Aterramento

ATERRAMENTO

&

EQUIPOTENCIALIZAÇÃO

• ATERRAMENTO + IE (Aterramento em Instalações Elétricas, esquemas de aterramento)
• Cálculo de resistência de terra:
• Resistência de terra de cabo enterrado
• Resistência de terra de haste vertical

► Você trabalha com instalações elétricas de baixa tensão?

- Sabia que a norma técnica NBR 5410:2004 no item 6.4 regulamenta o aterramento para instalações elétricas em baixa tensão?

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► App: Aplicativo TecEletrica

- O TecEletrica é da SpdaTerra.

- O TeEletrica faz cálculos de aterramento.

- O TecEletrica é para Android.

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► Aterramento: Harmônicas: Motores de indução: aterramento do neutro

- Ao se aterrar o neutro de motores as componentes harmônicas múltiplas de três vão circular pelo terra. Estas componentes harmônicas são de sequência zero, isto é, estão sempre em fase, mesmo estando cada distribuídas pelas três fases de alimentação.

- As componentes harmônicas de sequência zero encontradas no sistema de aterramento podem encontrar um caminho melhor via motor de indução para escoar.

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► Aterramento: Equipotencialização 4

- Os cabos de equipotencialização devem ser o mais curtos possíveis.

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► Aterramento: Equipotencialização 3

- As quedas de tensão ao longo dos cabos de equipotencialização, os transitórios elétricos e as altas frequências não permitem que haja de fato uma equipotencialização.

- Veja também: “Aterramento: Efetividade do aterramento”.

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► Aterramento: Equipotencialização 2

- Todos os sistemas elétricos ditos equipotencializados não estão na realidade no mesmo potencial em todo instante.

- Costuma-se chamar de equipotencialização quando do ponto de vista da eletrostática todo o sistema está no mesmo potencial elétrico.

- Para dimensões eletricamente curtas é aceitável considerar a chamada rede condutora de equipotencialização de fato equipotencializada.

- Leia mais no livro “Técnicas de Aterramento”

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► Aterramento: Equipotencialização 1

- Porque passaram a falar de equiptencialização em lugar de aterramento.

- Equipotencializar é colocar no mesmo potencial elétrico.

- Aterrar é colocar no potencial do terra elétrico.

- Vários equipamentos podem estar aterrados e não estarem equipotencializados. Um exemplo disto é o esquema TT de aterramento.

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► Aterramento: Simbologia de aterramento

Figura: Cabo de aterramento

Figura: Cabo nu de aterramento enterrado diretamente no solo

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► Aterramento: Resistividade do minério de ferro

- O minério de ferro aparece com as seguintes fórmulas: Fe₃O₄, FeO, e raramente Fe₂O₃ a hematita.

- A resistividade do minério de ferro varia na faixa de 400 Ωm até 3.000 Ωm.

- Minério de ferro não é ferro puro, é comum pensar que a resistividade do minério de ferro é tão baixa quanto a do ferro. Regiões de Minas Gerais e do Pará têm o solo com resistividade elevada graças ao minério de ferro.

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► Simbologia de aterramento

- Segundo a norma da ABNT de simbologia elétrica:

Figura: Cabo de aterramento

Figura: Cabo nu de aterramento enterrado diretamente no solo

- Para ser utilizado nos seus projetos.

- Tem aplicativo de projeto que permite que estes tipos de linha possam ser programados facilmente.

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► Separar os terras

- As práticas de aterramento são válidas para os diversos tipos de sistemas elétricos.

- É uma boa prática separar os terras de sinal, por exemplo, em placas de circuito impresso com sinal analógico e com sinal digital deve-se subdividir os a placa de terra de sinal em terra analógico e terra digital. A figura a seguir ilustra o procedimento.

Figura: Placa de circuito impresso, separação de terras de sinal

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► Aterramento de blindagem

- Blindagens metálicas ou semicondutoras de cabos condutores isolados são conectados a um condutor PE, ou no BEP ou diretamente no eletrodo de terra.

- Estas blindagens são feitas com fios, telas, fitas, e são removidas das pontas dos cabos para juntar o cabo a outros condutores. Em caso de interferência eletromagnética estas extremidades expostas devem se colocadas dentro de blindagens igualmente aterradas.

- Instalações elétricas, aterramento, compatibilidade eletromagnética

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► Itens relacionados com aterramento

- As vias de aterramento são linhas de transmissão, e o que vem sendo publicado na aba TLM sobre linhas de transmissão também é pertinente a aterramento. Outros itens como estes vão aparecer na aba TLM. Veja os que já foram publicados

• TLM: Linha de transmissão ideal 1
• TLM: Linha de transmissão ideal 2
• TLM: Linha de transmissão ideal 3

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► O que pesa além de ter resistência próxima a zero no aterramento?

- De longa data ouvimos falar que ter a resistência do aterramento próxima a zero é o que se deseja.

- Mais recentemente fala-se muito em ter a impedância de aterramento próxima a zero.

- O que realmente queremos para o aterramento é tensão zero continuamente, e para isto há vários aspectos a serem considerados. Entre estes itens estão:

• Reflexões de tensão no eletrodo de terra;
• Reflexões de tensão sempre que houver uma junção de duas ou mais vias de aterramento;
• Impedância do eletrodo de terra (inclui a resistência de terra do eletrodo);
• Impedância das vias de aterramento até o eletrodo de terra;
• Tempo de propagação nas vias de aterramento;
• Já embutido em itens anteriores a frequência ou o di/dt;
• Dimensões elétricas.

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► Um BOM terra

- Sei que engenheiro e técnico não usam BOM, é preciso sempre ter um referencial. BOM com relação a alguma outra coisa? 5 V é BOM. BOM para que? 500 Ω é BOM. Onde que é BOM? Quando que é BOM?

- Um BOM terra é aquele que oferece sempre 0 V (zero volt) para o equipamento que se quer aterrar ou pessoa. Melhor dizendo é um ótimo terra se oferece continuamente zero volt.

- Para quem está fazendo manutenção em uma linha de transmissão de alta-tensão o zero volt é a fase da linha. Para este profissional o solo, vários metros abaixo, está em alguns milhares de volts.

- É a questão da referência.

- Ter resistência zero no aterramento não é por si só ter um BOM terra. Nem mesmo quando tem-se impedância zero no aterramento é suficiente para garantir que o terra é BOM.

- Finalizando, o terra almejado deve ter zero volt sempre para o sistema a ser aterrado.

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► Terra de Proteção X Terra de Sinal 2

- O terra de sinal é como se fosse parte do circuito. O provável é que tenha sempre uma corrente e tensão. Está condição não fornece continuamente uma tensão zero de referência para o dispositivo de proteção. Este estado é semelhante ao do condutor do neutro que sempre tem corrente quando o equipamento está ligado.

- O ideal é sempre que um equipamento requeira aterrar um sinal indesejado que este aterramento seja feito via um condutor terra independente do condutor PE. A primeira vista pode parecer estranho ter dois condutores terra. Este circuito ficaria com condutor fase, condutor neutro, condutor de terra de proteção (PE) e condutor de terra de sinal, no total quatro condutores.

- Para residências ainda não tenho notícias de que os dois condutores de aterramento estejam sendo utilizados. Pelo menos ainda não.

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► Proteja-se ao mexer em um aterramento

- Ao mexer com aterramento os procedimentos devem ser realizados utilizando-se todos os Equipamentos de Proteção Individual com capacidade de isolação para a tensão de operação.

LEMBRE-SE QUE DEVERÁ ESTAR UTILIZANDO LUVAS DE BORRACHA COM ISOLAÇÃO PARA A CLASSE DE TENSÃO DE TRABALHO.

- Os procedimentos são de acordo com a NR10 - Norma Regulamentadora de segurança para trabalhos com energia elétrica.

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► Terra de Proteção X Terra de Sinal 1

- O terra de proteção como o nome sugere é dedicado a proteção dos equipamentos e das pessoas;

- O terra de sinal tem o objetivo de manter o sistema e os equipamentos limpos, isto é, sem tensões e correntes que possam prejudicar o funcionamento dentro das características de projeto.

- Embora seja comum utilizar um único circuito de terra para os dois objetivos, o ideal é que o circuito de terra de proteção seja exclusivo para proteção. No caso de uso de um único circuito de terra para as duas funções os dispositivos de proteção estarão sujeitos a um funcionamento errático e portanto de não atuarem quando deveriam.

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► Mais: Ground & Earth

- Interessante, quando a NEC se refere ao aterramento no solo (planeta Terra) usa a palavra EARTH.

- Exemplo: “be connected to earth”, extraído da NEC.

- A NEC usa “earth ground” para aterramentos no solo (planeta Terra).

- Usa-se, nos EUA, a palavra EARTH quando os cabos nus estão diretamente no solo. Por exemplo “earthing grounding cable”. Motivo de confusão por lá.

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► GND

- GND é abreviação de GROUND. Ground é terra, o terra elétrico.

- Na Inglaterra e nos países de língua inglesa, exceto EUA, diz-se EARTH para o terra elétrico.

- Os europeus em geral quando escrevendo em inglês usam EARTH.

- A IEC, a comissão internacional de origem europeia, utiliza em suas normalizações a palavra EARTH, quando redigidas em inglês.

- A NEC, equivalente da NBR 5410 nos EUA, define GROUND como sendo EARTH.

- Assim GND é EARTH.

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► GND

- GND é abreviação de GROUND. Ground é terra, o terra elétrico.

- Na Inglaterra e nos países de língua inglesa, exceto EUA, diz-se EARTH para o terra elétrico.

- Os europeus em geral quando escrevendo em inglês usam EARTH.

- A IEC, a comissão internacional de origem europeia, utiliza em suas normalizações a palavra EARTH, quando redigidas em inglês.

- A NEC, equivalente da NBR 5410 nos EUA, define GROUND como sendo EARTH.

- Assim GND é EARTH.

- Interessante que a NEC usa a palavra EARTH quando os cabos estão diretamente conectados ao eletrodo de aterramento, aquele eletrodo que está em contato com o solo. Por exemplo “earthing grounding cable”.

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► Separar os terras

- Como na eletrônica, em que, por exemplo, separamos o terra (GND) analógico do terra (GND) digital, nas instalações elétricas devemos separar o terra de proteção do terra funcional.

- O terra funcional e o terra de proteção se encontram no BEP, para haver equipotencialização.

- O terra analógico e o terra digital se encontram na saída do PCB, placa de circuito impresso, ou em outro ponto em que o engenheiro julgar adequado, para haver equipotencialização.

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► Fio terra

- Todo circuito deve ter condutor de proteção em toda sua extensão.

- O condutor de proteção é o famoso fio terra.

- O condutor de proteção é chamado de PE, ou terra de proteção.

- Existe ainda o terra funcional, também é terra mas tem um objetivo diferente.

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► Aterramento (GND): Aterramento falho

- Um bom arranjo de aterramento reduz as grandezas dos componentes parasitas.

- O aterramento bem projetado gerencia a corrente de retorno dos diversos componentes em uma placa de circuito impresso (PCB) ou em uma instalação elétrica.

- Dedicar tempo ao planejamento do sistema de aterramento é compensador.

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► Engenharia de Aterramento Elétrico

- A engenharia do aterramento elétrica é a mesma para alta-tensão, alta-frequência, digital, analógica, eletricidade atmosféricas etc.

- As normas são várias, e dão os limites para a aplicação. A Engenharia é a fonte.

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► Aterramento (GND): FPGA, Microantenas, GPU, Memória

- Como aterrar diferentes tipos de circuitos integrados com tensões de alimentação diferentes, frequências diferentes e funções diferentes?

- Resposta: Uma técnica é separar os circuitos de acordo com as características.

- O arranjo do aterramento é fundamental para uma boa prática.

- Falhas em robôs são em grande parte devido a um aterramento falho.

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► Aterramento (GND): Altas frequências

- Fitas são mais indicadas para fazer o aterramento de altas frequências indesejadas.

- Impulsos de descargas eletrostáticas, tão agressivos a eletrônica, são melhor aterrados com fitas.

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► Aterramento (GND) não é só no solo

- Em placas de circuito impresso também existe terra.

- Enquanto em instalações elétricas o terra principal é o PE, ou seja, o terra de proteção, em placas de circuito impresso e equipamentos eletrônicos o terra principal é o funcional

- Os terras nestas placas em geral são organizados para separar os diferentes tipos de ruído.

- A classificação mais geral é a que tem terra analógico, terra digital terra para blindagem, podendo ainda ter terra para alta frequência e terra para baixa frequência.

- O que é alta frequência e o que é baixa frequência vai depender de outras grandezas.

- Os diferentes terras são equipotencializados.

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► Terrômetro

- Terrômetro é o equipamento para medir resistência de terra, alguns terrômetros medem também a resistividade do solo.

- O terrômetro não injeta no solo uma corrente contínua, pois isto causaria um alinhamento dos íons no solo e consequentemente uma leitura errada da resistência ou da resistividade.

- O terrômetro injeta uma corrente alternada, com isto os íons oscilam de um lado para o outro (como as moléculas de água dentro dos alimentos em um forno de micro-ondas), e o terrômetro pega uma média dos valores.

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► Baixíssima Resistência de Terra e Aterramento ruim

- Eletrodo de terra nas margens úmidas de um rio, um único cabo de conexão com o SPDA da instalação sem contato com o solo e distante da instalação mais de 30 m.

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► Eletrodo de terra formando um triângulo

- Um eletrodo de aterramento pode ser feito com hastes formando um triângulo como mostrado na figura abaixo. A resistência de terra deste eletrodo depende além dos parâmetros mostrados na figura da resistividade elétrica do solo. A outra figura mostra um gráfico com a variação da resistência de terra em função do número de hastes para um eletrodo em triângulo. Mais informações no livro Técnicas de Aterramento.

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► Medição de resistividade aparente do solo 2

- Com um terrômetro básico pode-se medir a resistividade aparente do solo rapidamente e com grande precisão.

- Terrômetro é o equipamento para medição de resistência de terra de eletrodos de aterramento. No mercado existem diversos tipos e fabricantes de terrômetros. Dois são os modelos fundamentais, estes são os terrômetros de três pontos e os terrômetros de quatro pontos. Os de três pontos são pensados para medir apenas a resistência de aterramento, e os terrômetros de quatro pontos além de medir a resistência de aterramento servem para levantar a estratificação do solo. Com esta estratificação do solo é possível, após muito trabalho, levantar a resistividade aparente do solo. Para projetar eletrodos de terra é necessário conhecer a resistividade aparente do solo. Você pode ver as abas neste blog para cálculo (projeto) de eletrodos de terra, se você não tiver a resistividade aparente nada feito.

- Mesmo tendo um terrômetro de três pontos (mais barato) pode-se levantar a resistividade aparente. Veja na figura, crava-se uma haste, como aquela que você vai usar (mais longa), e crava-se as outras duas do terrômetro (mais curtas). Faz-se a leitura da resistência de terra da haste mais longa, entra com o valor da resistência medida na equação seguinte e pronto. Ai está resistividade aparente do solo. Com este valor de resistividade você pode calcular (projetar) o seu eletrodo de aterramento.

- Na norma dos EUA os eletrodos de aterramento para instalações de baixa frequência exige um máximo de 25 Ω. Lembrando que se tiver vários eletrodos de aterramento interligados a corrente de terra vai fluir para o que tiver a impedância mais baixa. Para o caso de se querer equipotencialização é necessário que não haja circulação de corrente entre os eletrodos de aterramento. Isto leva a necessidade de projetar e instalar os eletrodos de aterramento de uma mesma instalação com a mesma resistência de terra. Mais informações no livro Técnicas de Aterramento.

\begin{align} \rho_a = \frac{R_{medido}} {ln(\frac{2h}{a})}\ {4\pi h} \end{align}

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► Sistema de aterramento 7

- O Aterramento e o Referencial de um circuito elétrico são coisas diferentes. O aterramento tem a função de proteção, para pessoas e circuito. O referencial elétrico é o ponto do circuito em que a tensão ou o potencial são definidos como zero volts. No sistema de potência de energia elétrica, por exemplo, tem o neutro que é o referencial elétrico e tem o terra que é para proteção. É comum encontrar referenciais aterrados, ou seja, ligados ao terra.

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► Sistema de aterramento 6

- Um Sistema de Aterramento que tenha eletrodos no solo estará mal projetado se houver tensão de passo na superfície acima e nos arredores do eletrodo de terra, mesmo se tiver resistência de terra menor que 10 Ω.

- Uma descarga atmosférica pode atingir qualquer residência, esta vai pelo SPDA até o eletrodo de terra da residência, a corrente de raio é uma alta corrente, até 200.000 A. O eletrodo de terra mesmo tendo uma resistência inferior a 10 Ω, se estiver mal projetado e construído poderá gerar tensões de passo e de toque suficientemente altas para eletrocutar moradores que estiverem próximos.

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► Tensão de passo e tensão de toque

- A tensão de passo aparece com a diferença de tensão entre os pés de uma pessoa quando separados por uma passada, já discutido nesta aba, a tensão de toque é semelhante, e aparece entre uma das mãos de uma pessoa e um dos pés. Uma técnica utilizada para minimizar estas tensões é cobrir o chão com asfalto. O asfalto proporciona um isolamento parcial da pessoa do solo. Ver os valores de resistividade elétrica para o asfalto:

Seco: 2.000.000 a 30.000.000 Ω.m

Úmido: 10.000 a 6.000.000 Ω.m

10 kΩ.m é usado para cálculo de tensão de passo e tensão de toque.

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► ABNT NBR 13571:1996

- Esta norma normaliza a haste de aço cobreada utilizada em aterramento.

- No mercado é possível encontrar uma haste cobreada mais barata, mas que não segue as especificações da ABNT. A qualidade também não é a mesma da haste normalizada pela ABNT. Mais informações no livro Técnicas de Aterramento.

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► Material – Aterramento – Cobre

- Cobre é o material mais utilizado em eletrodos de aterramento devido a sua resistência a corrosão, porém corrói na presença de ácido, amônia oxigenada ou em um meio sulfuroso. É importante lembrar que o cobre causa corrosão galvânica em materiais ferrosos a que é conectado, tais como aço de construção e aço inoxidável. A IEC recomenda estanhar o aço e o cobre no local da conexão.

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►Material – Aterramento – Conexão

- Os condutores de cobre e de aço inoxidável não podem ser conectados diretamente ao vergalhão da armação do concreto. Metais catódicos como o cobre podem corroer metais anódicos como o aço e o alumínio. A junção entre aço e cobre ou liga de cobre, deve ser inteiramente chapeada com estanho. A oxidação do cobre no contato e a oxidação do aço no contato aumentam muito a resistência da conexão.

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► Material – Aterramento – Aço inoxidável

- O aço inoxidável não corrói ou enferruja de imediato com água, como acontece com o aço comum, porém, em ambientes de alta salinidade ou com pouco oxigênio pode oxidar. Este material é resistente ao ataque de ácidos, mas dependendo da quantidade do ácido, da temperatura e do tipo do aço inoxidável pode ser corroído. Quando exposto a alta concentração de hidróxido de sódio em alta temperatura vai sofrer corrosão.

- Como o aço inoxidável é resistente a corrosão é, portanto, próprio para o uso em eletrodos de aterramento.

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► Material - Aterramento

- Condutores de alumínio não podem ser utilizados como condutores de aterramento ou como eletrodos de terra em caráter permanente. Por um período curto, alguns dias, o alumínio pode ser utilizado nestas aplicações. O alumínio sofre corrosão quando em contato com o solo.

- Cabos protegidos com chumbo não podem ser utilizados como condutores de aterramento ou como eletrodos de terra. O chumbo derrete a 327,5 ºC.

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► Resistência de aterramento

- A norma brasileira de SPDA a NBR 5419:2000 pede uma resistência de terra para o aterramento do SPDA de no máximo 10 Ω, não sendo possível deve haver justificativa.

- O “National Electrical Code” dos EUA diz que para uma resistência de terra de 25 Ω ou menos não são mais necessários outros eletrodos de terra.

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► Sistema de aterramento 5

- O Aterramento bem projetado é aquele que garante a proteção das pessoas. Do ponto de vista dos equipamentos e sistemas elétricos, o Aterramento bem projetado é aquele que garante o funcionamento dos equipamentos dentro das especificações de fábrica. O valor da resistência de terra ou o valor da impedância de terra não importam desde que o citado seja atingido.

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► SPDA - Resistência de aterramento

A resistência do sistema de aterramento do SPDA deve ser de no máximo aproximadamente 10 Ω localmente. Isto significa que em cada ponto de conexão do sistema de aterramento do SPDA com um cabo de descida a medição feita com o terrômetro de hastes deve registrar 10 Ω ou menos.

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► SPDA - TAP ou BEP

O BEP ou TAP ou LEP é a barra de cobre onde todos os sistemas de aterramento de uma edificação se encontram.

Na NBR 5419 aparece o TAP = Terminal de Aterramento Principal
e na NBR 5410 aparece o BEP = Barramento de Equipotencialização Principal

Tanto faz. Quem faz só SPDA usa mais TAP e LEP, quem faz mais instalações elétricas de BT usa mais BEP. É só questão de nome, o objetivo é o mesmo.

NBR 5419 = Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas
NBR 5410 = Instalações elétricas de baixa tensão

LEP = Ligação Equipotencial Principal (também na NBR 5419)

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► Efetividade do aterramento

- Efetividade do aterramento é ter um caminho contínuo para a corrente de retorno até o eletrodo de terra, com baixa impedância e ampacidade suficiente para a corrente de retorno. Este caminho para o eletrodo de aterramento deve ser feito intencionalmente e ser permanente. A baixa impedância proporciona aos dispositivos de proteção atuarem dentro das especificações de fábrica. A baixa impedância também facilita o escoamento de eletricidade estática, reduzir ruídos elétricos indesejados e a colocar a tensão no circuito de aterramento bem próxima a tensão de referência.

- Em circuitos mais sensíveis tais como os de robótica, eletrônica digital e mesmo analógica o aterramento é efetivo quando, além do já exposto, o caminho para o terra é eletricamente curto, a impedância dos diversos caminhos para o terra são iguais, as reflexões são evitadas em junções e o tempo de propagação entre a entrada e a saída de um condutor para o terra é igual em todos os casos. Diversos problemas de mau funcionamento de robôs é advindo de um mau aterramento.

- Em todos os casos é indispensável a busca pela equipotencialidade, isto é, ter, mesmo em ocorrências de faltas, todo o circuito de aterramento no mesmo potencial elétrico. 

- Mesmo em instalações elétricas de baixa, média e alta-tensão alguns dos elementos do parágrafo anterior são relevantes.

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► Tensão de passo

- É a tensão, V_passo, que aparece entre os dois pés de uma pessoa.

- Calcula-se uma malha de terra ou eletrodo de terra em função da tensão de passo.

- Exemplo, imagina uma única haste cravada em campo aberto. Em uma linha radial imaginária saindo da haste uma pessoa está pisando com os dois pés nesta linha, os pés estão afastados 0,80 cm. Uma descarga atmosférica de 100 kA ao atingir a haste vai espalhar corrente radialmente da haste para o solo. Como o solo tem resistividade vai haver uma queda de tensão entre os dois pés da pessoa.

- A pessoa vai morrer se:

V_passo / Z_pessoa ≥ I_pessoa

- É estabelecido pelo IEEE standard 80 que a corrente máxima, de baixa frequência, suportada por uma pessoa de 50 kg, para 0,03 s < t < 3,0 s, é de

Distribuição de potencial na superfície do solo para uma malha de terra

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► Potencial elétrico na superfície do solo acima de uma malha de aterramento:

- Com o auxílio da computação digital é possível modelar uma malha de aterramento para simular a distribuição de potencial elétrico na superfície do solo imediatamente acima da malha. A partir desta distribuição a tensão de passo pode ser obtida. Com esta informação a malha é reprojetada ou não. Usualmente os programas computacionais comerciais apenas calculam a tensão de passo para tensões de 60 Hz em estado estacionário, fazendo uso das equações da Standard 80 do IEEE. A figura a seguir mostra o resultado de uma simulação para um transitório elétrico.

Figura: Malha com 10x10 quadrículas atingida por uma descarga atmosférica no meio, distribuição de potencial no primeiro microsegundo, na superfície do solo. Estudo de transitórios em malhas de aterramento. A forma de onda da corrente injetada no meio da malha é um impulso tipo dupla exponencial.

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► Solo fino sobre pedra

- Algumas vezes a espessura do solo não é o suficiente para cravar uma haste de 2,0 m, isto não é um problema. A solução é simples: corta a parte da haste que ficou para fora. Naturalmente, a resistência de terra almejada deve ser alcançada, é só colocar mais hastes.

 Outra solução é cravar a haste inclinada, evita o trabalho de cortá-la, e ainda diminui mais a resistência do eletrodo de terra.

- Por último, mas sem esgotar as possibilidades, colocar cabos horizontais enterrados em valas abertas no solo.

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► Método prático para medir a resistividade do solo 

- Um método muito prático para medir a resistividade aparente do solo, ρa, é cravar uma única haste no solo e medir a sua resistência de terra. Com o valor da resistência de terra da haste, a seção reta da haste, a = raio da haste, e o comprimento da haste dentro do solo, h, entrar na equação a seguir:

\begin{align} \rho_a = \frac{R_{medido}} {ln(\frac{2h}{a})}\ {4\pi h} \end{align}

- Este método é muitíssimo mais simples e rápido do que o tradicional método que exige um terrômetro especial, diversas medições com quatro hastes e mais um elaborado processo para a obtenção da resistividade aparente. Este método simples vale para pequenos eletrodos de aterramento com hastes, não é válido para malhas de aterramento.

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► Fiz um terra com três hastes em triângulo, este terra está bom?

Tem técnico e engenheiro elétrico que pensa que fazer aterramento é só isto.

- A primeira coisa a saber para fazer um eletrodo de terra adequado no solo é qual resistência de terra mínima exigida pela norma, e pelo equipamento, e pelo projeto. Se este eletrodo de terra estiver interligado a outros eletrodos de terra, então devemos compatibilizá-los. 

- O passo seguinte é medir a resistividade do solo. Esta resistividade pode variar de 1 Ωm até 20.000 Ωm. Veja só, um eletrodo em triângulo com três hastes pode ter uma resistência de terra 20.000 vezes maior do que outro eletrodo de igual dimensões em outro solo. 

- O terceiro passo é calcular o eletrodo necessário para atender a resistência requerida no solo disponível. Alguns preferem ir fincando hastes e fazendo medições até atingirem a resistência necessária. Este método da tentativa e erro pode terminar com a sua paciência e com a sua moral profissional. Nem sempre o eletrodo com hastes é aquele que vai atingir a resistência de terra desejada.

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► Espiras na ponta do cabo terra

- É comum encontrar eletricistas que para não terem que cortar o cabo ou o fio terra próximo ao BEP (Barramento de Equipotencialização Principal) enrolam o cabo. Pensam que em caso de necessidade ali tem uma pouco de cabo reserva. Esta prática coloca uma impedância a mais no caminho da corrente de terra. Para 60 Hz ou 50 Hz pouco importa, é desprezível, mas para impulsos é uma verdadeira barreira para o escoamento da corrente. Como é bem sabido, ou deveria ser, os fios enrolados formam indutores. O que se quer é ter uma baixa impedância do começo ao fim do circuito de terra para qualquer frequência.

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► Material – Aterramento – Química

- Quanto mais condutor for o solo mais corrosivo é o solo. Isto significa que a adição de química para baixar a condutividade do solo mais agressão sofrerá o seu eletrodo de aterramento, mesmo que seja de cobre ou de aço inoxidável.

- A bentonita é um material natural que agrega água e é muito usada para melhorar o aterramento. Sal, aquele sal de churrasco, somente se for para um aterramento temporário, alguns poucos dias. Exitem outros materiais químicos para aterramento, o fato é que precisam de manutenção. Quem vai fazer esta manutenção? E quanto vai custar ?$? Um dica é aumentar o número de hastes. Se o solo tiver uma resistividade maior que a do concreto, pode-se encapsular o eletrodo de aterramento com concreto.

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► Sistema de aterramento 4

- O principal em um sistema de aterramento é a segurança das pessoas. Para ter esta segurança a equipotencialidade no sistema de aterramento é dos objetivos principais. O caminho da corrente elétrica através do corpo de uma pessoa deve ser muito mais difícil do que pelo sistema de aterramento, ou seja, a impedância do sistema de aterramento deve ser menor do que a do corpo humano.

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► Sistema de aterramento 3

- Com os terrômetros comerciais encontrados no mercado é impossível saber qual a impedância de aterramento para alta frequência, para impulsos (raios) ou para alta corrente. Tradicionalmente almeja-se uma resistência de terra inferior a um ohm para malhas de aterramento. O valor da impedância de terra desta malha é aproximadamente igual à da resistência de terra, ou seja, um ohm para baixa frequência (60 Hz ou 50 Hz) e baixa corrente. Neste caso, o aterramento é bem projetado se garantir a vida dos operadores, o funcionamento dos equipamentos dentro das especificações de fábrica, garantir a integridade da informação circulando acima da malha de terra.

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►Terra e Neutro

- Antes de seguir para o quadro elétrico principal na instalação o neutro deve ser aterrado no eletrodo de terra colocado no solo. Em outras palavras, entre o barramento de neutro no quadro elétrico principal na instalação e o neutro da concessionária o cabo do neutro deve estar aterrado no solo.

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►Terra, Neutro e BEP

- É possível aterrar o neutro de uma pequena instalação no BEP, desde que o eletrodo de terra em que o BEP esteja ligado seja o mesmo que o neutro da concessionária está conectado, não caracterizando neste caso um aterramento TN-C. Neste caso, a distância entre o BEP e o eletrodo de terra deve ser menor que 20 m. A bitola do cabo de conexão deve suportar a corrente do neutro mais a corrente de terra.

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►TN-C

- O sistema de aterramento tipo TN-C embora normalizado não é aconselhável. Neste sistema de aterramento o neutro é utilizado como terra. O sistema de terra existe para proteger de eventuais faltas ocorridas no sistema de energia, o qual, como sabemos, é constituído de fase e neutro. A corrente que passa na fase é a mesma que passa no neutro (no caso monofásico e bifásico, no trifásico apenas as harmônicas múltiplas de três ou se houver desequilíbrio).

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►Softwares de Malha de Terra

- Os softwares para cálculo de malhas de aterramento comerciais são feitos para atender as exigências do IEEE standards 80, e em consequência ficam limitados a estas exigências. Isto significa que calculam apenas os potenciais de passo para estado estacionário. A maioria destes softwares se limitam aos 60 Hz ou 50 Hz, como está no standard 80.

- O software a seguir não é comercial e calcula as tensões para transitórios, mostrando a relevância deste estudo para proteção de pessoal e de equipamentos:

Início de uma descarga atmosférica no canto da malha, potencial na superfície acima da malha.

- Este programa também calcula condições de estado estacionário.

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► Sistema de aterramento 2

- Tem publicação de fácil acesso de todos que afirma que aterramento é uma haste cravada no solo aonde são ligados os fios terra da residência. A verdade vai muito além disto. Se a residência estiver sobre uma rocha de granito puro ainda pode ter aterramento. A BEP, nem se quer foi mencionada.

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► Impedância de Terra - Malha de aterramento

- Tem malhas de aterramento, com 6x6 quadrículas, dimensões de 30x30 m em um solo de resistividade aparente de 400 Ohm.m, que tem resistência de terra de 2,2 Ohm, mas impedância de terra de 13,14 Ohm na ocorrência de um raio (descarga atmosférica). 

- Resistência de terra é uma coisa impedância de terra é outra.

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► Sistema de aterramento 1

- Tenho visto várias publicações que se referem a aterramento elétrico como um conjunto de condutores verticais ou horizontais enterrados no solo. É incrível o que se acha na internet e em outras publicações por ai. A verdade vai muito além disto. O Sistema de Aterramento pode ser que nem tenha o solo envolvido. Por exemplo, um satélite no espaço tem um sistema de aterramento, e está a centenas de quilômetros do solo. Um robô também tem um sistema de aterramento mesmo quando o contato com o chão é isolado.

- Os condutores enterrados podem estar inclinados, ou podem ser em formato de bolas, chapas, caixas ou outro formato qualquer.  

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► Malha de aterramento

- Em sistemas de potência é comum ao se referir a malha de aterramento ou malha se terra a um conjunto reticulado de condutores e hastes enterrados no solo com a finalidade de reduzir a tensão de passo na superfície do solo e de equalizar o potencial em todos os pontos de terra dos equipamentos aterrados nesta malha.

- Esta malha de aterramento não precisa ser feita de retículas, os condutores podem estar uma configuração qualquer desde que a tensão de passo e a equipotencialização sejam atingidas.

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► NBR 7117 - Medição da resistividade e determinação da estratificação do solo 

A norma acima mostra como deve ser feito para levantar a resistividade aparente do solo. Naturalmente é necessário um terrômetro de quatro terminais. Com o valor da resistividade aparente do solo você pode calcular a resistência de terra do eletrodos de terra que você vai instalar. Se não for assim, pode sempre aplicar o método da tentativa-e-erro, que sob o sol quente cavando trincheira e cravando hastes não vai levar pouco tempo.

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► Medição de aterramento:

- O equipamento de medição é chamado TERRÔMETRO.

• Tem dois tipos de terrômetro:
  • Um mede somente a resistência do eletrodo de terra
  • O outro mede a resistividade do solo e a resistência do eletrodo de terra.

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► Barramento de Equipotencialização Principal (BEP)

- Como está na norma NBR 5410, é uma barra de cobre em que os fios e cabos terra estão conectados. Esta barra de cobre por sua vez está ligada ao aterramento no solo. A armadura do concreto da edificação deve estar ligada ao BEP no ponto mais próximo a barra. Se for uma edificação metálica esta deve estar ligada ao BEP no ponto mais próximo. Existe apenas um BEP por edificação.

- Em aterramento de equipamentos todos os terras devem estar ligados em um único ponto, nos casos de equipamentos não tem uma barra de cobre com o nome de BEP, no entanto, o aterramento funciona do mesmo jeito. Em placas de circuito impresso com multi camadas os terras se encontram em um plano condutor de cobre.

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► Barramento de Equipotencialização Local (BEL)

- Como está na NBR 5410:2004, é uma barra de cobre em que os fios e cabos terra estão conectados. Estas barras estão espalhadas pela instalação elétrica e deve haver uma a pelo menos a cada 30 m. A armadura do concreto da edificação deve estar ligada ao BEL no ponto mais próximo a barra. Se for uma edificação metálica esta deve estar ligada ao BEL no ponto mais próximo. A BEL é um barramento de equipotencialização secundário e cada BEL deve estar ligada ao barramento de equipotencialização principal, BEP. Podem existir vários BEL em uma edificação.

- O BEL também é chamado de Barramento de Equipotencialização Suplementar e de Barramento de Equipotencialização Secundário, podem existir outros níveis de barramento de equipotencialização.

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► Contrapeso

- O contrapeso é um cabo de aterramento que segue uma linha de transmissão de potência.

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► Hastes de aterramento:

- Existem hastes de aterramento que são normalizadas pela ABNT e as outras.

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► Espaçamento entre as hastes de aterramento no solo:

- Na ausência de ferramentas adequadas a distância entre hastes deve ser igual à profundidade das hastes, desde que todas as hastes tenham a mesma profundidade. Este procedimento aproxima o melhor custo-benefício, para um eletrodo de terra no solo, em vários tipos de solo. Isto é válido para qualquer arranjo das hastes, isto é, pode ser em triângulo, quadrado, círculo, em linha reta etc. Naturalmente a distância ótima entre as hastes depende do tipo de solo e do espaço disponível. Aplica-se para baixas frequências.

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► Tipo de eletrodo de aterramento no solo:

- Uma pergunta recorrente feita por engenheiros e técnicos é qual a melhor distribuição das hastes em um eletrodo de aterramento no solo.

     Por alguma razão muitos acreditam que o melhor arranjo é em triângulo.

- O melhor arranjo, no entanto, é aquele que atende as condições de tensão de passo, de impedância de terra, de resistência de terra, de compatibilidade eletromagnética, equipotencialidade e custo.

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► Critério inicial para se projetar um aterramento no solo:

1-     Com o objetivo de proteger as pessoas que circulam na superfície do solo acima do eletrodo de terra é estabelecido pelo IEEE standard 80 que a corrente máxima, de baixa frequência, suportada por uma pessoa de 50 kg, para 0,03 s < t < 3,0 s, é de

     Com este dado e a resistividade do solo a forma do eletrodo de terra, o número de hastes e cabos podem ser determinados.

      Lembrando que a impedância de terra e as condições de compatibilidade eletromagnética também devem ser atingidas.

2- I_pessoa é a corrente que vai passar pela vítima.

3- t é o tempo que a corrente vai passar pela vítima, é usado o tempo de acionamento do disjuntor.

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► O que é IEEE standard 80?:

- O IEEE é o Instituto de Engenheiro Elétricos e Eletrônicos dos Estados Unidos desde o final do século XIX. Os seus standards, na nossa língua significa padrões, são utilizados no mundo todo. O standard 80 é referente a malhas de aterramento, como projetar e calcular.

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