Sistemas de aterramentov2

(1)

S

ISTEMASDEATERRAMENTO Prof. Me. Fábio Cruz

SUMÁRIO

Introdução

Aterramento dos equipamentos Elementos de uma malha de terra Resistividade do solo

Fatores que influenciam na resistividade do solo Proteção contra contatos indiretos

Cálculo da malha de terra

INTRODUÇÃO

O sistema de aterramento tem por objetivos:

Proteção do indivíduo contra contatos com partes

metálicas da instalação energizadas acidentalmente;

Uniformização do potencial em toda a área do

projeto, prevenindo contra lesões que possam surgir durante uma falta fase-terra.

INTRODUÇÃO

 Segurança de atuação da proteção;

Oferece um percurso de baixa impedância permitindo assim que haja operação automática, rápida e segura do sistema de proteção.

Os sistemas não aterrados foram muito populares nas instalações industriais na primeira metade do século 20, pois as cargas acionadas por motores não parariam por causa de um curto circuito fase-terra.

INTRODUÇÃO

Proteção das instalações contra descargas

atmosféricas;

Escoamento das cargas estáticas acumuladas em

estruturas e carcaças dos equipamentos em geral.

INTRODUÇÃO

Fornecer um plano de referência de tal modo

que os equipamentos eletrônicos possam operar satisfatoriamente tanto em altas como em baixas frequências.

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ATERRAMENTO DOS EQUIPAMENTOS

As diferentes malhas de aterramento (para-raios,

equipamentos de média tensão e eqpts. de baixa tensão) da instalação devem estar interligadas.

À malha de terra devem ser ligados: Neutro do transformador de potência;

Para-raios instalados nas extremidades do ramal de ligação;

Carcaça metálica dos equipamentos elétricos; transformadores de potência, de medição, disjuntores, capacitores, motores, etc.

Suportes metálicos de chaves fusíveis e seccionadoras, isoladores de apoio, telas de proteção, portões de ferro, etc;

estruturas metálicas em geral (quadros de distribuição).

ATERRAMENTO DOS EQUIPAMENTOS

As diferentes malhas de aterramento (para-raios,

equipamentos de média tensão e eqpts. de baixa tensão) da instalação devem estar interligadas.

À malha de terra devem ser ligados:  Neutro do transformador de potência;

 Para-raios instalados nas extremidades do ramal de ligação;

 Carcaça metálica dos equipamentos elétricos; transformadores de potência, de medição, disjuntores, capacitores, motores, etc.

 Suportes metálicos de chaves fusíveis e seccionadoras, isoladores de apoio, telas de proteção, portões de ferro, etc;

 estruturas metálicas em geral (quadros de distribuição).

ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

Sistema de aterramento industrial

Fonte: Mamede.

SISTEMA DE ATERRAMENTO

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S

ISTEMA

DE

ATERRAMENTO

• Conhecidos como sistema a cinco condutores.

• O condutor de proteção é responsável pela condução das correntes de defeito entre fase e massa.

SISTEMA TN-S

• Condutor neutro e de proteção são distintos.

SISTEMA DE ATERRAMENTO

• Sistema mais utilizado em instalações de pequeno porte (redução de custo).

SISTEMA DE ATERRAMENTO

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SISTEMA DE ATERRAMENTO

SISTEMA IT

• A corrente de defeito à terra na configuração estrela, com ponto neutro aterrado com uma impedância elevada, é de pequena intensidade, não sendo obrigatório o seccionamento da alimentação.

• A utilização do sistema IT está restrito a casos específicos:

a) Instalações industriais de processo contínuo, com tensão igual ou superior a 380V, desde que:

• Continuidade de operação seja essencial. • Manutenção e supervisão com BA4 e BA5. • Sistema de detecção permanente de falta à terra. • O condutor neutro não seja distribuído.

ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

1. Eletrodos de terra (eletrodos verticais ou

hastes de aterramento)

 Aço galvanizado – uso restrito, pois sofre corrosão.  Aço cobreado – possui camada de cobre sobre o

vergalhão de aço. Resulta em elevada resistência à corrosão.

Haste prolongável

Haste comum

Luva de emenda

ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

1. Eletrodos de terra (eletrodos verticais ou hastes de

aterramento)

O material deve ter as seguintes propriedades: - Bom condutor de eletricidade;

- Praticamente inerte às ações dos ácidos e sais dissolvidos no solo; - Sofrer menor ação possível da corrosão galvânica;

- Resistência mecânica compatível com a cravação e movimentação do solo.

As melhores hastes são geralmente as cobreadas:

Tipo Copperweld: barra de aço de seção circular onde o cobre é fundido sobre a mesma.

Tipo Encamisado por Extrusão: A alma de aço é revestida por um tubo de cobre através do processo de extrusão.

Tipo Cadweld: O cobre é depositado eletroliticamente sobre a alma de aço.

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ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

2. Condutor de aterramento

Dimensão definida pela magnitude da corrente de defeito fase-terra.

 Solos com características ácidas:

pode usar condutor de cobre nu de seção não inferior a 16 mm2_.  Solos com características

alcalinas: Seção não deve ser inferior a 25 mm2_.  Subestações industriais: seção

superior a 25 mm2_(esforços

mecânicos) _{Condutor de cobre nu}

ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

2. Condutor de aterramento

 Na prática utiliza-se, no mínimo, o

condutor de 35 mm2 _.

 Este condutor suporta os esforços

mecânicos da movimentação do solo e dos veículos que transportam os equipamentos durante a montagem da subestação.

Condutor de cobre nu

ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

2. Conexões

 Conectores aparafusados

Sempre que possível deve ser evitado

Fonte: http://www.dpr.com.br/upload/catalogo/%7BEF42F8A1-8B77-4728-A2AEF5B06B5BF7DD%7D_4_Conector%20Aterramento2_ft.jpg

Acesso em 23/04/2016

ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

2. Conexões

 Conexão exotérmica: ocorre a fusão entre o elemento metálico de conexão e o condutor.

ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

2. Conexões  Conexão exotérmica

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ELEMENTOS DE UMA MALHA DE TERRA

3. Condutor de proteção

Utilizado para a ligação das massas aos terminais de aterramento parcial e principal.

Cor verde ou verde e amarelo

R

ESISTÊNCIADEUMSISTEMADEATERRAMENTO Considera-se como resistência de terra o efeito de

três resistências:

1. Resistência relativa às conexões entre os eletrodos de terra (hastes e cabos).

Obs.: valor desprezível perante os demais.

2. Resistência de contato entre os eletrodos de terra e a superfície do terreno em torno dos mesmos.

3. Resistência do terreno nas imediações dos eletrodos de terra (resistência de dispersão).

R

ESISTÊNCIADEUMSISTEMADEATERRAMENTO 90% da resistência elétrica total de um terreno

que envolve um eletrodo se encontra dentro de um raio de 1,8 a 3,5 m do eixo geométrico do referido eletrodo.

• Quando dois eletrodos demasiadamente próximos são percorridos por uma elevada corrente de falta, dispersa por ambos, esta provoca um aumento na impedância mútua. • A distância mínima entre

eletrodos contíguos deve

corresponder ao comprimento efetivo de uma haste.

Resistência de um sistema de terra de eletrodos verticais em paralelo

PROJETO DE SISTEMA DE ATERRAMENTO

Para projetar adequadamente o sistema de aterramento deve-se seguir as seguintes etapas: 1. Definir o local de aterramento;

2. Providenciar várias medições no local; 3. Fazer a estratificação do solo nas suas

respectivas camadas;

4. Definir o tipo de sistema de aterramento desejado;

5. Calcular a resistividade aparente do solo para o respectivo sistema de aterramento;

6. Dimensionar o sistema de aterramento, levando em conta a sensibilidade dos relés e os limites de segurança pessoal.

SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Os tipos principais de sistema de

aterramento são:

Uma simples haste cravada no solo; Hastes alinhadas;

Hastes em triângulo; Hastes em quadrado; Hastes em círculos;

Placas de material condutor enterradas

no solo;

SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Os tipos principais de sistema de aterramento são:

 Fios ou cabos enterrados no solo, formando

diversas configurações, tais como:

a. extendido em vala comum;

b. quadriculados, formando uma malha de terra. O tipo de sistema de aterramento a ser adotado

depende da importância do sistema de energia elétrica envolvido, do local e do custo. O sistema mais eficiente é o MALHA DE

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SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Os tipos principais de sistema de aterramento são:

MALHA DE TERRA.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Constitui a principal característica a ser obtida para a realização de projeto de um sistema de aterramento.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Para cálculos precisos de resistividade do solo é empregado terrômetro.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Para levantamento da curva de resistividade do solo no local de aterramento, pode-se empregar diversos métodos:

Método de Wenner

Método de Lee

Método de Schlumberger - Palmer

Nesta disciplina será empregado o método de Wenner.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Medição – Método de Wenner  4 eletrodos de teste em linha separados por uma distância A.  Eletrodos devem ser enterrados no solo com uma profundidade

de 20 cm.

 Dois eletrodos extremos estão ligados aos terminais de corrente.  Dois eletrodos centrais ligados aos terminais de potencial.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Medição – Método de Wenner A corrente passando pelos eletrodos de corrente produz

(8)

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Medição – Método de Wenner  A corrente passando pelos eletrodos de corrente produz

potencial nos eletrodos centrais

(Fórmula de Palmer)

Recomenda-se:

Para um afastamento entre as hastes relativamente grande,

isto é, a > 20p, a fórmula de Palmer se reduz a:

R

ESISTIVIDADEDOSOLO



Método de Wenner - Cuidados na medição

1.

As hastes devem estar alinhadas

2.

As hastes devem estar igualmente espaçadas

3.

As hastes devem estar cravadas no solo a

uma mesma profundidade, recomenda-se 20

a 30 cm;

4.

As hastes devem estar bem limpas (isentas

de óxidos e gorduras);

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Wenner - Cuidados na medição 8. A condição do solo (seco, úmido) durante a medição

deve ser anotada;

9. Não deve ser feitas medições sobre condições atmosféricas adversas;

10. Utilizar calçados e luvas de isolação para executar as medições;

11. Medição deve ser feita após a terraplanagem e depois de decorrido algum tempo para a estabilização físico-química do solo.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Wenner – Direções a serem medidas O número de direções em que as medidas deverão ser

levantadas depende:

Importância do local do aterramento; Dimensão do sistema de aterramento;

Variação acentuada nos valores medidos para os respectivos espaçamentos.

Para casos de sistema de aterramento pequeno, com um único ponto de ligação a equipamentos tais como: regulador de tensão, religador, transformador, transformador, seccionador, chaves, etc pode ser usada a seguinte configuração.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Wenner – Direções a serem medidas

DISPOSIÇÃO DOS ELETRODOS NO PLANO DO TERRENO

No caso de subestações deve-se efetuar medidas em vários pontos, cobrindo toda a área da malha pretendida.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Wenner – Espaçamento das hastes Para uma determinada direção devem ser usados os

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R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Wenner – Análise das medidas

Objetivo de avaliar os dados em relação a aceitação ou não.

1. Calcular a média aritmética dos valores de resistividade para cada espaçamento adotado.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Wenner – Análise das medidas

Objetivo de avaliar os dados em relação a aceitação ou não.

2. Calcular o desvio de cada medida em relação ao valor médio.

Deve-se desprezar todos os valores da resistividade que

tenham um desvio maior que 50% em relação a média.

Se observada a ocorrência de acentuado número de

medidas com desvios acima de 50%, recomenda-se executar novas medidas na região correspondente.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO

Método de Wenner – Análise das medidas 3. Com as resistividades médias para espaçamento,

tem-se então os valores definitivos e representativos para traçar a curva “resistividade x a”.

Esta curva é importante na aplicação dos métodos de estratificação do solo.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO Método de Wenner – Exemplo

Para um determinado local, os dados das medições de campo, relativos a vários pontos e direções estão mostrados abaixo. Qual o valor de resistividade que deve ser adotado para cada ponto medido.

R

ESISTIVIDADEDOSOLO Método de Wenner – Exemplo

FATORESQUEINFLUENCIAMNARESISTIVIDADEDOSOLO Tipo de solo

Mistura de diversos tipos de solo

Teor de umidade Temperatura Compactação e pressão

Composição química dos sais dissolvidos na água retida Concentração de sais dissolvidos na água retida

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 Tipo de solo

FATORESQUEINFLUENCIAMNARESISTIVIDADEDOSOLO

Umidade – condução iônica.

Os aterramentos melhoram a sua qualidade com solo úmido, e pioram no período da seca.

Fatores que influenciam na resistividade do solo  Umidade – condução iônica.

 Temperatura

• Em temperaturas muito baixas (abaixo de 0°C) ocorre a dispersão das ligações iônicas entre os grânulos de terra no solo o que resulta num maior valor de resistividade.

• Próximo a 100°C o estado de vaporização deixa o solo mais seco, elevando a resistividade.

Os solos, na sua grande maioria, não são homogêneos, mas formados por diversas camadas de resistividade e profundidade diferentes.

E

STRATIFICAÇÃO

Essas camadas são geralmente horizontais e paralelas à superfície do solo.

Quando as curvas de resistividade do solo em função do distanciamento das hastes resultar em curvas como as apresentadas abaixo é possível adotar o modelo de estratificação do solo em duas camadas.

E

STRATIFICAÇÃO

(11)

Estratificação do solo em duas camadas.

E

STRATIFICAÇÃO

Solo de várias camadas.

E

STRATIFICAÇÃO

Fonte: Mamede Filho.

Uma corrente elétrica I entrando pelo ponto A, no solo de

duas camadas, gera potenciais na primeira camada, que deve satisfazer a equação de Laplace.

ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO EM DUAS CAMADAS

 O potencial V de qualquer ponto p da primeira camada do

solo, distanciando de r da fonte de corrente A é dada por (eq. de Laplace):

ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO EM DUAS CAMADAS

Configuração de WENNER.

A corrente elétrica I entra pelo ponto A e retorna ao aparelho pelo ponto D. Os pontos B e C são os eletrodos de potencial.

ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO EM DUAS CAMADAS

O potencial no ponto B é dado por (superposição da corrente

elétrica entrando em A e saindo por D):

Fazendo a mesma consideração para o potencial do ponto C:

(12)

ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO EM DUAS CAMADAS

Substituindo as equações correspondentes, temos:

ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO EM DUAS CAMADAS

Assim obtemos:

Esta expressão é fundamental para a elaboração da estratificação do solo em duas camadas.

Os métodos mais usados para estratificação do solo em duas camadas são:

 Método de duas camadas usando curvas;

 Método de duas camadas usando técnicas de otimização;  Método simplificado para estratificação do solo de duas camadas.

 Nesta disciplina será abordado apenas o método simplificado.

ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO EM DUAS CAMADAS

Após as medições de resistividade realizadas no local em estudo devem ser adotados os seguintes procedimentos:

1. Traçado da curva de resistividade média do solo.

MÉTODO SIMPLIFICADO PARA ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO DE DUAS CAMADAS

H: distância entre as hastes de medição. Resistividade

média calculada

1. Traçado da curva de resistividade média do solo.

A assíntota para pequenos espaçamentos é típica da contribuição

da primeira camada do solo.

 Para maiores espaçamentos, tem-se a penetração da corrente na

segunda camada, e sua assíntota caracteriza a segunda camada.

Sabendo o valor de e é possível calcular o parâmetro K.

Assim, na expressão

(13)

A filosofia deste método baseia-se em deslocar as hastes do Método Wenner, de modo que a distância entre as hastes seja exatamente igual a “h”.

Assim, com a = h, temos:

MÉTODO SIMPLIFICADO PARA ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO DE DUAS CAMADAS Assim, se a =h, a leitura do aparelho será:

MÉTODO SIMPLIFICADO PARA ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO DE DUAS CAMADAS Desse modo, basta levar o valor de

na curva e obter o valor de profundidade da primeira camada.

O valor de M(a=h) pode ser calculado: 1.Pela expressão:

2. Da curva M(a=h) x K. 3. Da tabela

MÉTODO SIMPLIFICADO PARA ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO DE DUAS CAMADAS Curva M(a=h) x K.

MÉTODO SIMPLIFICADO PARA ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO DE DUAS CAMADAS 3. Da tabela

Fonte: Mamede Filho

Exemplo: Com os valores medidos em campo (tabela abaixo), efetuar a estratificação do solo pelo método simplificado de duas camadas.

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RESISTIVIDADE APARENTE

A passagem da corrente do sistema de aterramento para o

solo depende:

Da composição do solo com suas respectivas camadas; Da geometria do sistema de aterramento; Do tamanho do sistema de aterramento.

Um solo com várias camadas apresenta resistividade

diferente para cada sistema de aterramento.

Definição 1: Resistividade vista pelo sistema de aterramento

em integração com o solo.

Definição 2: Resistividade de solo homogêneo que produz o

mesmo efeito do solo não homogêneo em estudo.

RESISTIVIDADE APARENTE

Caso 1: Haste em solo de várias camadas

RESISTIVIDADE APARENTE

Caso 1: Haste em solo de várias camadas Exemplo: Calcular a resistividade aparente do

sistema de aterramento abaixo.

RESISTIVIDADE APARENTE

Coeficiente de penetração (

α)

Indica o grau de penetração das correntes

escoadas pelo aterramento no solo.

Cálculo de r

Hastes alinhadas e igualmente espaçadas deq - comprimento da primeira camada r – raio do anel equivalente do sistema de aterramento.

RESISTIVIDADE APARENTE

Cálculo de r Outras configurações

RESISTIVIDADE APARENTE

Coeficiente de divergência

A partir do coeficiente de penetração e do coef. de divergência é possível calcular a resistividade aparente em relação ao sistema de aterramento especificado.

(15)

RESISTIVIDADE APARENTE

Curva de resistividade aparente

RESISTIVIDADE APARENTE

Curva de resistividade aparente

RESISTIVIDADE APARENTE

Exemplo: Um conjunto de sete hastes de 2,4 metros e diâmetro de ½” é cravado em forma retilínea no solo da figura. O espaçamento é de 3 metros. Determinar a resistividade aparente do conjunto.

(aproximadamente)

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Sistema com uma haste vertical

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Exemplo: Calcular a resistência de terra de uma haste de 2,4m de comprimento com diâmetro de 15mm, cravada em solo com resistividade aparente de 100 ohm.m.

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Interligação de hastes em paralelo

Possível diminuir sensivelmente o valor da resistência do aterramento.

 Não segue a lei simples do paralelismo de resistências elétricas.

INTERFERÊNCIAS NAS ZONAS DE ATUAÇÃO DAS SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS.

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RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

 Interligação de hastes em paralelo

INTERFERÊNCIAS NAS ZONAS DE ATUAÇÃO DAS SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS.

Zonas de interferência causa uma área de bloqueio do fluxo de corrente de cada haste.

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

RESISTÊNCIA EQUIVALENTE DE HASTES PARALELAS

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

 Interligação de hastes em paralelo

Num sistema de aterramento emprega-se hastes iguais.

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

 Interligação de hastes em paralelo ÍNDICE DE APROVEITAMENTO OU ÍNDICE DE

REDUÇÃO (K)

Para facilitar o cálculo de Req os valores de K são tabelados ou obtidos a partir de curvas.

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Exercício para intervalo: Calcular a resistência equivalente do aterramento de quatro hastes alinhadas em função da resistividade aparente.

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RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Interligação de hastes em paralelo

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Hastes em triângulo

Dimensionamento baseado no índice de

redução.

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Hastes em triângulo

Dimensionamento baseado no índice de

redução.

RESISTÊNCIA DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO

Exercício para intervalo: Calcule a resistência de aterramento de um sistema em triângulo com lado de 2m, sendo o comprimento da haste de 2,4 m e o diâmetro de ½”.

O solo possui resistividade aparente de 100 ohm.m.

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Definição

Contato que o indivíduo mantém com uma determinada massa do sistema elétrico que, por falha, perdeu sua isolação e permitiu que esse indivíduo ficasse submetido a um determinado potencial elétrico.

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Limite de corrente para não causar fibrilação

Charles Dalziel conclui que 99,5 % das pessoas com peso de 50 kg ou mais, podem suportar sem ocorrência de fibrilação ventricular , a corrente determinada por:

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PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Limite de corrente para não causar fibrilação

O tempo de choque é limitado pela atuação da proteção, de acordo com a curva do relé.

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Tensão de contato ou de toque

 Tensão entre o ponto da estrutura metálica, situado ao alcance da mão de uma pessoa, e um ponto no chão situado a 1 m da base da estrutura.  O potencial máximo gerado por um aterramento durante o período de

defeito, não deve produzir uma corrente de choque superior à limitada por

Dalziel.

Condições de indivíduo submetido a uma tensão de toque

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Tensão de contato ou de toque

Condições de indivíduo submetido a uma tensão de toque

Rch: resistência do corpo humano (considerada 1000 ohms). Rc: Resistência de contato (considerada - resistividade superficial do solo) R1 e R2: resistências do trecho de terra considerados.

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Tensão de toque máximo

 O valor máximo de tensão de toque que uma pessoa

pode suportar sem que ocorra fibrilação ventricular é expresso pela equação:

Onde: t é o tempo máximo de permanência da corrente (t é menor ou igual a 0,5 s);

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Tensão de Passo Quando a corrente

elétrica é injetada no solo através de eletrodos ou diretamente por descarga atmosférica, ela se dispersa em forma de arcos com o centro no local de penetração.

Dispersão de corrente por eletrodo

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Tensão de Passo  Diferença de potencial entre os dois pés de indivíduo no interior da região de gradiente (distribuição) de potencial.  Geralmente definido

para um distância entre pés de um metro.

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PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS



Tensão de Passo

Rc: resistência de contato dos pés

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Tensão de passo máxima

 O valor máximo de tensão de passo que uma pessoa

pode suportar sem que ocorra fibrilação ventricular é expresso pela equação:

Onde: t é o tempo máximo de permanência da corrente ( t é menor ou igual a 0,5 s);

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Para reduzir as tensões perigosas de passo as

subestações são dotadas de uma camada de

brita cuja espessura pode variar de 10 a 20 cm, melhorando o isolamento do operador.

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Correção do Potencial de Passo e de Toque Máximo Admissível Devido à Colocação de Brita na Superfície

 Esta camada representa uma estratificação adicional com a camada superficial do solo.

 Deve-se fazer uma correção Cs(hs,K) no = 3000

ohm.m (brita molhada).

n= 1 até o número de camadas

PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS

Correção do Potencial de Passo e de Toque Máximo Admissível Devido à Colocação de Brita na Superfície

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RECOMENDAÇÕES NBR14039

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CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

O dimensionamento requer o conhecimento: Resistividade aparente do solo ( ) ;

 Resistividade da camada superior do solo ( ) / Estratificação do solo; Resistividade do material de acabamento da superfície da

área da subestação ( ) ;

Corrente máxima de curto-circuito fase-terra ( ) ; Tempo da duração da corrente de curto-circuito fase terra (

).

O dimensionamento da malha de terra é um processo iterativo.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

O valor da corrente da corrente de curto-circuito pode ser obtido tanto do lado primário como do lado secundário da subestação.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

Curto-circuito no lado secundário da subestação.

Neste caso o curto-circuito apenas encontra as impedâncias dos

condutores metálicos, constituindo-se assim no valor máximo da corrente de curto-circuito ( )

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

SEÇÃO MÍNIMA DO CONDUTOR DA MALHA Determinada em função do tipo de junção dos

condutores da malha, da corrente de curto-circuito e do seu tempo de duração.

Na prática utiliza-se condutor de no mínimo 35 mm2

Dimensionamento térmico (Fórmula de Onderdonk)

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

SEÇÃO MÍNIMA DO CONDUTOR DA MALHA

Dimensionamento térmico (Fórmula de Onderdonk)

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

SEÇÃO MÍNIMA DO CONDUTOR DA MALHA

Para o dimensionamento do condutor da malha ou do cabo de ligação, deve ser considerar a corrente de defeito.

• A corrente de defeito divide-se em 50% para cada lado após o cabo de ligação.

(22)

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

SEÇÃO MÍNIMA DO CABO DE LIGAÇÃO

Conexão é feita por aperto, assim, temperatura máxima de 250 °C.

Empregar a corrente total de curto-circuito máximo. Usar fórmula de Onderdonk.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

Cabo de ligação

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

MALHA INICIAL

Após um projeto inicial são verificado os potenciais da malha.

• As fórmulas apresentadas são para submalhas quadradas.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

MALHA INICIAL

• Escolhe-se o nº inteiro,adequado

aos resultados acima.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO DA MALHA Fórmula de Sverak

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DA MALHA (Vmalha)

Potencial de toque máximo encontrado dentro de uma submalha da malha de terra, quando do máximo defeito fase-terra.

Numa malha de terra, a corrente de defeito escoa preferencialmente pelas bordas da malha.

(23)

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

Assim, o potencial de malha máximo encontra-se nos cantos da malha e pode ser calculado por:

COEFICIENTE DA MALHA

(Comum 0,5 m)

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

COEFICIENTE DA MALHA

Correção de profundidade (Kh)

• Influência da h, diâmetro do condutor e espaçamento entre condutores. • ho = 1m

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

COEFICIENTE DE IRREGULARIDADE (Ki)

• Km e Ki devem ser calculados para as duas direções. • Deve ser adotado o maior produto entre os coeficientes para determinada direção.

• Isto conduz à maior Vmalha.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

 No caso de hastes cravadas nos cantos e/ou no perímetro pondera-se em 15% a mais o comprimento delas.

 Estas hastes facilitam o escoamento da corrente mais profundamente no solo.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

O valor do potencial da malha deve ser comparado com o valor do potencial de toque máximo.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DE PASSO DA MALHA (VpsM) Maior potencial de passo que surge na periferia da

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CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DE PASSO DA MALHA (VpsM) - Correção para hastes cravadas

O valor do potencial de passo deve ser comparado com o valor do potencial de passo máximo.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

LIMITAÇÕES DAS EQUAÇÕES DE Vmalha e VpsM

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DE TOQUE MÁXIMO DA MALHA EM RELAÇÃO AO INFINITO

O potencial gerado pela maior corrente de curto-circuito monofásico à terra, entre as partes metálicas dos equipamentos e um ponto no infinito:

A malha satisfaz todos os requisitos de segurança (bem dimensionada)

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DE TOQUE MÁXIMO DA MALHA EM RELAÇÃO AO INFINITO

• Caso a condição não seja satisfeita, não

significa que a malha não seja adequada.

• Neste caso devem ser verificadas as tensões

Vmalha e VpsM.

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DE TOQUE NA CERCA PERIMETRAL DA MALHA

A cerca metálica fica submetida às tensões oriundas das correntes de curto-circuito da subestação.

Caso COELBA

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DE TOQUE NA CERCA PERIMETRAL DA MALHA

Kc: coeficiente que relaciona os parâmetros da malha com a posição da pessoa. O potencial de toque máximo (Vcerca)

(25)

CÁLCULO DA MALHA DE TERRA

POTENCIAL DE TOQUE NA CERCA PERIMETRAL DA MALHA x: Caso de hastes cravadas

EXEMPLO



REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

João Mamede Filho. Instalações Elétricas Industriais, 8ª edição. Editora LTC. Kinderman