plugin-Aterramento

8/7/2019 plugin-Aterramento

1/8

Aprimeira utilizao conhecidadas armaduras (ferragens) doconcreto armado no aterramen-

to data da Segunda Guerra Mundial,mais precisamente de 1941, em um sis-tema idealizado pelo engenheiro HerbUfer para os depsitos de bombas dabase area Davis Monthan, em Tucson,

no Arizona, EUA. Os objetivos dessesistema eram proteger contra descargasatmosfricas e eletricidade esttica, estaltima causada por vento e tempestadesde areia. Anos maistarde, Ufer reinspecio-nou as instalaes e con-cluiu que eletrodos deaterramento utilizandoarmaduras do concretopromoviam uma menor emais consistente re-

sistncia de aterramentoque as prprias hastes,especialmente em re-gies com valores altosde resistividade. Devidoa esta antiga utilizao,o uso das armadurase/ou cabos e hastesinseridos nas fundaese baldrames de concreto freqentemente cha-mado de aterramentoUfer.

A Unio Alem das

Centrais Eltricas possui desde 1965 di-retrizes para a utilizao das armadurasdas fundaes como eletrodos de aterra-mento. Em 1979 foi publicada a normaalem (caderno 35 da VDE) sobre a in-cluso do sistema de aterramento nasfundaes dos edifcios residenciais.Em fins da dcada de 70, as recomen-

daes americanas incluram sistemasde aterramento com condutores embu-tidos em concreto, sendo que em 1978o National Electrical Safety Code

(ANSI-C2)-NEC incluiu pela pri-meira vez especificaes para eletrodosde aterramento embutidos nas fun-daes. Tambm o Green Book(ANSI/IEEE Standard 142-1982), quetrata especificamente de aterramento,ressalta em vrias sees as vantagensde se utilizarem as armaduras do con-

creto das fundaes como eletrodos deaterramento.

Podemos ento dizer que os aterra-mentos utilizando as armaduras das fun-

Sistema de

aterramento e

proteo contra raiosutilizando ferragens

do concreto armado

O grande nmero de ferros dasfundaes e das estruturas pr-moldadas prov aterramento

eficiente e gaiola de Faraday,que protege e atenua camposeletromagnticos internos,diminui foras eletromotrizesinduzidas nos circuitos dainstalao e minimizainterferncias prejudiciais apessoas e equipamentos. Esteartigo descreve a tcnica, seusconceitos e os cuidadosnecessrios, com exemplos

de casos reais.Galeno Lemos Gomes,

da Galeno Gomes Engenharia Consultoria e Treinamento

ATERRAMENTO

54 EM ABRIL, 2007

Fig. 1 Microohmmetro microprocessado em ligao Kelvin, utilizado para efetuar medies daresistncia eltrica de contato (o exemplo da foto o modelo MPK 254, da Megabrs)


2/8

daes como eletrodos de aterramento,e a proteo contra descargas atmosfri-cas pelo mtodo gaiola de Faraday uti-lizando as estruturas metlicas (telhase/ou seus suportes metlicos) e as ar-maduras do concreto, so prticamundialmente consagradas h aproxi-madamente 65 anos. Isso foi inclusivereconhecido por importantes normas erecomendaes publicadas ao longodesse perodo, como as normas bra-sileiras NBR 5419 e NBR 5410, a nor-ma internacional IEC 61024-1-2 e os

documentos estrangeiros ASE 4022,ANSI/IEEE std.142, BS 6651, entreoutros. As vantagens, descritas no snas publicaes mencionadas mas tam-bm resumidas a seguir, encorajam cadavez mais essa prtica, tanto em edifi-caes novas quanto nas j existentes.

Vantagens da utilizao dasarmaduras do concreto

Fundaes

Uma vez que o concreto sob o nveldo solo mantm sempre um certo graude umidade, seu valor de resistividade baixo, geralmente muito menor do queo valor da resistividade do prprio soloonde est sendo construda a edificaoou estrutura. Os valores tpicos do con-creto nessas condies variam de 30 a500 m.

O uso das ferragens da fundaotambm diminui as variaes de tensodurante a dissipao das correntes asso-ciadas s descargas atmosfricas para osolo, com conseqente diminuio dasdiferenas de potencial de passo e detoque, alm reduzir a impedncia do sis-

tema de aterramento e facilitar muito ocumprimento dos preceitos de eqipo-tencializao das instalaes eltricas(freqncia industrial), em concordn-cia com a NBR 5410/04.

Pilares, vigas e lajes

Com o uso das armaes do concre-to destes elementos, diminuem-se oscampos eletromagnticos internos edi-ficao, reduzindo as foras eletro-motrizes induzidas nos circuitos aliexistentes, e, em conseqncia, as inter-

ferncias prejudiciais a pessoas eequipamentos eletrnicos sensveis, co-mo os de tecnologia da informao(ETIs). Alm disso, conceitos ultrapas-sados, como sistemas de aterramento in-dependentes e seccionamento paramedio da resistncia de aterramento,

ABRIL, 2007 EM 55

Fig. 2 Conexo de cabo de aterramento de 50 mm2 comarmadura de baldrame, utilizando solda exotrmica

Fig. 3 Barra de equalizao local (BEL) interligada aobaldrame

Fig. 4 Placas metlicas interligadas s ferragens dospr-moldados para interligar estruturas, com pontos deacesso para futuras medies de continuidade eltrica

Fig. 5 Interligaes feitas com solda exotrmica entre asdiversas estruturas pr-moldadas, para garantir acontinuidade eltrica e formar a gaiola de Faraday.


3/8

passam a no existir quando aplicado omtodo da gaiola de Faraday utilizandoas armaduras dos pilares, vigas e fun-daes para a composio do sistema deproteo contra descargas atmosfricasdiretas.

Cuidados e restries

Como premissa bsica inicial para

se utilizarem as armaduras do concretopara os fins citados, deve-se garantircontinuidade eltrica entre os pontosextremos da armadura, de modo quepossa ser comprovado, por meio demedies com instrumento adequado,um valor de resistncia de contatoeltrico menor ou no mximo igual a 1. Cabe observar que essa mediodeve ser realizada com instrumentoadequado, sendo vedada, pelas normasvigentes, a utilizao multmetros

convencionais. De-ve-se, portanto, uti-lizar um miliohm-metro ou microoh-mmetro de quatroterminais (configu-rao Kelvin), como

o da figura 1. As es-calas do instrumen-to devem ter valorde corrente injetadaque atenda exign-cia expressa no itemE2 do Anexo E daNBR 5419/05, qualseja, o de se fazercircular uma cor-rente, com valor deno mnimo 1 A ou

superior, entre os pontos extremos daarmadura sob ensaio. O processo demedio est descrito na ntegra nesseanexo E2 da NBR 5419/05.

Caso seja necessria a execuo desolda entre as armaduras para garantira continuidade, deve-ser utilizar soldaeltrica com cordo duplo de no mni-mo 3 mm de dimetro e 50 mm com-primento.

O recobrimento (proteo) das ar-maduras eventualmente expostas du-rante a instalao deve ser feito com

concreto de, no mnimo, 25 mm de es-pessura. As armaduras no deveroficar sob hiptese nenhuma em contatocom o solo, para evitar corroso.Imersas no concreto, elas estaro pro-tegidas por ausn-cia de eletrlito ede aerao.

A interligaodas armaduras aossistemas de ater-ramento compos-

tos por cabos de cobre deve ser execu-tada com o uso de solda exotrmica(figura 2) ou solda eltrica com eletro-dos especficos. Na figura 3 so vistasbarras de equalizao locais (BEL) es-trategicamente localizadas, cujo aterra-mento feito diretamente dos eletrodoshorizontais inseridos nos baldrames.Cabe alertar que no deve ser utilizadasolda exotrmica dos ferros para aconstruo estrutural das armaduras.

Quando utilizadas para fins deequalizao e/ou aterramento em insta-

laes de baixa tenso, as armadurasdo concreto no podem substituir os

condutores de proteo (PE) sob

hiptese nenhuma.

Tambm no se deve permitir a cir-

58 EM ABRIL, 2007

ATERRAMENTO

Fig. 6 Armaduras das fundaespreparadas para a interligao dasferragens dos pilares

Fig. 7 A gaiola de Faraday formada pela enormequantidade de ferragens das estruturas pr-moldadas

Fig. 8 Ligao do microohommetro ao ponto 8 indicadona figura 9, para medio da continuidade eltrica doconjunto

Fig. 9 Esquema de medio nos pilares da usina a gs

(neste caso, ponto 8 em srie com 7654321)


4/8

culao de correntes de defeito (curto-circuito) com durao elevada pelas ar-maduras, pois isso pode causar danoss prprias ferragens e ao concreto.

Em estruturas pr-moldadas, as ar-maduras podem ser tambm utilizadascomo descidas naturais e aterramento,desde que tomados os seguintes cuida-dos: prever essa utilizao j no projetodas estruturas, possibilitando, assim,que sejam deixadas placas especficasou condutores de cobre acessveis paraas devidas interligaes entre os pi-lares e vigas, aps a montagem. Essasinterligaes devem preferencialmente

ser feitas com solda exotrmica (verfiguras 4 e 5); e durante a montagem das estruturaspr-moldadas, providenciar as neces-srias interligaes das armaduras dasfundaes (clices) com as armadurasdos pr-moldados (placas ou cabos decobre citados), de modo a garantir acontinuidade eltrica entre captores edescidas naturais e os clices. Este um ponto de extrema importncia,

que no entanto costuma ser posto em

segundo plano ou mesmo esquecido.

Por fim, cabe ressaltar que no

permitida a utili-zao das arma-duras componentesde estruturas pr-moldadas proten-didas como com-ponentes de sis-

temas de proteocontra descargasatmosfricas.

Execuo do

sistema

Como foi ditoacima, devem-seprever, durante oprojeto das estru-turas pr-molda-das, pontos acess-

veis, interligadoscom as demais ar-maduras constitu-intes dessas estru-turas. Esses pon-tos devem ser dis-ponibilizados ex-ternamente aos di-versos componen-

tes pr-moldados, possibilitando queestes sejam interligados (normalmentepor solda exotrmica) aps sua mon-tagem final, de modo a formar uma

gaiola de Faraday. Normalmente essespontos acessveis so constitudos porplacas metlicas especficas ou condu-tores de cobre, para que as interli-gaes entre pilares, vigas e armadurasdas fundaes possam ser feitas du-rante a construo (figuras 4, 5 e 6).

Nota: devem ser deixados tambmpontos de acesso, estrategicamente es-colhidos, destinados execuo de fu-turas medies de continuidade eltri-ca (ver figura 4), como determinado no

Anexo E da NBR 5419/05.Aps a montagem das estruturas,devem ser executadas as mencionadasmedies de continuidade eltrica des-critas na NBR 5419/05. Devem serfeitas vrias medies, basicamenteconforme o esquema ilustrado nas fi-guras 8 e 9. Como dito acima, o valormedido tem de ser menor ou, no mxi-mo, igual a 1 .

Exemplo

Em uma usina de gerao eltrica a

biogs (figura 8), aps a montagem,

60 EM ABRIL, 2007

ATERRAMENTO

Fig. 10 Geradores de 925 kW a gs da usina citada, comaterramento interligado s armaduras da suas bases


5/8

foram medidos os valores de resistn-cia de contato listados abaixo o pon-

to de referncia fixo o nmero 8(N.8) da figura 9: N.8 em srie com os pontos de in-terligao 1234567: 2,89 m; N.8 em srie com os pontos91011: 2,46 m; N.8 em srie com 1234567201918: 2,91 m; N.8 com barra de aterramento exter-na: 2,34 m; e N.8 com um ponto do SPDA externono telhado: 2,95 m.

Outras configuraes e posiciona-

mentos do microohmmetro foram em-pregados, com o objetivo de obtercerteza absoluta quanto perfeita con-tinuidade eltrica dos diversos setoresinterligados. Em todos os casos, forammedidos valores menores do que 2,95

m. [Nota: osvalores de conti-

nuidade eltrica

obtidos na prti-

ca, por meio de

medies, normal-

mente so bem

menores do queo valor mximo

de 1 permitido

pela NBR 5419/

05, mesmo em

edificaes com

diversos pavi-

mentos.]

Para o aterra-mento dos ge-

radores da usina a gs citada foram uti-lizadas as armaduras das bases como

eletrodos de aterramento comple-mentares malha de dissipao (figura10), pois o concreto enterrado possuaum valor de resistividade bem menordo que a resistividade do local da ins-talao.

Estudos de casos

Abrigo (house) ferrovirio

Nos abrigos ferrovirios, ondegeralmente se necessita de um plano dereferncia para os ETIs e de uma dissi-

pao eficiente das correntes associa-das s descargas atmosfricas, tambm possvel aplicar a tcnica de utiliza-o das ferragens das colunas e lajespara formar uma gaiola de Faraday e asarmaduras das fundaes como aterra-

mento, conforme pode ser basicamentevisto na figura 11, que mostra umahaste de captao do caso-exemplo.

No caso aqui referido, uma malhade referncia de sinal (MRS) foi devi-damente projetada e instalada, com oobjetivo de obter um plano de refern-

cia de terra o mais constante possvelpara os equipamentos sensveis. AMRS foi embutida no piso, para evitarroubo e vandalismo. Cabe observarque, quando se utilizam ferros especfi-cos (dedicados) para captao das cor-rentes dos raios, esses ferros devem serinstalados na periferia das colunas e in-terligados com os demais ferros estru-turais constituintes desta.

Centro de processamento de dados

Em CPDs ainda mais justificadoobter-se uma referncia de sinal cons-tante, o que normalmente realizadocom uma MRS convenientemente di-mensionada para equalizar freqnciasem uma larga faixa. A malha deve serinterligada barra de equalizao local(BEL), e esta ser interligada s ar-maduras das fundaes dos pilares (depreferncia nos pilares centrais), queno caso aqui relatado so utilizadas co-mo eletrodos de aterramento comple-mentares.

A figura 13 mostra no s a interli-gao da BEL s armaduras do pilarcomo tambm ao aterramento de dissi-pao formado por fita de cobre nu de50 x 1 mm2. Os neutros dos transfor-madores separadores instalados no am-

ATERRAMENTO

Fig. 11 Abrigo ferrovirio (house) com sistema de captaovia armaduras e malha de referncia de sinal (MRS)interligada com as ferragens do piso, para gerarum plano de referncia de terra o mais equalizado possvel,para os ETIs


6/8

biente onde se encontram os ETIs sotambm vistos interligados BEL, pormeio de cabos isolados de 25 mm2.

A MRS, vista nas figuras 13 e 14,deve ser projetada de maneira que asdiferenas de potencial entre vrios deseus pontos sejam minimizadas parauma larga faixa de freqncia de opera-o e possveis interferncias, que vodesde corrente contnua at freqnciasde 30 MHz. Isso pode ser obtido pelaaplicao da teoria de comunicao deondas conduzidas, segundo a qual no

existiro diferenas de potencial signi-ficativas ao logo de um condutor cujocomprimento for menor do que 1/20 docomprimento de onda da freqncia quese deseja equalizar.

Uso de condutores em forma de fita

A configurao dos sistemas de ater-ramento, seu comprimento e o forma-

to dos condutoresutilizados so desuma importnciapara a obtenode uma baixa im-pedncia, sobretu-do quando se al-

meja um sistemaeficiente para dis-sipao de sinaisimpulsivos.

Em se tratandode aterramentos,cabe observar que,para ondas impul-sivas de corrente(descarga de re-torno de um raio),e sob o ponto de

vista da dissipao, na primeira fase daonda ir predominar a impedncia deimpulso, na segunda fase a indutnciae, na terceira fase (cauda da onda), aresistncia.

Com base na figura 15, podemosdizer que, na prtica, para tais tipos deaterramento, devemos procurar obterbaixos valores de indutncia e resistn-cia, e valores elevados de condutnciae capacitncia. Isso basicamente con-seguido modificando-se o formato, ocomprimento e a configurao dos

condutores de aterramento porexemplo com a utilizao de fita de co-bre nu de comprimento conveniente-mente dimensionado.

O uso de condutores em forma de fi-ta (figura 16) nos sistemas de aterra-mento aumenta a capacitncia, re-duzindo concomitantemente a indutn-cia e, conseqentemente, a impedncia

64 EM ABRIL, 2007

ATERRAMENTO

Fig. 12 Abrigo (house) ferrovirio semipronto na partesuperior, instalam-se fitas de cobre para captao

Fig. 13 CPD com BEL, MRS e armaduras da fundao do pilar interligados

(componentes do sistema de aterramento utilizado)


7/8

final do condutor. Quando as fitas es-tiverem enterradas, como o caso dosaterramentos de um SPDA, a con-dutncia pode ser aumentada efetuan-

do-se o tratamento do solo com pro-dutos no-lixiviveis, normalmente base de bentonita. Esses materiais de-vem obrigatoriamente ter um valorbastante baixo de resistividade, paraque possam atuar no volume de in-fluncia do eletrodo de aterramento,principalmente prximo superfcie

de contato deste como o solo, dimi-nuindo-lhe a impedncia.

Edificaes com

estrutura metlicaVimos aqui anteriormente que sedeve preparar a estrutura, isto , execu-tar o projeto prevendo a utilizao dasarmaduras do concreto da edificaocomo descidas naturais e as das fun-daes como parte do sistema de ater-ramento. Esse procedimento no s re-

sultar em maior eficincia tcnica co-mo tambm econmica, tendo comosubproduto a atenuao dos camposeletromagnticos internamente, atuan-

do como blindagem (a qual pode, emcertos casos, ser aumentada com a uti-lizao de outros materiais, tais comotelas e/ou chapas metlicas convenien-temente especificadas e instaladas nasparedes, pisos e tetos).

Existem, porm, edificaes cujainfra-estrutura bsica toda constitu-

ATERRAMENTO

Fig. 14 Malha de referncia de sinal em um CPD Fig. 15 Circuito equivalente aproximado de um condutorhorizontal de aterramento


8/8

da de perfis metlicos, como por exem-plo a mostrada na figura 17. Nesses ca-sos, com muito mais razo, todos osconceitos aqui descritos podem e de-vem ser aplicados, desse modo tirandoproveito das vantagens tcnicas ofere-cidas por esse tipo de gaiola de Fara-day natural.

preciso tomar cuidados especiaispara que eventuais descargas atmos-fricas laterais possam ser captadas econduzidas terra pelas estruturasmetlicas. Para isso, devem ser instala-dos captores especficos conveniente-mente localizados e interligados s es-truturas, evitando a quebra da alvenaria

de acabamento la-teral da edificao.

Uma observa-o importantssi-ma deve ser feita,mesmo neste casoem que pratica-

mente toda a estru-tura da edificao metlica: em hi-ptese nenhumapode ser eliminadoo condutor de pro-teo (PE), o qualdeve ser passado junto com as fasesdos diversos cir-cuitos. Jamais a estrutura metlicadeve ser usada como condutor PE.

Tambm terminantemente vedadoo aproveitamento da estrutura me-tlica da edificao como neutro de

tomadas ou funo similar. O neutrodo sistema de distribuio de baixa ten-so deve ser ligado ao aterramento so-mente na origem da instalao, juntocom o aterramento do transformador

fonte de alimentao da instalao.Conforme determina a norma de insta-

laes de baixa tenso, deve-se passarum condutor de cobre especfico para afuno de neutro, com isolao na corazul.

Trabalho apresentado no Enie 2006 XIEncontro Nacional de Instalaes Eltricas (6 a8 de junho de 2006, So Paulo, SP).

Fig. 16 Uso de fitas de cobre nu emsistemas de aterramento

Fig. 17 Exemplo utilizao de estrutura totalmentemetlica como descidas naturais e para atenuao doscampos eletromagnticos externos

plugin-Aterramento

Documents

Transcript of plugin-Aterramento