Para-Raios SPDA
Princípio de Funcionamento:
A fim de provar que os raios são descargas elétricas da natureza, o americano Benjamin Franklin procedeu a uma experiência famosa, com base na qual inventou o seu para-raios. Durante uma tempestade, empinou uma pipa e constatou o poder das pontas de atrair raios ao observar as faíscas que se produziam nas chaves atadas à ponta do cordel em suas mãos. Com essa observação, Franklin passou a estudar a utilidade desta forma de Eletricidade.
Através do fenômeno eletrostático denominado poder das pontas, que é a grande concentração de cargas elétricas que se acumulam em regiões pontiagudas, quando o campo elétrico nas vizinhanças da ponta do para-raios atinge determinado valor, o ar em sua volta se ioniza e se descarrega através de sua ponta para o solo através de um fio de baixa resistividade, que é enterrado no solo e rodeado de pó de carvão.
Zona de Proteção:
Admite-se que a zona de proteção desse tipo de para-raios é igual a um cone com vértice na ponta da antena, raio no solo e altura equivalente do chão à ponta da antena. O vértice e a geratriz do cone forma um ângulo de 55º para estruturas com nível de proteção exigido para classe IV; para outros níveis este ângulo varia em função da altura do captor em relação ao solo (ver tabela - NBR-5419.2015 "atualizada"), conforme a figura abaixo.
Para descobrir o raio de proteção de um para-raio, utiliza-se a formula R_p=h * \operatorname{tan}\, A onde h é a altura em metros e A o ângulo em graus; Ou no modelo de fórmula Tang  = R / h
Para-Raios em Instalações Elétricas:
Na proteção de instalações elétricas, o para-raios, ou descarregador, é colocado num ponto da instalação em que se forme um máximo da onda de tensão elétrica. Na instalação, intercala-se um dispositivo que obrigue a onda de corrente elétrica, em quadratura com a onda de tensão elétrica, a ter uma inversão nesse ponto. Os tipos de para-raios empregados em instalações elétricas são: de antena, de rolos, de peróxido de chumbo e eletrolítico.
Inibidor de Raios:
O inibidor de raios é um elemento de proteção que, ao contrário do para-raios, evita a formação do traçador através do qual se produz a descarga. Deste modo impede o processo natural de formação do raio numa área determinada.
Os para-raios tradicionais protegem as estruturas mas não podem evitar os efeitos negativos da indução electromagnética causada pela grande energia que se transmite durante a descarga, de que todos os aparelhos existentes, tanto eléctricos como telefônicos, informáticos, eletrônicos, etc. se ressentem em maior ou menor medida, e que pode mesmo causar a sua completa destruição.
O inibidor de raios proporciona proteção não só contra os raios mas também contra os efeitos das induções electromagnéticas, dado que é capaz de evitar o processo natural de formação do raio na zona protegida.
A terra e a nuvem atuam como duas placas de um condensador, e quando a tensão entre placas aumenta suficientemente alcança-se um ponto de ruptura e produz-se o raio. O tempo de queda do raio é praticamente instantâneo, mas o processo de formação do traçador pode durar alguns minutos. O princípio físico de atuação do inibidor de raios está baseado na descarga deste condensador de forma controlada e constante durante esse tempo, através de um fluxo eléctrico da ordem dos miliamperes que se produz na sua cabeça para a ligação à terra em momentos de campo eléctrico "entre placas" elevado, situação que se apresenta quando há uma trovoada.
Caixa de Equalização:
A segunda e receber descargas laterais e distribuí-las pelas descidas. Neste caso também deverão ser dimensionadas como captação.
Recebe as correntes elétricas das descidas e as dissipam no solo. Tem também a função de equalizar os potenciais das descidas e os potenciais no solo, devendo haver preocupação com locais de frequência de pessoas, minimizando as tensões de passo nestes locais. Para um bom dimensionamento da malha de aterramento e imprescindível a execução previa de uma prospecção da resistividade de solo.
No nível do solo e dos anéis, deverão ser equalizados os aterramentos do neutro da concessionária elétrica, do terra da concessionária de telefonia, outros terras de eletrônicos e de elevadores (inclusive trilhos metálicos), tubulações metálicas de incêndio e gás (inclusive o piso da casa de gás quando houver), tubulações metálicas de água, recalque, etc.
Para tal devera ser definido uma posição estratégica para instalação de uma caixa de equalização de potenciais principal (LEP/TAP) que deverá ser interligada a malha de aterramento, observando também que a caixa de Equalização pode utilizar DPS com Sistema de Proteção. A cada 20 metros de altura deverão ser instaladas outras caixas de equalização secundarias, conectadas as ferragens estruturais, e interligadas através de um condutor vertical conectado a caixa de aterramento principal.
A ligação da caixa de equalização bem como as tubulações metálicas poderão ser executadas com cabo de cobre 35mm² ou 16mm² de acordo a necessidade antes da execução do contra-piso dos apartamentos localizados nos níveis dos anéis de cintamento. A amarração das diferentes tubulações metálicas poderá ser executada por fita perfurada niquelada (bimetálica) que possibilita a conexão com diferentes tipos de metais e diâmetros variados, diminuindo também a indutância do condutor devido a sua superfície chata.
Riscos:
Estudos da ICLP (International Conference on Lighting Protection) põe em dúvida a eficácia do sitema ESE (Early Streamer Emission), com o qual o inibidor de raios funciona. Testes confirmam que essa tecnologia pode não funcionar corretamente em meios naturais, em oposição aos testes realizados em laboratório. A ICLP critica ainda as instruções e a forma que essas são apresentadas pelo fabricante no manual desses produtos podendo prejudicar ainda mais o funcionamento do produto, quando utilizado por pessoas comuns. Na carta apresentado no site ofical, eles concluem dizendo que o uso do inibidor de raios não apresenta vantagem sobre o uso do para raios comum (..that the ESE technology does not offer any advantage or improved efficiency compared to normal lightning rods.).
O Para-Raio no Brasil ou Sistema de Proteção Contra Descarga Atmosférica (SPDA) de acordo a ABNT da NBR 5419.2015 "atualizada".
O Para-Raios é como é popularmente conhecido é no Brasil normatizado pela ABNT através da Norma NBR-5419-2015 "atualizada" e a NBR 5410.2004.2008 "atualizada" com o nome de SPDA - Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas; Segundo a citada Norma é dividido entre SPDA externo e SPDA interno.
O SPDA externo pode ser isolado ou não-isolado da estrutura a ser protegida. Os sistemas externos não-isolados são compostos de 3 subsistemas: subsistema captor, subsistemas de descidas e subsistema de aterramento, sendo que o método de proteção mais utilizado atualmente é a Gaiola de Faraday, onde todos os perímetros superiores da edificação são circundados por um anel metálico (subsistema captor), interligado a descidas metálicas intercaladas a uma distância variável entre 10m e 25m, de acordo com o nível de proteção, que por sua vez depende do tipo de ocupação da estrutura. Os subsistemas captor, de descidas e de aterramento podem utilizar elementos naturais, próprios da estrutura da edificação, ou não naturais, os quais são construídos para atender as exigências normativas.
Exemplos de elementos naturais são coberturas metálicas e suas estruturas usados como subsistema captor, pilares e colunas metálicas, assim como as armações metálicas do concreto armado das colunas usados como subsistema de descidas, armações metálicas das lages usadas como anel de equilíbrio e armação metálica das fundações usadas como subsistema de aterramento. O mastro de Franklin é uma alternativa de elemento não natural do subsistema captor. É um terminal acoplado a uma haste de metal, comumente de cobre ou alumínio, destinado a dar proteção aos edifícios atraindo as descargas elétricas atmosféricas, raios, para as suas pontas e desviando-as, através do subsistema de descidas para o solo através de cabos de pequena resistência elétrica, onde as correntes serão dispersadas através do subsistema de aterramento, minimizando a possibilidade de danos físicos e/ou pessoais. Como o raio tende a atingir o ponto mais alto de uma área, o para-raios é instalado no topo do prédio.
Chama-se também para-raios externo ou SPDA externo o DPS - Dispositivo Protetor de Surtos, cujo uso no Brasil é exigido pela norma ABNT NBR 5410.2004.2008 "atualizada" e mencionado na NBR 5419.2015 "atualizada" estes dispositivos são destinados a proteger instalações elétricas (quadros de entrada e de distribuição) e aparelhos eletrônicos individuais contra o efeito de cargas excessivas (sobretensões).
Painel de Distribuição Comercial com DPS e Disjuntor DR.
Sistemas de Aterramento:
Qual a diferença entre terra, neutro, e massa?
Antes de falarmos sobre os tipos de aterramento, devemos esclarecer (de uma vez por todas !) o que é terra, neutro, e massa.
Na figura 1 temos um exemplo da ligação de um PC à rede elétrica, que possui três fases , e um neutro PE; Essa alimentação é fornecida pela concessionária de energia elétrica, que somente liga a caixa de entrada ao poste externo se houver uma haste de aterramento padrão dentro do ambiente do usuário; Além disso, a concessionária também exige dois disjuntores de proteção.
Teoricamente, o terminal neutro da concessionária deve ter potencial igual a zero volt. Porém, devido ao desbalanceamento nas fases do transformador de distribuição, é comum esse terminal (Neutro) tender a assumir potenciais diferentes de zero. O desbalanceamento de fases ocorre quando temos por exemplo o som bifásico (2 fases) ou monofásico (1 fase e Neutro) e as luzes trifásicas, ligadas em um mesmo link (transformador) .
Obs : Você pode ver se todo seu sistema esta desbalanceado ou não com um alicate amperímetro , medindo fase por fase .
Outro exemplo é um transformador que alimenta, em um setor seu, uma residência comum (fase 1) , e no outro setor, um pequeno supermercado (fase 2) . Essa diferença de demanda, em um mesmo link (transformador) , pode fazer com que o neutro varie seu potencial (flutue); Para evitar que esse potencial “flutue”, ligamos (logo na entrada) o fio neutro a uma haste de terra. Sendo assim, qualquer potencial que tender a aparecer será escoado para a terra.
Ainda analisando a figura 1 , vemos que o PC está ligado em uma fase e o neutro.
Mas, ao mesmo tempo, ligamos sua carcaça (terra) através de outro condutor (fio) na mesma haste, e damos o nome desse condutor de “terra” (fio terra) .
Pergunta:
Se o neutro e o terra estão conectados ao mesmo ponto (haste de aterramento), porque um é chamado de terra e o outro de neutro?
Aqui vai a primeira definição:
O neutro é um “condutor” fornecido pela concessionária de energia elétrica, pelo qual há o “retorno” da corrente elétrica.
O terra é um condutor construído através de uma haste metálica e que, em situações normais, não deve possuir corrente elétrica circulante.
Resumindo: A grande diferença entre terra e neutro é que, pelo neutro há corrente circulando, e pelo terra, não.
Quando houver alguma corrente circulando pelo terra, normalmente ela deverá ser breve, isto é, desviar uma descarga atmosférica para a terra, por exemplo.
O fio terra, por norma, vem identificado pelas letras PE, e deve ser de cor verde e amarela. Notem ainda que ele está ligado à carcaça do PC.
A carcaça do PC, ou de qualquer outro equipamento é o que chamamos de “massa” (toda a caixa metálica do equipamento).
Quais são as normas que devo seguir para garantir um bom aterramento ?
A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) possui uma norma que rege o campo de instalações elétricas em baixa tensão. Essa norma é a NBR 5410, a qual, como todas as demais normas da ABNT, possui subseções. As subseções : 6.3.3.1.1, 6.3.3.1.2, e 6.3.3.1.3 referem-se aos possíveis sistemas de aterramento que podem ser feitos . Os três sistemas da NBR 5410.2004.2008 "atualizada" mais utilizados são :
A – Sistema TN-S :
Notem pela figura 2 que temos .
O neutro é aterrado logo na saída do transformador , e levado até a carga . Paralelamente , outro condutor identificado como PE é utilizado como fio terra , e é conectado à carcaça (massa) do equipamento.
B – Sistema TN-C:
Esse sistema, embora normalizado, não é aconselhável, pois o fio terra e o neutro são constituídos pelo mesmo condutor. Dessa vez, sua identificação é PEN (e não PE, como o anterior). Podemos notar pela figura 3 que, após o neutro ser aterrado na entrada, ele próprio é ligado ao neutro e à massa do equipamento.
C – Sistema TT :
Esse sistema é o mais eficiente de todos. Na figura 4 vemos que o neutro é aterrado logo na saída e segue (como neutro) até a carga (equipamento). A massa do equipamento é aterrada com uma haste própria, independente da haste de aterramento do neutro.
D – Sistema IT :
No esquema IT não é realizada nenhuma conexão intencional entre o ponto neutro da fonte e a terra, além disso, todas as partes condutoras expostas e estranhas à instalação são ligadas ao eletrodo de terra. Todo circuito tem uma impedância de fuga para a terra, uma vez que nenhuma isolação é perfeita.
As massas da instalação são aterradas, verificando-se as seguintes possibilidades:
– massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da alimentação, se existente;
– massas aterradas em eletrodo(s) de aterramento próprio(s), seja porque não há eletrodo de aterramento da alimentação, seja porque o eletrodo de aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da alimentação.
E – Sistema TN-C-S :
No esquema TN-C-S as funções de neutro e de proteção também são combinadas em um mesmo condutor (PEN), porém este se divide em um condutor de neutro e outro de proteção (PE/terra) no circuito onde são ligadas as massas.
“Mas qual desses sistemas deve utilizar na prática?”
Geralmente, o próprio fabricante do equipamento especifica qual sistema é melhor para seu equipamento, porém como regra geral, temos:
(a) Sempre que possível, optar pelo sistema TT em 1º lugar.
(b) Caso, por razões operacionais e estruturais do local, não seja possível o sistema TT, optar pelo sistema TN-S.
(c) Somente optar pelo sistema TNC em último caso, isto é, quando realmente for impossível estabelecer qualquer um dos dois sistemas anteriores.
REGRAS PRÁTICAS DE PROCEDIMENTOS
Os cálculos e variáveis para dimensionar um aterramento podem ser considerados assuntos para “ Eletrotécnica ", por exemplo, a resistividade e tipo do solo, geometria e constituição da haste de aterramento, formato em que as hastes são distribuídas etc, são alguns dos fatores que influenciam o valor da resistência do aterramento.
Vão aqui algumas “dicas” que, com certeza, irão ajudar:
(A) - Haste de aterramento: A haste de aterramento normalmente, é feita de uma alma de aço revestida de cobre. Seu comprimento pode variar de 1,5 a 4,0m. As de 2,5m são as mais utilizadas, pois diminuem o risco de atingirem dutos subterrâneos em sua instalação.
(B) - O valor ideal para um bom aterramento deve ser menor ou igual a 5W (ohms). Dependendo da química do solo (quantidade de água, salinidade, alcalinidade, etc.), mais de uma haste pode se fazer necessária para nos aproximarmos desse valor 5W (ohms).
Caso isso ocorra, existem duas possibilidades : tratamento químico do solo (que será analisado mais adiante), e o agrupamento de barras em paralelo. Uma boa regra para agruparem-se barras é a da formação de polígonos.
A figura 5 mostra alguns passos. Notem que, quanto maior o número de barras, mais próximo a um círculo ficamos. Outra regra no agrupamento de barras é manter sempre à distância entre elas, o mais próximo possível do comprimento de uma barra.
É bom lembrar que essas são regras práticas.
Como dissemos anteriormente, o dimensionamento do aterramento é complexo, e repleto de cálculos.
MEDINDO O TERRA
O Instrumento Clássico para Medir a Resistência do Terra é o Terrômetro.
Esse Instrumento possui 2 Hastes de referência, que servem como divisores resistivos conforme a figura.
Na verdade, o Terrômetro “injeta” uma corrente pela terra que é transformada em “quedas” de tensão pelos resistores formados pelas hastes de referência , e pela própria haste de terra.
Através do valor dessa queda de tensão, o mostrador é calibrado para indicar o valor Ôhmico da Resistência do Terra.
A fim de provar que os raios são descargas elétricas da natureza, o americano Benjamin Franklin procedeu a uma experiência famosa, com base na qual inventou o seu para-raios. Durante uma tempestade, empinou uma pipa e constatou o poder das pontas de atrair raios ao observar as faíscas que se produziam nas chaves atadas à ponta do cordel em suas mãos. Com essa observação, Franklin passou a estudar a utilidade desta forma de Eletricidade.
Através do fenômeno eletrostático denominado poder das pontas, que é a grande concentração de cargas elétricas que se acumulam em regiões pontiagudas, quando o campo elétrico nas vizinhanças da ponta do para-raios atinge determinado valor, o ar em sua volta se ioniza e se descarrega através de sua ponta para o solo através de um fio de baixa resistividade, que é enterrado no solo e rodeado de pó de carvão.
Zona de Proteção:
Admite-se que a zona de proteção desse tipo de para-raios é igual a um cone com vértice na ponta da antena, raio no solo e altura equivalente do chão à ponta da antena. O vértice e a geratriz do cone forma um ângulo de 55º para estruturas com nível de proteção exigido para classe IV; para outros níveis este ângulo varia em função da altura do captor em relação ao solo (ver tabela - NBR-5419.2015 "atualizada"), conforme a figura abaixo.
Para descobrir o raio de proteção de um para-raio, utiliza-se a formula R_p=h * \operatorname{tan}\, A onde h é a altura em metros e A o ângulo em graus; Ou no modelo de fórmula Tang  = R / h
Para-Raios em Instalações Elétricas:
Na proteção de instalações elétricas, o para-raios, ou descarregador, é colocado num ponto da instalação em que se forme um máximo da onda de tensão elétrica. Na instalação, intercala-se um dispositivo que obrigue a onda de corrente elétrica, em quadratura com a onda de tensão elétrica, a ter uma inversão nesse ponto. Os tipos de para-raios empregados em instalações elétricas são: de antena, de rolos, de peróxido de chumbo e eletrolítico.
Inibidor de Raios:
O inibidor de raios é um elemento de proteção que, ao contrário do para-raios, evita a formação do traçador através do qual se produz a descarga. Deste modo impede o processo natural de formação do raio numa área determinada.
Os para-raios tradicionais protegem as estruturas mas não podem evitar os efeitos negativos da indução electromagnética causada pela grande energia que se transmite durante a descarga, de que todos os aparelhos existentes, tanto eléctricos como telefônicos, informáticos, eletrônicos, etc. se ressentem em maior ou menor medida, e que pode mesmo causar a sua completa destruição.
O inibidor de raios proporciona proteção não só contra os raios mas também contra os efeitos das induções electromagnéticas, dado que é capaz de evitar o processo natural de formação do raio na zona protegida.
A terra e a nuvem atuam como duas placas de um condensador, e quando a tensão entre placas aumenta suficientemente alcança-se um ponto de ruptura e produz-se o raio. O tempo de queda do raio é praticamente instantâneo, mas o processo de formação do traçador pode durar alguns minutos. O princípio físico de atuação do inibidor de raios está baseado na descarga deste condensador de forma controlada e constante durante esse tempo, através de um fluxo eléctrico da ordem dos miliamperes que se produz na sua cabeça para a ligação à terra em momentos de campo eléctrico "entre placas" elevado, situação que se apresenta quando há uma trovoada.
Caixa de Equalização:
A segunda e receber descargas laterais e distribuí-las pelas descidas. Neste caso também deverão ser dimensionadas como captação.
Recebe as correntes elétricas das descidas e as dissipam no solo. Tem também a função de equalizar os potenciais das descidas e os potenciais no solo, devendo haver preocupação com locais de frequência de pessoas, minimizando as tensões de passo nestes locais. Para um bom dimensionamento da malha de aterramento e imprescindível a execução previa de uma prospecção da resistividade de solo.
No nível do solo e dos anéis, deverão ser equalizados os aterramentos do neutro da concessionária elétrica, do terra da concessionária de telefonia, outros terras de eletrônicos e de elevadores (inclusive trilhos metálicos), tubulações metálicas de incêndio e gás (inclusive o piso da casa de gás quando houver), tubulações metálicas de água, recalque, etc.
Para tal devera ser definido uma posição estratégica para instalação de uma caixa de equalização de potenciais principal (LEP/TAP) que deverá ser interligada a malha de aterramento, observando também que a caixa de Equalização pode utilizar DPS com Sistema de Proteção. A cada 20 metros de altura deverão ser instaladas outras caixas de equalização secundarias, conectadas as ferragens estruturais, e interligadas através de um condutor vertical conectado a caixa de aterramento principal.
A ligação da caixa de equalização bem como as tubulações metálicas poderão ser executadas com cabo de cobre 35mm² ou 16mm² de acordo a necessidade antes da execução do contra-piso dos apartamentos localizados nos níveis dos anéis de cintamento. A amarração das diferentes tubulações metálicas poderá ser executada por fita perfurada niquelada (bimetálica) que possibilita a conexão com diferentes tipos de metais e diâmetros variados, diminuindo também a indutância do condutor devido a sua superfície chata.
Riscos:
Estudos da ICLP (International Conference on Lighting Protection) põe em dúvida a eficácia do sitema ESE (Early Streamer Emission), com o qual o inibidor de raios funciona. Testes confirmam que essa tecnologia pode não funcionar corretamente em meios naturais, em oposição aos testes realizados em laboratório. A ICLP critica ainda as instruções e a forma que essas são apresentadas pelo fabricante no manual desses produtos podendo prejudicar ainda mais o funcionamento do produto, quando utilizado por pessoas comuns. Na carta apresentado no site ofical, eles concluem dizendo que o uso do inibidor de raios não apresenta vantagem sobre o uso do para raios comum (..that the ESE technology does not offer any advantage or improved efficiency compared to normal lightning rods.).
O Para-Raio no Brasil ou Sistema de Proteção Contra Descarga Atmosférica (SPDA) de acordo a ABNT da NBR 5419.2015 "atualizada".
O Para-Raios é como é popularmente conhecido é no Brasil normatizado pela ABNT através da Norma NBR-5419-2015 "atualizada" e a NBR 5410.2004.2008 "atualizada" com o nome de SPDA - Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas; Segundo a citada Norma é dividido entre SPDA externo e SPDA interno.
O SPDA externo pode ser isolado ou não-isolado da estrutura a ser protegida. Os sistemas externos não-isolados são compostos de 3 subsistemas: subsistema captor, subsistemas de descidas e subsistema de aterramento, sendo que o método de proteção mais utilizado atualmente é a Gaiola de Faraday, onde todos os perímetros superiores da edificação são circundados por um anel metálico (subsistema captor), interligado a descidas metálicas intercaladas a uma distância variável entre 10m e 25m, de acordo com o nível de proteção, que por sua vez depende do tipo de ocupação da estrutura. Os subsistemas captor, de descidas e de aterramento podem utilizar elementos naturais, próprios da estrutura da edificação, ou não naturais, os quais são construídos para atender as exigências normativas.
Exemplos de elementos naturais são coberturas metálicas e suas estruturas usados como subsistema captor, pilares e colunas metálicas, assim como as armações metálicas do concreto armado das colunas usados como subsistema de descidas, armações metálicas das lages usadas como anel de equilíbrio e armação metálica das fundações usadas como subsistema de aterramento. O mastro de Franklin é uma alternativa de elemento não natural do subsistema captor. É um terminal acoplado a uma haste de metal, comumente de cobre ou alumínio, destinado a dar proteção aos edifícios atraindo as descargas elétricas atmosféricas, raios, para as suas pontas e desviando-as, através do subsistema de descidas para o solo através de cabos de pequena resistência elétrica, onde as correntes serão dispersadas através do subsistema de aterramento, minimizando a possibilidade de danos físicos e/ou pessoais. Como o raio tende a atingir o ponto mais alto de uma área, o para-raios é instalado no topo do prédio.
Chama-se também para-raios externo ou SPDA externo o DPS - Dispositivo Protetor de Surtos, cujo uso no Brasil é exigido pela norma ABNT NBR 5410.2004.2008 "atualizada" e mencionado na NBR 5419.2015 "atualizada" estes dispositivos são destinados a proteger instalações elétricas (quadros de entrada e de distribuição) e aparelhos eletrônicos individuais contra o efeito de cargas excessivas (sobretensões).
Painel de Distribuição Comercial com DPS e Disjuntor DR.
Sistemas de Aterramento:
Qual a diferença entre terra, neutro, e massa?
Antes de falarmos sobre os tipos de aterramento, devemos esclarecer (de uma vez por todas !) o que é terra, neutro, e massa.
Na figura 1 temos um exemplo da ligação de um PC à rede elétrica, que possui três fases , e um neutro PE; Essa alimentação é fornecida pela concessionária de energia elétrica, que somente liga a caixa de entrada ao poste externo se houver uma haste de aterramento padrão dentro do ambiente do usuário; Além disso, a concessionária também exige dois disjuntores de proteção.
Teoricamente, o terminal neutro da concessionária deve ter potencial igual a zero volt. Porém, devido ao desbalanceamento nas fases do transformador de distribuição, é comum esse terminal (Neutro) tender a assumir potenciais diferentes de zero. O desbalanceamento de fases ocorre quando temos por exemplo o som bifásico (2 fases) ou monofásico (1 fase e Neutro) e as luzes trifásicas, ligadas em um mesmo link (transformador) .
Obs : Você pode ver se todo seu sistema esta desbalanceado ou não com um alicate amperímetro , medindo fase por fase .
Outro exemplo é um transformador que alimenta, em um setor seu, uma residência comum (fase 1) , e no outro setor, um pequeno supermercado (fase 2) . Essa diferença de demanda, em um mesmo link (transformador) , pode fazer com que o neutro varie seu potencial (flutue); Para evitar que esse potencial “flutue”, ligamos (logo na entrada) o fio neutro a uma haste de terra. Sendo assim, qualquer potencial que tender a aparecer será escoado para a terra.
Ainda analisando a figura 1 , vemos que o PC está ligado em uma fase e o neutro.
Mas, ao mesmo tempo, ligamos sua carcaça (terra) através de outro condutor (fio) na mesma haste, e damos o nome desse condutor de “terra” (fio terra) .
Pergunta:
Se o neutro e o terra estão conectados ao mesmo ponto (haste de aterramento), porque um é chamado de terra e o outro de neutro?
Aqui vai a primeira definição:
O neutro é um “condutor” fornecido pela concessionária de energia elétrica, pelo qual há o “retorno” da corrente elétrica.
O terra é um condutor construído através de uma haste metálica e que, em situações normais, não deve possuir corrente elétrica circulante.
Resumindo: A grande diferença entre terra e neutro é que, pelo neutro há corrente circulando, e pelo terra, não.
Quando houver alguma corrente circulando pelo terra, normalmente ela deverá ser breve, isto é, desviar uma descarga atmosférica para a terra, por exemplo.
O fio terra, por norma, vem identificado pelas letras PE, e deve ser de cor verde e amarela. Notem ainda que ele está ligado à carcaça do PC.
A carcaça do PC, ou de qualquer outro equipamento é o que chamamos de “massa” (toda a caixa metálica do equipamento).
Quais são as normas que devo seguir para garantir um bom aterramento ?
A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) possui uma norma que rege o campo de instalações elétricas em baixa tensão. Essa norma é a NBR 5410, a qual, como todas as demais normas da ABNT, possui subseções. As subseções : 6.3.3.1.1, 6.3.3.1.2, e 6.3.3.1.3 referem-se aos possíveis sistemas de aterramento que podem ser feitos . Os três sistemas da NBR 5410.2004.2008 "atualizada" mais utilizados são :
A – Sistema TN-S :
Notem pela figura 2 que temos .
O neutro é aterrado logo na saída do transformador , e levado até a carga . Paralelamente , outro condutor identificado como PE é utilizado como fio terra , e é conectado à carcaça (massa) do equipamento.
B – Sistema TN-C:
Esse sistema, embora normalizado, não é aconselhável, pois o fio terra e o neutro são constituídos pelo mesmo condutor. Dessa vez, sua identificação é PEN (e não PE, como o anterior). Podemos notar pela figura 3 que, após o neutro ser aterrado na entrada, ele próprio é ligado ao neutro e à massa do equipamento.
C – Sistema TT :
Esse sistema é o mais eficiente de todos. Na figura 4 vemos que o neutro é aterrado logo na saída e segue (como neutro) até a carga (equipamento). A massa do equipamento é aterrada com uma haste própria, independente da haste de aterramento do neutro.
D – Sistema IT :
No esquema IT não é realizada nenhuma conexão intencional entre o ponto neutro da fonte e a terra, além disso, todas as partes condutoras expostas e estranhas à instalação são ligadas ao eletrodo de terra. Todo circuito tem uma impedância de fuga para a terra, uma vez que nenhuma isolação é perfeita.
As massas da instalação são aterradas, verificando-se as seguintes possibilidades:
– massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da alimentação, se existente;
– massas aterradas em eletrodo(s) de aterramento próprio(s), seja porque não há eletrodo de aterramento da alimentação, seja porque o eletrodo de aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da alimentação.
E – Sistema TN-C-S :
No esquema TN-C-S as funções de neutro e de proteção também são combinadas em um mesmo condutor (PEN), porém este se divide em um condutor de neutro e outro de proteção (PE/terra) no circuito onde são ligadas as massas.
“Mas qual desses sistemas deve utilizar na prática?”
Geralmente, o próprio fabricante do equipamento especifica qual sistema é melhor para seu equipamento, porém como regra geral, temos:
(a) Sempre que possível, optar pelo sistema TT em 1º lugar.
(b) Caso, por razões operacionais e estruturais do local, não seja possível o sistema TT, optar pelo sistema TN-S.
(c) Somente optar pelo sistema TNC em último caso, isto é, quando realmente for impossível estabelecer qualquer um dos dois sistemas anteriores.
REGRAS PRÁTICAS DE PROCEDIMENTOS
Os cálculos e variáveis para dimensionar um aterramento podem ser considerados assuntos para “ Eletrotécnica ", por exemplo, a resistividade e tipo do solo, geometria e constituição da haste de aterramento, formato em que as hastes são distribuídas etc, são alguns dos fatores que influenciam o valor da resistência do aterramento.
Vão aqui algumas “dicas” que, com certeza, irão ajudar:
(A) - Haste de aterramento: A haste de aterramento normalmente, é feita de uma alma de aço revestida de cobre. Seu comprimento pode variar de 1,5 a 4,0m. As de 2,5m são as mais utilizadas, pois diminuem o risco de atingirem dutos subterrâneos em sua instalação.
(B) - O valor ideal para um bom aterramento deve ser menor ou igual a 5W (ohms). Dependendo da química do solo (quantidade de água, salinidade, alcalinidade, etc.), mais de uma haste pode se fazer necessária para nos aproximarmos desse valor 5W (ohms).
Caso isso ocorra, existem duas possibilidades : tratamento químico do solo (que será analisado mais adiante), e o agrupamento de barras em paralelo. Uma boa regra para agruparem-se barras é a da formação de polígonos.
A figura 5 mostra alguns passos. Notem que, quanto maior o número de barras, mais próximo a um círculo ficamos. Outra regra no agrupamento de barras é manter sempre à distância entre elas, o mais próximo possível do comprimento de uma barra.
É bom lembrar que essas são regras práticas.
Como dissemos anteriormente, o dimensionamento do aterramento é complexo, e repleto de cálculos.
MEDINDO O TERRA
O Instrumento Clássico para Medir a Resistência do Terra é o Terrômetro.
Esse Instrumento possui 2 Hastes de referência, que servem como divisores resistivos conforme a figura.
Na verdade, o Terrômetro “injeta” uma corrente pela terra que é transformada em “quedas” de tensão pelos resistores formados pelas hastes de referência , e pela própria haste de terra.
Através do valor dessa queda de tensão, o mostrador é calibrado para indicar o valor Ôhmico da Resistência do Terra.
