choque elétrico apresentação

156
1 1 Aterramento Elétrico Industrial Instrutor: Saad Touma

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Page 1: Choque elétrico apresentação

11

Aterramento Elétrico Industrial

Instrutor: Saad Touma

Page 2: Choque elétrico apresentação

22

Objetivos Identificar problemas de aterramento

Resolver problemas de aterramento

Entender trabalhos sobre aterramento

Page 3: Choque elétrico apresentação

33

Perigos da Eletricidade

Capítulo 1

Page 4: Choque elétrico apresentação

44

Perigos da EletricidadeChoque elétrico

Queima de aparelhos eletrônicos

Perfuração de dutos enterrados

Incêndio em áreas classificadas

Corrosão de fundo de tanques

Page 5: Choque elétrico apresentação

55

Choque Elétrico

Seção 1.1

Page 6: Choque elétrico apresentação

66

Etiqueta de Aviso de Perigo

Page 7: Choque elétrico apresentação

77

Limiares e Efeitos das Correntes

Corrente (mA-rms)

Efeito fisiológico

0.3 Limiar de percepção 9 Limiar de despego; a mão que segura o fio energizado ainda

consegue se soltar 95 Limiar de fibrilação ventricular; pode ser fatal se o choque

durar mais de 3 s *Baseada no trabalho de Dalziel 2.

Page 8: Choque elétrico apresentação

88

Limiar de Percepção

Page 9: Choque elétrico apresentação

99

Limiar de Percepção – Teste 1

Page 10: Choque elétrico apresentação

1010

Limiar de Percepção – Teste 2

Page 11: Choque elétrico apresentação

1111

Limiar de Despego

Page 12: Choque elétrico apresentação

1212

Limiar de Fibrilação Ventricular

Page 13: Choque elétrico apresentação

1313

Resistência do Corpo Humano

Resistência calculada em condições secas a 50 Hz

V (V) 12.5 31.3 62.5 125 250 500 1000

R (kΩ) 24.0 11.2 6.32 3.56 2.00 1.13 .63

I (mA) 0.52 2.8 9.9 35 125 440 1590 K = 1/1.2 = 0.83; cte calculada para R=2 kΩ e V=250 V; I=V/R.

Fonte: W. Fordham Cooper 3

Page 14: Choque elétrico apresentação

1414

Modelo do Corpo Humano

Page 15: Choque elétrico apresentação

1515

Modelo do Pé Humano

Page 16: Choque elétrico apresentação

1616

Fatalidades Elétricas nos EUA

Dados compilados pelo Serviço Nacional de Estatísticas da Vida como Obtidos do Conselho de

Segurança Nacional dos Estados Unidos.

Ano Mortos por choques,

exceto de raios Mortos por raios

1944 682* 419 1945 620* 268 1946 725* 231 1947 867* 338 1948 871* 256 1949 1046 249 1950 955 219

*Exclui mortes por choques classificados como de acidentes em maquinários e em meios de transporte

(p.ex. barcos) ou acidentes em minas e pedreiras, na agricultura e na silvicultura.

Fonte: Dalziel 2.

Page 17: Choque elétrico apresentação

1717

Vítimas de Raios nos EUA

Ano Feridos Mortos 1989 324 63

1990 255 69

1991 448 66

1992 304 30

1993 305 30

1994 537 69

1995 * 85

1996 * 52

1997 306 42

1998 * 44 Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA 5 ). USA.* Informação não disponível.

Page 18: Choque elétrico apresentação

1818

Vítimas de Raios nos EUA

Fig.9- Estatística do número de vítimas de raios,

nos Estados Unidos, no período de 1959 a 1994

Total

Feridos

Mortos0

100

200

300

400

500

600

700

1959

1961

1963

1965

1967

1969

1971

1973

1975

1977

1979

1981

1983

1985

1987

1989

1991

1993

Reference : NOAA5 (National Oceanic and Atmospheric Administration

)

Page 19: Choque elétrico apresentação

1919

Queima de Aparelhos Eletrônicos

Seção 1.2

Page 20: Choque elétrico apresentação

2020

Cromatógrafo Queimado por Raio

Page 21: Choque elétrico apresentação

2121

Indução em Cabo não Blindado

Page 22: Choque elétrico apresentação

2222

Mapa Isoceráunico Mundial

Page 23: Choque elétrico apresentação

2323

Trançagem de Cabos de Sinal

Page 24: Choque elétrico apresentação

2424

Trançagem de Cabo de Sinal

Page 25: Choque elétrico apresentação

2525

Indução em um “Loop”

Page 26: Choque elétrico apresentação

2626

Perfuração de Dutos Enterrados

Seção 1.3

Page 27: Choque elétrico apresentação

2727

Forma de Onda do Raio

Page 28: Choque elétrico apresentação

2828

Raio: Oscilogramas da Descarga

Page 29: Choque elétrico apresentação

2929

Intensidades de Corrente de Raios

Page 30: Choque elétrico apresentação

3030

Mapa Isoceráunico do Brasil

Page 31: Choque elétrico apresentação

3131

Área de Captação de Raio

Page 32: Choque elétrico apresentação

3232

Distribuição de Probabilidades de Queda de Raios em 50

anos.

Número de raios (k) )k(P50 % )kn(P50 < %

0 24.66 1 34.52 24.66 2 24.17 59.18 3 11.28 83.35 4 3.95 94.63 5 1.11 98.58 6 0.26 99.69 7 0.05 99.95

Page 33: Choque elétrico apresentação

3333

Nível Básico de Isolamento

Classe de

Tensão, kV NBI, kV

Classe de

Tensão, kV NBI, kV

Classe de

Tensão,

kV

NBI, kV

1.2 30 23 150 138 650

2.5 45 34.5 200 161 750

5 60 46 250 196 900

8.7 75 69 350 230 1050

95* 92 450 287 1300

15 110 115 550 345 1550

* O NBI de 95 kV foi estabelecido para certos tipos de equipamentos elétricos. Fonte: Donald Beeman1

Page 34: Choque elétrico apresentação

3434

Efeito da Sobretensão em Dutos

Tensão (kV) Duração (s) Efeito no aço do duto

5 kV Ao fim de 1 s Nenhum dano

10 KV Após 1 s Dano leve

15 kV Em menos de 1 s Perfuração

Page 35: Choque elétrico apresentação

3535

Efeito do Raio sobre um Duto

Page 36: Choque elétrico apresentação

3636

Perfuração de Duto por Corrente de Curto-circuito

Page 37: Choque elétrico apresentação

3737

Incêndio em Áreas Classificadas

Seção 1.4

Page 38: Choque elétrico apresentação

3838

Potencial Transferido

Page 39: Choque elétrico apresentação

3939

Risco de Incêndio em Áreas Classificadas

Page 40: Choque elétrico apresentação

4040

Corrosão de Fundo de Tanques

Seção 1.5

Page 41: Choque elétrico apresentação

4141

Ação Galvânica

Page 42: Choque elétrico apresentação

4242

Célula Galvânica

Page 43: Choque elétrico apresentação

4343

Semicélulas: Cu/SO4Cu e Zn/SO4Zn

Page 44: Choque elétrico apresentação

4444

Célula de Daniel

Page 45: Choque elétrico apresentação

4545

Polarização da Célula Cobre-Zinco

Page 46: Choque elétrico apresentação

4646

Aterramento em Geral

Capítulo 2

Page 47: Choque elétrico apresentação

4747

Aterramento em GeralAterramento de sistema

Aterramento de equipamento

Page 48: Choque elétrico apresentação

4848

Aterramento de Sistema

Seção 2.1

Page 49: Choque elétrico apresentação

4949

Sistema Isolado

Page 50: Choque elétrico apresentação

5050

Sistema Isolado: Sobretensão 1

Page 51: Choque elétrico apresentação

5151

Sistema Isolado: Choque

Page 52: Choque elétrico apresentação

5252

Sistema Isolado:Cálculo da Corrente de

Choque

Page 53: Choque elétrico apresentação

5353

Sistema Solidamente Aterrado

Page 54: Choque elétrico apresentação

5454

Sistema Solidamente Aterrado: Diagrama Unifilar

Page 55: Choque elétrico apresentação

5555

Sistema Solidamente Aterrado:O Condutor de Retorno

Page 56: Choque elétrico apresentação

5656

Sistema Isolado: Sobretensão 2

Page 57: Choque elétrico apresentação

5757

Sistema Isolado: Cálculo da Sobretensão 2

Page 58: Choque elétrico apresentação

5858

Sistema Aterrado por Alta Resistência

Page 59: Choque elétrico apresentação

5959

Sistema Aterrado por Alta Resistência: pequena

Sobretensão

Page 60: Choque elétrico apresentação

6060

Sistema Aterrado por Alta Resistência: pequena

Sobretensão

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6161

Sistema Aterrado por Alta Resistência: pequena

Sobretensão

Page 62: Choque elétrico apresentação

6262

Sistema Aterrado Baixa Resistência

Condutor de Retorno: Blindagem

Page 63: Choque elétrico apresentação

6363

Sistema Aterrado Baixa Resistência Condutor de Retorno: não existe.

Page 64: Choque elétrico apresentação

6464

Aterramento de Equipamento

Seção 2.2

Page 65: Choque elétrico apresentação

6565

Aterramento de Equipamento:Diagrama Unifilar Geral

Page 66: Choque elétrico apresentação

6666

Condutor de Retorno limitando Tensão

Page 67: Choque elétrico apresentação

6767

Condutor de Retorno transferindo Potencial

Page 68: Choque elétrico apresentação

6868

Transferência de Potencial dentro da Planta Industrial

Page 69: Choque elétrico apresentação

6969

Rede Geral de Terra

Page 70: Choque elétrico apresentação

7070

Teoria do Potencial

Capítulo 3

Page 71: Choque elétrico apresentação

7171

Teoria do PotencialResistividade do solo

Expressão do potencial no solo

Page 72: Choque elétrico apresentação

7272

Resistividade do Solo

Seção 3.1

Page 73: Choque elétrico apresentação

7373

Solo Residual

Page 74: Choque elétrico apresentação

7474

Decomposição de um Granito

Mineral Composição Alteração Produto

Quartzo SiO2 Não se decompõe Grãos de areia

Feldspato Silicato de Al e K É solúvel Argila e material solúvel

Muscovita (mica) Silicato de Al + K + H2O

Não se decompõe Placas de mica

Biotita (mica) Silicato de Al, Fe, K, Mg + H2O

É solúvel Argila e material solúvel

Zircão Silicato de Zr Não se decompõe nem se altera

Cristais de Zircão

Fonte: Chiossi 2

Page 75: Choque elétrico apresentação

7575

Rochas e Solos Resultantes

Tipo de rocha Composição Tipo de solo Composição

Basalto Plagioclásio, Piroxênios Argiloso (pouca areia) Argila

Quartzito Quartzo Arenoso Quartzo

Filitos Micas (sericita) Argiloso Argila

Granito Quartzo, Feldspato, Mica

Areno-argiloso (micáceo)

Quartzo e Argila (micáceo)

Calcário Calcita Argiloso Argila

Fonte: Chiossi 2

Page 76: Choque elétrico apresentação

7676

Solo Residual em Área de Gnaisses

Page 77: Choque elétrico apresentação

7777

Solos Residuais do Granito e do Basalto

Page 78: Choque elétrico apresentação

7878

Solo Transportado

Page 79: Choque elétrico apresentação

7979

Solo de Coluvião

Page 80: Choque elétrico apresentação

8080

Denominação das Frações do Solo

Nome da Partícula Diâmetro da Partícula d (mm)

Argila d< 0.005 Silte 0.005<d<0.05 Areia Fina 0.05<d<0.42 Areia Média 0.42<d<2.0 Areia Grossa 2.0<d<4.8 Pedregulho 4.8<d<76

Fonte: ABGE 2

Page 81: Choque elétrico apresentação

8181

Índices Físicos: Significado dos Símbolos

Page 82: Choque elétrico apresentação

8282

Índices Físicos: Definições

• Porosidade (n): V

Vn v=

• Índice de Vazios (e):s

v

V

Ve =

• Grau de Saturação (G): (%)100⋅=v

a

V

VG

• Umidade (h): (%)100⋅=s

a

P

Ph

Page 83: Choque elétrico apresentação

8383

Resistividade X Umidade

Page 84: Choque elétrico apresentação

8484

Resistividade X Temperatura

Page 85: Choque elétrico apresentação

8585

Expressão do Potencial no Solo

Seção 3.2

Page 86: Choque elétrico apresentação

8686

Fonte Esférica num Solo Infinito

Page 87: Choque elétrico apresentação

8787

Fonte Semi-esférica num Solo Semi-infinito

Page 88: Choque elétrico apresentação

8888

Solo de Duas camadas

Page 89: Choque elétrico apresentação

8989

Lei de Ohm

Page 90: Choque elétrico apresentação

9090

Lei de Kirchhoff

Page 91: Choque elétrico apresentação

9191

Equação de Laplace

0z

V

y

V

x

V2

2

2

2

2

2

=∂∂

+∂∂

+∂∂

Page 92: Choque elétrico apresentação

9292

Expressão Geral do Potencial: Fonte de Corrente

Page 93: Choque elétrico apresentação

9393

Expressão Geral do Potencial: Consumidor de Corrente

Page 94: Choque elétrico apresentação

9494

Expressão Geral do Potencial: Fontes e Consumidores

Page 95: Choque elétrico apresentação

9595

Expressão Geral do Potencial: Fonte Linear

Page 96: Choque elétrico apresentação

9696

Expressão Geral do Potencial: Fonte Bidimensional

Page 97: Choque elétrico apresentação

9797

Método das Imagens:Solo e Meio Semi-infinitos

Page 98: Choque elétrico apresentação

9898

Método das Imagens:Potencial no Solo Infinito

Page 99: Choque elétrico apresentação

9999

Método das Imagens:Potencial no Meio Infinito

Page 100: Choque elétrico apresentação

100100

Método das Imagens:Condição de Contorno 1

Page 101: Choque elétrico apresentação

101101

Método das Imagens:Condição de Contorno 2

Page 102: Choque elétrico apresentação

102102

Método das Imagens:Meio Semi-infinito é o ar.

Page 103: Choque elétrico apresentação

103103

Método das Imagens:Meio Semi-infinito é um Metal

Page 104: Choque elétrico apresentação

104104

Aplicação da Teoria do Potencial

Capítulo 4

Page 105: Choque elétrico apresentação

105105

Aplicação da Teoria do Potencial

Resistência dos eletrodos de terra

Dimensionamento de redes de terra

Page 106: Choque elétrico apresentação

106106

Resistência dos Eletrodos de Terra

Seção 4.1

Page 107: Choque elétrico apresentação

107107

Conceito de Resistência de Terra

Page 108: Choque elétrico apresentação

108108

Semi-esfera:Cálculo do Potencial

Page 109: Choque elétrico apresentação

109109

Semi-esfera:Resistência de Terra

Page 110: Choque elétrico apresentação

110110

Disco Circular:Resistência de Terra

Page 111: Choque elétrico apresentação

111111

Eletrodo Linear

Page 112: Choque elétrico apresentação

112112

Eletrodo LinearCálculo do Potencial

Page 113: Choque elétrico apresentação

113113

Teorema do Valor Médio

Page 114: Choque elétrico apresentação

114114

Eletrodo LinearResistência

Page 115: Choque elétrico apresentação

115115

Anel:Resistência

Page 116: Choque elétrico apresentação

116116

Eletrodo Horizontal

Page 117: Choque elétrico apresentação

117117

Eletrodo HorizontalCálculo do Potencial

Page 118: Choque elétrico apresentação

118118

Eletrodo HorizontalResistência

Page 119: Choque elétrico apresentação

119119

Rede de Terra

Page 120: Choque elétrico apresentação

120120

Haste de Terra

Page 121: Choque elétrico apresentação

121121

Haste de TerraCálculo do Potencial

Page 122: Choque elétrico apresentação

122122

Haste de TerraResistência

Page 123: Choque elétrico apresentação

123123

Dimensionamento de Redes de Terra

Seção 4.2

Page 124: Choque elétrico apresentação

124124

Tensão de Passo

Page 125: Choque elétrico apresentação

125125

Tensão de Passo:Circuito Equivalente

Page 126: Choque elétrico apresentação

126126

Tensão de Toque

Page 127: Choque elétrico apresentação

127127

Tensão de Toque:Circuito Equivalente

Page 128: Choque elétrico apresentação

128128

Cuba EletrolíticaExperiência de Koch

Page 129: Choque elétrico apresentação

129129

Cuba EletrolíticaExperiência de Koch

Page 130: Choque elétrico apresentação

130130

Cuba EletrolíticaExperiência de Koch

Page 131: Choque elétrico apresentação

131131

Equação da Cuba

Valores dos potenciais medidos e calculados nas malhas extremas

Número da Figura Potencial medido % Potencial calculado %

1

36

2 55 55

3 70 70

4 80 80

n67.0b1nV ⋅+=−

Page 132: Choque elétrico apresentação

132132

Rede Geral de Terra

Page 133: Choque elétrico apresentação

133133

Rede Geral de TerraDimensionamento

Page 134: Choque elétrico apresentação

134134

Rede de Terra:Esquema Básico

Page 135: Choque elétrico apresentação

135135

Rede de Terra:O Equacionamento

Page 136: Choque elétrico apresentação

136136

Rede de Terra:Equação Geral

=

nn2n1n

n22221

n11211

R.RR

....

R.RR

R.RR

R

=

n

2

1

V

.

V

V

V

=

n

2

1

I

.

I

I

I

IRV ⋅=

Page 137: Choque elétrico apresentação

137137

Medições de Aterramento

Capítulo 5

Page 138: Choque elétrico apresentação

138138

Medições de Aterramento

Medição da resistividade do solo

Medição da resistência de terra

Page 139: Choque elétrico apresentação

139139

Medição da Resistividade do Solo

Seção 5.1

Page 140: Choque elétrico apresentação

140140

Método de Wenner

Page 141: Choque elétrico apresentação

141141

Método de Wenner:Tabela de Valores Medidos

Quadro 1 - Valores de resistência (ΩΩΩΩ) obtidos pelo método de Wenner.

LOCAL a=32m a=24m a=16 m a=8m a=4m a=2m

A 1.6 2.4 6.7 20 43 71

B 1.7 1.4 1.0 2.0 5.8 15

C 4.3 4.8 5.0 9.4 9.4 9.5

D 3.4 3.6 4.7 25 46 64

E 4.4 5.0 6.0 14 24 48

F 1.2 1.1 1.5 7.0 24 30 Valores obtidos pelo autor em local seco, plano, em 31/07/1992.

Page 142: Choque elétrico apresentação

142142

Método de Wenner:Tabela de Resistividade

AparenteQuadro 2 - Valores de resistividade aparente (ΩΩΩΩ-m) obtidos a partir do Quadro 1.

LOCAL a=32m a=24m a=16 m a=8m a=4m a=2m

A 320 360 670 1000 1100 890

B 340 210 100 100 150 190

C 860 720 500 470 240 120

D 680 540 470 1300 1200 800

E 880 750 600 700 600 600

F 240 170 150 350 600 380

Page 143: Choque elétrico apresentação

143143

Método de Wenner:Solo Semi-infinito

Page 144: Choque elétrico apresentação

144144

Método de Wenner:Fórmula

Page 145: Choque elétrico apresentação

145145

Método de Wenner:Solo de Duas camadas

Page 146: Choque elétrico apresentação

146146

Solo de Duas camadasFormação das Imagens: Etapa 1

Page 147: Choque elétrico apresentação

147147

Solo de Duas camadasFormação das Imagens:

Etapas 2/3

Page 148: Choque elétrico apresentação

148148

Solo de Duas camadasFormação das Imagens:

Etapas 4/5

Page 149: Choque elétrico apresentação

149149

Estratificação

Quadro 3- Valores medidos e calculados.

Medição Espaçamento Resistência ρρρρ

1 a1 R1 ρρρρ1

2 a2 R2 ρρρρ2

… … … …

m am Rm ρρρρm

Page 150: Choque elétrico apresentação

150150

Medição da Resistência de Terra

Seção 5.2

Page 151: Choque elétrico apresentação

151151

Método dos Dois Pontos

Page 152: Choque elétrico apresentação

152152

Método dos Três Pontos

Page 153: Choque elétrico apresentação

153153

Método da Queda do Potencial

Page 154: Choque elétrico apresentação

154154

Regra dos 61.8 %

Page 155: Choque elétrico apresentação

155155

Método da Queda do Potencial;

Curva da Resistência Aparente 1

Page 156: Choque elétrico apresentação

156156

Método da Queda do Potencial;

Curva da Resistência Aparente 2