Aterramento Fundamentos e aspectos Práticos

Eng. Camilo ChavesCREA MG 80.684/D

Conceitos básicosO que é aterramento?

Constituição básica de um aterramento:

1. As conexões elétricas que ligam um ponto do sistema aos eletrodos;

2. Eletrodos de aterramento (Qualquer corpo metálico colocado no solo);

3. Terra envolvendo aos eletrodos.

Componentes da resistência de aterramento

Resistência própria do eletrodo e das

ligações elétricas ao mesmo

Resistência de contato entre o

eletrodo e a terra adjacente ao mesmo

Resistência da terra circunvizinha

Se o eletrodo for uma semi-esfera...

-Solo homogêneo, com uma semi-esfera como condutor enterrado no solo-A corrente total em cada superfície é a mesma, mas a densidade de corrente que passa pelas superfícies diminui à medida em que estas se afastam do condutor. (J=I/Area)-A DDP é portanto maior nas imediações do condutor

Perfil de potencial no solo

Quanto maior Rt maior Vt para um mesmo I

PERIGOS INERENTES AO FENÔMENO

PERIGOS INERENTES AO FENÔMENO

PERIGOS INERENTES AO FENÔMENO

Efeito do potencial de passo nos bovinos

• A Rt (resistência de aterramento total) do sistema, determina qual será o patamar máximo de tensão no solo.

• Independente do valor da tensão, o que é nocivo para equipamentos e pessoas é a DDP (Diferença de Potencial) a que estes podem estar submetidos

• Deve-se buscar reduzir a Rt para minimizar a DDP .

O que acontece se a Rt for alta?Aterramento com alto Rt pode causar faiscamentos laterais

(Risco de tensões de passo e de toque perigosas)

Como reduzir Rt ?

• Aumentar a malha na horizontal: “Tem efeito prático até no máximo 30m para SPDA”

• Tratamento químico: “É possível reduzir até 30 ou 40% para sistemas com 200 ou 300 Ω, mas para 15 ou 20 Ω não tem muita eficácia”

• Aumentar o número de eletrodos em paralelo• Eletrodos em poços de concreto: “Eficiente para

solos arenosos ou rochosos. Acrescente carvão mineral no concreto para melhorar sua resistividade”

Como reduzir a tensão de passo?(equipotencialização sempre!)

1- Anéis concêntricos com profundidades crescentes (60cm, 1.2m e 1.8m)2- Recobrir o piso com camadas de concreto ou asfalto com 5cm de espessura3- Instalar uma malha INTERNA sob o piso. (10x10) ou (5x5 se as pessoas estiverem descalças)4- Para os quadrúpedes a malha deve ser uma tela soldada tipo TELCON 20x30cm sob o piso a 50cm

A equipotencialização em baixa frequência (curto circuito)

A equipotencialização em alta freqüência (raios)

Por que a diferença na equipotencialização?

Modelo de um filamento condutor no solo por unidade de comprimento

Pausa para absorção

• Tópicos abordados:– Perfil de potencial para 1 eletrodo semi-esférico

em solo homogêneo– Definição de potencial de toque, de passo e de

transferência– Os perigos de um Rt alta e como reduzi-la– A equipotencialização durante curtos circuitos e

descargas atmosféricas

Condições de baixa freqüência

Rt = k. • A resistência de aterramento é diretamente

proporcional à resistividade do solo (). A constante de proporcionalidade K expressa apenas os efeitos geométricos (dimensão e forma) dos eletrodos.

• Devido à importância de , é necessário estudar quais parâmetros o influencia

Fatores que determinam a resistividade do solo

Tipo do solo Umidade do soloConcentração de sais dissolvidos

na água

Compacidade do solo

Granulometria do solo

Temperatura do solo

Estratificação do solo

Estratificação

Valores de Rt para tipos comuns de eletrodos

Valores de Rt para tipos comuns de eletrodos

Análise comparativa

Configuração dos eletrodos Rt(Ω)

Eletrodo Horizontal 1526.58Disco Horizontal ao nível do solo 520.83

Haste vertical 410.37Disco vertical a profundidade R 388.21

Disco horizontal a profundidade R 343.31

Semi-esfera ao nível do solo 331.57

Esfera a profundidade R 248.68

=2500 Ω.m (resistividade comum para solos em Minas GeraisRaio = 1.2m; L=2.4m; a=0.05m/2

Curva de Potencial para semi-esfera aterrada

Desempenho de aterramento semi-esférico usando dados de resistividade local

Fórmulas úteis para Rt (solos homogêneos)

Aspectos práticos• A resistividade é o parâmetro mais importante a ser

medido ao se projetar um aterramento. Ela pode variar em locais diferentes no mesmo terreno.

• Faz sentido adotar resistividade média para todo o terreno a fim de projetar a malha? Depende das dimensões e características do terreno.

• Se a semi-esfera que engloba o seu aterramento não atingiu a Rt desejada, fazer uma correção de solo com tratamento químico não irá resolver o problema.

• A resistividade deve ser medida em cada local onde será instalada a malha. Por isso se mede resistividade quando a obra ainda será construída.

Aspectos teóricos e técnicos para medição da resistência de um

aterramento

Medição de Resistência de aterramento

Medição de Resistência de aterramento

Efeito da aproximação das hastes

Método da queda potencial (3 terminais)

Fim da Zona de influência do aterramento

Cuidados na mediçãoAlterações na distribuição de corrente

Como se mede Rt para grandes sistemas de aterramento ?

• Usualmente, o patamar pode começar a ser encontrado de 4 a 10x a maior dimensão da malha. Se a malha tiver 1km, o patamar estará a 10km e o eletrodo de corrente mais distante ainda.

• Aterramentos de grande porte tem baixa resistência. Com o aumento da distância dos eletrodos de corrente, a resistência intrínseca dos cabos de medição se soma à Rt. Além disso, efeitos como indutâncias entre cabos afeta a medição.

• O resultado final da medição não é confiável.

Estimativa para se encontrar o patamar

Técnicas para medição de Rt em grandes sistemas

• Intersecting curves Method• Slope Method• Four Potential Method• Star-Delta Method

Intersecting Curves Method

Slope Method

Four Potential Method

Star-Delta Method

Curiosidades

• PÁRA RAIO NÃO ATRAI RAIOS. DUVIDA?

Situações de exposição de risco

Turista no Sequoia National Park. Espantado, o irmão tirou a fotografia. 5 minutos depois que eles saíram um raio atingiu a plataforma e matou uma pessoa e feriu sete.

Conclusões finais

• Aterramentos representam um importante sistema tanto na segurança , quanto no bom funcionamento dos sistemas elétricos

• Um SPDA mau instalado e um aterramento mau feito pode gerar grandes prejuízos para uma empresa

• Grandes sistemas de aterramento necessitam de múltiplos métodos de medição para se obter um valor confiável.