Aterramento Siemens

Seminrios Tcnicos 2003 Engenheiros e ProjetistasMdulo 4 S Proteo contra choques eltricos e aterramento das instalaes de baixa tenso

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Seminrios Tcnicos 2003

Proteo contra choques eltricos e aterramentos das instalaes eltricas de baixa tenso

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sProteo contra choques eltricos e aterramentos das instalaes eltricas de baixa tensondice 1. Definies e Conceitos bsicos1.a. Resistividade 1.b. Resistncia do aterramento 1.c. Componentes do aterramento de uma instalao 1.d. Resistncia de aterramento de uma malha 1.e. Valor da resistncia de Aterramento 1.f. O que Prescrevem as normas NBR5410 e NBR5419 1.g. Solos bons e maus condutores 1.h. Tenses notveis 2. Os Esquemas de Aterramento 2.a. Esquemas no padronizados industriais 2.b. Indicao dos esquemas de aterramento 2.c. O Esquema TT 2.d. O Esquema TN 2.e. O Esquema TN-C 2.f. O Esquema TN-S 2.g. O Esquema TN-C-S 2.h. O Esquema IT 3. Proteo contra choques eltricos 3.a. Efeito fisiolgico da corrente no corpo humano 3.b. O socorro s vtimas 3.c. Proteo contra contatos diretos e indiretos 3.d. Proteo contra contatos diretos 3.e. Preveno contra contatos indiretos 3.f. Condies das influncias externas determinantes para seleo das medidas de proteo contra choques 4. Os dispostivos de corrente residual/Diferencial DR 4.a. Aplicao


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s1. 1.a. Definies e Conceitos Bsicos Resistividade

numericamente igual resistncia entre duas faces opostas de um cubo construdo com o material e com aresta unitria (NBR 7117:1981). So usadas as unidades: .m ou .cm. Se o material for um metal fcil construir um cubo desse material. Se o material for liquido, construda uma cuba, de material isolante, onde so instalados dois eletrodos iguais montados a uma distncia fixa. Conhecida a rea dos eletrodos e a distncia entre eles, calculada a resistividade (em alguns casos a condutividade, que o seu inverso). Existem dispositivos para medir a resistividade/condutividade de um liquido em movimento, quando essa propriedade importante para um processo industrial. No caso do solo que composto de materiais diferentes, com graus de compactao e teor de umidade tambm diferentes possvel determinar a resistividade mdia a partir de uma amostra do solo. Solo no estratificado

Essa amostra deve ser de tamanho razovel e tratada com muito cuidado para poder representar o solo local. Um mtodo usado em laboratrio consiste em construir um cubo de madeira com aresta de 1m e com duas faces apostas cobertas por chapas metlicas. O material retirado do solo, do qual foi medida a compactao e o teor de umidade misturado e colocado na caixa cubica em camadas. Aps a deposio de cada camada o material socado para reproduzir a mesma compactao do solo original. Se o material chegou a secar, por evaporao, deve ser juntada gua para reproduzir a umidade do solo original. Completadas todas as camadas, deve ser feita a medio da resistncia entre as faces metlicas opostas. O resultado da medio em ohms a resistividade do solo em ohm.m. Por essa descrio simplificada do mtodo pode-se ver que o resultado obtido poder apresentar grandes variaes de acordo com os


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sprocedimentos e cuidados seguidos. Alm disso deveramos tirar muitas amostras em um terreno para ter uma resistividade mdia, no s ao longo da rea, mas tambm a diferentes profundidades. Existem mtodos para medir a resistividade do solo em uma rea e estratificar as resistividades de modo a substituir o solo original por um solo de vrias camadas de resistividade constante. O mtodo padronizado pela ABNT para medir a resistividade do solo (NBR-7117:1981 ) o mtodo de Wenner que descrevemos a seguir. Devem ser cravadas no solo 4 hastes verticais, alinhadas e separadas por uma mesma distncia. A parte cravada no solo no deve ser maior de 1/20 da distncia entre as hastes. Um terrmetro de quatro terminais tem seus dois terminais de corrente ligados s hastes externas e os terminais de potencial correspondentes, ligados as hastes internas, como indicado no croquis abaixo. Resistividade do solo- Medio Mtodo de Wenner

O aparelho fornece uma corrente entre os terminais C2 e C1 que vai circular pelo solo e produzir uma queda de tenso entre as hastes 2 e 3 que ser detectada pelos terminais P1 e P2. O terrmetro dispe de um circuito em ponte que dividir o valor da tenso pelo valor da corrente fornecida e dar a resistncia atravs da leitura no visor. A resistividade ser calculada por = 2Ra, onde: R a leitura em do terrmetro; calculada em .m; distncia entre as hastes em metros.

Variando-se a distncia a e os pontos de medio obteremos um conjunto de valores da resistividade a cada profundidade a. Calculando a mdia dos valores obtidos para cada distncia ou seja para cada profundidade e traando um grfico (m,a) da resistividades mdias em funo das profundidades teremos uma curva das resistividades medias.


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Os pontos de referncia so onde deve ficar o aparelho e a partir desse ponto vo sendo cravadas as estacas com as distncias a, em cada uma das seis direes. Os valores de a recomendados, mas no obrigatrios, so: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64... metros, de acordo com o tamanho do terreno. Essa seqncia de razo 2 conveniente mas, como dito acima no precisa ser seguida. Quanto maior o nmero de medies feitas, mais precisa ser a medida. Entrando com os dados correspondentes a cada ponto em um programa, como TecAT-4, obtemos inicialmente o grfico das resistividades mdias e a seguir a estratificao em 2, 3 ou 4 camadas, de acordo com o tipo do solo. O programa fornece a profundidade e a resistividade de cada camada. Curva resistividade em m = f(d) distncia em metros.m 1000

100

10 10 100 m

A partir da existem mtodos grficos e mtodos computacionais para calcular a estratificao. Por ter muitas restries na aplicao e por sua impreciso, os mtodos grficos foram substitudos por programas computacionais muito mais rpidos e precisos. A norma citada acima recomenda a medio segundo os lados de um quadriltero traado no terreno e em duas direes a partir do centro.


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sEstratificao das resistividades

A resistncia de aterramento a relao entre a corrente que circula entre a malha e um ponto distante e a tenso aplicada entre esses dois pontos. A resistncia de aterramento de um eletrodo a soma de trs parcelas: Resistncia do eletrodo, Resistncia de contato entre o eletrodo e o solo Resistncia do solo em torno do eletrodo.

A primeira parcela muito baixa, tanto pelas dimenses com pela resistividade do material, que muito baixa. A segunda parcela, se o eletrodo for vertical e cravado sob presso no solo, tambm muito baixa; se o eletrodo for introduzido solto no solo, provvel que a resistncia de contato seja elevada. A terceira parcela que determina o valor da resistncia de aterramento, salvo no caso do eletrodo ter um mau contato com o solo.

1.b.

A resistncia de aterramento

A terra no um sorvedouro de correntes, capaz de absorver qualquer quantidade de energia, mas deve ser considerada como um condutor que faz parte de um circuito por onde passa corrente. No caso das descargas atmosfricas, a terra faz parte do circuito delas: a corrente do raio sobe da terra para a nuvem em um canal ( o raio) com uma densidade muito alta de corrente e com uma temperatura tambm muito alta e constitui a parte visvel da descarga e desce lateralmente em redor da nuvem com uma densidade muito baixa. A segunda parte, no visvel mas constatada pela alta densidade de cargas eltricas (eltrons e ons) na atmosfera durante as tempestades. Em um curto-circuito fase-terra a corrente que entra na terra no ponto de curto, retorna fonte (transformador ou gerador) circulando pela terra. Em ambos os casos a presena da corrente constatada pelas tenses (denominadas de passo) que aparecem na superfcie do solo. A terra deve ser considerada um condutor especial mas que como todo condutor apresenta uma resistncia. Para efeito de modelagem, pode-se simplificar atravs de algumas hipteses: O eletrodo uma haste vertical cravada em solo de resistividade homognea. A corrente sai perpendicularmente do eletrodo e penetra no solo.


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sEm torno do eletrodo formam-se superfcies cilndricas equipotenciais

A contribuio do solo para a resistncia pode ser imaginada como a soma de vrios cilindros

com

espessuras pequenas, feitos com o material do solo e com dimetros crescentes a partir da superfcie do eletrodo. Cada uma dessas cascas ter uma resistncia que vai diminuindo a partir da primeira junto ao eletrodo, pois a suas superfcie vai aumentando. Uma casca entre as superfcies A e B apresentar uma resistncia: R = l/S S l d r l ou R .d/ 2 r l , onde:

resistividade superfcie comprimento de um condutor espessura da casca entre A e B raio mdio da casca altura da casca (comprimento do eletrodo)

A resistncia do solo nesse modelo igual soma das resistncias das diversas cascas do terreno. O fim da influncia do eletrodo ser o terra de referncia onde a resistncia R ser nula. Por esse modelo o solo pode ser representado por um condutor de seo varivel com sees crescentes a partir da seo inicial. No trecho final a resistncia ser nula e a seo ser infinita.


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Com modelo anlogo mas considerando o efeito da ponta do eletrodo resultando ento em cascas cilndricas completadas por hemisfrios na parte inferior, chega-se concluso de que a resistncia total de aterramento est concentrada nos primeiros 30 cm em torno do eletrodo (cerca de 70 %) (IEEE Std 142. 1991). Da a razo de se obter uma melhoria da resistncia de aterramento, umedecendo o solo em torno do eletrodo, ou tratando com sal ou outro material de baixa resistividade.

1.c.

Componentes do aterramento de uma instalao

Alm do eletrodo (T) ou malha de aterramento que esto em contato com a terra, diretamente ou atravs do concreto da fundao so necessrios outros componentes para aterrar todos as partes dos equipamentos e do sistema eltrico que devero ser aterradas. Os componentes adicionais so:

Terra de referncia (E): eletrodo ou eletrodos afastados da instalao que serve(m) de referncia para medio.

TAP ou LEP (B) - terminal de aterramento principal ou ligao equipotencial principal: uma barra de impedncia baixa e de tamanho suficiente para receber todas as conexes necessrias. instalada isolada da parede ou de um quadro por isoladores de baixa tenso. Uma barra de cobre de 50mmx6mm e comprimento de 50cm a 1 metro ou mais em geral satisfatria. O comprimento a ser adotado depende do nmero de conexes que devero ser feitas.

Elemento condutor ou massa condutora estranha (C): parte condutora exposta que no faz parte da instalao eltrica mas que poder introduzir um potencial, geralmente o da terra.


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sTerminal de aterramento ou terminal de aterramento secundrio ou suplementar (TAS): uma barra similar ao TAP instalada de maneira similar para aterrar os equipamentos de uma sala ou de um andar

Massa (M): a estrutura metlica de um equipamento. Condutor de aterramento (1): o condutor de cobre que vai interligar o TAP ao eletrodo de aterramento. Sua dimenso, se no for entrar em contato com a terra ser de 35 mm, e se for ficar enterrado, 50mm.

Condutor de equipotencialidade principal (2): o condutor de cobre de 16 mm que interliga o TAP a um condutor ou massa estranha, como uma estrutura metlica ou a ferragem de reforo do concreto armado.

Condutor de proteo principal (3): condutor de cobre que interliga os TAS ao TAP. Condutor de proteo (4): o condutor PE que interliga as massas dos equipamentos aos TAS ou ao TAP da instalao. O dimensionamento dado pela NBR-5410 em funo da bitola dos condutores do sistema de fora. Para S seo do condutor dos condutores das fases at 16 mm, usa-se S; para condutores entre 16mm e 35 mm usa-se 16 mm, para s>35 mm, usa-se a metade da seo usada nas fases.

Condutor de equipotencialidade suplementar (5): o condutor que interliga a massa de um equipamento estrutura metlica ou ferragem do concreto armado de uma estrutura.

M C 5 4 4

M

b 3

2 B 1 RT T

C 2 T' E

A resistncia de aterramento de um eletrodo pode ser medida ou calculada; o clculo dificilmente pode ser feito atravs das frmulas tericas encontradas nos manuais, por que essas frmulas s se aplicam a solos de resistividade uniforme, o que raramente se encontra na prtica. O mtodo de clculo mais moderno e mais 9


spreciso usar um programa de computador que depois de fazer a estratificao como indicado acima, calcula a resistncia de aterramento do eletrodo. Quando se vai utilizar um s eletrodo, ou quando a rea pequena pode-se fazer uma aproximao: medese a resistncia de aterramento do eletrodo e calcula-se a resistividade mdia ou equivalente do solo entrando-se na frmula com o valor medido da resistncia e calculando-se o da resistividade. Assim, se tivermos um eletrodo de comprimento L e raio a, para o qual a medio da resistncia de

aterramento foi R, utilizando a frmula abaixo, pode-se calcular o valor de : R= (ln 4L/a 1) / 2L ou seja = R . 2

l/

(ln 4L/a 1)

Fora esse caso, o clculo deve ser feito com indicado a seguir: Obtida a estratificao, entra-se com o desenho da malha de aterramento e o programa TecAt calcula a resistncia da malha, e se a malha for de uma subestao, o programa fornece as tenses de toque e de passo que ocorrero nessa malha quando nela for injetada uma dada corrente de falta terra. A resistncia de aterramento vai variar durante o ano de acordo com o ndice pluviomtrico: na estao das chuvas o valor ser o mnimo e na estao das secas o valor ser o mximo. Para no cometer erros de avaliao, a medio da resistncia deve ser feita com o terreno normal, no encharcado por chuvas recentes. Uma prtica aconselhada a medio ser feita aps 10 a 15 dias sem chuvas. A distncia entre o ponto distante e a malha varia com a resistividade do solo e est entre 6 e 10 vezes a maior dimenso da malha (se a malha for retangular a maior dimenso ser a sua diagonal).

1.d.

Resistncia de aterramento de uma malha medio

Dd= (6 a 10) D

Para se ter certeza que a medio foi feita a uma distncia correta, faz-se a medio com vrias distncias e traa-se o grfico em papel dilogartmico de R em funo de d. O valor da resistncia ser o patamar da curva ou o seu ponto de inflexo.


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Grfico r = f(d)

RR

m 1.e. Valor da resistncia de Aterramento

O valor da resistncia de aterramento importante para a proteo das pessoas porque ela dar o valor do potencial a que elas podero ser submetidas quando for injetada na malha uma certa corrente de curto terra. Para a proteo dos Equipamentos da Tecnologia da Informao (ETI) anteriormente designados Equipamentos Eletrnicos Sensveis (EES) esse valor no obrigatoriamente baixo. irreal exigir uma malha de terra de resistncia de aterramento de valor inferior a 5 e muito errado exigir uma malha de terra isolada. irreal porque o valor depende do solo e este pode ter uma resistividade to alta que ser impossvel obter o valor baixo exigido. muito errado tentar obter uma malha isolada porque quando passar pelo solo a corrente de um raio que caia nas proximidades (dezenas ou centenas de metros) essa malha isolada ficar a um potencial diferente da malha geral, podendo-se ter dois riscos: pessoal porque quem estiver trabalhando com o ETI ligado a essa malha ficar a um potencial diferente do edifcio (que est ligado malha geral) e portanto sujeito a um choque de conseqncias que podem ser funestas material porque surgir entre o ETI e a fonte de alimentao ou entre 2 ETIs uma tenso que poder causar a queima de componentes ou a sua completa destruio.


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s1.f. O que Prescrevem as normas NBR5410 e NBR5419

As normas NBR-5410 e 5419 prescrevem os seguintes tipos de aterramento: Tipo A ou pontual em que a cada descida do sistema de proteo contra descargas atmosfricas (SPDA) corresponde um aterramento (haste vertical ou condutores horizontais) Tipo B em anel em que todas as descidas so ligadas a um condutor horizontal em forma de anel em torno do prdio. costume em cada descida instalar uma haste vertical. Pela fundao em que usada como aterramento a ferragem de uma fundao em concreto armado ou a ferragem de uma estrutura que serve de fundao a um edifcio em estrutura metlica. Este tipo, em geral, uma variao do tipo em anel. A fundao constituda por uma viga baldrame e/ou pelas bases das colunas. Se no houver certeza da manuteno da continuidade da ferragem estrutural das vigas baldrame e das fundaes dos pilares deve-se instalar durante a construo um condutor (sob a forma de um cabo de ao galvanizado ou de barras soldadas ou fortemente conectadas) com sadas do concreto para interligao s barras ou terminais principais de aterramento (TAP). Esta ultima soluo (aterramento de fundao) indicada como preferencial pelas normas brasileiras citadas acima. Se no for possvel ou desejvel fazer o aterramento pela fundao, podem, ser usados os eletrodos no naturais ou convencionais, indicados a seguir: Eletrodos de Aterramento Convencionais Tipo de eletrodo Dimenses mnimasTubo de ao zincado Perfil de ao zincado Haste de ao zincado Haste de ao revestida de cobre Haste de cobre 2,40m de comprimento e dimetro nominal de 25mm Cantoneira de (20mm x 20mm x 3mm) com 2,40m de comprimento Dimetro de 15mm com 2,00 ou 2,40m de comprimento Dimetro de 15mm com 2,00 ou 2,40m de comprimento Dimetro de 15mm com 2,00 ou 2,40m de comprimento 25mm2 de seo, 2mm de espessura e Fita de cobre Fita de ao galvanizado Cabo de cobre Cabo de ao zincado Cabo de ao cobreado 10m de comprimento 100mm de seo, 3mm de espessura e 10m de comprimento 25mm2 de seo e 10m de comprimento 95mm2 de seo e 10m de comprimento 50mm2 de seo e 10m de comprimento2

ObservaesEnterramento totalmente vertical Enterramento totalmente vertical Enterramento totalmente vertical Enterramento totalmente vertical Enterramento totalmente vertical Profundidade mnima de 0,60m Largura na posio vertical Profundidade mnima de 0,60m Largura na posio vertical Profundidade mnima de 0,60m Posio horizontal Profundidade mnima de 0,60m Posio horizontal Profundidade mnima de 0,60m Posio horizontal


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s1.g. Solos bons e maus condutores

Os solos so constitudos por materiais isolantes (silicatos, xidos) sais minerais ionizveis, gua e carbono. A conduo se d por ionizao. A classificao dos solos feita de acordo com a resistividade, que uma funo da composio, da temperatura e da umidade. A resistividade considerada muito baixa quando menor ou igual a 30 .m: considerada baixa quando menor ou igual a 100 .m. Em correspondncia um solo considerado bom condutor quando a resistividade est entre 50 e 100 .m. Como exemplo desses solos temos os solos pantanosos, com resduos vegetais em fundos de vales ou nas margens dos rios. Os solos maus condutores tm resistividade bem mais alta e so exemplos: os arenosos e os rochosos, em locais altos sem vegetao.

1.h.

Tenses notveis

Algumas tenses caractersticas que aparecem quando da ocorrncia de falhas de isolao ou de faltas so conhecidas como tenses notveis e so as seguintes: Tenso de falta(Uf) - tenso entre massa sob falta e o terra de referencia Tenso de contato (Uc) tenso entre duas partes simultaneamente acessveis Tenso de contato presumida (Ui) maior tenso possvel da tenso de contato com falta direta Tenso de contato segura (UL) valor da tenso de contato suportvel pelas pessoas nas condies e situaes previstas pela NBR-5410.

2.

Os esquemas de Aterramento

Designamos por esquema de aterramento de um circuito o esquema que indica o modo pelo qual um ponto da fonte de alimentao da instalao e as massas dos equipamentos so ligadas terra. A fonte das instalaes pode ser um transformador prprio (fazendo parte da subestao ou posto da transformao da empresa) ou a rede da concessionria que fornece energia em baixa tenso, ou um gerador prprio. O ponto da fonte que ligado terra geralmente o neutro de uma alimentao em estrela; quando a alimentao um tringulo, pode-se aterrar uma das pontas do tringulo ou o ponto central de uma das fases. A padronizao brasileira indica para as redes pblicas de distribuio em baixa tenso fornecimento pelas concessionrias em (380 / 220 V) ou em (220 / 127 V) e nesses casos sempre o Neutro que aterrado. Outros tipos de distribuio como em ( 230/115 V) com o centro de uma das fases ligado terra, ou em 220 V sem terra, esto sendo substitudos para atender nova legislao.


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s2.a. Esquemas no padronizados / Industriais

208/120v

ou

220V (fase - fase)

230/115V ou trifsico

230V

Quando a instalao em BT for prpria, derivada de uma Subestao alimentada em AT (69kV ou 138kV) o projetista poder escolher a melhor alternativa. Nesses caso so usadas outras tenses, como 440 V, 460 V e 480 V (so as mais encontradas nas instalaes industriais).

2.b.

Indicao dos esquemas de aterramento

O esquema de aterramento indicado por duas letras bsicas que em alguns casos so acompanhadas de outras letras. As letras bsicas so T, N e I, e os esquemas bsicos so: TT, TN e IT. As letras complementares so C e S. A primeira letra indica como o neutro da fonte est em relao terra. Assim, quando a primeira letra for: T o neutro da fonte diretamente ligado a terra I o neutro da fonte isolado da terra ou aterrado por uma impedncia elevada: 1500 Nota: 500

Em algumas instalaes industriais o neutro aterrado com uma resistncia de valor mais baixo para reduzir a corrente de curto para terra a alguns ampres e que detectada por um sensor (ground sensor) instalado no neutro. Nesses casos preciso verificar a tenso de toque para a maior corrente de curto circuito e o tempo de atuao da proteo. Se essa tenso for maior que a tenso segura (50V para locais secos, 25V para locais midos) desligamento ou melhorar a resistncia de aterramento. ser necessrio diminuir o tempo de


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sAs massas dos equipamentos so suas estruturas ou carcaas condutoras que esto separadas das partes vivas pela isolao bsica do equipamento. Quando esta isolao perfurada ou se torna muito baixa a massa fica energizada. A Segunda letra indica como as massas esto ligadas a terra: T as massas so ligadas diretamente ao eletrodo de terra ou malha de terra, que separado (a) do eletrodo (ou malha) de aterramento do neutro da fonte. Este aterramento usado nos esquemas TT e IT. N as massas esto ligadas a um condutor que aterrado na origem da instalao Este aterramento usado nos esquemas TN.

2.c.

O Esquema TT

Com o Neutro da fonte aterrado em um eletrodo e as massas ligadas a um eletrodo separado a corrente de curto circuito Fase-Terra ser pequena, da ordem de dezenas de ampres pois ser o resultado da diviso da tenso fase-terra (127V ou 220V) pela soma das resistncias de aterramento dos dois eletrodos (cada um com uma resistncia da ordem de 10 : 5 a 20 ). Para a maior tenso fase-terra (220V) e a menor soma das duas resistncias (10 ) a corrente ser de 22 A e para o outro caso extremo, teremos tenso de 127V e soma das resistncias de 40 , a corrente ser de 3,2 A (vide figura abaixo).Este sistema compatvel com as necessidades dos Equipamentos da Tecnologia da Informao (ETI).

L1 L2 L3

Sistema 380 / 220 V

PE

Icc = 220 / (20+10) = = 7,1A

R 10

R 20 Uc = 7,1 x 20 = 142 V !!! Aterramento das massas

Aterramento da fonte de alimentao


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sCom as correntes de curto-circuito de valores to baixos os dispositivos de proteo contra sobrecorrentes (DPCC) no atuam e ser necessrio o uso de dispositivos de corrente diferencial residual DR, com prescreve a norma NBR-5410:5.1.3.1.5 Esquema TT Devem ser obedecidas as prescries descritas a seguir: a) todas as massas protegidas por um mesmo dispositivo de proteo devem ser ligadas por condutor de proteo a um mesmo eletrodo de aterramento. Se forem utilizados vrios dispositivos em srie, esta prescrio aplicvel a cada grupo de massas protegidas pelo mesmo dispositivo; b) no esquema TT, a proteo contra contatos indiretos por seccionamento automtico da alimentao deve ser assegurada por dispositivos a corrente diferencial-residual (dispositivos DR); c) a seguinte condio deve ser atendida: RA . In UL Onde: RA a soma das resistncias do eletrodo de aterramento e dos condutores de proteo das massas; In a corrente diferencial-residual nominal; UL a tenso de contato limite. NOTA - Quando, numa mesma instalao, algumas massas se encontrarem na situao 1 e outras na situao 2, e ambas ligadas ao mesmo eletrodo de aterramento, ou a eletrodos de aterramento aparentemente separados mas eletricamente confundidos, deve ser adotado o menor valor de UL. d) quando a condio c) acima no puder ser respeitada, deve-se realizar uma ligao eqipotencial suplementar, conforme indicado em 5.1.3.1.7; e) visando seletividade, dispositivos a corrente diferencial-residual do tipo S conforme IEC 1008-1 e IEC 1009-1 podem ser utilizados em srie com dispositivos a corrente diferencial-residual do tipo geral. E para assegurar seletividade com os dispositivos a corrente diferencial-residual do tipo S admite-se um tempo de atuao no superior a 1 s em circuitos de distribuio.

2.d.

O esquema TN:

T tem o mesmo significado que para o esquema TT N as massas so ligadas ao condutor neutro que tambm interliga as massas (PEN) ou a um condutor separado (PE) de interligao das massas que aterrado juntamente com o neutro da fonte. Quando o condutor usado para interligao das massas o neutro, este passa a ser denominado condutor PEN, de PE+N. Esta denominao vem do fato desse condutor ter 2 funes: condutor da corrente de desequilbrio entre as fases de um circuito polifsico ou da corrente de retorno de um circuito monofsico (funo neutro - N) condutor da corrente de fuga terra (dezenas de A) das isolaes dos equipamentos e da corrente de curto-circuito Fase-Terra quando falhar uma das isolaes (funo de proteo PE). A NBR-5410 estabelece o valor mnimo da seo a ser empregada. Se a seo S dos condutores das fases for menor que 16 mm, usar para o condutor PE a seo S; se a seo S estiver entre 16 e 35 mm, usar 16mm; se a seo S for maior que 35mm, usar S/2.


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sOs sistemas TN so divididos em: TN-C, quando h o condutor PEN TN-S, quando h os condutores PE e N separados. TN-C-S, quando at um dado ponto do circuito existe o condutor PEN e dali em diante o PEN aberto e passam a existir dois condutores separados PE e N. Quanto ao uso dos DRs no esquema TN a NBR-5410 especifica:6.3.3.2.3 No esquema TN, se para certos equipamentos ou para certas partes da instalao uma ou mais das condies enunciadas em 5.1.3.1.4. no puderem ser respeitadas, essas partes podem ser protegidas por dispositivo DR. Neste caso, as massas no precisam ser ligadas ao condutor de proteo do esquema TN, desde que sejam ligadas a um eletrodo de aterramento com resistncia compatvel com a corrente de atuao do dispositivo DR; o circuito assim protegido deve, ento, ser tratado como sendo um esquema TT, sendo a ele aplicveis as condies de 5.1.3.1.5. Todavia, se no existir nenhum eletrodo de aterramento eletricamente distinto, a ligao das massas ao condutor de proteo do esquema TN deve ser efetuada a montante do dispositivo DR. 5.1.3.1.4 Esquema TN Devem ser obedecidas as prescries descritas a seguir: a) todas as massas devem ser ligadas por condutores de proteo ao ponto da alimentao aterrado (neutro); b) o condutor de proteo deve ser aterrado na proximidade de cada transformador de potncia ou de cada gerador da instalao. Se existirem outras possibilidades efetivas, recomenda-se o aterramento do condutor de proteo em tantos pontos quanto possvel. O aterramento mltiplo do condutor de proteo, em pontos regularmente distribudos, pode ser necessrio para garantir que, em caso de falta para massas ou para a terra, o potencial do condutor de proteo e das massas que lhe so ligadas permanea to prximo quanto possvel do potencial local. Em construes de porte, tais como edifcios de grande altura, ligaes eqipotenciais entre condutor de proteo e elementos condutores estruturais locais, so indispensveis para assegurar o desempenho da funo do condutor de proteo. NOTA - Pela mesma razo, especifca-se ligar o condutor de proteo terra no ponto de entrada de cada edificao ou propriedade. c) nas instalaes fixas, pode-se utilizar um mesmo e nico condutor para as funes de condutor de proteo e de condutor neutro (condutor PEN), observadas as prescries de 6.4.6.2. d) as caractersticas dos dispositivos de proteo e as impedncias dos circuitos devem ser tais que, ocorrendo em qualquer ponto uma falta de impedncia desprezvel entre um condutor de fase e o condutor de proteo ou uma massa, o seccionamento automtico se efetue em um tempo no mximo igual ao especificado. Esta prescrio ser atendida se a seguinte condio for satisfeita: Zs . Ia Uo Onde: Zs a impedncia do percurso da corrente de falta; Ia a corrente que assegura a atuao do dispositivo de proteo num tempo no mximo igual ao especificado na tabela 20 ou a 5 s nos casos previstos na Nota de 5.1.3.1.3; e Uo a tenso nominal entre fase e terra. NOTA - Numa instalao dada, o valor de Zs pode ser determinado por clculo ou por medies. Tabela 20 Tempos de seccionamento mximos no esquema TN Uo Tempo de seccionamento (s) (V)115, 120, 127 220 277 400 > 400

Situao 10,8 0,4 0,4 0,2 0,1

Situao 20,35 0,20 0,20 0,05 0,02

Uo = tenso nominal entre fase e terra, valor eficaz em corrente alternada


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se) se as condies prescritas na alnea d) acima no puderem ser satisfeitas com dispositivos a sobrecorrente, deve-se realizar uma ligao eqipotencial suplementar conforme 5.1.3.1.7 ou ento assegurar a proteo por meio de dispositivos a corrente diferencial-residual. f) nos casos excepcionais em que possa ocorrer uma falta direta entre um condutor de fase e a terra, por exemplo em linhas areas, a condio seguinte deve ser atendida a fim de que o condutor de proteo e as massas que lhe so ligadas no atinjam um potencial em relao terra superior tenso de contato limite UL:

RB UL RE Uo ULOnde: RB a resistncia de aterramento global; RE a resistncia mnima presumida de contato com a terra dos elementos condutores no ligados ao condutor de proteo, atravs dos quais se possa produzir uma falta entre fase e terra; Uo a tenso nominal entre fase e terra; e UL a tenso de contato limite. NOTA - Essa prescrio no aplicvel quando a proteo assegurada por dispositivo a corrente diferencialresidual e nem cobre as redes de distribuio pblicas. g) no esquema TN podem ser usados os seguintes dispositivos na proteo contra contatos indiretos: dispositivos de proteo a sobrecorrente; dispositivos de proteo a corrente diferencial-residual (dispositivos DR). NOTAS 1 No esquema TN-C no possvel utilizar dispositivos DR. 2 No caso da utilizao de dispositivos DR, as massas podem no ser ligadas ao condutor de proteo do esquema TN, desde que sejam ligadas a um eletrodo de aterramento cuja resistncia seja compatvel com a corrente de atuao do dispositivo diferencial-residual. O circuito assim protegido deve ser ento considerado de acordo com o esquema TT, aplicando-se as prescries de 5.1.3.1.5.

2.e.

O Sistema TN-C

Este sistema mais econmico porque so passados menos condutores (4 no sistema trifsico e 2 no sistema monofsico); os plugues e tomadas so correspondentemente menores. Este esquema no utilizado nas instalaes com ETIs, porque as correntes de retorno passam pelas massas dos equipamentos e estas ficam a potenciais diferentes, fazendo com que circulem correntes pelas linhas de dados o que introduz rudos e s vezes destruio de alguns componentes. Diz-se por isso que o esquema no compatvel com a compatibilidade eletromagntica. Alm dessa aplicao o TN-C no deve ser empregado em locais com risco de incndio e exploso (reas classificadas) como os postos de gasolina, por exemplo. Neste esquema as correntes de curto-circuito so da ordem de milhares de ampres e, como todo esquema TN, no pode ser estendido vontade porque isso aumenta o lao de curto-circuito e, portanto, sua impedncia o que reduz a corrente de curto-circuito. Esta reduo pode fazer com que os DPCC no atuem ou atuem em tempo muito longo, o que pode ser causa de acidentes.


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sA ligao da massa ao condutor PEN deve ser feita por um condutor PE e no pelo N.L1 L2 L3 PEN

N Aterramento da Fonte

Massas

Condutor PE Condutor fase Impedncia do lao (milhares de ampres) Icc >> (milhares de ampres) Condutor PEN

2.f.

O Esquema TN-S

Neste esquema os condutores Neutro (N) e Proteo (PE) so interligados na origem da instalao e da em diante seguem separados. Como o condutor N conduz a corrente de retorno ou a corrente de desequilbrio (no sistema trifsico) haver sempre uma diferena de potencial entre ele e o condutor PE. O dimensionamento do Neutro deve ser suficiente para que essa diferena seja da ordem de 500 mV (norma americana). costume no Brasil admitir at 2 ou 3 Volts. As fontes de potncia no interrompidas (UPS ou No-break) so muitas vezes ajustadas para no permitir tenses superiores a esses valores indicados. s vezes alguns instaladores acham que o problema do terra e reduzem a resistncia de aterramento ou, pior ainda, fazem uma malha de terra independente, isolada, silenciosa com resistncia inferior a 5 e o problema no resolvido, ou resolvido at a queda de um raio nas redondezas (centenas de metros). Isto se entende facilmente pela figura abaixo que mostra as linhas de corrente que passam pelo solo a partir do ponto de impacto de um raio e os potenciais que surgem no solo (P1, P2 e P3). Se um equipamento, como uma central telefnica por ex., alimentado por uma linha de fora e uma linha de dados e cada uma aterrada atravs do respectivo DPS em um ponto diferente do solo, surgiro dentro do equipamento diferenas de potencial que causaro danos ou destruio de componentes principalmente dos cartes de circuito impresso. Alm desses pontos de aterramento, a massa da central ser aterrada no terra geral do prdio e ficar a outro potencial. Surgiro assim as diferenas de potencial:


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s

P1-P2 entre as entradas de fora e Telecomunicaes P1-P3 entre a entrada de fora e a terra

fora

telecom

DPS DPS

P1 P2-P3 entre as entrada de Telecomunicaes e a terra

P3 P2

Os DPS so os protetores contra sobretenses das linhas de fora e de dados (telefonia). Os DPS devero ser interligados e aterrados atravs do TAP em um nico ponto, que ser o terra geral do edifcio. As correntes de curto-circuito no esquema TN-S Percurso da corrente de curto-circuito L1 L2 L3 N PE V 0,5 V a 2 V

Icc >> Porque: Zcc

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