RESUMO PROTEÇÃO E ATERRAMENTO

Prévia do material em texto

PROTEÇÃO E ATERRAMENTO
PROTEÇÃO CONTRA CHOQUES ELÉTRICOS
A NBR 5410:2004 (Instalações Elétricas de Baixa Tensão) prevê duas formas de proteção
contra choques elétricos: proteção básica e supletiva, além da proteção adicional.
● Proteção básica: Meio destinado a impedir contato com partes vivas perigosas em
condições normais.
● Proteção supletiva: Meio destinado a suprir a proteção contra choques elétricos
quando massas ou partes condutivas tornam-se acidentalmente vivas.
● Proteção adicional: Meio destinado a garantir a proteção contra choques elétricos
em situações de maior risco de perda ou anulação das medidas normalmente
aplicáveis, de dificuldade no atendimento das condições de segurança e em
situações ou locais que os perigos do choque elétrico são graves.
PROTEÇÃO BÁSICA
A precondição de proteção básica deve ser assegurada por meio da isolação das partes
vivas e/ ou pelo uso de barreiras ou invólucros. Ou seja, apenas pela proteção completa
contra contatos diretos.
● Depende diretamente da qualidade dos componentes elétricos e de como a
instalação elétrica foi projetada.
● A NBR 5410 considera que a proteção básica (contra contatos diretos) seja
realizada de três maneiras: completa, parcial ou adicional.
○ Completa: deve ser garantida em locais acessíveis para qualquer pessoa.
Ela pode ser realizada por meio da isolação das partes vivas, de invólucros
ou de barreiras.
○ Parcial: pode ser realizada por meio do uso de obstáculos e da colocação
fora de alcance. O uso dessas medidas é admitido em locais acessíveis
somente a pessoas advertidas ou qualificadas.
○ Adicional:
● A omissão da proteção contra choques elétricos é admitida somente nos locais
acessíveis a pessoas advertidas ou qualificadas e se algumas condições forem
simultaneamente satisfeitas.
PROTEÇÃO SUPLETIVA
A precondição de proteção supletiva deve ser assegurada de forma conjunta por
equipotencialização e pelo seccionamento automático da alimentação.
● A proteção supletiva é realizada por meio de outras medidas que incluem:
○ Isolação suplementar: independente e adicional à isolação básica, tem
como objetivo assegurar a proteção contra choques elétricos em caso de
falha da isolação básica.
○ Separação elétrica: consiste na alimentação de um circuito por meio de uma
fonte de separação, que pode ser fixa ou móvel. Basicamente, essa medida
de proteção impossibilita o "fechamento" da corrente pela terra no caso de
contato com uma parte energizada.
PROTEÇÃO ADICIONAL
A proteção adicional é o meio destinado a garantir a proteção contra choques elétricos em
situações de maior risco de perda ou anulação das medidas normalmente aplicáveis, de
dificuldade no atendimento das condições de segurança e em situações ou locais em que
os perigos do choque elétrico são graves.
● Proteção adicional básica: uso de DRs de alta sensibilidade
● Proteção adicional supletiva: equipotencialização suplementar.
A proteção básica e a proteção supletiva podem ser combinadas em medidas que tenham
como base o uso de:
● Extra Baixa Tensão Separada (SELV): o sistema de extrabaixa tensão que é
eletricamente separado da terra, de outros sistemas e de tal modo que a ocorrência
de uma única falta não resulta em risco de choque elétrico.
● Extra Baixa Tensão Protegida (PELV): Mesmas características do SELV,
diferenciando-se por não ser eletricamente separado da terra.
O objetivo é limitar a tensão dos circuitos alimentados de forma que essa tensão não seja
superior à tensão de contato limite. Dessa forma, essas medidas evitam riscos de choques
elétricos quando ocorrem contatos diretos ou indiretos em caso de falta.
A tensão nominal do sistema SELV ou PELV não pode exceder 50 V em corrente alternada
ou 120 V em corrente contínua sem ondulação.
EQUIPOTENCIALIZAÇÃO
A ligação equipotencial é uma ligação elétrica que tem como objetivo colocar as massas e
os elementos condutores praticamente sob o mesmo potencial, independentemente de qual
seja esse potencial com relação ao solo. O aterramento pode ser considerado como uma
ligação elétrica proposital de baixa impedância com a terra (ou solo).
A equipotencialização não é somente utilizada para a proteção contra choques elétricos,
mas também para a proteção contra sobretensões e perturbações eletromagnéticas,
podendo ou não satisfazer simultaneamente a proteção sobre essas duas perspectivas. Ou
seja, podemos falar em equipotencialização principal e equipotencialização funcional.
● Em cada edificação deve ser realizada uma equipotencialização principal e tantas
equipotencializações suplementares forem necessárias;
● Todas as massas da instalação situadas em uma mesma edificação devem estar
ligadas à equipotencialização principal da edificação e, dessa forma, a um único
eletrodo de aterramento;
● O ponto fundamental é o barramento de equipotencialização principal (BEP);
○ Reúne o condutor de aterramento, os condutores de proteção principal, os
condutores de equipotencialização principais e o condutor neutro, se o
esquema de aterramento usado prever o aterramento nesse ponto.
Condutores de proteção
● Definido como o condutor destinado a interligar eletricamente massas, elementos
condutores estranhos à instalação, terminal (ou barra) de aterramento e/ou pontos
de alimentação ligados à terra.
● Seção mínima do condutor de proteção em função da seção dos condutores de fase:
○ Para S ≤ 16: S
○ Para 16 < S ≤ 35: 16mm²
○ Para S > 35: S/2
○ Não deve ser inferior a 2,5 mm² em cobre se for provido de proteção contra
danos mecânicos e 4 mm² em cobre ou 16 mm² em alumínio, se não for
provida contra danos mecânicos. ;
● Cor verde-amarela ou verde (cores exclusivas da função de proteção);
Condutores de equipotencialização: condutor de proteção que assegura uma ligação
equipotencial. Ou seja, é o condutor responsável por garantir que as canalizações metálicas
de água, gás e outras utilidades, as colunas de sistemas de aquecimento central ou de ar
condicionado, os elementos metálicos da construção e outras estruturas metálica, os cabos
de telecomunicações sejam ligados ao BEP.
O condutor de aterramento pode ser definido como o condutor de proteção que liga o
barramento de equipotencialização principal (BEP) ao eletrodo de aterramento.
Equipotencialização funcional: equipotencialização destinada a garantir o bom
funcionamento dos circuitos de sinal e a compatibilidade magnética. Com relação ao BEP, a
norma também traz algumas prescrições.
SECCIONAMENTO AUTOMÁTICO DA ALIMENTAÇÃO
● Existência de um percurso para a corrente de falta fase-massa, sendo que sua
composição depende do tipo de esquema de aterramento adotado (TN, TT ou IT). O
que implica na existência de uma infraestrutura de aterramento;
● Seccionamento da corrente de falta por um dispositivo de proteção apropriado. O
que implica na instalação de dispositivos de proteção compatíveis com cada tipo de
esquema.
Aterramento
O aterramento pode ser realizado de forma direta (aterramento direto) ou por meio de
utilização de uma impedância (aterramento indireto com o uso de resistor ou reator).
Também pode ser classificado em aterramento funcional e de proteção.
● O aterramento funcional é caracterizado pela ligação de um dos condutores do
sistema (geralmente o neutro) ao solo, visando o correto, seguro e confiável
funcionamento de toda instalação;
● O aterramento de proteção é caracterizado pela ligação das massas e dos
elementos condutores estranhos à instalação ao solo, visando especificamente a
proteção contra choques elétricos por contato indireto (medida de proteção
supletiva);
O método de Wenner é um método experimental, caracterizado pela utilização de quatro
hastes de aterramento (dois de corrente e dois de tensão) como eletrodos de testes,
enterrados a uma determinada profundidade do solo. Para obter bons resultados
experimentais, os eletrodos devem estar cravados de 20 a 40 cm do solo, estar sempre
alinhados e posicionados com uma distância igual entre eles. A distância entre as hastes
corresponderá justamente à profundidade dosolo cuja resistividade se está medindo.
● Na prática, os seguintes tipos de eletrodos de aterramento são utilizados em
instalações elétricas:
● A haste de aterramento: eletrodo de aterramento constituído por uma haste
metálica vertical cravada no solo. Possui um formato alongado e geralmente é
introduzida verticalmente de modo que apresente menor resistência e menor perigo
para as tensões de passo produzidas na superfície. Tipo mais simples e comum.
● O eletrodo em anel é constituído por um condutor enterrado ao longo do perímetro
da edificação. Com relação à dispersão, esse condutor pode ser comparado a uma
haste horizontal longa. Devido à simplicidade, esse tipo é frequentemente utilizado.
● O eletrodo em malha (malha de aterramento ou, simplesmente, malha de terra) é
formado pela combinação de hastes e condutores, por isso é um pouco mais
complexo. Ele é definido como um eletrodo constituído por um conjunto de cabos
interligados, de modo a formar uma malha quadriculada enterrada no solo. Esse tipo
de eletrodo possui uma forma poligonal fechada para equalizar a superfície do
terreno, ou seja, para minimizar ao máximo as tensões de passo e contato.
ESQUEMAS DE ATERRAMENTO
Para a classificar cada esquema de aterramento é utilizada a seguinte simbologia:
➢ 1ª letra: indica a situação da alimentação em relação à terra.
● T: um ponto diretamente aterrado.
● I: nenhum ponto aterrado ou aterramento por meio de impedância.
➢ 2ª letra: indica as características do aterramento de massa.
● T: massas diretamente aterradas, independente do aterramento da alimentação.
● N: massa sem um aterramento próprio local, mas que utilizam o aterramento da
fonte de alimentação por meio de um condutor PE ou condutor neutro (PEN).
● I: massas isoladas, ou seja, não aterradas.
➢ 3ª letra (se for o caso): especificam a forma do aterramento da massa por meio do
aterramento da fonte de alimentação (N).
● S: separado, ou seja, o aterramento da massa é feito por um condutor PE diferente
do condutor neutro.
● C: comum, ou seja, o aterramento da massa do equipamento elétrico é feito com o
próprio condutor neutro (PEN);
Esquema TN
No esquema TN, o ponto de alimentação (geralmente, o neutro do transformador) é
diretamente aterrado, sendo as massas da instalação ligadas a esse ponto por meio de
condutores de proteção (PE).
● O esquema TN-S ("s" de separado) é caracterizado quando as funções de neutro e
de proteção são feitas por condutores distintos (um N e um PE),
● Já no esquema TN-C ("C" de conjunto), as funções de neutro e de proteção são
realizadas de forma conjunta pelo mesmo condutor, chamado de condutor PEN.
● A norma ainda prevê o esquema TN-C-S, que combina as duas configurações.
● Preferência pelo TN-S, pois o condutor PE está aproximadamente no mesmo
potencial do aterramento da fonte (V=0). Ao funcionar como condutor neutro e
condutor de proteção, o condutor PEN não possuirá tensão igual a zero, devido à
correntes de carga (incluindo harmônicas) e de desequilíbrio (devido a fases
desbalanceadas) retornando pelo neutro, o que causa quedas de tensão ao longo
desse condutor.
● No esquema TN-C, não é admitido o uso de dispositivo DR, pois o dispositivo não
seria capaz de funcionar adequadamente. Só é admitido o uso desse esquema em
instalações fixas, seção mínima de 10 mm² em cobre e 16 mm² em alumínio.
Esquema TT
O ponto de alimentação (geralmente, o neutro do transformador) é diretamente aterrado,
sendo as massas da instalação ligadas a outro ponto de aterramento.
Na prática, esse esquema é utilizado quando fonte e carga estiverem muito distantes.
● Apesar da possibilidade de diferentes conjuntos de massas serem aterradas por
eletrodos distintos, massas simultaneamente acessíveis deverão ser aterradas no
mesmo eletrodo para evitar o surgimento de eventuais tensões perigosas.
● Esse esquema é caracterizado por possuir um percurso para a corrente de falta que
inclui a terra. Assim, a elevada impedância desse percurso limita o valor da corrente
de curto-circuito, pois quanto maior a resistência total de percurso, menor será o
valor da corrente de falta.
● A proteção contra contatos indiretos deve ser garantida por meio do DR. A eficiência
desse esquema depende do funcionamento adequado desse dispositivo.
Esquema IT
As partes vivas são isoladas da terra ou um ponto da alimentação é aterrado através de
uma impedância de valor elevado. Suas massas são diretamente aterradas.
● (a) sistema de alimentação isolado da terra.
● (b) sistema de alimentação aterrado por meio de impedância.
● (c )massas aterradas pelo mesmo eletrodo de aterramento da alimentação.
● Para esse esquema, a corrente resultante de uma única falta fase-massa não
atinge valores que possam gerar uma tensão de contato perigosas.
● Utilizado em instalações onde a continuidade de fornecimento de energia é
necessária pros equipamentos permanecerem funcionando (indústrias, hospitais).
SISTEMAS DE ATERRAMENTO
➢ haste vertical;
➢ haste em triângulo;
➢ haste em quadrado;
➢ haste em círculo;
➢ hastes profundas;
➢ malha de aterramento;
HASTE VERTICAL
● Eletrodo mais simples e comum;
● Para uma haste de aterramento de comprimento L e
diâmetro d, cravada em um solo homogêneo de resistividade
ρ, a resistência de aterramento é dada por:
● Quanto maior o comprimento da haste, menor a
resistência de aterramento;
Hastes Paralelas: é uma das melhores formas de reduzir o valor da resistência de
aterramento, pois o seu valor pode diminuir sensivelmente. No entanto, a simples lei do
paralelismo entre resistências não pode ser utilizada, uma vez que existem zonas de
interferências entre as hastes.
A resistência apresentada por cada haste é composta pela sua resistência individual e pela
parcela adicionada devido à interferência das outras
Hastes em triângulo, em quadrado e em círculo: O dimensionamento de todos esses
sistemas baseia-se no índice de redução. Comercialmente, gráficos são fornecidos em
função do espaçamento entre as hastes e do tipo de configuração. Assim, é possível obter o
índice de redução diretamente deles.
O índice de redução é definido como a relação entre a resistência equivalente do conjunto
Req e a resistência individual de cada haste, desconsiderando a presença da outras.
Dessa forma, podemos dizer que a resistência equivalente do conjunto de hastes em
paralelo está reduzida K vezes o valor da resistência isolada de uma haste.
Malha de aterramento: O dimensionamento é realizado de forma iterativa, isto é, ele parte
de um projeto inicial para que posteriormente seja verificado se os potenciais na superfície
do solo (tanto de toque quanto de passo) são compatíveis com os valores prescritos. Após
satisfazer essa condição, o projeto da malha de aterramento deve ser detalhado.
Aterramento temporário: é mais comum em
redes de distribuição. Seu objetivo é dar maior
segurança para os profissionais que atuam na
área elétrica. O aterramento é a ligação do
equipamento ou de toda a rede condutora de
energia elétrica com a terra, através de cabos
condutores. Com isso, a fuga de corrente é
direcionada para a terra.
Todos os procedimentos de aterramento
devem ser realizados antes e depois dos
trechos de intervenção do circuito, exceto
quando ocorrer no final do trecho. É
importante que o ponto de trabalho sempre
esteja isolado. Portanto, o aterramento
temporário sempre deve ter a capacidade de
conduzir a máxima potência do sistema de
aterramento temporário.