Sistemas de Aterramento

Especialização em Engenharia da Manutenção Industrial

Generalidades

Mais baixa possível Tensões que produzam correntes superiores

a suportada pelo homem Todas as estruturas metálicas deverão ser

solidamente aterradas (tanques com gás pressurizado eletricidade estática)

500.000 V+

-

5.000 A+ -

Segurança

Suportablilidade do Corpo Humano

Dificuldades em se soltar do

objeto energizado

Graves contrações

musculares e asfixia

Queimaduras intensas, sangue sofre processo de eletrólise,

asfixia imediata e necrose dos

tecidos

15 mA 25 mA 80 mA Alguns Ampères

Resistêcia do Corpo Humano

Resistência entre as mãos Secas: 5.000 W Úmidas: 2.500 W Molhadas: 1.000 W Imersas na água: 500 W

Liagação à Terra

Na prática, metade da resistência total de aterramento concentra-se a 15 cm da haste Consideremos uma resistência de aterramento de 25W e uma

corrente de 1000A injetada na haste...25Ω

1000A = 12500V2

V

Conceito de Resistência de Terra

a

Ra

R

Conceito de Resistência de Terra

a

Ra

R

Conceito de Resistência de Terra

a

Ra

R

Conceito de Resistência de Terra

a

Ra

R

Conceito de Resistência de Terra

a

Ra

R

Resistência de Terra de um Eletrodo Conectar o Instrumento conforme figura

Tomar primeira leitura com eletrodo P a 20 % da distância EC

Repetir para EP de 40, 50, 70 e 80 % de EC Cálculos Matemáticos mostram que a

resistência ôhmica se encontra a 62 % de EC

Resistência de Terra de uma Malha Procedimento igual ao

do eletrodo, apenas a distância EC deve ser no mínimo 5 vezes a maior diagonal da malha

Se o gráfico não for =A, a medida está incorreta e deverá ser aumentado EC

Distância da Subestação

Res

istê

ncia

A B C D

Tensão de Toque

Rb

Re/2

Rg1 Rg2

Tensão de Passo

Tensão de Passo [cont.]

IEEE80 Corpo 1k W Pé-Terra 9k(s) a 3k W(m) Máxima Corrente

Corpo Humano: 0,116

Ibt

Rb

RrRg1 Rg2 Rg3

Medida da Tensão de Passo [cont.]

2k

V

Distância (m)

Tn

esã

o (

V)

1 m

Resistividade dos Solos

Mínima MáximaSolos alagadiços e pantanosos 0 30Lodo 20 100Húmus 10 150Argilas plásticas 0 50Argilas compactas 100 200Areia argilosa 50 500Areia silicosa 200 3.000Solo pedregoso nu 1.500 3.000Solo pedregoso coberto com relva 200 500Calcários moles 100 400Calcários compactos 100 5.000Calcários fissurados 500 1.000Xisto 50 300Micaxisto 0 800Granito e arenito 100 1.000

Resistividade (Ohm x m)Natureza dos Solos

Eletrodos de Aterramento

Naturais

Fabricados

Encapsulados em concreto

Outros

Conexões aos Eletrodos

Dispositivos Mecânicos

Solda Exotérmica

Compressão

Corrosão Eletrólise

Série Eletromotiva dos Metais

1 A1 ano

1 KgAÇO

13 KgZINCO

35 KgCHUMBO

Aterramento X Proteção

Proteção Contra Choques Elétricos

Nenhum Efeito

Perceptível

Efeitos Fisiológicos Geralmente Não Danosos

Efeitos Fisiológicos Notáveis (parada cardíaca, parada

respiratória, contrações musculates, geralmente reversíveis)

Elevada Probabilidade de Efeitos Fisiológicos Graves e Irreversíveis:

Fibrilação Cardíaca e Parada Respiratória

PCE Esquema TT

Corrente pequena para acionar disjuntores ou fusíveis... DRs são necessários

PCE Esquema TN

PCE Esquema IT

Descargas Atmosféricas

NBR 5410/97: o eletrodo preferencial de aterramento é aquele que utiliza a ferragem da fundação do concreto armado Rat < 1 W

Sobretensões

Proteção de Equipamentos Eletrônicos

Seqüência Histórica

Utilização do mesmo sistema do aterramento de força

Utilização de um sistema isolado Sistema radial de ponto único Malha de Terra de Referência – MTR

PSE Sistema de Força

Malhas de terra completamente inadequadas Percorridas por correntes espúrias

Anódicas/catódicas Circulação de neutro Induções eletromagnéticas

Descargas Atmosféricas Curto Circuitos

PSE Aterramento Isolado

Reduz as correntes espúrias Não equalização da carcaça dos

equipamentos e o terra eletrônico Existe um acoplamento entre os dois terras Deficiências construtivas da malha te terra

eletrônico

PSE Ponto Único (1)

TP Barra de Aterramento que

recebe o condutor de proteção

TE Barra de Terra de Referência para

equipamentos Eletrônicos (isolada do quadro)

CPE Condutor isolado de proteção dos quadros de equipamentos eletrônicos

CTE Condutor isolado de aterramento das TE

PSE Ponto Único (2)

Elimina a falta de segurança pessoal devido a ddp entre os terras

Os equipamentos eletrônicos continuam isolados do painel de sustentação

Acoplamento capacitivo entre os terras

PSE Malha de Terra de Referência (MTR)(1)

PSE Malha de Terra de Referência (MTR)(2)

Equalizar as barras de terra dos diversos equipamentos eletrônicos

Comprimento de um condutor < 1/20 do comprimento de onda ddp despresível 60MHz 30cm

Uma chapa equlizaria qualquer freqüência!

Interligação MTR com o Sistema de Força

É desejável a interligação intencional à malha de

força para cumprimento da condição de segurança

pessoal!!!

Componentes Metálicos

Outros Aspectos Importantes

Complementos: Gaiola de Faraday Protetores de Surto No Breaks Distanciamento dos cabos de força dos cabos

sensíveis, atendendo as normas de Compatibilidade Eletromagnética

Aterrar as blindagens nas duas pontas para freqüências maiores que kHz.

Terminal de Aterramento Principal

Choques

Descarg

as A

tmo

sféricas D

iretas

Sobretensões

Eq

uip

amen

tos

Ele

trô

nic

os

Descargas Eletrostáticas

TAP

Barra de cobre nu de no mínimo 50mmX3mmX500mm

Isolado da parede e o mais próximo possível do solo

Dever ser conectado em um único ponto ao anel de aterramento por meio de um cabo isolado de 16mm2

Resistência de Aterramento

Com a equipontencialidade garantida, a resistência de aterramento deixa de ser o fator mais importante

NBR5519 < 10W

Aterramento Moderno, Eficiente e Integrado (1)

Utilização da ferragem da estrutura, interligada em anel por um eletrodo de cobre nu, com eletrodo de aterramento

Presença do TAP no quadro geral de baixa tensão, interligado ao anel, enterrado por meio de um cabo de cobre isolado

Ligações, por meio de cabos de cobres nus ou isolados, de todos os elementos (radiais e na distância mais curta possível)

Utilização de protetores contra sobretensões na entrada da instalação. Os terminais de terra destes equipamentos deverão ser ligados ao TAP por meio de cabos de cobre isolados

Aterramento Moderno, Eficiente e Integrado (2)

Ligações dos terras dos protetores de sobretensão dos equipamentos eletrônicos, através dos condutores de proteção dos circuitos terminais até o TAP

Ligações de todos os terras dos equipamentos ao TAP

Ligação das MRT dos equipamentos sensíveis ao TAP por meio de condutores o mais curto e retos possíveis

Ligas os condutores de equipotencialidade da instalação ao TAP o mais curto e retos possíveis.

Medida da Tensão de Passo

Objetiva detectar a existência de gradientes de tensão perigosos dentro da subestação

Injetar correntes de malha (50 a 300 A) Medir a tensão nos diferentes pontos Fazer a transformação utilizando:

CCPASSO MEDIDA

ENSAIO

IV V

I

Norma de Segurança

Botas e Luvas com islomento >= 5.000 V Condutores isolados e em codições de

serviço Evitar medições em dias de tempo ruim Considerar procedimentos como se fosse

uma linha viva O terra medido deverá estar desconectado

do sistema

Considerações Finais

Melhoria do aterramento Maior profundidade Eletrodos auxiliares em paralelo Tratamento químico

Manutenção Periodicamente verificar conexões Cabos seccionados