Curso Técnico em Eletroeletrônica Instalações Elétricas

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1 Curso Técnico em Eletroeletrônica Instalações Elétricas Aula Aterramento Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino 2016

2 ATERRAMENTO Um completo sistema de aterramento, que proteja as pessoas de um modo eficaz, deve conter, além do condutor terra, o dispositivo DR. Tem por finalidade proteger a instalação e seus usuários de uma ligação à terra, onde a corrente elétrica flui sem riscos Para manter uma resistência de terra abaixo de 10 ohms (exigida pela NBR 5419:2001, item , nota 2), é necessário conhecer o tipo de solo e as opções de aterramento.

3 ATERRAMENTO Todo sistema (infraestrutura) de aterramento deve: Proporcionar confiabilidade e satisfazer todos os requisitos de segurança Conduzir as correntes de falta à terra sem risco de danos térmicos, termomecânicos e eletromecânicos, ou de choques elétricos causados por essas correntes. Quando aplicável, atender também aos requisitos funcionais da instalação. Um bom aterramento depende, além dos fatores mencionados pela norma, de outros fatores, tais como: Resistividade do solo; Comprimento de cada haste (eletrodos) Volume de dispersão disponível para cada haste (eletrodos); Número de hastes (eletrodos) ligadas(os) em paralelo.

4 ATERRAMENTO Nas instalações elétricas existem, basicamente, dois tipos principais de aterramento: O aterramento funcional: Consiste na ligação à terra de um dos condutores do sistema (geralmente o neutro), e está relacionado com o funcionamento correto, seguro e confiável da instalação. O aterramento de proteção: Consiste na ligação à terra das massas e dos elementos condutores estranhos à instalação, cujo objetivo é a proteção contra choques elétricos por contato indireto.

5 CHOQUE ELÉTRICO É o efeito fisiológico que resulta da passagem de uma corrente elétrica pelo corpo humano, denominada corrente de choque. Parte viva: é um condutor elétrico ou qualquer outro elemento condutor que pode ser energizado em uso normal. Normalmente utilizado para designar os condutores fase e o neutro. Massa ou massa condutora exposta: São os elementos condutores que normalmente não são energizados, mas que numa eventualidade de problemas de isolação podem tornar-se vivos ou energizados e, assim, provocar um acidente ao serem tocador diretamente, como, por exemplo, estruturas metálicas de aparelhos domésticos. Elemento condutor estranho (à instalação elétrica) É qualquer elemento não pertencente à instalação, mas pode nela introduzir um potencial, geralmente o de terra.

6 CONDUTORES DE PROTEÇÃO (PE) Os condutores de proteção são necessários em todas as instalações elétricas de baixa tensão, independentemente do tipo de esquema de aterramento, cuja finalidade é a proteção contra contatos indiretos. Esses condutores permitem o escoamento das correntes de fuga e/ou de falta da instalação, garantindo assim uma perfeita continuidade do circuito de terra. Os condutores de proteção dos circuitos são designados internacionalmente pelas letras PE (Protection Earth), e entre nós de proteção equipotencial. O condutor de proteção de um circuito terminal liga as massas (estruturas metálicas) dos equipamentos de utilização e, se for o caso, o terminal terra das tomadas de corrente, alimentado pelo circuito ao terminal de aterramento (barramento de terra) do quadro de distribuição respectivo. No caso do circuito de distribuição, o condutor de proteção interliga o terminal de aterramento do quadro de onde parte o circuito ao terminal de aterramento do quadro alimentado pelo circuito. Um condutor de proteção pode ser comum a dois ou mais circuitos, desde que que esteja instalado no mesmo eletroduto.

7 CONDUTORES DE PROTEÇÃO (PE) Seção mínima do condutor de proteção (Tabela 58 da NBR 5410:2004) Seção dos condutores fase (mm 2 ) Seção mínima do condutor de proteção (mm 2 ) 1,5 a 16 A mesma seção do condutor fase

8 EQUIPOTENCIALIZAÇÃO A NBR 5410:2004, item 3.3.1, define a equipotencialização como procedimento que consiste na interligação de elementos especificados (todos os barramentos e infraestrutura), visando obter a equipotencialização necessária para os fins desejados. Tem a função de proteção contra choques elétricos, contra sobretensões e perturbações eletromagnéticas. A NBR 5410:2004, item , apresenta cinco exemplos de esquemas de aterramento de sistemas elétricos trifásicos comumente utilizados. As massas devem necessariamente compartilhar o mesmo eletrodo de aterramento, se pertencentes a uma mesma edificação, mas podem, em princípio, estar ligadas a eletrodos de aterramento distintos. Esquema TN TN-S TN-C-S TN-C Esquema TT Esquema IT

9 EQUIPOTENCIALIZAÇÃO A NBR 5410:2004, item determina que em cada edificação deve ser realizada uma equipotencialização principal, reunindo os seguintes elementos : a) armaduras de concreto armado e outras estruturas metálicas da edificação; b) as tubulações metálicas de águas, de gás combustível, de esgoto, de sistema de arcondicionado, de gases industriais, de ar comprimido, de vapor etc., bem como os elementos estruturais metálicos a elas associados; c) Os condutos metálicos das linhas de energia e de sinal que entram e/ou saem da edificação; d) As blindagens, armações, coberturas e capas metálicas de cabos das linhas de energia e de sinal que entram e/ou saem da edificação; e) Os condutores de proteção das linhas de energia e de sinal que entram e/ou saem da edificação; f) Os condutores de interligação provenientes de outros eletrodutos de aterramento porventura existentes ou previstos no retorno da edificação; g) Os condutores de interligação provenientes de eletrodos de aterramento de edificações vizinhas, nos casos em que essa interligação for necessária ou recomendável; h) O condutor neutro da alimentação elétrica, salvo se não existente ou se a edificação tiver que ser alimentada, por qualquer motivo, em esquema TT ou IT; i) Os condutores de proteção principais da instalação elétrica (interna) da edificação.

10 Esquemas de aterramento: Significado das letras Primeira Letra: situação da alimentação em relação à terra T um ponto diretamente enterrado; I isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento através de uma impedância. Segunda letra: situação das massas de instalação em relação à terra T massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto de alimentação; N massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado (em corrente alternada, o ponto aterrado é normalmente o ponto neutro) Outras letras (eventuais): disposição do condutor neutro e do condutor de proteção S funções de neutro e proteção asseguradas por condutores distintos; C funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor (PEN).

11 Esquemas de aterramento TN Esquemas TN Possuem um ponto de alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutores de proteção Existem três variantes de esquemas TN, de acordo com a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção A confiabilidade do esquema TN, particularmente quando a proteção contra contatos indiretos for realizada por dispositivos à sobrecorrente, fica condicionada à integridade do neutro, o que, no caso de instalações alimentadas por rede pública de baixa tensão, depende das características do sistema da concessionária. TN-S TN-C-S TN-C

12 Esquemas de aterramento TN-S O condutor neutro e o condutor de proteção (PE) são distintos. Possui baixa impedância para corrente de falta (altas correntes); Neste esquema o condutor de proteção PE está sempre com tensão zero; A proteção deve ser garantida por dispositivos DR, que detectam a corrente que escoa pela terra; Utilizado quando a distância entre a carga e a fonte não é muito grande;

13 Esquemas de aterramento TN-C As funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor ao longo de toda a instalação (PEN). Este esquema não é permitido para condutores de seção inferior a 10 mm 2 (cobre) e para equipamentos portáteis. Não se admite o uso de dispositivos DR; A tensão do condutor neutro junto à carga não é zero; Perigoso no caso de ruptura do condutor neutro.

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15 Esquemas de aterramento TN-C-S As funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor em uma parte da instalação. O esquema TN-C nunca deve ser utilizado a jusante do sistema TN-S A proteção deve ser garantida por dispositivos DR pois representa o único meio adequado para proteção contra choques elétricos.

16 Esquemas de aterramento TT Possui um ponto de alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a eletrodos de aterramento eletricamente distintos do eletrodo de aterramento de alimentação As corrente de falta direta fase-massa são inferiores a uma corrente de curto circuito, podendo, todavia, ser suficiente para provocar o surgimento de tensões perigosas. Todas as massas protegidas contra contatos indiretos devem ser ligadas a um ponto único, para evitar malhas e surgimento de tensões de passo. A proteção deve ser garantida por dispositivos DR, pois representa o único meio adequado para proteção contra choques elétricos (instalado na origem da instalação) Recomendado para sistemas onde a fonte de alimentação e a carga estiverem distantes uma da outra.

17 Esquemas de aterramento IT Todas as partes vivas são isoladas da terra ou um ponto de alimentação é aterrado através de impedância As massas são aterradas, verificando-se as seguintes possibilidades: Massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da alimentação, se existente Massas aterradas em eletrodos de aterramento próprios, seja porque não há eletrodo de aterramento da alimentação, seja porque o eletrodo de aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da alimentação. Muito usado no passado (EUA) e abandonado por problemas de tensões transitórias que ocorriam em grandes instalações. Exige manutenção especializada (com inspeções e medições periódicas da resistência de isolação) Usar onde é indispensável a continuidade do serviço (hospitais, indústrias, etc.); O DR é o dispositivo mais indicado para a proteção contra contatos indiretos.

18 Esquemas de aterramento IT O neutro pode ser ou não distribuído A: sem aterramento da alimentação B: alimentação aterrada através de impedância; B.1: massas aterradas em eletrodos separados e independentes do eletrodo de aterramento alimentação B.2: massas coletivamente aterradas em eletrodo independente do eletrodo de aterramento da alimentação B.3: massas coletivamente aterradas no mesmo eletrodo da alimentação

19 Esquemas de aterramento IT A: sem aterramento da alimentação B: alimentação aterrada através de impedância; A B

20 Esquemas de aterramento IT B.1: massas aterradas em eletrodos separados e independentes do eletrodo de aterramento alimentação B.2: massas coletivamente aterradas em eletrodo independente do eletrodo de aterramento da alimentação B.3: massas coletivamente aterradas no mesmo eletrodo da alimentação

21 ELETRODO DE ATERRAMENTO O eletrodo de aterramento é uma infraestrutura e, portanto, parte integrante da edificação. (NBR 5410:2004, item ) Pode ser da seguintes formas: A) preferencialmente, uso das próprias armaduras do concreto das fundações (armaduras de aço das estacas, dos blocos de fundação e vigas baldrames), esse procedimento é suficiente para se obter um eletrodo de aterramento com características elétricas adequadas. B) Uso de fitas, barras ou cabos metálicos, especialmente previstos, imersos no concreto das fundações, formando um anel em todo o perímetro da edificação. A fita, barra ou cabo deve ser envolvido por uma camada de concreto de no mínimo 5cm de espessura, a uma profundidade de no mínimo 0,5m. C) Uso de malhas metálicas enterradas, no nível das fundações, cobrindo a área da edificação e complementadas, quando for necessário, por hastes verticais radialmente ( pés de galinha ). D) No mínimo o uso de anel metálico enterrado, circundando o perímetro da edificação e complementado, quando for necessário, por hastes verticais e/ou cabos dispostos radialmente ( pés de galinha ).

22 ELETRODO DE ATERRAMENTO HASTE Possui um formato alongado, cuja função é injetar a corrente no solo para dispersá-la, perturbando o menos possível a superfície. Deve ser introduzida verticalmente, de modo que apresente a menor resistência e menor perigo para aas tensões de passo produzidas na superfície durante o funcionamento. A parte superior da haste deve ficar a uma profundidade de, no mínimo, 0,5m, a fim de evitar possíveis danos externos. As hastes de aterramento do tipo açocobre, de formato cilíndrico, devem possuir uma espessura de cama de cobre de, no mínimo, 254 microns.

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24 ELETRODO DE ATERRAMENTO ELETRODO EM ANEL É constituído por um condutor (geralmente de cobre nu) enterrado ao longo do perímetro do prédio a uma profundidade de, no mínimo, 0,5m. A eficiência é baixa e a corrente percorre principalmente as camadas superiores do terreno. Devido à simplicidade de instalação, esse tipo de eletrodo é largamente utilizado; A resistência é inversamente proporcional ao condutor, desde que a distância entre os lados seja da ordem de 20 a 30m.

25 ELETRODO DE ATERRAMENTO ELETRODO EM MALHA A chamada malha de terra é constituída pela combinação de hastes e condutores. A interconexão dos lados opostos do eletrodo com a forma poligonal (triângulo, quadrado, hexágono, etc) tem a função de equalizar a superfície do terreno, abaixando ou anulando as tensões de passo e de contato. Para atenuar o gradiente de tensão ao longo do perímetro da malha, é de boa prática enterrar verticalmente, ao longo dos lados externos, uma série de hastes profundas e distanciadas entre si. Assim é superado o problema das tensões de passo, muito perigosas no caso de cabines de distribuição em média e alta tensão.

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27 BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO PRINCIPAL (BEP) É um dispositivo (barra, chapa ou cabo) que reúne o condutor de aterramento, o condutor de proteção principal e o(s) condutor(es) de equipotencialidade principal(is). Deve preferencialmente ser instalado junto ou próximo do ponto de entrada da alimentação elétrica e deve ser provido de um barramento denominado barramento de euqipotencialização principal (BEP), ao qual todos os elementos relacionados possam ser conectados direta ou indiretamente Admite-se que a barra PE do quadro de distribuição principal acumule a função de BEP. Para tanto, esse quadro deve ser localizado o mais próximo possível do ponto de entrada da linha elétrica na edificação O BEP deve prover uma conexão mecânica e eletricamente confiável. Todos os condutores conectados ao BEP devem ser desconectáveis individualmente, exclusivamente por meio de ferramenta.

28 CAVALIN, G.; CERVELIN, S. Instalações elétricas prediais: conforme norma NBR 5410: ed. São Paulo: Érica,