Aterramento Elétrico: Normas e Técnicas

Prévia do material em texto

Instalações Elétricas I
Prof. Fábio de Araújo Leite
FACULDADE SANTO AGOSTINHO - FSA
ENGENHARIA ELETRICA
Aterramento
Aterramento
Introdução
O aterramento elétrico, com certeza é um assunto que gera
um número enorme de dúvidas quanto às normas e
pressentimentos no que se refere ao ambiente elétrico industrial.
Muitas vezes, desconhecimento das técnicas para realizar um
aterramento eficiente, ocasiona a perda de equipamentos, ou
pior, o choque elétrico nos operadores desses equipamentos.
Mas o que é “terra”? Qual a diferença ente terra, neutro,e
massa? Quais são as normas quer devo seguir para garantir um
bom aterramento?
Bem, esses são os tópicos que este assunto “aterramento”é
bastante vasto e complexo, porém, demonstramos algumas
regras básicas
PARA QUE SERVE O ATERRAMENTO ELÉTRICO?
O aterramento elétrico tem três funções principais:
a – Proteger o usuário do equipamento das descargas atmosféricas, 
através de viabilização de um caminho alternativo para a terra, 
de descargas atmosféricas.
b – “Descarregar” cargas estáticas acumuladas nas carcaças das 
máquinas ou equipamentos para a terra.
c – Facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção (fusíveis, 
disjuntores, etc.), através da corrente desviada para a terra.
Simbologia de Aterramentos 
*
Condutor
neutro(N)
Condutor de
proteção(PE)
Condutor
PEN
Segundo a Norma NBR 14039/2003, são considerados os esquemas de
aterramento para sistemas trifásicos comumente, descritos, sendo estes classificados 
conforme a seguinte simbologia:
Primeira Letra – Situação da alimentação em relação à terra:
T = um ponto de alimentação (geralmente neutro) diretamente aterrado;
I = isolação de todas as partes vivas em relação ou aterramento de um ponto 
de um impedância.
Simbologia de Aterramentos 
*
Condutor
neutro(N)
Condutor de
proteção(PE)
Condutor
PEN
Segunda Letra – situação das massas da instalação elétrica em relação à terra:
T = massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de
ponto de alimentação;
N = massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado (em corrente
alternada, o ponto aterrado é normalmente o neutro).
Simbologia de Aterramentos 
*
Condutor
neutro(N)
Condutor de
proteção(PE)
Condutor
PEN
Terceira Letra – situação de ligações eventuais com as massas do ponto de
alimentação:
C = as massas do ponto de alimentação estão ligadas simultaneamente ao
aterramento do neutro da instalação e às massas da instalação;
S = as massas do ponto de alimentação estão ligadas a um aterramento
eletricamente separado do neutro e daquele das massas da instalação.
DEFINIÇÕES
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 duas fases (+110VCA, -110VCA), e um neutro.
Essa alimentação é fornecida pela 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.
ATERRAMENTO PC
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 tender e assumir potenciais diferentes de
zero.
O desbalanceamento de fases ocorre quando temos consumidores com
necessidades de potências muito distintas, ligadas em um mesmo link. Por
exemplo, um transformador alimenta, em um setor seu, um pequeno
supermercado. Essa diferença de demanda, em um mesmo link, pode fazer com
que o neutro varie seu potencial (flutue).
Para evitar que esse potencial “flutue”, ligamos (logo e entrada) o
fio neutro a uma haste de terra. Sendo, qualquer potencial que tender
a aparecer será escoado para a terra.
Ainda analisando a figura 1 veremos que o PC está ligado em 110 VCA, pois
utiliza uma fase e o neutro.
Mas, ao mesmo tempo, ligamos sua carcaça através de outro condutor na
mesma haste, e damos o nome desse condutor de “terra”.
Pergunta “fatídica”: 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, pela qual há “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 entra 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 transitória, isto é, desviar de 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”.
TIPOS DE ATERRAMETO
A ABTN (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: 
6.3.3.1.3 referem-se aos possíveis sistemas de 
aterramento que podem ser feitos na indústria.
Os três sistemas da NBR 5410 mais utilizados na 
indústria são:
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; 
a) Esquema TN-S
PE
T N (as massa são ligadas à terra através do neutro)
massas ligadas
ao neutro
ponto neutro
ligado à terra
b) Esquema TN-C
c) Esquema TN-C-S
c) Esquema TN-C-S
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.
massas à terra
neutro ligado
à terra
T T (neutro à terra)
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.
I T (neutro isolado)
massas à terra
neutro isolado
ou aterrado através
de uma resistência
de valor elevado
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
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 pensar 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 passar do
tempo, sua resistência volta a aumentar, portanto, essa
alternativadeve ser o último recurso.
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 tensão é a proibição (por norma) de tratamento químico do
solo para equipamentos a serem instalados em locais de acesso
público (colunas de semáforos, caixas telefônicas, controladores de
tráfego, etc...) Essa medida visa a segurança das pessoas nesses
locais.
CONFIGURAÇÃO DE HASTES
Fig. 7 – Detalhe de ligação no quadro
MEDIÇÃO DE TERRA
PROCEDIMENTOS PARA MEDIÇÃO DO 
TERRA(MÉTODO DA QUEDA DE TENSÃO)
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 trechoTC terão o aspecto da
figura 2, assumindo, por conveniência, que o potencial em T é zero.
As resistências aparentes R =V/I ao longo do trechoTC 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.
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.
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
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.
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”.
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.
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.
IMPLICAÇÃO DE UM MAU ATERRAMENTO
Ao contrário do que muitos pensam, os problemas que um
aterramento deficiente pode causar não se limitam apenas aos aspectos
de segurança.
É bem verdade que os principais efeitos de uma máquina mal
aterrada são choques elétricos ao operador, e resposta lenta (ou
ausente) dos sistemas de proteção (fusíveis, disjuntores, etc...).
Caso alguém se identifique com algum desses problemas, e ainda
não checou seu aterramento, está aí a dica:
 Quebra de comunicação entre máquina e PC (CPL, CNC, etc...) em
modo online. Principalmente se o protocolo de comunicação for RS 232.
 Excesso de EMI gerado (interferências eletromagnéticas).
 Aquecimento anormal das etapas de potência (inversores, conversores,
etc...) e motorização.
 Em caso de computadores pessoais, funcionamento irregular com
constantes “travamentos”.
 Queima de CI´s ou placas eletrônicas sem razão aparente, mesmo sendo
elas novas e confiáveis.
 Para equipamentos com monitores de vídeo, interferência na imagem e
ondulações podem ocorrer.
CONCLUSÃO
Antes de executarmos qualquer trabalho (projeto, manutenção,
instalação, etc...) na área de eletrônica, devemos observar todas as
normas técnicas envolvidas no processo.
Somente assim poderemos realizar um trabalho eficiente, e sem
problemas de natureza legal.
Atualmente, com os programas de qualidade das empresas,
apenas um serviço bem feito não é suficiente. Laudos técnicos, e
documentação adequada também são elementos integrantes do sistema.
Referências Bibliográficas
[1] COTRIM, A.A.M.B. Instalações elétricas. 5.ed. Makron, São Paulo, 
2008. 
[2] CREDER, H. Instalações elétricas residenciais. 15.ed. LTC/RJ, 
2007.
[3] NISKIER, Julio. Manual de instalações elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 
2013. 
[4] NBR 5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Norma ABNT, 
2004. 
[5] NBR 5419. Proteção de edificações contra descargas 
atmosféricas. Norma ABNT, 2004.