Aula 25 Componentes de aterramento

Instalações Elétricas Prediais e Industriais – I (TE344)

Aula 25 – Componentes de a terramento

P R O F. D R . S E B A S T I Ã O R I B E I R O J Ú N I O R

Eletrodos de Aterramento

• Dependendo da química do solo (quantidade de água, salinidade, alcalinidade, etc.), mais de uma haste pode se fazer necessária para nos aproximarmos desse valor.

Possibilidades de Tratamento:

• tratamento químico do solo

• Agrupamento de barras em paralelo

• Barra única na entrada do estabelecimento

• Barra na entrada do estabelecimento / barra por equipamento (caso seja necessário).

Agrupamento de barras

Tipos de Sistemas de Aterramento

Cabos enterrados

Cabos enterrados

Eletrodos horizontais

Enterrados usualmente a profundidade da ordem de 0,5 metros, são usados principalmente quando a maior preocupação é o controle do gradiente de potencial na superfície do solo.

Cabos enterrados

Cabos enterrados

Cabos enterrados

Malhas simples

Aterramento

Fev 2020 Slide 11

Componentes de Aterramento

Na NBR 5410 item 6.4.2.1.3 estabelece que, em qualquer instalação, deve ser previsto um terminal ou barra de aterramento principal (BEP) localizado na edificação, podendo ser ligados aos seguintes componentes:

• Condutor de aterramento

• Condutores de proteção principais (PE)

• Condutores de equipotencialização principais

• Condutores terra paralelos (PEC)

• Condutor neutro (se o aterramento for previsto neste ponto)

• Barramento de equipotencialização funcional (caso necessário)

• Condutores de equipotencialização ligados a eletrodos de aterramento de outros sistemas (ex. SPDA)

• Elementos condutivos da edificação

O termo “equipotencialização” representa o ato e o resultado obtido quando são colocadas em prática medidas para que a diferença de potencial entre dois ou mais corpos seja a mínima possível.

Ligações equipotenciais

Diferentemente do aterramento, que necessita que obrigatoriamente os elementos condutores tenham contato direto com a terra, a equipotencialização não envolve a ligação direta com a terra. Isso acontece devido à premissa básica desse processo de colocar os condutores no mesmo potencial entre si.

Ligações equipotenciais

É muito importante que em qualquer ligação os elementos condutores, as massas e a terra estejam o mais próximo possível de um mesmo potencial. Isso evita o risco de choques, o mau funcionamento dos equipamentos e danos aos equipamentos eletroeletrônicos.

Ligações equipotenciais

Ligações equipotenciais

Ligações equipotenciais

Componentes de Aterramento

Componentes de Aterramento

Condutores de proteção

O condutor de proteção tem por função o aterramento das massas metálicas de equipamentos elétricos.

Onde:

S = seção mínima do condutor de proteção (mm²) I = valor (eficaz) da corrente de falta direta (A)

t = tempo de atuação do dispositivo de proteção (s) K = constante definida na Tabela 4.12

𝑆 ≥ 𝐼². 𝑡 𝐾

A seção mínima do condutor pode ser determinada pela expressão (para atuação da proteção < 5s com dispositivo DR) :

Condutores de proteção

Condutores de proteção

Condutores de proteção

Elementos que podem ser utilizados como condutor de proteção:

• Veias de cabos multipolares

• Condutores isolados ou cabo unipolares num conduto comum aos condutores vivos

• Condutores isolados, unipolares, nus independentes junto aos circuitos protegidos

• Proteções metálicas ou blindagens de cabos

• Eletrodutos e outros condutos metálicos

Condutores de proteção

Observações

• O invólucros de barramentos blindados devem permitir a conexão de condutores de proteção em todos os cofres de derivação

• As canalizações de águas e gás não devem ser utilizados como condutores de proteção

• Somente cabos ou condutores podem ser utilizados como condutor PEN

• Um condutor de proteção pode ser comum a vários circuitos de distribuição ou terminais, quando estiver no mesmo conduto

Tensões no sistema de aterramento

Tensão nominal de um sistema elétrico a terra (V

):

É o valor da tensão entre um condutor-fase e a terra em condições de funcionamento nominal.

Para esquemas TT e TN coincide com a tensão fase e neutro (127 V para 127/220 V e 220 V para 220/380 V)

Tensão de falta (V

):

É a tensão cuja o potencial não seja modificado pela energização da massa. (V_F  V₀)

Tensão de falta (V _F )

Esquema TT

A tensão de falta depende do valor da resistência de aterramento das massas, da resistência de aterramento da

alimentação e da resistência de falta.

𝑉

= 𝑉

𝑅

𝑅

+ 𝑅

+ 𝑅

Tensão de falta (V

)

Esquema TN

A tensão de falta depende da relação entre a impedância do condutor de proteção e a impedância total do percurso da corrente de falta.

𝑉

= 𝑉

𝑍

𝑍

+ 𝑍

+ 𝑍

+ 𝑍

Se o condutor de proteção tiver a mesma seção do de fase, para transformadores grandes teremos no máximo, 𝑉

=0,05 𝑉

.

Tensão de falta (V _F )

Tensão de falta (V _F )

Esquema IT

Para a resistência de aterramento das massas da ordem de dezenas de ohms e impedância de isolamento da ordem de milhares de ohms, as tensões de falta para instalações de 220/380 V são perigosas.

𝑉

= 𝑉

𝑅

𝑍

Tensões de toque e passo

Tensões de toque e passo dentro de uma malha de aterramento

Tensão de contato (V _B )

É a tensão que pode aparecer acidentalmente, quando a uma falha de isolamento entre duas partes simultaneamente acessíveis.

V_R = é a tensão entre o elemento condutor a terra

Caso possua uma ligação equipotencial entre massa e o elemento condutor então:

V_F = V_R e V_B = 0

É a parte de tensão de um eletrodo de aterramento a qual pode ser submetida uma pessoa nas proximidades do eletrodo, cujos pés estejam separados pela distancia equivalente a um passo (geralmente considerando 1m)

𝑉_𝑃 = 𝑉_𝑃𝑚. 𝐼_{𝑐𝑐𝑓𝑡𝑚} 𝐼_𝑟

V_Pm = Tensão de passo medida (V)

I_ccftm = Corrente de curto-circuito fase-terra mínima calculada (A)

I_r = Corrente de referencia aplicada para o teste (A)

Medição da V_P

ABNT NBR 15751:2013 - Sistemas de aterramento de subestações - Requisitos

Tensão de passo (V _P )

Tensões de toque e passo dentro de uma malha de aterramento

Medição de potenciais de toque e passo

Resistividade elétrica do solo

Estratificação

Medição da resistividade do solo

• Testes de continuidade (inferiores a 1 , sendo ideal 0,1 )

• Terrômetro (1 A mínimo, ideal acima de 10 A)

Medição da resistividade do solo

• Método de Wenner

Medição da resistividade do solo

• Método de queda de potencial ou método dos 3 pontos

Medição da resistividade do solo

• Método de queda de potencial ou método dos 3 pontos

ABNT NBR 15749:2009 “Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistemas de aterramento” primeira edição

Resistência de aterramento

• Valores limites usualmente adotados pelas concessionárias

Exemplo

• Sem aterramento

Exemplo

• Sem aterramento

• Com aterramento

Exemplo

• Com aterramento

Exemplo

https://www.youtube.com/watch?v=ZNrqBZ37VJE

MRU200 - Medidor de resistência e resistividade do solo

Medição de resistência do Solo

https://www.youtube.com/watch?v=0qSoB38iFro

https://www.youtube.com/watch?v=09xUf41UFmo

A-52 MEDIÇÃO EM CAMPO DA CONTINUIDADE DAS ARMADURAS EM SPDA ESTRUTURAL

Medição da resistividade do solo

Método dos Quatro Eletrodos ou Método de Wenner

Medição da resistividade do solo

Método dos Quatro Eletrodos de Wenner

Medição da resistividade do solo

Método de dois Pontos

Medição da resistividade do solo

Solo de mais de uma camada: método gráfico

Medição da resistividade do solo

Empregando telurímetro (terrômetro)

Medição da resistência de aterramento

Medição da resistência de aterramento

Erro mais comum (medida desejada pelo cliente) distância entre

o eletrodo medido e C, insuficiente

Exemplo de terrometro comercial

Empregando alicate de terra

Empregando alicate de terra

Equação de definição da resistência de aterramento medida R

Exemplo de alicate de aterramento comercial

Cálculo do valor da resistência de aterramento

Resistência de aterramento pela geometria

Resistência de aterramento pela geometria

Cálculo do valor da resistência de aterramento

Duas equações para a resistência de uma haste

Cálculo do valor da resistência de aterramento

Cálculo do valor da resistência de aterramento

Resistência de aterramento de sistemas multi hastes

Método Seletivo com uso de Alicate Amperímetro

Método Seletivo com uso de Alicate Amperímetro

Método Seletivo com uso de Alicate Amperímetro

Método Seletivo com uso de Alicate Amperímetro

Aplicação dos métodos a SPDA

Aplicação dos métodos a SPDA

Aplicação dos métodos a SPDA

REVISÃO

COMPONENTES DE ATERRAMENTO