Aterramento Elétrico

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ATERRAMENTO ELÉTRICO
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A palavra aterramento refere-se à terra propriamente dita. O aterramento é o fio ou a barra de cobre enterrado que tem o propósito de formar um caminho condutor de eletricidade, tanto quanto assegurar continuidade elétrica e capacitar uma condução segura qualquer que seja o tipo de corrente. 
Os sistemas elétricos em geral não precisam estar ligados a terra para seu funcionamento de fato. Porém, nos sistemas elétricos quando indicamos as tensões, geralmente elas são referidas a terra que, neste caso, representa um ponto de referência (ponto de potencial zero) ao qual todas as outras tensões são referidas. Aterrar significa controlar a tensão em relação a terra dentro de limites previsíveis.
Quando alguém está em contato com a terra, seu corpo está aproximadamente no potencial da terra. Se a estrutura metálica de uma edificação está aterrada, então todos os seus componentes metálicos estão aproximadamente no potencial de terra.
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Quando se diz que algum aparelho está aterrado(ou eletricamente aterrado) significa que um dos fios de seu cabo de ligação está propositalmente ligado à terra. Ao fio que faz essa ligação denominamos "FIO TERRA".
O aterramento dos sistemas elétricos visa à proteção das pessoas e do patrimônio contra uma falta (curto-circuito) na instalação e oferece um caminho seguro, controlado e de baixa impedância em direção à terra para as correntes induzidas por descargas atmosféricas.
Quando uma das três fases de um sistema não aterrado entra em contato com a terra, acidentalmente ou não, a proteção não atua e nenhum equipamento para de funcionar. Nesse sistema é possível energizar a carcaça metálica de um equipamento com um potencial mais alto que o da terra, colocando as pessoas que tocarem o equipamento e um componente aterrado da estrutura simultaneamente, em condições de choque.
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Qualquer que seja a finalidade do aterramento, proteção (constituído pelas medidas destinadas à proteção contra choques elétricos provocados por contato indiretos) ou funcional (aterramento de um condutor do sistema, geralmente o neutro, objetivando garantir a utilização correta e confiável da instalação) o aterramento deve ser único em cada local da instalação. 
Conforme orientação da ABNT a resistência deve atingir no máximo 10 Ohms, quando equalizado com o sistema de pára-raios ou no máximo 25 Ohms quando o sistema de pára-raios não existir na instalação.
É obrigatório que todas as tomadas tenham o seu fio terra. Normalmente elas já vêm com o fio terra instalado, seja no próprio cabo de ligação do aparelho à tomada, seja separado dele. No primeiro caso é preciso utilizar uma tomada com três polos onde será ligado o cabo do aparelho.
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 O aterramento é obrigatório e a baixa qualidade ou a falta do mesmo invariavelmente provoca queima de equipamentos. Suas características e eficácia devem satisfazer às prescrições:
de segurança das pessoas, 
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 desligamento automático, 
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 cargas estáticas
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equipamentos eletrônicos
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controle de tensões
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E ainda: transitórios
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 Os sistemas elétricos podem classificados como:
 Diretamente aterrados;
 Aterrados através de impedância (resistor ou reator);
 Não aterrados.
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De acordo com a NBR 5410, as instalações elétricas de baixa tensão devem obedecer, quanto aos aterramentos funcional e de proteção, a três esquemas de aterramento básicos (TT, TN e IT), designados pela seguinte simbologia:
1ª letra – indica a alimentação em relação à terra:
 T – um ponto diretamente aterrado
 I – nenhum ponto aterrado ou aterramento através de impedância razoável
2ª letra – situação das massas em relação à terra:
 T – diretamente aterradas (qualquer ponto)
 N – ligadas ao ponto de alimentação aterrado (sem aterramento próprio)
 I – massas isoladas, não aterradas
Outras letras – especificam a forma de aterramento da massa, utilizando o aterramento da fonte de alimentação:
 S – neutro e proteção (PE) por condutores distintos (separados)
 C – neutro e proteção em um único condutor (PEN).
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ESQUEMA TT (neutro aterrado)
 		Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente
 aterrado, estando as massas da instalação ligado à eletrodos de
 aterramento eletricamente distintos do eletrodo de aterramento da
 alimentação.
Abril / 2011
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Um ponto da alimentação (em geral, o neutro do secundário do transformador), é diretamente aterrado com eletrodos independentes das massas;
Todas as massas protegidas contra contatos indiretos devem ser ligadas a um ponto único, para evitar malhas e surgimento de tensões de passo;
A proteção deve ser garantida por dispositivos DR pois representa o único meio adequado para proteção contra choques elétricos (instalado na origem da instalação);
Recomendado para sistemas onde a fonte de alimentação e a carga estiverem distantes uma da outra.
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Esquema IT (neutro isolado ou aterrado por impedância)
Este esquema não possui nenhum ponto de alimentação diretamente 
aterrado, somente as massas da instalação são aterradas.
Abril / 2011
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Muito usado no passado (EUA) e abandonado por problemas de tensões transitórias que ocorriam em grandes instalações;
Exige manutenção especializada (com inspeções e medições periódicas da resistência de isolação);
Usar onde é indispensável a continuidade do serviço (hospitais, indústrias, etc.);
O DR é o dispositivo mais indicado para a proteção contra contatos indiretos.
Abril / 2011
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Um ponto da instalação, em geral o neutro, é diretamente aterrado e as massas dos equipamentos são ligadas a esse ponto por um condutor. Este esquema pode ser classificado como:
TN-S – condutores neutro (N) e proteção (PE) distintos (separados); 
TN-C – funções de neutro e proteção exercidas pelo mesmo condutor (PEN);
TN-C-S – Esquemas TN-S e TN-C utilizados na mesma instalação.
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a) Esquema TN-S 
Abril / 2011
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Os condutores neutro e proteção (PE) são separados;
Possui baixa impedância para correntes de falta (altas correntes);
Utilizado quando a distância entre a carga e a fonte não é muito grande;
Neste esquema o condutor de proteção PE está sempre com tensão zero;
A proteção deve ser garantida por dispositivos DR (diferencial-residual), que detectam a corrente que escoa pela terra;
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b) Esquema TN-C 
Abril / 2011
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Os condutores neutro é também utilizado como condutor de proteção (PEN);
Este esquema não é permitido para condutores de seção inferior a 10 mm2 (cobre) e para equipamentos portáteis;
Não se admite o uso de dispositivos DR;
A tensão do condutor neutro junto à carga não é zero;
Perigoso no caso de ruptura do condutor neutro.
Abril / 2011
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c) Esquema TN-C-S 
Abril / 2011
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O esquema TN-C nunca deve ser utilizado a jusante do sistema TN-S;
A proteção deve ser garantida por dispositivos DR pois representa o único meio adequado para proteção contra choques elétricos
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c) Esquema TN-C-S 
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ESQUEMA TN
Este esquema possui um ponto de alimentação diretamente aterrado,
sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutor de 
proteção:
TN-S, o condutor neutro e o de proteção são distintos; 
TN-C, o condutor neutro e o de proteção são combinados em um único condutor ao longo de toda a instalação. 
TN-C-S, o condutor neutro e o de proteção são combinados em um único condutor em uma parte da instalação; 
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Problemas com aterramento
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Problemas com aterramento
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Situação 1- PC 1 está ligado a uma tomada em situação normal,
em princípio este computador não deveria apresentar nenhum problema.
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Problemas com aterramento
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Situação 2 – PC 2 a tomada está com terra e neutro vinculados. A consequência é que uma falha que ocorra no PC2 irá gerar uma corrente que fluirá pelo condutor terra, produzindo uma diferença de potencial elétrico nos PC1 e PC4.
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Problemas com aterramento
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Situação PC 3 – está conectado a uma tomada onde o terra está ausente. Nesse caso o equipamento está sujeito a possíveis queima spor distúrbios que venham pelo circuito elétrico que como não terá um caminho fácil de escoamento irá se propagar para o restante da rede, além de choques nos usuários.
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Problemas com aterramento
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Situação Pc 4 – está ligado a uma tomada de forma corretamente, entretanto o mesmo apresenta um aterramento adicional e independente do aterramento principal conectado ao chassi. Como consequência, uma corrente de retorno flui no chassi devido a diferença de potencial elétrico entre os pontos de aterramento, podendo causar falhas, reinicializações e mesmo queima de equipamentos.
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ATERRAMENTO ÚNICO
O aterramento está presente em diversos sistemas de proteção dentro 
de uma instalação elétrica: proteção contra choques, contra descargas 
atmosféricas, contra sobretensões, proteção de linhas de sinais e de
equipamentos eletrônicos e proteções contra descargas eletrostáticas.
Normalmente, estuda-se cada proteção mencionada separadamente, o
que leva, em alguns casos, a imaginar que tratam-se de sistemas
completamente separados de proteção. Isso não é verdade. Para
efeito de compreensão, é conveniente separar os casos, porém, na
execução dos sistemas, o que existe é um único sistema de
aterramento. 
Dessa forma, veremos a seguir os principais aspectos de cada item e, 
no final, iremos reuní-los em um só aterramento.
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Equalização de potencial
É a medida mais eficaz para reduzir os riscos de choque elétrico, incêndios e explosões dentro da edificação.
 Para realizar a equalização de potencial deve-se utilizar condutores de ligação,interligando os sistemas que possam gerar diferença de potencial, como descrito no item 6.4.2.1.1 da NBR5410/04
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EQUIPOTENCIALIZAÇÃO
5.1.2.2.3.2 - Em cada edificação deve ser realizada uma equipotencialização principal
5.1.2.2.3.3 – Todas as massas da instalação situadas em uma mesma edificação, devem estar vinculadas a equipotencialização principal da edificação e desta forma a um mesmo e único eletrodo de aterramento
5.1.2.2.3.4 – Massas simultaneamente acessíveis devem estar vinculadas a um mesmo eletrodo de aterramento
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EQUIPOTENCIALIZAÇÃO PRINCIPAL
6.4.2.1.1 – Em cada edificação deve ser realizada uma equipotencialização principal, reunindo os seguintes elementos:
– Armaduras de concreto e outras estruturas metálicas da edificação;
– Tubulações de água, gás, esgoto, ar condicionado, vapor, bem como os elementos estruturais a elas associadas;
– Condutores metálicos das linhas de energia e de sinal que entram e/ou saem da edificação;
– Blindagens, armações, coberturas e capas metálicas de cabo de linhas de energia e de sinal que entram e/ou saem da edificação;
– Condutores de proteção das linhas de energia e de sinal que entram e/ou saem da edificação;
– Os condutores de interligação provenientes de outros eletrodos de aterramento porventura existentes ou previsto no entorno da edificação;
– O condutor neutro da alimentação elétrica, salvo se não existir ou se a edificação tiver que ser alimentada, por qualquer motivo, em esquema TT ou IT;
– Os condutores de proteção principal da instalação elétrica (interna) da edificação.
Nota: cada edificação deve ter seu BEP – Edículas ou adjacentes com menos de 10m, podem ser consideradas como da edificação, ou os eletrodos devem ser interligados
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EQUIPOTENCIALIZAÇÃO FUNCIONAL
A equipotencialização funcional tem a função de caracterizar o aterramento e a equipotencialização destinados a garantir o bom funcionamento dos circuitos de sinal e a compatibilidade eletromagnética
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EQUIPOTENCIALIZAÇÃO FUNCIONAL
	O BEP da edificação pode ser utilizado para fins de aterramento
	funcional.
	Para edificações com número significativo de equipamentos de
	TI, este barramento de equipotencialização funcional deve constituir preferencialmente um anel fechado internamente ao
	perímetro da edificação.
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Barramento de Equipotencialização Principal
Deve ser instalado próximo ao ponto de entrada da alimentação elétrica
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CONDUTOR PARA EQUALIZAÇÃO
	Principal - No mínimo a metade da seção do condutor de proteção de maior seção e no mínimo 6mm2 (CU), 16mm2 (Al), 50mm2 (Aço)
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EQUALIZAÇÕES DE POTENCIAIS
	A ligação equipotencial deve ser executada o mais próximo do eletrodo de aterramento (solo) ou próximo do quadro geral de entrada.
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ELETRODO DE ATERRAMENTO
6.4.1.1.1 - Toda a edificação deve dispor de infra estrutura de aterramento, denominada eletrodo de aterramento sendo admitidas as seguintes opções:
– a) Preferencialmente, uso das próprias armaduras do concreto
	das fundações 
– b) Uso de fitas, barras ou cabos metálicos, especialmente
	previstos, imersos no concreto das fundações
– c) Uso de malhas metálicas enterradas, no nível das fundações, cobrindo a área da edificação e complementada, quando necessário, por hastes verticais e/ou cabos dispostos radialmente (pé de galinha)
– d) Uso de anel metálico enterrado, circundando o
	perímetro da edificação e complementado, quando necessário,
	por hastes verticais e/ou cabos dispostos radialmente (pé de
	galinha)
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Tipos de Eletrodos admitidos na NBR5410/04
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Eletrodos NÃO permitidos pela NBR5410/04
• Canalizações metálicas de água, gás e outras utilidades
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Equalização externa
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CHOQUES ELÉTRICOS
Chamamos de choque elétrico a sensação desagradável provocada 
pela circulação de corrente no corpo humano. As conseqüências de 
um choque elétrico podem variar de um simples susto até a morte, 
dependendo da intensidade de corrente e da duração desta.
Os choques podem ser por contatos:
• Diretos: quando a pessoa toca diretamente um condutor energizado.
• Indiretos: quando a pessoa toca a massa de um equipamento que
 normalmente não está energizada, mas que, por falha da 
 isolação principal, ficou energizada.
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Causas dos contatos diretos: ignorância, imprudência ou negligência.
Características dos contatos indiretos: imprevisíveis e freqüentes, representam maior perigo e recebem uma importância maior na Norma.
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Dispositivo “DR”
 São dispositivos que detectam a soma fasorial das correntes que
 percorrem os condutores VIVOS de um circuito num determinado
 ponto. O módulo dessa soma fasorial é a chamada “Corrente
 Diferencial-Residual”(DR) .
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MESMO QUE O CIRCUITO TRIFÁSICO SEJA DESEQUILIBRADO, NA AUSÊNCIA DE FUGAS:
COM FUGA DE CORRENTE (CORRENTE DE FUGA = IDR):
ATUAÇÃO IDR = I  n (CORRENTE DIFERENCIAL- RESIDUAL NOMINAL
 DE ATUAÇÃO)
						
IDEAL 	 IDR = 0
			 I DR  0,5 . I  n
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ZONAS TEMPO-CORRENTE DOS EFEITOS DE CORRENTE ALTERNADA
 ( 15 A 100 Hz ) SOBRE PESSOA IEC 479
Nenhum efeito
perceptível
 Efeitos fisiológicos
geralmente não danosos
 Efeitos fisiológicos notáveis (parada cardíaca,
parada respiratória, contrações musculares)
geralmente irreversíveis.
 Elevada probabilidade de
efeitos fisiológicos graves
e irreversíveis:
- fibrilação cardíaca,
- parada respiratória.
C1: não há fibrilação do coração.
C2: 5% de probabilidade de fibrilação
C3: 50% de probabilidade de fibrilação.
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ATENÇÃO: dispositivos DR não limitam a corrente do choque elétrico a valores inferiores a I  n , mas apenas o tempo que a corrente circula nas pessoas. Sua
ação é a de interromper o circuito tão mais rapidamente quanto maior for a corrente diferencial-residual.
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Especificação: 
In (A) 
I  n (mA ou A) 
Un (V)
Iint (A ou kA) 
f (Hz) 
Nº pólos
Dispositivo “DR” (IDR)
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Dispositivo DR (DDR)
 Especificação:
Interruptor DR 
+ 
Disjuntor
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Disjuntor 
+ 
Bloco Diferencial
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Dispositivo “DR”: recomendações
quando utilizado apenas os IDR’s, a proteção contra sobrecorrentes tem que ser assegurada por dispositivo específico, atendendo às prescrições da NBR 5410, e o IDR terá que suportar as solicitações térmicas e mecânicas provocadas por correntes de falta depois (a jusante) de sua posição no circuito;
ao serem instalados DR’s na proteção geral e dos circuitos terminais, a seletividade de atuação tem que ser bem coordenada. Para isto, obedecidos os limites fixados na norma, o DR de menor sensibilidade (menor ID N ) deve ser instalado no circuito terminal e, consequentemente, o de maior sensibilidade no circuito de distribuição;
dependendo dos níveis das correntes de fuga do sistema para a instalação, a escolha da sensibilidade dos DR’s tem que ser cuidadosa, pois, principalmente quando instalados na proteção geral, poderão seccionar intempestivamente a alimentação de toda a instalação.
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Detalhes de Ligação de “DR”
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Detalhes de Ligação “DR”
Notas: 1) Cada setor / DR possui o seu próprio neutro não devendo misturá-los. 2) O condutor de proteção é comum 3) Os interruptores diferenciais, têm que ser protegidos contra curtos- circuitos.
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Detalhes de Ligação “DR”
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Detalhes de Ligação “DR”
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Resumo das prescrições-choque elétrico (NBR 5410)
Proteção contra contatos diretos
Proteção contra contatos indiretos
Proteção complementar (contra contato direto) por dispositivo "DR"de alta sensibilidade (In  30mA)
Deve ser objeto da proteção complementar:
a) circuitos em locais contendo banheira ou chuveiro
b) tomadas em áreas externas
c) tomadas em áreas internas  equip.externos
d)tomadas em cozinhas, copas-cozinhas, lavanderias, áreas de
serviços, garagem (local interno molhado ou sujeito a lavagens).
Exclusões:
luminárias em altura > 2,5m
tomadas para refrigeradores e congeladores;
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Seccionamento automático
Esquema TN:
dispositivo de proteção a sobrecorrente
dispositivo "DR“
Seccionamento automático Esquema TT
dispositivo "DR“
 A garantia total de proteção contra choques não se confere apenas com o aterramento das massas, porém ele é extremamente necessário para a boa proteção em grande parte das aplicações, quando associado a dispositivos de proteção adequados.
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EXEMPLO
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Terrômetros
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PROCEDIMENTOS PARA MEDIÇÃO DO TERRA(MÉTODO DA QUEDA DE TENSÃO)
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Este método consiste na aplicação de uma determinada corrente no 
sistema de aterramento em teste (T) fazendo-a circular através do 
eletrodo de corrente (C). A corrente I provocará a aparição de 
potenciais na superfície do solo. Esses potenciais são medidos através
do eletrodo P. Os potenciais ao longo do trecho TC terão o aspecto da 
figura 2, assumindo, por conveniência, que o potencial em T é zero.
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As resistências aparentes R = V/I ao longo do trecho TC terão a 
mesma configuração.
A resistência do sistema de aterramento em teste é o valor em ohms 
do trecho da curva que tem valores constantes, constituindo um 
patamar.
Para se obter o valor real da resistência é preciso se instalar o eletrodo
de potencial P fora das áreas de influência do sistema em teste
(trecho A da curva) e do eletrodo de corrente (trecho B).
Comprova-se que o patamar é atingido quando :
X = 0,618 . d
A distância “d” deverá ser a maior possível para que o patamar seja
formado com clareza.
Os valores práticos dos espaçamentos a serem utilizados estão 
indicados no item seguinte.
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ESPAÇAMENTO ENTRE ELETRODOS
Os espaçamentos entre os eletrodos T, P e C da montagem indicada 
na figura 1, dependem da dimensão do sistema de aterramento a ser 
medido.
A tabela I, a seguir, fornece os espaçamentos sugeridos para as 
configurações dos sistemas de aterramento mais usuais. Quando o 
espaço disponível no local não permitir tais distâncias, utilizar os 
espaçamentos mínimos da tabela II.
Nos casos especiais nos quais as configurações dos sistemas de 
aterramento não se assemelham a nenhuma das constantes dessas 
tabelas, pode ser utilizada a regra geral de que o eletrodo de corrente 
poderá ser instalado à uma distância igual a cinco vezes a maior 
dimensão ou diagonal do eletrodo, ou da malha.
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Os valores indicados nas tabelas I e II foram montados com os 
seguintes dados :
- comprimento das hastes : 3 m
- diâmetro da haste : 0,016 m
- espaçamento entre hastes : 3 m
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PROCEDIMENTOS DE CAMPO
1 - A montagem no campo deverá seguir o esquema de medição semelhante ao da figura 1, com as seguintes observações :
A - os espaçamentos entre eletrodos estão indicados nas tabelas I e II. Sugere-se, entretanto, usar sempre que possível os cabos de 50 m e 80 m, que servem para qualquer configuração de aterramento. Os cabos adquiridos com o aparelho são: 2 cabos de 18 m, 2 cabos de 50 m e 1 cabo de 80 m;
B - as hastes de prova devem ser fincadas o mais profundo possível
 (aproximadamente 30 cm já que as hastes padronizadas medem 40cm);
C - o alinhamento dos eletrodos (em teste, de tensão e de corrente) é desejável, porém, não rigorosamente necessário.
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2 - Após realizar a medição adotando os espaçamentos estabelecidos em tabelas, realizar mais duas medições deslocando o eletrodo de tensão de uma distância “0,1d” em relação ao ponto da primeira, pois devem estar no patamar, de acordo com o explicado em item 3.
Se ocorrem diferenças sensíveis, será necessário aumentar as 
distâncias “d” e “x”.
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Exemplo: Quando estiver sendo usado d = 80 m e x = 50 m, as novas 
medições deverão ser feitas aproximadamente em x = 42 m e x = 58 m.
3 - Se não se conseguir medições, tentando-se as várias escalas do 
equipamento, (considerando que o aparelho e a bateria estão em bom 
estado), será preciso verificar a resistência dos eletrodos de prova. 
Para testar a resistência do eletrodo de tensão basta trocar entre si, no 
aparelho, as conexões dos cabos que ligam o eletrodo em teste e o 
eletrodo de tensão (figura 4).
A resistência do eletrodo de tensão não poderá suplantar 1kΩ, qualquer
que seja o equipamento usado.
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4 - Se forem notadas medições discrepantes ou a existência de interferências, outra medição deverá ser feita na direção perpendicular em relação a anterior.
5 - Nem sempre a existência de muros, pequenas edificações e outros obstáculos impedem a realização das medições. Muitas vezes esses obstáculos podem ser contornados ou suplantados pelos cabos permitindo fincar-se as hastes em locais aparentemente escondidos, montando-se assim o esquema da figura 1.
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RESISTÊNCIA DO TIPO DE SOLO
 TIPO DE SOLO R(Ohm-m)
PANTANOSO 30
TERRA DE CULTURA 100
 OU ARGILOSA
TERRA ARENOSA 200
TERRA DE CERRADO - ÚMIDA 500
TERRA DE CERRADO – SECA 1000
SOLO ROCHOSO 3000
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 TRATAMENTO QUÍMICO DO SOLO
 Como já observamos, a resistência do terra depende muito da constituição química do solo.
 Muitas vezes, o aumento de número de “barras” de aterramento não consegue diminuir a resistência do terra significativamente. Somente nessa situação devemos pen-sar em tratar quimicamente o solo.
 O tratamento químico tem uma grande desvantagem em relação ao aumento do número de haste, pois a terra, as poucos, absorve os elementos adicionados.
Com o pas-sar do tempo, sua resistência volta a aumentar, portanto, essa alternativa deve ser o último recurso.
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 TRATAMENTO QUÍMICO DO SOLO
 Temos vários produtos que podem colocados no solo antes ou depois da instalação da haste para diminuirmos a resistividade do solo. A Bentonita e o Gel são os mais utilizados. De qualquer forma, o produto a ser utilizado para essa finalidade deve ter as seguintes características:
- Não ser tóxico
- Deve reter umidade
- Bom condutor de eletricidade
- Ter pH alcalino (não corrosivo 
 Uma observação importante na que se refere a instalação em baixa ten-são é a proibição (por norma) de tratamento químico do solo para equipa-mentos a serem instalados em locais de acesso público (colunas de semá-foros, caixas telefônicas, controladores de tráfego, etc...) Essa medida visa a segurança das pessoas nesses locais.
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CONFIGURAÇÃO DE HASTES
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