Relatório eletricidade dados ele 6 aterramento

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Universidade de Brasília
Instituto de Engenharia Elétrica
Aterramento
Disciplina: Laboratório de Eletricidade
Professor: Lazaro
Turma: D
Componentes:
 Thiago Martins D`Albuquerque - 02/94799
 Fabio Lobato Piauilino – 02/82642 
 
Brasília, 18 de junho de 2004. 
Aterramento
Introdução teórica:
O que é Aterramento Elétrico? O que é Fio Terra?
	A palavra aterramento refere-se à terra propriamente dita. O aterramento é o fio ou a barra de cobre enterrado, onde passa a corrente elétrica para o solo. Quando se diz que algum aparelho está aterrado(ou eletricamente aterrado) significa que um dois fios de seu cabo de ligação está propositalmente ligado à terra. Ao fio que faz essa ligação denominamos "fio terra". 
	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. 
	No segundo caso, uma tomada com dois pólos é suficiente. O fio terra do aparelho (que obrigatoriamente deve ser verde ou verde-amarelo e que fica normalmente no fundo do equipamento) deve ser ligado diretamente ao fio terra da rede. 
	Alguns aparelhos elétricos não precisam de fio terra, Eles são construídos de tal forma que a corrente "fugitiva" não cause risco às pessoas. Para a sua ligação é usada uma tomada com apenas dois pólos, um para o fio fase e outro para o fio neutro.
O fio fase e o neutro são aqueles que levam a energia para os aparelhos. Por norma, a cor do fio neutro é obrigatoriamente azul. O fio fase pode ser vermelho, branco ou marrom.
PROJETANDO UM ATERRAMENTO ELÉTRICO.
	Aterramento é a arte de se fazer uma conexão com toda a "terra". A conexão terra é na realidade a interface entre o sistema de aterramento e toda a terra, e é por esta interface que é feito o contato elétrico entre ambos ("terra" e sistema de aterramento). Através desta interface passarão os eventos elétricos de e para o mencionado sistema. Estes eventos elétricos incluem energia (surtos e transientes) das companhias de eletricidade, telefone, comunicações diversas, radio e outras formas de dados. Entre estes eventos, encontram-se também a energia proveniente das descargas atmosféricas.
	A característica desta interface irá determinar a efetividade de sua função, ou seja, se existirá uma conexão efetiva e duradoura do sistema com toda a terra. A efetividade de uma conexão normalmente é determinada em termos de resistência DC com relação a terra. Entretanto, existe um outro fator que normalmente é desprezado pelos projetista: a indutância. Em se tratando de fenômenos de alta freqüência (curtos-circuitos, RF, descargas atmosféricas, surtos e transientes de tensão), este fator começa a preponderar sobre o valor da resistência DC normalmente considerada. A indutância desta interface irá determinar a efetividade do funcionamento como disperssor de raios, terras de RF, terras de segurança e outros destinados ao sistema de eletricidade ou de processamento / controle de dados. Os eletrodos quimicamente ativos CHEM-ROD® proporcionam excelente desempenho perante os eventos de alta freqüência.
	Pelo acima citado, nós vemos que o sistema de interface com a terra é um importante subsistema, que não pode ser tratado com superficialidade ou sem conhecimento de seu funcionamento. A aplicação pura e simples das normalizações sem consideração das características do local ou o impacto das mudanças causadas pela estações (seca, chuva, frio ou calor) irá resultar em um sistema inseguro e ineficaz.
	Temos observado que quando um sistema de interface (aterramento) é dimensionado e instalado sem critérios e cuidados especiais, os danos aos equipamentos persistem, a segurança que se deseja não é conseguida e a performance do sistema tem ficado abaixo do ideal. Em se tratando de sistemas destinados a drenar elevada energia, no caso dos sistemas de pára-raios, os riscos são óbvios (elevadas tensão de passo junto aos dispersores). Outro problema presente, quando os vários "terras" não são interligados entre si, são as elevações desbalanceadas dos potenciais e os conseqüentes riscos.
	Finalmente, a tendência do uso da microeletrônica tem feito os sistemas elétricos e eletrônicos cada vez mais sensíveis às anomalias e transientes de eletricidade. O aterramento elétrico, o sistema de interface com a terra, é considerado agora de vital importância e necessita ser projetado para cada lugar e/ou sistema individualmente. No caso específico dos prédios que são dotados de aterramentos específicos para equipamentos elétricos e eletrônicos, a presença de aterramentos independentes terão resultados catastróficos quando da ocorrência de uma descarga atmosférica.
 
OS OBJETIVOS DO ATERRAMENTO ELÉTRICO.
	Os sistemas de aterramento podem atender cada uma das funções abaixo relacionadas:
	1. O "Terra" ou Ponto Referência de Terra. Todo sistema elétrico ou eletrônico deve ser referenciado à terra. Este tipo de aterramento é chamado normalmente de "Terra". O ponto de "terra" neste caso, providencia uma referencia comum para os circuitos dos sistemas. Em muitos casos, o valor de resistência dos pontos de referência é de pequena importância. Para estes pontos, a referência de terra irá satisfazer apenas os requisitos funcionais. Estes sistemas são normalmente independentes não requerendo interconexões com a terra, exceto quando necessário proporcionar segurança às pessoas, não permitindo a presença de potenciais perigosos. Um exemplo típico é um terminal de computador, onde o fio verde (terceiro pino da tomada) é o ponto de referência.
	2. O aterramento de neutralização de um sistema de pára-raios. Normalmente o aterramento de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas é tratado como mencionado no item acima, mas na realidade ele é bem diferente. Na realidade este "terra" deveria ser chamado de "sistema de neutralização de cargas", devido a natureza da eletricidade atmosférica e ao mecanismo das descargas atmosféricas. As nuvens de tempestade induzem na superfície do solo, uma sombra de cargas elétricas de igual, porem opostos potenciais. Quando uma descarga elétrica atinge um ponto ou estrutura na terra, o canal ionizado (condutor de eletricidade) então formado entre estes dois corpos (terra e nuvem), permitirá a equalização das cargas opostas. Neste momento, toda a carga elétrica induzida pela nuvem de tempestade (na superfície da terra, nas estruturas das edificações, nos sistema elétricos e eletrônicos, e em tudo que estiver abaixo da nuvem), deverá se mover em direção ao ponto de contato da descarga, e a neutralização deverá ser processada em 20 microsegundos ou menos. 
	Desta forma, os sistemas elétrico, eletrônico, ou qualquer outra parte do local sob influência da nuvem, deverão ter um caminho de baixa resistência e baixa impedância em direção ao ponto de contato de uma descarga atmosférica. Desta forma, os requisitos de funcionamento de um aterramento de pára-raios não devem se restringir apenas nos baixos valores de resistência ôhmica (CC- Corrente Contínua), mas sim nas interligações de todos os sistemas vulneráveis através de um caminho de baixa impedância.
	3. O aterramento de interface com o solo. Deverá proporcionar um contato efetivo com o solo ao redor. Isto é, quanto menor a resistência ôhmica entre os componentes do sistema e o solo em volta, melhor, mais eficiente e seguro o aterramento será. Estes requerimentos estão normalmente associados com sistemas que tem varias interfaces com outros sistemas ou a terra como um todo. Exemplos típicos incluem: as empresas de eletricidade, as centrais telefônicas, grandes plantas industriais, etc.
	Estes sistemas normalmente necessitam também de um ponto de referência ao terra,
uma capacidade de neutralização das cargas elétricas induzidas pelas nuvens de tempestade e uma interface de baixa impedância com a terra.
	Pelo exposto acima, e em particular no item 2, podemos entender a necessidade de critérios ao se projetar e instalar um sistema de proteção contra as descargas atmosféricas. A interligação dos diferentes aterramentos e condutores de descidas dos sistemas tem fundamental importância para a efetividade e segurança desejada. Outro aspecto relevante e de fundamental importância diz respeito ao distanciamento regular dos condutores de descidas ("terras") dos sistemas de proteção (não concentrar condutores de descidas, pois assim irá se criar caminhos longos e de alta impedância para as correntes de alta freqüência dos raios). O correto é manter distanciamentos entre 20 a 30 metros entre os condutores de descida.
	Entretanto, alicerçadas na aleatoriedade de ocorrência de raios e nos períodos longos que podem ocorrer entre um evento e outro, muitas empresas prestadoras de serviços da área insistem em direcionar seus objetivos para alternativas de baixo custo e confiabilidade duvidosa. Voltamos a afirmar, uma proteção efetiva não dispensa os requisitos fundamentais: materiais de qualidade e apropriados para o uso e em quantidade necessária a atender os conceitos da boa técnica e da evolução da tecnologia. Logicamente, os custos estão diretamente relacionados a estes parâmetros, ou seja, recebemos pelo que pagamos.
	
DICAS PARA FAZER O ATERRAMENTO:
	-Fazer perfuração no solo com um trado de 100 mm, variando de 1,5 a 2 metros de profundidade. 
	-Enterrar a haste neste buraco. 
	-Adicionar solução condutora, misturar terra com um talco vegetal + água, ela atuará de duas formas: -1ª) vai conservar a umidade do solo -2ª) vai garantir a condutividade elétrica entre a haste e o solo. 
	-Fazer uma caixa de inspeção usando cano de esgoto de 100 mm com tampa, a fim de dar proteção às conexões e permitir revisões periódicas da resistência elétrica. 
	(OBS.: molhar a cada 90 dias o sistema de aterramento.)
O que é Resistência de Aterramento?
	Outro ponto de dúvida é o valor da resistência de aterramento. Ela mede a capacidade do aterramento de descarregar a energia para a terra. Quanto menor essa resistência, melhor para a instalação, pois mais rápida será a atuação das proteções.
Embora alguns fornecedores cheguem a exigir 1 ohm (é a Unidade de Resistência), a norma de instalações elétricas (NBR 5410/97) não define diretamente nenhum valor, enquanto a norma americana de instalação elétrica exige um valor máximo de 25 ohms.
	A norma brasileira de proteção contra descargas atmosféricas (NBR 5419/93) recomenda um valor máximo de 10 ohms. Sempre que possível, esse valor deve ser adotado para todas as instalações.
Como se Proteger contra Picos de Energia?
	As redes de distribuição de energia das empresas de eletricidade são projetadas para desligarem imediatamente no caso de risco à segurança das pessoas, o que pode acontecer quando ocorrem choques de carros em postes, contatos de árvores, chuvas, trovoadas, etc. A norma brasileira exige que os consumidores instalem protetores de surto contra os efeitos da falta e posterior retorno da energia.  
	Todos os aparelhos eletrônicos do imóvel e os fios que vêm da rua, como cabo de antenas e telefones, devem ter seu protetor. Esses protetores, a exemplo dos chamados filtros de linha, são facilmente encontrados no mercado e têm como função desviar o pico de energia para a terra, evitando danos ao aparelho. O aterramento é essencial para o funcionamento correto dos protetores. 
	É recomendável a instalação de um protetor também no quadro de distribuição do imóvel, principalmente em regiões de grande incidência de descargas atmosféricas.
Recomendações para Grandes Instalações
	Nas instslações de Centro de Processamento de Dados e redes de micros, a técnica de aterramento vista até agora não é suficiente.
	Nesses cassos é recomendável utilizar para o aterramento a "malha de terra de referência".
	Essa malha deve ficar sob o piso e permitirá que os terras lógicos dos aparelhos sejam aterrados através de ligações curtas e diretas, preferencialmente por condutores chatos ou fitas. Já existem malhas pré-frabicadas, mas recomendamos consultar um projetista para dimensioná-la. Essa malha também deve ser ligada ao sistema de aterramento de força da instalação para evitar variações das tensões.
	Também devem ser utilizados protetores de surto contra picos de energia.
Material:
- 1 Terrômetro 
- 3 estacas
-1 marreta
-Fios
Procedimento Experimental:
	Fincamos uma das estacas em um descampado perto da L4 onde o solo não possuía nenhum tratamento. Ligamos o terrômetro a essa estaca. Este é o nosso ponto de referência. Após ligarmos os fios do terrômentro, os ligamos às outras duas estacas, o mais distante possível – conseguimos assim a medida da voltagem e da corrente. Para medir a corrente e a voltagem utilizamos o terrômetro de corrente altrnada. Depois fizemos as medições até completar uma cruz (Primeira Cruz). (Vide figura a seguir)
	
	A Segunda Cruz foi realizada em um ponto de referência atrás do SG11, onde o solo era tratado com sais alcalinos. Medimos a corrente e a voltagem, da mesma forma citada acima.
	Em seguida mudamos o nosso ponto de referência para uma caixa d`água que ficava em frente do SG11. Medimos a corrente e a voltagem, da mesma forma citada acima (Terceira Cruz).
Dados experimentais:
Primeira Cruz: Segunda Cruz: 
	
	Resistência
(Ώ)
	Voltagem
(V)
	1
	1598
	3,5
	2
	1615
	3,6
	3
	1597
	3,5
	4
	1588
	3,5
	
	Resistência
(Ώ)
	Voltagem
(V)
	1
	33
	0,2
	2
	8
	0
	3
	22
	0,5
	4
	25
	0,2
Terceira Cruz: 
	
	Resistência
(Ώ)
	Voltagem
(V)
	1
	0
	0
	2
	0
	0
	3
	0
	0,2
	4
	0
	0
Análise de Dados:
Resistência média da Primeira Cruz: Rmed = 1598+1615+1597+1588 = 15599,5 Ώ
 4
Resistência média da Segunda Cruz: Rmed = 33+8+22+25 = 22 Ώ
 4
Resistência média da Terceira Cruz: Rmed = 0+0+0+0 = 0 Ώ
 4
Voltagem média da Primeira Cruz: Vmed = 3,5+3,6+3,5+3,5 = 3,525 V
 4
Voltagem média da Segunda Cruz: Vmed = 0,2+0+0,5+0,2 = 0,225 V
 4
Voltagem média da Terceira Cruz: Vmed = 0+0+0,2+0 = 0,05 V
 4
	A Primeira Cruz apresentou uma resistência do solo com um valor muito alto, pois o solo não possuía tratamento ou possuía pouco tratamento. Sendo este solo da forma que se encontra muito ruim para a instalação de uma rede elétrica.
	Já a Segunda e a Terceira Curz deram valores mais próximos de zero, pois foram medidas onde o solo possuía algum tratamento com sais alcalinos para que a resistência fosse a mais próxima de zero possível. Encontramos também voltagens mais baixas do que as da Primeira Cruz, devido a influência das malhas do SG11. Este solo já é mais apropriado para a instalação de uma rede elétrica. 
Conclusão: 
	 A realização deste experimento comprovou a importância da escolha do solo para a instalação de um sistema de aterramento. Pois a resistência do solo mede a capacidade do aterramento de descarregar a energia para a terra, comprovamos então que o aterramento do SG11 está feito em um bom local . Pois a resistência do terreno ao seu redor ficou muito perto de zero. Como essa resistência é muito pequena mais rápida será a atuação das proteções, melhor para as instalações do local.
Pois uma resistência alta poderia atrapalhar o funcionamento de equipamentos elétricos.
	Comprovamos também, que a mudança química do solo com sais alcalinos diminui a resistência do solo. Pois solos muito próximos apresentaram uma grande diferença entre as resistências. 
	Utilizamos o terrômetro de corrente alternada para evitar a oxidação na parte dos esbornes dos fios conectores.
Bibliografia:
	
	http://www.idealengenharia.com.br/calculo/artigotc.htm
	http://www.martins-internacional.com.br/aterramento.htm
	http://www.coelba.com.br/orientacao_ao_cliente/baixa_tensao/uso_efici_energia/instalacoes.asp?c=75