Tutorial aterramento

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  • 1. www.teleco.com.br 1 Aterramento em Sites de Telecomunicaes Este tutorial apresenta a descrio de conceitos de Infraestrutura de Sistemas de Aterramento em Sites de Telecomunicaes. Autor: Augusto Jos Maluf Engenheiro de Eletrnico (Mau 1980) tendo atuado nas reas de pesquisa e desenvolvimento de sistemas de automao predial; pesquisa e desenvolvimento de perifricos; engenharia de produto; implantao e operao de redes de Telecomunicaes: Celulares; Fibra ptica e Rdio. Ocupou posies de coordenao e gerencia em empresas como Itautec; Intelis; Banco Safra; Pegasus Telecom. Atualmente trabalha na Telemar como consultor em sistemas de apoio operao e controle da planta. Autor: Verglio Antonio Martins Engenheiro de Telecomunicaes (FACENS 1983) tendo atuado nas reas de implantao e operao de sistemas de Teleco: Celulares e de Rede de Fibra ptica. Ocupou posies de gerncia em empresas como a Pegasus Telecom e BMT - Bechtel Mtodo Telecom. Atualmente trabalha com sua empresa, a Kuai Tema Engenharia, na rea de gerenciamento de projetos. Durao estimada: 20 minutos Publicado em 12/04/2004

2. www.teleco.com.br 2 Aterramento: O que ? Dentre as causas mais comuns que podem ocasionar distrbios e danos segurana das pessoas e equipamentos numa estao de telecom esto as descargas atmosfricas, as sobretenses provenientes da rede eltrica comercial e aquelas provocadas por diferenas de potenciais eltrico entre os componentes dentro da estao. Para evitar ou mitigar tais efeitos as infraestruturas nos sites de telecom so providas com Sistema de Aterramento, formados por um conjunto de componentes e equipamentos eletro-eletrnicos que tem por finalidade prover: segurana do pessoal de operao, manuteno e usurios contra tenses perigosas; proteo contra sobretenses elevadas que possam provocar danos nos equipamentos; limitao dos nveis de rudo e diafonia ( transferncia indesejvel de energia de um canal interferente para outro interferido ); uso do terra como caminho de retorno para um dos condutores do circuito de corrente contnua; preveno contra entrada na rede eltrica local de correntes de alta freqncia geradas por retificadores; atendimento aos requisitos legais, porventura existentes. A maneira de prevenir os efeitos indesejados provocados por esses fenmenos, que podem chegar a graves conseqncias scio-econmica (perdas de equipamentos e de vidas humanas), fazer com que todos os componentes instalados numa estao tenham como referencial eltrico um nico meio, a que se denomina o terra eltrico um corpo ou meio fsico que possui praticamente uma capacidade ilimitada de absorver energia, sem alterar o seu potencial eltrico. O projeto de dimensionamento do sistema de aterramento deve considerar que tais fenmenos ocorrem segundo comportamentos particulares no que se refere a intensidade de energia na dimenso do tempo, e que para tanto devem ter tratamento diferenciado. 3. www.teleco.com.br 3 E, por hora, importante dizer que o sistema de aterramento obrigatrio: a baixa qualidade ou a falta do mesmo, invariavelmente provoca queima de equipamentos, sem falar nos riscos humanos. Num sistema de energia CA da estao telecom muito importante a sua conexo ao sistema de aterramento da estao de telecom, a ponto das companhias comercias de energia eltrica condicionam a aprovao dos projetos eltricos conjuntamente com o projeto de aterramento da estao. 4. www.teleco.com.br 4 Aterramento: Princpios de funcionamento A qualidade dos sistemas de aterramento depende basicamente do mtodo de distribuio e especificao dos componentes eletro-eletrnicos utilizados e do tipo de solo onde a estao est localizada. So tantas as particularidades que devem ser levadas em conta, que h quem diga que o seu projeto uma arte. Alguns desses aspectos esto relacionados a seguir: O "Terra" ou Ponto Referncia de Terra Todo sistema eltrico ou eletrnico deve ser referenciado terra. Este tipo de aterramento chamado normalmente de terra. Neste caso, o ponto de terra providencia uma referencia comum para os circuitos dos sistemas presentes na estao telecom. Para estes pontos, a referncia de terra dever satisfazer aos requisitos funcionais estabelecidos pelo projeto eltrico da instalao, com valores estabelecidos por normas. Existem situaes em que partes dos sistemas eletrnicos devem ser independentes no requerendo interconexes com a terra; exceto os componentes que possam haver contato fsico com as pessoas, que estes devem estar seguramente aterrados, no permitindo a presena de potenciais perigosos segurana das pessoas. A NBR 5419 fornece a seguinte definio para o Raio: Um dos impulsos eltricos de uma descarga atmosfrica para a terra Em condies atmosfricas propcias, uma separao de cargas ocorre dentro da nuvem, colocando as cargas positivas na parte superior e as negativas na base. A terra esta carregada de cargas positivas, e pequenas descargas, originadas na nuvem, em direo terra comeam a se formar, sendo chamadas de correntes eletrnicas. Elas percorrem um caminho tortuoso, geralmente ramificando-se. Estas descargas no so contnuas, mas se processam em etapas de algumas dezenas de metros e com intervalo de repouso de algumas dezenas de microsegundos. Estas primeiras descargas so chamadas descargas piloto. Quando as descargas piloto se aproximam da terra, outras descargas que se originam na terra, provocam uma corrente inica, sobem ao encontro daquela que vem da nuvem, formando assim a descarga principal. Nesse instante formada uma corrente de grande intensidade, chamada corrente de retorno. esta descarga principal que pode chegar a valores de at 220.000 A. A distncia entre a corrente inica e a corrente eletrnica que vai determinar o valor da corrente principal (ou corrente de retorno). 5. www.teleco.com.br 5 O aterramento de neutralizao de um sistema de pra-raios O aterramento de um sistema de proteo contra descargas atmosfricas deve ter um tratamento diferenciado. Na realidade este terra deveria ser chamado de "sistema de neutralizao de cargas", devido a natureza da eletricidade atmosfrica e ao mecanismo das descargas atmosfricas. Quando acontece a descarga eltrica (formao de um raio), toda a carga eltrica induzida pela nuvem de tempestade (na superfcie da terra, nas estruturas das edificaes, nos sistema eltricos e eletrnicos, e em tudo que estiver abaixo da nuvem), dever se mover em direo ao ponto de contato da descarga, e a neutralizao dever ser processada em 20 microsegundos ou menos. Desta forma, os sistemas eltrico, eletrnico, ou qualquer outra parte do local sob influncia da nuvem, devero ter um caminho de baixa resistncia e baixa impedncia em direo ao ponto de contato de uma descarga atmosfrica. Desta forma, os requisitos de funcionamento de um aterramento de pra-raios no devem se restringir apenas nos baixos valores de resistncia hmica (CC- Corrente Contnua), mas tambm no caminho de baixa impedncia. O aterramento de interface com o solo A interface eltrica entre o sistema de aterramento e o solo um dos elementos mais crticos para o estabelecimento de um bom aterramento. A conexo terra na realidade a interface entre o sistema de aterramento e toda a terra, e por esta interface que feito o contato eltrico entre ambos ("terra" e sistema de aterramento). Isto , quanto menor a resistncia hmica entre os componentes do sistema e o solo em volta, melhor, mais eficiente e seguro o aterramento ser. Estes sistemas normalmente necessitam tambm de um ponto de referncia ao terra, uma capacidade de neutralizao das cargas eltricas induzidas pelas nuvens de tempestade e uma interface de baixa impedncia com a terra. A interligao dos diferentes aterramentos e condutores de descidas dos sistemas tem fundamental importncia para a efetividade e segurana desejada. Entretanto, aliceradas na aleatoriedade de ocorrncia de raios e nos perodos longos que podem ocorrer entre um evento e outro, muitas empresas prestadoras de servios da rea insistem em direcionar seus objetivos para alternativas de baixo custo e confiabilidade duvidosa. Voltamos a afirmar, uma proteo efetiva no dispensa os requisitos fundamentais: materiais de qualidade e apropriados para o uso e em quantidade necessria a atender os conceitos da boa tcnica e da evoluo da tecnologia. Logicamente, os custos esto diretamente relacionados a estes parmetros, ou seja, recebemos pelo que pagamos. A seguir esto listadas algumas regras bsica para o projeto de um sistema de aterramento: Dever ser prevista malha geral de aterramento, atravs de cabo de cobre nu e hastes de aterramento de ao revestido por camada de cobre (Barras Copperweld), em quantidade suficiente para se obter uma resistncia a terra mnima de 5 ohms. 6. www.teleco.com.br 6 Todas as partes metlicas no condutoras da estao, inclusive a torre, cercas, esteiras, caixa telefnica (RF), etc., devero ser conectadas malha geral de aterramento. O neutro da Concessionria, o neutro do gerador, juntamente com as barras de terra e de neutro do Quadro Geral de Entrada (QGE), devero tambm ser conectados malha de aterramento, atravs de uma nica barra de cobre centralizadora dessas conexes. A partir da barra de terra do QGE, ser provida interligao com cabo isolado barra de terra do Quadro de Energia CC da estao. A partir dessa barra de terra, devero ser providos cabos isolados para aterramento individual de todos os sistemas independentes internos estao. Os quadros eletrnicos tambm devem ser aterrados atravs desse cabo isolado. Dever ser previsto poos de inspeo para medio de resistncia de terra. Dever ser previsto um sistema de proteo contra descargas atmosfricas (SPDA), tipo Franklin, projetado de acordo com as normas ABNT/NBR-5419 PROTEO DE ESTRUTURAS CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS, ou conforme ANSI/NFPA 78 LIGHTNING PROTECTION CODE USA, em sua ltima reviso. As descidas do sistema de proteo atmosfrica devero ser efetuadas com cabo de cobre nu, devidamente protegidas. A conexo ou no do sistema de proteo atmosfrica malha geral de aterramen