Aterramento - UFSJ

Instalações elétricas – 31/08/2021

Prof. Marco Aurélio Seluque Fregonezi https://ufsj.edu.br/fregonezi/instalacoes_eletricas.php 1

Aterramento

Campus Alto Paraopeba



Parte 17 – Aterramento Norma: NBR5410 – Instalações elétricas de baixa tensão. Problemas de segurança decorrentes no não aterramento:

• Descarga eletrostática;

• Choque elétrico;

• Choque por descarga atmosférica. Problemas elétricos decorrentes no não aterramento:

• Erros nos instrumentos de medição;

• Alteração no fator de potência;

• Distorção harmônica;

• Sinais e interferência; o EMI: Electromagnetic interference; o RFI: Radio-frequency interference.

Referência de tensão elétrica:

• Todo circuito elétrico submetido ao cálculo das tensões nodais requer um referencial de tensão elétrica.

• O referencial de tensão é colocado sobre o nó zero.

• Por definição, o nó zero possui potencial de zero volts.

• Todas as demais tensões nodais são calculadas a partir do nó zero.

• A escolha da localização física do nó zero é arbitrária.

• Em um equipamento elétrico/eletrônico, há muitas vantagens em escolher a “car-caça” (ou massa) como referencial.

o Blindagem por gaiola de Faraday. o Fácil acesso para os componentes do circuito.

Acúmulo de cargas eletrostáticas:

• Por ser uma equipotencial, todas as cargas internas à “gaiola” são atraídas para ela.

• Com o passar do tempo, a carcaça pode ficar carregada eletrostaticamente e, se não há um escoamento dessas cargas para um local seguro, tal descarga pode acontecer em uma pessoa ou em um outro equipamento.

Exemplos de acúmulos de cargas elétricas:

• Gabinetes de computadores.

• Carcaça do estator de motores elétricos.

• Lataria de veículos automotivos.

• Geladeiras, fornos elétricos, fornos de micro-ondas, máquinas de lavar.

• CRT´s, os antigos tubos de raios catódicos. Escoamento de cargas elétricas:

• O solo é o local mais seguro para o escoamento eletrostático.

• Para que este escoamento ocorra plenamente, é necessário que exista um sistema de aterramento eficiente.



Definição de aterramento:

• Diz-se que um circuito elétrico/eletrônico está aterrado quando existe um curto cir-cuito entre o nó zero, a carcaça e a terra.

• Diz-se que uma instalação elétrica está aterrada quando ela oferece um bom aterra-mento aos equipamentos energizados e acionados por esta instalação.

Instituições que regulam as normas para aterramento:

• OSHA -Occupational Safety Health Administration.

• NFPA -National Fire Protection Association.

• ANSI/ISA -American National Standards Institute and Instrument Society of America.

• TIA -Telecommunications Industry Association.

• IEC -International Electrotechnical Commission.

• CENELEC -European Committee for Electrotechnical Standardization.

• IEEE -Institute of Electrical and Electronics Engineers. Tipos de esquemas de instalações elétricas:

• Esquema de condutores vivos (energizados).

• Esquema de aterramento. Esquemas de condutores vivos de corrente alternada:

• Monofásico a dois condutores (1F+1N).

• Monofásico a três condutores (1F+1N+1T).

• Bifásico a três condutores (1F+1F+1N).

• Trifásico a três condutores (3F).

• Trifásico a quatro condutores (3F+1N).

Figura 1. – Tipos de condutores.

Fio terra – PE – Proteção Elétrica – (fio verde-amarelo):

• O fio terra (o terra) é o condutor responsável pela condução das cargas eletrostáticas até a terra.

• Este condutor precisa ter uma capacidade de condução de corrente elétrica sufici-ente para conduzir eficazmente a corrente de descarga para a terra.

• O fio terra não pode ser usado para a transmissão de energia elétrica nem para a transmissão de informação.

Sistema monofilar com retorno por terra: O retorno de corrente é feito pela terra.



Figura 2. – Sistema MRT.

Aterramentos múltiplos:

• É possível fazer aterramentos individuais para os sub-circuitos da instalação.

• Os aterramentos individuais otimizam o escoamento das cargas eletrostáticas, po-rém aumentam o custo da construção da instalação elétrica.

Correntes de fuga por curto-circuito com a massa:

• A corrente proveniente do escoamento das cargas eletrostáticas é um tipo de cor-rente de fuga.

• Outro tipo de corrente de fuga é o curto-circuito com a massa.

• Neste curto-circuito, ocorre o contato elétrico do nó zero (terra, carcaça, massa) com algum outro nó topológico cuja tensão nodal deveria ser diferente de zero.

• Esta corrente de fuga é um tipo de falta e precisa ser escoada para a terra.

• O condutor de terra precisa ser capaz de suportar esta corrente de fuga.

• Seja por corrente de curto circuito ou sobrecarga, disjuntores e fusíveis dependem do aumento da corrente.

• Se não há aterramento, não existe corrente elétrica de fuga à terra.

• Se, por exemplo, uma geladeira está com fuga de corrente e não possui aterramento, a corrente excedente somente é descarregada da carcaça quando um indivíduo es-tabelece um contato entre esta e a terra.

• Quando existe aterramento, a corrente elétrica é direcionada à terra; há um au-mento excessivo da corrente, o dispositivo de proteção IDR é acionado.

Resistência de aterramento:

• A lei das tensões de Kirchoff afirma que a corrente elétrica precisa percorrer um cir-cuito fechado.

• A resistência de aterramento é determinada pela resistência do trecho do circuito de aterramento composto pela terra.

• A terra é um material de elevada resistência elétrica.

• Esta resistência recebe todo o calor provocado pela passagem de corrente elétrica gerada pelo curto-circuito na massa.

• Idealmente, a resistência de aterramento precisa ser nula, uma condutância infinita.

• Praticamente, esta resistência precisa ter o menor valor possível.

• A NFPA e a IEEE recomendam o valor máximo de resistência de aterramento de 5,0 ohms.



• Segundo a norma NEC 250.56, a resistência de aterramento deve ser menor do que 25 ohms.

• Outros elementos da instalação elétrica agem como ramais para a circulação da cor-rente de curto-circuito na massa.

• Os ramais estão dispostos em ligação em paralelo.

• De acordo com a lei das correntes de Kirchoff, o ramal que possui a menor resistência é o ramal que recebe a maior corrente elétrica.

• O sistema de aterramento é tão mais eficiente para escoamento de curto-circuito na massa quanto menor é a sua resistência.

Quanto ao objetivo, o aterramento pode ser de dois tipos:

• Aterramento para proteção humana.

• Aterramento para proteção da instalação e dos equipamentos. Aterramento para proteção humana:

• Proteção contra descarga eletrostática por contato direto.

• Proteção contra choque decorrente de curto-circuito na massa.

• Proteção contra descarga eletrostática atmosférica. Aterramento funcional:

• A falta de aterramento pode provocar um funcionamento inadequado dos dispositi-vos de proteção e de manobra.

• Muitos equipamentos elétricos e eletrônicos podem funcionar inadequadamente na falta de aterramento.

• Exemplo: Zumbidos gerados por fontes de áudio de alta impedância como microfo-nes e guitarras.

Sistemas de proteção com aterramento:

• IDR: Interruptor diferencial residual.

• DPS: Dispositivo de proteção contra surtos. Relação com o neutro da concessionária:

• O fio neutro que chega da concessionária ou do transformador precisa ser aterrado logo no ponto de entrada.

• O aterramento do neutro garante que as tensões de fase são simétricas em relação à terra.

• O aterramento do neutro garante que, em caso de desequilíbrio de fase, a corrente no neutro é enviada para a terra.

Manutenção do sistema de aterramento:

• Todos os aterramentos devem ser inspecionados pelo menos uma vez por ano, como parte rotineira do plano de manutenção preditiva.

• Se há aumento de resistência acima de 20%, o técnico deve averiguar a origem do problema e tomar as medidas necessárias para corrigi-lo de modo a baixar a resis-tência, o que pode ser feito substituindo-se ou acrescentando-se hastes de aterra-mento no sistema.



Simbologia para esquema de aterramento:

• Primeira letra: Aterramento da alimentação. o T: Ponto diretamente aterrado. o I: Isolação em relação à terra ou aterramento por impedância.

• Segunda letra: Aterramento das massas. o T: Massa diretamente aterrada. o N: Massa ligada ao neutro.

• Terceira letra: Informações adicionais. o S: Neutro e proteção em condutores Separados (N + PE). o C: Neutro e proteção no mesmo condutor (PEN) - Combinados.

Esquemas de aterramento:

• TN: Alimentação aterrada, massas ligadas ao aterramento da alimentação.

• TT: Alimentação aterrada, massas ligadas a um aterramento separado.

• IT: Alimentação não aterrada, massas ligadas a um aterramento separado. Esquemas de aterramento TN:

• TN-S: Condutor neutro (azul) e condutor de proteção (verde-am.) distintos.

• TN-C: Função de neutro e função de proteção no mesmo condutor.

• TN-C-S: Parte da instalação é TN-S, outra parte é TN-C. Esquemas de aterramento TI:

• Isolação de todas as partes vivas (energizadas) em relação ao terra.

• Aterramento por meio de impedância.

Figura 3. – Esquema de aterramento TN-S.



Figura 4. – Esquema de aterramento TN-C.

Figura 5. – Esquema de aterramento TN-C-S.

Figura 6. – Esquema de aterramento TT.

Figura 7. – Esquema de aterramento TI - Isolação de todas as partes vivas (energizadas) em relação ao terra.



Figura 8. – Esquema de aterramento TI – Aterramento por meio de imperdância.

Figura 9. – Aterramento temporário.

Figura 10. – Eletrodos de aterramento (haste).



Figura 11. – Eletrodos de aterramento.

Sistema de aterramento simples:

• Um eletrodo.

• É a forma mais comum de aterramento.

• Uso residencial e comercial.

Sistema de aterramento complexo:

• Vários eletrodos;

• Redes de grades;

• Malhas conectadas;

• Placas e loops;

• Baixa resistência.

Aplicações do sistema de aterramento complexo:

• Subestações de geração de energia.

• Centrais de comutação.

• Áreas de torres de telefonia celular.

Figura 12. – Eletrodos de aterramento.

Condutor de aterramento. Conexão. Eletrodo de aterramento.



Figura 13. – Loop de eletrodos de aterramento.

Figura 14. – Placa de aterramento.

Figura 15. – Conexão.



Figura 16. – Hastes múltiplas.

Resistividades (m):

• Cobre: 1,6 10-8;

• Alumínio: 2,7 10-8;

• Solo comum: 5 a 20k;

Figura 17. – Resistividade do solo em termos do cenário.



Figura 18. – Resistividade do solo em termos da umidade.

Figura 19. – Resistividade do solo em termos da salinidade.

Figura 20. – Resistividade do solo em termos da temperatura.

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