBR 16254-1 | Materiais para sistemas de aterramento Parte 1: Requisitos gerais | Estabelece requisitos mínimos para materiais para sistemas de aterramento e respetivos ensaios para os mesmos. |
| NBR 15751 | Sistemas de aterramento de subestações – Requisitos | Especifica os requisitos para o dimensionamento de sistema de aterramento de subestações acima de 1kV e em frequência industrial, além de estabelecer condições de segurança para pessoas e instalações internas e externas à subestação. |
| NBR 16527 | Aterramento para sistemas de distribuição | Especifica os requisitos para o dimensionamento de sistema de aterramento de sistemas de distribuição de até 34,5kV. |
| NBR 17140 | Aterramento de estruturas e dimensionamento de cabos para-raios de linha de transmissão aérea de energia elétrica | Estabelece os critérios para projeto dos eletrodos de aterramento de linhas de transmissão aéreas e o dimensionamento dos cabos para-raios. |
| NBR 7117-1 | Parâmetros do solo para projetos de aterramentos elétricos Parte 1 Medição da resistividade e modelagem geoelétrica | Apresenta as técnicas de sondagem geoelétrica e as metodologias de determinação do modelo elétrico do solo. |
| NBR 15749 | Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistemas de aterramento | Estabelece critérios, equipamentos e métodos de medição de resistência de sistemas de aterramento e os potenciais no solo. |
Outras normas abordam o aterramento elétrico referenciando alguma das citadas acima, como é o caso da norma da NBR 16690 Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos – Requisitos de Projeto, onde suas orientações de aterramento são direcionadas principalmente para as NBR 5410 e NBR 5419.
Características e Dimensionamento do Aterramento
Um aterramento possui características resistivas, indutivas e capacitivas, que conjuntamente formam a impedância que fará oposição à penetração da corrente no solo, como está representado na Figura 2.
As resistências e indutâncias neste circuito representam respectivamente as perdas de energia e os campos magnéticos estabelecidos na circulação da corrente, onde parte é dissipada no solo, e parte segue longitudinalmente no eletrodo. O ramo paralelo é definido pelas parcelas de correntes condutiva e capacitiva proporcionadas pelo campo elétrico formado no solo.
Os valores de reatâncias indutiva e capacitiva da impedância de aterramento são significativos quando falamos em correntes de alta frequência, oriundas por exemplo de descargas atmosféricas (corrente impulsiva), e sinais de telecomunicações.
Quando o objetivo do aterramento é voltado à dissipação de correntes elétricas de baixa frequência, o sistema de aterramento geralmente é visto de uma forma mais simples, como uma resistência elétrica de aterramento, uma vez que as características reativas serão desprezíveis (a reatância é proporcional à frequência).
A Resistência de Aterramento
A resistência de aterramento é fortemente influenciada pela geometria dos condutores e eletrodos inseridos no solo, e pela resistividade do solo. Os condutores a serem utilizados no solo são escolhidos no momento do projeto com base nas suas dimensões para atender os valores de corrente a serem dissipados. São consideradas também a forma dos mesmos, a quantidade, e a disposição geométrica na qual são instalados.
Cabos de cobre, aço galvanizado a fogo, aço cobreado e hastes de aço cobreado são os componentes comumente empregados para cumprir esta função. Somam-se a estes, elementos de conexão, sejam eles por pressão, compressão ou solda exotérmica, para interligar os condutores entre si, e também ao sistema elétrico.
Com relação a resistividade do solo, são características determinantes o tipo de solo, o nível de umidade, salinidade, nível de compactação, e tamanho dos grãos. Neste aspecto, estudos geoelétricos podem ser conduzidos para levantar suas características, e produtos podem ser adicionados ao solo para alterar as mesmas em favor de uma menor resistividade.
Seleção e Especificação de Componentes do Aterramento Elétrico
O dimensionamento, sem dúvida, é uma parte crucial do projeto de um sistema de aterramento. No entanto, além disso, o projetista também precisa estar atento à seleção dos componentes para sua especificação. Apesar de a normalização voltada a componentes de um sistema de aterramento não ser ampla, temos vários componentes que não possuem requisitos mínimos bem definidos. Isso abre espaço para componentes que, a médio ou longo prazo, podem trazer problemas ao sistema. Mesmo quando os requisitos são claramente descritos em normas, existem fabricantes que não os cumprem.
É responsabilidade do projetista selecionar componentes de maior qualidade, garantindo desempenho, segurança e durabilidade. Isso deve ser feito através de fabricantes comprometidos em oferecer esse nível de qualidade. Mesmo que o preço seja mais elevado por cumprir requisitos e/ou fazer uso de materiais de maior performance, a médio prazo, um componente de característica superior compensará este investimento com maior durabilidade e confiabilidade na manutenção de suas funções.
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