Termotécnica Para-raios

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A importância do Aterramento elétrico

Aterramento elétrico consiste na interligação intencional de um sistema elétrico, contemplando em alguns casos objetos metálicos, ao solo. Esta conexão é na grande maioria dos casos realizada por condutores elétricos que podem estar diretamente enterrados no solo, ou também conectados a outros corpos metálicos diretamente enterrados no solo.

Um aterramento, 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;
Aterramento com solda exotérmica

Um aterramento exerce papel importante com relação ao bom desempenho do sistema elétrico quando sua função está voltada ao uso do próprio solo para retorno da corrente elétrica a este sistema, mantendo 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.

Quando o propósito do aterramento abrange a segurança dos seres vivos, o aterramento provê uma forma de escoamento de correntes elétricas de alta intensidade para o solo evitando que os seres vivos sejam submetidos a altos valores de tensão de toque e/ou tensão de passo. Correntes nesta intensidade são provenientes de ocorrências anormais, atípicas, como de um curto-circuito entre fase(s) e terra, ou provenientes de descargas atmosféricas, onde ambas pela sua intensidade elevada precisam de um sistema de aterramento dimensionado para que ocorra uma grande dissipação destas correntes no solo de forma segura. Em outra função no aspecto de segurança dos seres vivos o aterramento de massas/objetos metálicos vem muitas vezes evitar choque elétrico por contato indireto, como o caso de um motor elétrico com perda de isolamento de seus enrolamentos para a carcaça. Estando com sua carcaça aterrada, traz-se segurança no contato com a mesma durante uma falha de isolamento do equipamento.

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. Atualmente podemos destacar as seguintes normas que contemplam o aterramento em sua abordagem:

NÚMERODESCRIÇÃORESUMO DO ESCOPO
NBR 5410Instalações Elétricas de Baixa TensãoEstabelece os requisitos para as instalações elétricas de baixa tensão em edificações (área interna ou externa).
NBR 5419Proteção contra descargas atmosféricasFornece requisitos e subsídios para projeto de proteção contra descarga atmosférica em estruturas.
NBR 16254-1Materiais para sistemas de aterramento Parte 1: Requisitos geraisEstabelece requisitos mínimos para materiais para sistemas de aterramento e respetivos ensaios para os mesmos.
NBR 15751Sistemas de aterramento de subestações – RequisitosEspecifica 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 16527Aterramento para sistemas de distribuiçãoEspecifica os requisitos para o dimensionamento de sistema de aterramento de sistemas de distribuição de até 34,5kV.
NBR 17140Aterramento de estruturas e dimensionamento de cabos para-raios de linha de transmissão aérea de energia elétricaEstabelece os critérios para projeto dos eletrodos de aterramento de linhas de transmissão aéreas e o dimensionamento dos cabos para-raios.
NBR 7117-1Parâmetros do solo para projetos de aterramentos elétricos Parte 1 Medição da resistividade e modelagem geoelétricaApresenta as técnicas de sondagem geoelétrica e as metodologias de determinação do modelo elétrico do solo.
NBR 15749Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistemas de aterramentoEstabelece 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.

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.

Circuito elétrico equivalente do aterramento

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 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.

Tipos mais comuns de condutores para inserção no solo – Cabo de cobre
Tipos mais comuns de condutores para inserção no solo – Cordoalha de aço galvanizado a fogo
Tipos mais comuns de condutores para inserção no solo – Cabo de aço cobreado

O dimensionamento é sem dúvida uma importante parte do projeto de um sistema de aterramento, entretanto o projetista também precisa estar atento na seleção dos componentes para sua especificação. A normalização voltada a componentes de um sistema de aterramento não é de grande abrangência, e assim temos vários componentes que não possuem requisitos mínimos bem definidos, cedendo espaço para componentes que a médio ou longo prazo podem trazer problemas ao sistema, e mesmo componentes cujos 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, através de fabricantes que trabalhem com o compromisso de oferecer esse nível de qualidade. Ainda 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.

Conexões em aterramento – Pressão
Conexões em aterramento – Compressão
Conexões em aterramento – Solda Exotérmica

A Termotécnica Para-raios possui uma vasta linha de componentes para aterramentos das diversas finalidades e aplicações, que apresentam características superiores favorecendo desempenho, segurança e durabilidade. Procure as melhores indicações em soluções e componentes para sua aplicação através de nossa área de Suporte Técnico, usufrua dos recursos de detalhes em CAD e especificações técnicas direcionadas para a inserção em seus projetos e evite problemas futuros.

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