Para que o Aterramento?
O aterramento insuficiente não só contribui para um tempo de inatividade desnecessário, mas a falta de aterramento é também perigosa e aumenta o risco de falhas de equipamentos. Sem um sistema de aterramento eficaz, estaríamos expostos ao risco de choque elétrico, sem falar nos erros de instrumentação, problemas de distorção harmônica, problemas no fator de energia e diversos outros possíveis dilemas intermitentes.
Se as correntes de fuga não tiverem um caminho para o solo com um sistema de aterramento corretamente projetado e mantido, elas passarão por caminhos não planejados, que podem incluir pessoas.
No entanto, um bom aterramento não é só seguro, ele também é usado para evitar danos aos produtos e equipamentos. Um bom sistema de aterramento aumentará a confiabilidade do equipamento e reduzirá a probabilidade de danos causados por raios ou correntes de fuga. Bilhões são perdidos todos os anos devido a incêndios elétricos no local de trabalho. Esse valor não abrange os custos de litígios relacionados e a perda de funcionários e da produtividade corporativa.
Por Que Testar Sistemas de Aterramento?
Com o passar do tempo, solos corrosivos com alto valor de umidade, alto valor de sal e altas temperaturas podem degradar as hastes de aterramento e suas conexões. Portanto, apesar do sistema de aterramento apresentar valores baixos de resistência de aterramento ao ser instalado inicialmente, essa resistência pode aumentar se as hastes de aterramento forem degradadas.
Por esse motivo, recomenda-se fortemente que todos os aterramentos e conexões de aterramento sejam verificados ao menos uma vez por ano como parte do seu plano normal de Manutenção Preditiva.
Durante essas verificações periódicas, se for medido um aumento de resistência de mais de 20%, o técnico deve investigar a origem do problema e executar a correção necessária para reduzir a resistência, substituindo ou adicionando hastes de aterramento ao sistema.
O Que é o Aterramento e o Que Ele Faz?
O NEC, National Electrical Code, Artigo 100 define o aterramento como: “uma conexão de condução, intencional ou acidental, entre um circuito ou equipamento elétrico e o solo, ou algum corpo condutor que funciona como o solo”. No que se refere ao aterramento, há dois tópicos diferentes: aterramento de solo e aterramento de equipamentos. O aterramento de solo é uma conexão intencional de um condutor de circuitos, normalmente o neutro, ao eletrodo de aterramento colocado no solo.
O aterramento de equipamentos garante que o os equipamentos que operam em uma estrutura estejam corretamente aterrados. Esses dois sistemas de aterramento devem ser mantidos separados, exceto pela conexão entre os dois sistemas. Isso evita diferenças do potencial de tensão de um possível flashover raios. O objetivo do aterramento, além da proteção das pessoas, plantas e equipamentos, é fornecer um caminho seguro para a dissipação das correntes de fuga, raios, descargas estáticas, sinais de EMI e RFI e interferências.
O Que é Um Bom Valor de Resistência de Aterramento?
Há um grande desentendimento no que diz respeito ao que constitui um bom aterramento e qual deve ser o valor de resistência de aterramento. Idealmente, um aterramento deve ter zero ohms de resistência.
Não há um limite de resistência de aterramento padrão que seja reconhecido por todas as agências. No entanto a NFPA e o IEEE recomendam um valor de resistência de aterramento de 5,0 ohms ou menos.
O setor de Telecomunicações frequentemente usou 5,0 ohms ou menos como valor de aterramento e ligação.
O objetivo é atingir o menor valor de resistência de aterramento cabível econômica e fisicamente.
Principais Componentes de um Eletrodo de Aterramento
- Condutor de aterramento
- Conexão entre o condutor de aterramento e o eletrodo de aterramento
- Eletrodo de aterramento
Locais das Resistências
- O eletrodo de aterramento e sua conexão
A resistência do eletrodo de aterramento geralmente é muito baixa. As hastes de aterramento geralmente são feitas de material altamente condutivo/com baixa resistência, como aço ou cobre. - A resistência de contato do solo em volta do eletrodo
O National Institute of Standards (uma agência governamental do Departamento de Comércio dos EUA) demonstrou que essa resistência é quase negligível desde que o eletrodo esteja livre de tinta, graxa etc. e que esteja firmemente em contato com o solo. - A resistência do solo em volta
O eletrodo de aterramento é envolvido pelo solo que, conceitualmente, é feito de conchas concêntricas com a mesma espessura. As conchas mais próximas do eletrodo têm a menor área, o que resulta no maior grau de resistência. Cada concha subsequente incorpora uma área maior, resultando em uma resistência menor. Por fim, atinge-se um ponto em que as conchas adicionais oferecem pouca resistência ao solo em volta do eletrodo.
Com base nessas informações, devemos nos concentrar em formas de reduzir a resistência de aterramento ao instalar sistemas de aterramento.
 Eletrodo de aterramento único
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 Diversos eletrodos de aterramento conectados
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 Rede em malha |
 Placa de aterramento |
O Que Afeta a Resistência de Aterramento?
Primeiro, o código NEC (1987, 250-83-3) exige que no mínimo 2,5 metros (8 pés) do eletrodo de aterramento estejam em contato com o solo. No entanto, há quatro variáveis que afetam a resistência de aterramento de um sistema:
- Comprimento/profundidade do eletrodo de aterramento
- Diâmetro do eletrodo de aterramento
- Número de eletrodos de aterramento
- Design do sistema de aterramento
Comprimento/Profundidade do Eletrodo de Aterramento
Uma forma muito eficaz de reduzir a resistência de aterramento é posicionar os eletrodos mais profundamente. O solo não possui uma resistividade consistente e pode ser altamente imprevisível. Essa resistividade é essencial ao instalar o eletrodo de aterramento, que deve ser posicionado abaixo da linha de congelamento. Isso é feito para que a resistência de aterramento não seja muito influenciada pelo congelamento do solo em volta.
Geralmente, ao dobrar o comprimento do eletrodo de aterramento, você pode reduzir o nível de resistência em mais 40%. Há ocasiões em que é fisicamente impossível posicionar as hastes de aterramento mais profundamente – em áreas compostas de pedra, granito etc. Nesses casos, são viáveis métodos alternativos, como o cimento de aterramento.
Diâmetro do Eletrodo de Aterramento
Aumentar o diâmetro do eletrodo de aterramento não reduz muito a resistência. Por exemplo, você pode dobrar o diâmetro de um eletrodo de aterramento e a sua resistência diminuiria somente em 10%.
Número de Eletrodos de Aterramento
Outra forma de reduzir a resistência do aterramento é usar diversos eletrodos. Desse design, mais de um eletrodo é enterrado e conectado em paralelo para reduzir a resistência. Para que os eletrodos adicionais sejam eficazes, os espaçamentos entre as hastes adicionais devem ser, no mínimo, equivalentes à profundidade da haste enterrada. Sem o espaçamento correto dos eletrodos de aterramento, suas áreas de influência se sobreporão e a resistência não será reduzida.
Para ajudar na instalação de uma haste de aterramento que atenda aos seus requisitos específicos de resistência, use a tabela de resistências de aterramento abaixo. Lembre-se que essa tabela só deve ser usada como regra geral, pois o solo possui camadas e é raramente homogêneo. Os valores de resistência variam significativamente.
Design do Sistema de Aterramento
Sistemas de aterramento simples consistem em um único eletrodo enterrado no solo. O uso de um único eletrodo de aterramento é a forma mais comum de aterramento e pode ser encontrada do lado de fora da sua casa ou local de trabalho. Sistemas de aterramento complexos consistem em diversas hastes de aterramento, conectadas em redes de malha ou grade, placas de aterramento e loops de aterramento. Esses sistemas geralmente são instalados em subestações de geração de energia, escritórios centrais e locais de torres de transmissão.
Redes complexas aumentam significativamente a quantidade de contato com o solo em volta e reduzem as resistências de aterramento
| Tipo de solo | Resistividade do solo | Resistência de aterramento | |||||
| Profundidade do eletrodo de aterramento (metros) |
Faixa de aterramento (metros) |
||||||
| M | 3 | 6 | 10 | 5 | 10 | 20 | |
| Solo muito úmido, como o pântano |
30 | 10 | 5 | 3 | 12 | 6 | 3 |
| Solo de plantio, solo de limo e argila |
100 | 33 | 17 | 10 | 40 | 20 | 10 |
| Solo de argila arenoso | 150 | 50 | 25 | 15 | 60 | 30 | 15 |
| Solo arenoso úmido | 300 | 66 | 33 | 20 | 80 | 40 | 20 |
| Concrete 1:5 | 400 | – | – | – | 160 | 80 | 40 |
| Cascalho úmido | 500 | 160 | 80 | 48 | 200 | 100 | 50 |
| Solo arenoso seco | 1000 | 330 | 165 | 100 | 400 | 200 | 100 |
| Cascalho seco | 1000 | 330 | 165 | 100 | 400 | 200 | 100 |
| Solo pedregoso | 30,000 | 1000 | 500 | 300 | 1200 | 600 | 300 |
| Pedra | 107 | – | – | – | – | – | – |
Fonte: http://www.fluke.com