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ATERRAMENTO ELTRICO

01 -Mas o que o terra?02 -Qual a diferena entre terra, neutro, e massa(Carcaa do Equipamento)?03 -Quais so as normas que devo seguir para garantir um bom aterramento? Bem, esses so os tpicos que este artigo tentar esclarecer. fato que o assunto "aterramento" bastante vasto e complexo, porm, aqui vai algumas normas e regras bsicas.Mas o que o terra?O aterramento eltrico (Terra) tem trs funes principais: A Proteger o usurio do equipamento das descargas atmosfricas, atravs da viabilizao (qualidade) de um caminho alternativo para a terra, de descargas atmosfricas. B Descarregar cargas estticas acumuladas nas carcaas das mquinas ou equipamentos para a terra. C Facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteo (fusveis, disjuntores, etc.), atravs da corrente desviada para a terra. Veremos, mais adiante, que existem vrias outras funes para o aterramento eltrico, at mesmo para eliminao de EMI (interferncias eletromagnticas), porm essas trs acima so as mais fundamentais.Qual a diferena entre terra, neutro, e massa? Antes de falarmos sobre os tipos de aterramento, devemos esclarecer (de uma vez por todas !) o que terra, neutro, e massa. Na figura 1 temos um exemplo da ligao de um PC rede eltrica, que possui trs fases , e um neutro. Essa alimentao fornecida pela concessionria de energia eltrica, que somente liga a caixa de entrada ao poste externo se houver uma haste de aterramento padro dentro do ambiente do usurio. Alm disso, a concessionria tambm exige dois disjuntores de proteo.

Teoricamente, o terminal neutro da concessionria deve ter potencial igual a zero volt. Porm, devido ao desbalanceamento nas fases do transformador de distribuio, comum esse terminal (Neutro) tender a assumir potenciais diferentes de zero. O desbalanceamento de fases ocorre quando temos por exemplo o som bifsico (2 fases) ou monofsico (1 fase e Neutro) e as luzes trifsicas, ligadas em um mesmo link (transformador) .Obs :Voc pode ver se todo seu sistema esta desbalanceado ou no com um alicate ampermetro , medindo fase por fase . Outro exemplo um transformador que alimenta, em um setor seu, uma residncia comum (fase 1) , e no outro setor, um pequeno supermercado (fase 2) . Essa diferena de demanda, em um mesmo link (transformador) , pode fazer com que o neutro varie seu potencial (flutue) . Para evitar que esse potencial flutue, ligamos (logo na entrada) o fio neutro a uma haste de terra. Sendo assim, qualquer potencial que tender a aparecer ser escoado para a terra. Ainda analisando a figura 1 , vemos que o PC est ligado em uma fase e o neutro. Mas, ao mesmo tempo, ligamos sua carcaa (terra) atravs de outro condutor (fio) na mesma haste, e damos o nome desse condutor de terra (fio terra) .Pergunta Se o neutro e o terra esto conectados ao mesmo ponto (haste de aterramento), porque um chamado de terra e o outro de neutro? Aqui vai a primeira definio: O neutro um condutor fornecido pela concessionria de energia eltrica, pelo qual h o retorno da corrente eltrica. O terra um condutor construdo atravs de uma haste metlica e que, em situaes normais, no deve possuir corrente eltrica circulante.Resumindo: A grande diferena entre terra e neutro que, pelo neutro h corrente circulando, e pelo terra, no. Quando houver alguma corrente circulando pelo terra, normalmente ela dever ser breve, isto , desviar uma descarga atmosfrica 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 est ligado carcaa do PC. A carcaa do PC, ou de qualquer outro equipamento o que chamamos de massa (toda a caixa metlica do equipamento).Quais so as normas que devo seguir para garantir um bom aterramento ? A ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas) possui uma norma que rege o campo de instalaes eltricas em baixa tenso. Essa norma a NBR 5410, a qual, como todas as demais normas da ABNT, possui subsees. As subsees : 6.3.3.1.1, 6.3.3.1.2, e 6.3.3.1.3 referem-se aos possveis sistemas de aterramento que podem ser feitos . Os trs sistemas da NBR 5410 mais utilizados so :A Sistema TN-S :Notem pela figura 2 que temos . O neutro aterrado logo na sada do transformador , e levado at a carga . Paralelamente , outro condutor identificado como PE utilizado como fio terra , e conectado carcaa (massa) do equipamento.

B Sistema TN-C: Esse sistema, embora normalizado, no aconselhvel, pois o fio terra e o neutro so constitudos pelo mesmo condutor. Dessa vez, sua identificao PEN (e no PE, como o anterior). Podemos notar pela figura 3 que, aps o neutro ser aterrado na entrada, ele prprio ligado ao neutro e massa do equipamento.

C Sistema TT : Esse sistema o mais eficiente de todos. Na figura 4 vemos que o neutro aterrado logo na sada e segue (como neutro) at a carga (equipamento). A massa do equipamento aterrada com uma haste prpria, independente da haste de aterramento do neutro.

Mas qual desses sistemas deve utilizar na prtica? Geralmente, o prprio fabricante do equipamento especifica qual sistema melhor para seu equipamento, porm como regra geral, temos:(a) Sempre que possvel, optar pelo sistema TT (fig 4) em 1 lugar.(b) Caso, por razes operacionais e estruturais do local, no seja possvel o sistema TT, optar pelo sistema TN-S (Fig 2) .(c) Somente optar pelo sistema TNC (Fig 3) em ltimo caso, isto , quando realmente for impossvel estabelecer qualquer um dos dois sistemas anteriores.REGRAS PRTICAS DE PROCEDIMENTOS Os clculos e variveis para dimensionar um aterramento podem ser considerados assuntos para ps graduao em Engenharia Eltrica, por exemplo, a resistividade e tipo do solo, geometria e constituio da haste de aterramento, formato em que as hastes so distribudas etc, so alguns dos fatores que influenciam o valor da resistncia do aterramento. Vo aqui algumas dicas que, com certeza, iro ajudar:(A) - Haste de aterramento: A haste de aterramento normalmente, feita de uma alma de ao revestida de cobre. Seu comprimento pode variar de 1,5 a 4,0m. As de 2,5m so as mais utilizadas, pois diminuem o risco de atingirem dutos subterrneos em sua instalao.(B) - O valor ideal para um bom aterramento deve ser menor ou igual a 5(ohms). Dependendo da qumica do solo (quantidade de gua, salinidade, alcalinidade, etc.), mais de uma haste pode se fazer necessria para nos aproximarmos desse valor 5(ohms). Caso isso ocorra, existem duas possibilidades : tratamento qumico do solo (que ser analisado mais adiante), e o agrupamento de barras em paralelo. Uma boa regra para agruparem-se barras a da formao de polgonos. A figura 5 mostra alguns passos. Notem que, quanto maior o nmero de barras, mais prximo a um crculo ficamos. Outra regra no agrupamento de barras manter sempre distncia entre elas, o mais prximo possvel do comprimento de uma barra.

bom lembrar que essas so regras prticas. Como dissemos anteriormente, o dimensionamento do aterramento complexo, e repleto de clculos.MEDINDO O TERRA O instrumento clssico para medir a resistncia do terra o terrmetro. Esse instrumento possui 2 hastes de referncia, que servem como divisores resistivos conforme a figura 6 . Na verdade, o terrmetro injeta uma corrente pela terra que transformada em quedas de tenso pelos resistores formados pelas hastes de referncia , e pela prpria haste de terra.Atravs do valor dessa queda de tenso, o mostrador calibrado para indicar o valor hmico da resistncia do terra.

Uma grande dificuldade na utilizao desse instrumento achar um local apropriado para instalar as hastes de referncia. Normalmente, o cho so feitos de concretos e com certeza, fazer dois buracos no cho (muitas vezes at j pintado ou construdo com muitos detalhes) no algo agradvel . Infelizmente, caso haja a necessidade de medir-se o terra . No temos outra opo a no ser essa .Mas podemos ter uma idia sobre o estado em que ele se encontra sem medi-lo propriamente . A figura 7 mostra esse truque .

Em primeiro lugar escolhemos uma fase qualquer, e a conectamos a um plo de uma lmpada eltrica comum. Em segundo lugar, ligamos o outro plo da lmpada na haste de terra que estamos analisando. Quanto mais prximo do normal for o brilho da lmpada , mais baixa a resistncia de terra . Caso voc queira ser mais preciso , imaginem um exemplo de uma lmpada de 127 volts por 100 W (Sendo a rede 127v fase-neutro). Podemos medir a corrente eltrica que circula por ela com um AMPERIMETRO, que para um terra considerado razovel, essa corrente deve estar acima de 600 mA . . Se voc no tiver um AMPERIMETRO ou quer fazer outra medio , podemos utilizar um VOLTIMETRO em uma escala de AC como mostra figura 7a.

Mea a tenso da rede entre a fase e o neutro. Em seguida, ligue uma lmpada normal (aproximadamente 60W) com tenso correta entre a fase e o neutro , e mea a tenso sobre a lmpada conforme mostra figura 7a. Compare ento as duas tenses medidas e calcule a diferena entre elas, que no deve ser inferior a 8!! Exemplo : Numa tomada 127v (fase e neutro), ligamos uma lmpada de 127v - 60W no terra e fase , quando meo entre terra e fase (fig 7a) , esta tenso no pode ser menos que 8% da tenso entre fase-neutro , em torno de 10v .Caso esteja abaixo, sinal que o aterramento no est suficientemente bom. Cabe lembrar a voc que , essa prtica apenas um artifcio (para no dizer macete) com o qual podemos ter uma idia das condies gerais do aterramento (haste do terra) . Em hiptese alguma esse mtodo pode ser utilizado para a determinao de um valor preciso .IMPLICAES DE UM MAU ATERRAMENTO Ao contrrio do que muitos pensam, os problemas que um aterramento deficiente pode causar no se limitam apenas aos aspectos de segurana, que o mais importante. bem verdade que os principais efeitos de uma mquina mal aterrada, so choques eltricos ao operador, e resposta lenta (ou ausente) dos sistemas de proteo (fusveis, disjuntores, etc...). Mas outros problemas operacionais podem ter origem no aterramento deficiente. Abaixo segue uma pequena lista , caso algum se identifique com algum desses problemas, e ainda no checou seu aterramento, est a a dica: - Quebra de comunicao entre mquina e PC (DMX, CPL, CNC, etc...) em modo on-line. Principalmente se o protocolo de comunicao for RS 232. - Excesso de EMI gerado (interferncias eletromagnticas) rudos . - Aquecimento anormal das etapas de potncia (inversores, conversores, etc...), e motorizao. - Em caso de computadores pessoais e equipamentos digitais, funcionamento irregular com constantes travamentos. - Falhas intermitentes, que no seguem um padro.- Queima de CIs ou placas eletrnicas sem razo aparente , mesmo sendo elas novas e confiveis. - Para equipamentos com monitores de vdeo, interferncias na imagem e ondulaes podem ocorrer.TIPOS DE ELEMENTOS PARA ATERRAMENTO As caractersticas qumicas do solo (teor de gua , quantidade de sais , etc...) influem diretamente sobre o modo como escolhemos o eletrodo de aterramento. Os eletrodos mais utilizados na prtica so: 01 - Hastes de aterramento 02 - Malhas de aterramento 03 - Estruturas metlicas das fundaes de concreto. 01 - Haste de aterramento A haste pode ser encontrada em vrios tamanhos e dimetros . O mais comum a haste de 2,5 m por 0,5 polegada de dimetro. No raro , porm, encontrarmos hastes com 4,0 m de comprimento por 1 polegada de dimetro.Cabe lembrar que, quanto maior a haste , mais riscos corremos de atingir dutos subterrneos (telefonia, gs , etc...) na hora da sua instalao. Normalmente , quando no conseguimos uma boa resistncia de terra (abaixo de 10) , agrupamos mais de uma barra em paralelo (veja Fig 5). Quanto haste , podemos encontrar no mercado dois tipos bsicos : Copperweld (haste com alma de ao revestida de cobre) Cantoneira (trata-se de uma cantoneira de ferro zincada , ou de alumnio) . 02 - Malhas de aterramento A malha de aterramento indicada para locais cujo solo seja extremamente seco. Esse tipo de eletrodo de aterramento, normalmente, instalado antes da montagem do contra-piso do prdio, e se estende por quase toda a rea da construo. A malha de aterramento feita de cobre, e sua janela interna pode variar de tamanho dependendo da aplicao, porm a mais comum est mostrada na figura 8 .

No caso de sonorizao este tipo de elemento e mais usado em estdio , mesmo tendo o solo uma boa resistncia . 03 - Estruturas metlicas Muitas instalaes utilizam as ferragens da estrutura da construo como eletrodo de aterramento eltrico. (figura 9).

Mais adiante veremos que, quando isso vier a ocorrer, deveremos tomar certos cuidados. Resumindo, qualquer que seja o eletrodo de aterramento (haste, malha, ou ferragens da estrutura), ele deve ter as seguintes caractersticas gerais: - Ser bom condutor de eletricidade. - Ter resistncia mecnica adequada ao esforo a que est submetido. - No reagir (oxidar) quimicamente com o solo.,PROBLEMAS COM ATERRAMENTO ELTRICO LIGADO AO PRARAIOS Tanto os locais que empregam malha de aterramento ou as estruturas prediais, como terra, normalmente apresentam um inconveniente que pode ser extremamente perigoso : a conexo com o pra raios . Notem pela figura 10, que temos um exemplo de uma malha de terra ligada ao pra raios , e tambm aos demais equipamentos eletroeletrnicos.

fig 10 Essa uma prtica que devemos evitar ao mximo, pois nunca podemos prever a magnitude da potncia que um raio pode atingir. Dependendo das condies, o fio terra poder no ser suficiente para absorver toda a energia, e os equipamentos que esto junto a ele podem sofrer o impacto (figura 11) .

Portanto, nunca devemos compartilhar o fio terra de pra raios com qualquer equipamento eletroeletrnico.

TRATAMENTO QUMICO DO SOLO Um aterramento eltrico considerado satisfatrio quando sua resistncia encontra-se abaixo dos 10 . Quando no conseguimos esse valor, podemos mudar o nmero ou o tipo de eletrodo de aterramento. No caso de haste, podemos mud-la para canaleta (onde a rea de contato com o solo maior), ou ainda agruparmos mais de uma barra para o mesmo terra (Veja fig 5). Caso isso no seja suficiente, podemos pensar em uma malha de aterramento. Mas imaginem um solo to seco que, mesmo com todas essas tcnicas, ainda no seja possvel chegar-se aos 10 . Nesse caso a nica alternativa o tratamento qumico do solo. O tratamento do solo tem como objetivo alterar suas constituies qumicas, aumentando o teor de gua e sal e, conseqentemente melhorando sua condutividade. Obs :O tratamento qumico deve ser o ltimo recurso, visto que sua durabilidade no boa. O tratamento qumico tem uma grande desvantagem em relao ao aumento do nmero de hastes, pois a terra, aos poucos, absorve os elementos adicionados. Com o passar do tempo, sua resistncia volta a aumentar, portanto, essa alternativa deve ser o ltimo recurso. Temos vrios produtos que podem ser colocados no solo antes ou depois da instalao da haste para diminuirmos a resistividade do solo. A Bentonita e o Gel so os mais utilizados. De qualquer forma, o produto a ser utilizado para essa finalidade deve ter as seguintes caractersticas : - No ser txico - Deve reter umidade - Bom condutor de eletricidade - Ter pH alcalino (no corrosivo) - No deve ser solvel em gua Uma observao importante no que se refere a instalao em baixa tenso a proibio (por norma) de tratamento qumico do solo para equipamentos a serem instalados em locais de acesso pblico (colunas de semforos, caixas telefnicas, controladores de trfego, ou qualquer local de aceso a populao ...). Essa medida visa a segurana das pessoas nesses locais. O produto mais utilizado para esse tratamento o Erico - gel , e os passos para essa tcnica so os seguintes :

1 passo : Cavar um buraco com aproximadamente 50 cm de dimetro, por 50 cm de profundidade ao redor da haste.

2 passo : Misturar metade da terra retirada , com Erico gel.

3 passo : Jogar a mistura dentro do buraco.

4 passo : Jogar, aproximadamente , 25 l de gua na mistura que est no buraco.

5 passo: Misturar tudo novamente.

6 passo : Tampar tudo com a terra virgem que sobrou.

Podemos encontrar no mercado outros tipos de produtos para o tratamento qumico (Bentonita , Earthron , etc.), porm o Erico gel um dos mais modernos. Suas principais caractersticas so: Ph alcalino (no corrosivo), baixo resistividade eltrica, no txico, no solvel em gua (retm a gua no local da haste).BITOLA E CONEXO DO FIO TERRA Ter uma boa haste ou um solo favorvel no basta para termos um bom aterramento eltrico. As conexes da haste com os cabos de terra , bem como a bitola do cabo terra tambm contribui muito para a resistncia total de aterramento. No que se refere bitola do fio terra , ela deve ser a maior possvel. Temos abaixo uma regra prtica que evita desperdcios, e garante um bom aterramento. Para:Sf < 35 mm St = 16 mm Onde:Sf = a seo transversal dos cabos (fios) de alimentao do equipamento (fases). St = a seo transversal do fio terra. Notem que para dimetros inferiores a 35 mm para as fases , temos o fio terra de 16 mm . J para dimetros iguais ou acima de 35 mm, o fio terra dever ter seo transversal igual metade da seo dos cabos de alimentao, ou seja, para cabos de alimentao 90mm temos cabos para o terra, de 45mm . Quanto a conexes, devemos optar em 1 lugar pela fixao por solda do fio terra haste . Isso evita o aumento da resistncia do terra por oxidao de contato . Caso isso no seja possvel, poderemos utilizar anis de fixao com parafusos. Nesse caso porm , conveniente que a conexo fique sobre o solo , e dentro de uma caixa de inspeo.

EMI (Interferncia Eletromagntica) Qualquer condutor de eletricidade ao ser percorrido por uma corrente eltrica, gera ao seu redor um campo eletromagntico. Dependendo da freqncia e intensidade da corrente eltrica, esse campo pode ser maior ou menor. Quando sua intensidade ultrapassa determinados valores, ela pode comear a interferir nos outros circuitos prximos a ele. Esse fenmeno a EMI (interferncia eletromagntica). Na verdade, os efeitos da EMI (interferncia eletromagntica) comearam a ser sentidos na 2 Guerra Mundial. As exploses das duas bombas atmicas sobre o Japo irradiaram campos eletromagnticos to intensos, que as comunicaes de rdio na regio ficaram comprometidas por vrias semanas. Atualmente, os circuitos chaveados (fontes de alimentao, inversores de freqncia, reatores eletrnicos, etc.) so os principais geradores de EMI (interferncia eletromagntica). O chaveamento dos transistores (PWM) em freqncias de 2 a 30 kHz geram interferncias que podem provocar o mau funcionamento de outros circuitos prximos, tais como CPUs, e dispositivos de comunicao (principalmente RS 232). Podemos perceber a EMI (interferncia eletromagntica) em rdios AM colocados prximos a reatores eletrnicos de lmpadas fluorescentes, principalmente nas estaes acima dos 1000 KHz. Uma das tcnicas para atenuar a EMI (interferncia eletromagntica) justamente um bom aterramento eltrico, como veremos a seguir.ATERRAMENTO NA COMUNICAO SERIAL RS232Obs : bom lembrar que a comunicao RS232 quase o mesmo padro do DMX512. Os sistemas de comunicaes seriais como RS 232 so especialmente sensveis EMI (interferncia eletromagntica) . A RS 232 utiliza o terra dos sistemas comunicantes como referncia para os sinais de transmisso ( TX ) e recepo ( RX ). Caso haja diferenas de potenciais entre esses terras, a comunicao poder ser quebrada. Isso ocorre quando o terra utilizado como referncia no est dentro do valor ideal (menor ou igual a 5), portanto o fio terra serve como uma antena receptora de EMI. Notem, pela figura 12, o diagrama simplificado do fenmeno.

Isso significa que o mau aterramento uma porta aberta para que os rudos eltricos (tais como EMI) entrem no circuito, e causem um funcionamento anormal nos equipamentos.BLINDAGEM ATERRADA Outra tcnica para imunizar se os rudos eltricos o aterramento das blindagens. Todos os circuitos chaveados (fontes de alimentao, inversores, etc.), na sua maioria, possuem sua caixa de montagem (carcaa) feita de metal. Essa tcnica a blindagem, que tambm fabricada em alguns cabos atravs da malha (shield) (Cabos de microfones, por exemplo). Na verdade, fisicamente, essa blindagem uma gaiola de Faraday. A gaiola de Faraday no permite que cargas eltricas penetrem (ou saiam) do ambiente em que esto confinadas. Ela torna se ainda mais eficiente quando aterrada. A maioria dos equipamentos possui sua carcaa metlica, e ligada ao terminal terra. Quando no aterramos a carcaa de qualquer equipamento, comprometemos no somente a segurana do usurio, como tambm contribumos para a propagao de EMI (interferncia eletromagntica). TERRA COMPARTILHADO Devemos evitar ao mximo a ligao de muitas mquinas em um mesmo fio terra. Quanto maior for o nmero de sistemas compartilhados no mesmo terra, maiores sero as chances de um equipamento interferir no outro (figura Abaixo). Mais tarde veremos que isso pode acontecer um fenmeno chamado de Loop de terra , que iremos discutir em um outro artigo .

Isso ocorre porque as amplitudes dos rudos podem se somar e ultrapassar a capacidade de absoro do terra. Obviamente esse problema surge com maior freqncia para um fio terra que no tenha uma boa resistncia de aterramento ou espessura . Para os equipamentos que possuem seu terra tratado quimicamente, ele no deve ser compartilhado com outras. Cabe lembrar que o tratamento qumico , ao longo do tempo, perde sua eficincia . CONCLUSO Antes de executarmos qualquer trabalho (projeto, manuteno, instalao, etc...) na rea eletroeletrnica, devemos observar todas as normas tcnicas envolvidas no processo. Somente assim poderemos realizar um trabalho eficiente, e sem problemas l. Fazer uma verificao completa do sistema de aterramento extremamente importante para os diversos equipamentos da instalao. Com estas dicas , somadas s tcnicas de aterramento exploradas neste artigo , acreditamos que j esteja preparado para analise e construo do sistema de aterramento da sua empresa ou do seu equipamento . Atualmente, com os programas de qualidade das empresas, apenas um servio bem feito no suficiente. Laudos tcnicos, e documentao adequada tambm so elementos integrantes do sistema. Obs :Jamais esquecer porm que , todo o trabalho em baixa tenso deve ser feito obedecendo s normas tcnicas descritas pela NBR 5410.

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