O que é aterramento? Tipos, normas, resistência do solo e guia de aplicação.

A segurança em instalações elétricas é garantida não apenas pela seleção dos materiais corretos, mas também pelo aterramento do sistema de acordo com as normas internacionais. O aterramento é um dos componentes mais críticos das instalações elétricas, tanto para a segurança da vida quanto para a proteção dos equipamentos. Neste guia, discutiremos detalhadamente o que é aterramento, por que ele é realizado, seus tipos, normas, medição da resistência de aterramento e etapas básicas de aplicação, sob uma perspectiva de engenharia.

O que é aterramento?

O aterramento é uma prática de segurança que garante que a corrente de fuga em sistemas elétricos seja transferida para o solo de forma controlada , seguindo o caminho de menor resistência. Um sistema de aterramento bem projetado protege as pessoas contra choques elétricos, evita danos aos equipamentos e garante a operação segura da instalação.

Em termos internacionais, de acordo com a norma TS EN 60364-5-54 , o aterramento é a conexão direta de superfícies metálicas inativas ou do ponto neutro à terra por meio de um condutor com continuidade elétrica.

Por que se faz o aterramento?

Sem um aterramento adequado, falhas elétricas podem danificar diretamente equipamentos, instalações e, principalmente, pessoas. Um sistema de aterramento eficiente reduz significativamente os seguintes riscos:

• Reduzindo o risco de choque elétrico: as correntes de fuga fluem pelo solo, não pelo corpo humano.
• Eliminação de desequilíbrios de tensão: Isso evita danos aos dispositivos em casos como rompimento do fio neutro ou desequilíbrio de fase.
• Proteção de equipamentos e instalações: Os dispositivos que entram em contato com a tensão corporal são protegidos graças ao aterramento.
• Proteção contra raios: Descargas atmosféricas e picos repentinos de tensão são canalizados para o solo de forma controlada.
• Continuidade operacional: as falhas são localizadas, evitando a paralisação de toda a planta.

Quais são os diferentes tipos de aterramento?

As aplicações de aterramento podem ser analisadas sob três categorias principais, de acordo com sua finalidade e estrutura da instalação: aterramento de proteção , aterramento operacional e aterramento de raios .

Aterramento protetor

O aterramento de proteção é o processo de conectar superfícies metálicas inativas (carcaças de dispositivos, painéis elétricos, tubulações metálicas, etc.) em instalações elétricas à terra. Seu principal objetivo é proteger as pessoas contra choques elétricos .

Exemplos de aplicação:

• Terminais de aterramento de tomadas elétricas e dispositivos do usuário final.
• Aterramento de máquinas como motores, bombas e ventiladores.
• Aterramento de painéis, armários e invólucros metálicos.
• Postes de iluminação externa e estruturas metálicas

Aterramento Industrial

O aterramento operacional é o processo de conectar o ponto neutro ou determinados componentes de um circuito elétrico à terra em condições normais de operação, conforme exigido pelos princípios de funcionamento do sistema. O objetivo é garantir a operação estável e segura do sistema.

Exemplos de aplicação:

• Aterramento do ponto estrela (neutro) do transformador
• aterramento do neutro do gerador
• Aterramento em ponto estrela em sistemas de média tensão.

Aterramento de raios

O aterramento de raios é um sistema presente em sistemas de proteção contra raios (SPR) que garante a transmissão segura de corrente de alta energia dos terminais de captação e condutores de descida para o solo. A norma TS EN 62305 define os critérios de projeto para esses sistemas.

O aterramento para proteção contra raios protege edifícios e instalações contra danos mecânicos, incêndios, sobretensões e danos a equipamentos eletrônicos que podem ser causados por raios.

Como fazer o aterramento?

A aplicação de aterramento não se resume a simplesmente cravar uma haste no solo. É preciso considerar em conjunto as propriedades do solo, a resistividade, a profundidade do eletrodo, a seção transversal do condutor, as técnicas de conexão e os requisitos regulamentares. Abaixo, você encontrará os passos básicos para uma aplicação de aterramento profissional.

1) Medição e projeto de solos

Um bom projeto de aterramento requer, em primeiro lugar, a medição da resistividade (ρ) do solo. O método mais comum para isso é o método de quatro eletrodos de Wenner .

ρ = 2 · π · a · R

• ρ : Resistividade do solo (Ω·m)
• a : Distância entre eletrodos (m)
• R : Resistência medida (Ω)

Faixas aproximadas de resistência específica de acordo com os tipos de solo da amostra:

2) Posicionamento dos eletrodos de aterramento

Os eletrodos mais comumente usados são hastes de aço revestidas de cobre e placas de aço galvanizado. O posicionamento dos eletrodos é determinado de acordo com a resistividade do solo e a resistência de aterramento desejada.

• Os eletrodos cilíndricos são geralmente usados em comprimentos de 1 m, 3 m ou 6 m.
• A cabeça do eletrodo deve permanecer aproximadamente 30–40 cm abaixo do solo para protegê-la da geada e de influências externas.
• Caso não seja possível atingir a resistência desejada, utilizam-se múltiplos eletrodos dispostos em forma de estrela, anel ou malha.

Por razões de segurança, a localização do eletrodo de aterramento deve ser escolhida o mais próximo possível da fundação do edifício e o mais longe possível de instalações subterrâneas (água, esgoto, gás natural, etc.).

3) Aplicação básica de aterramento

Um dos métodos mais confiáveis para aterramento em construções novas é o aterramento de fundação . De acordo com a norma TS EN 50522 e regulamentações correlatas, um circuito contínuo é formado pela instalação de tiras galvanizadas dentro da fundação de concreto.

• Tiras galvanizadas (por exemplo, 30×3 mm, 25×4 mm) são colocadas ao longo da fundação em laje ou das vigas de fundação.
• A continuidade elétrica da armadura de concreto armado é garantida.
• Os terminais de elevação são deixados para conexão com a parte externa da fundação e são conectados ao sistema de aterramento externo.

Graças ao aterramento de fundação, obtém-se um sistema de aterramento com grande área de superfície e baixa resistência entre o edifício e o solo. Você pode encontrar mais detalhes técnicos sobre esta aplicação no guia de utilização da fita de aterramento de fundação da Esco Elektrik.

4) Conectando os condutores de aterramento

Cobre, fita galvanizada ou barra trançada de cobre são os materiais condutores preferenciais para condutores de aterramento. A robustez e a resistência à corrosão dos pontos de conexão são cruciais para a longevidade do sistema.

• Soldagem exotérmica: proporciona uma ligação permanente em nível molecular entre hastes, fitas e condutores de aterramento. É a solução mais confiável contra corrosão.
• Conexões com parafusos e abraçadeiras: Fáceis de instalar, mas exigem manutenção regular para suportar as condições climáticas externas.
• Barramentos de conexão: Utilizados para conectar diferentes ramificações do sistema de aterramento a um único ponto.

As conexões termossoldadas são preferíveis, especialmente em instalações críticas e aplicações externas. O guia de seleção de hastes e placas de aterramento da Esco Elektrik ajudará você a escolher os materiais adequados.

5) Medição da resistência de aterramento

Após a conclusão da instalação do aterramento, a resistência de aterramento do sistema deve ser medida . Para essa medição, geralmente são preferidos dispositivos especiais (megômetros de aterramento) que utilizam o método de 3 polos (3P) ou 4 polos (4P).

Valores de resistência alvo geralmente aceitos:

Os resultados das medições devem ser registrados e repetidos em intervalos regulares (normalmente pelo menos uma vez por ano em instalações industriais).

6) Inspeções e manutenção periódicas

Os sistemas de aterramento podem sofrer degradação de desempenho ao longo do tempo devido à corrosão, alterações na estrutura do solo e impactos mecânicos. Portanto:

• Em instalações industriais, uma vez por ano,
• Os sistemas de proteção contra raios devem ser inspecionados pelo menos uma vez por ano.
• Intervalos mais frequentes em ambientes perigosos (ambientes explosivos, etc.)

Recomenda-se a medição e a inspeção visual. Os pontos de conexão, as soldas térmicas, as tiras e as hastes devem ser inspecionados periodicamente e substituídos, se necessário.

Pontos a considerar ao realizar o aterramento

• Os eletrodos de aterramento devem estar a uma distância segura de redes subterrâneas de água, esgoto, gás natural e similares.
• Em terrenos muito pedregosos, arenosos e secos, ou rochosos, é difícil obter baixa resistência com uma única haste; um sistema com múltiplos eletrodos e anéis deve ser preferido.
• A condutividade do solo afeta diretamente o desempenho do sistema; solos de baixa resistência devem ser preferidos.
• As juntas devem estar isentas de folgas ou oxidação; a soldagem térmica deve ser utilizada sempre que possível.
• As medições devem ser feitas após a instalação, e os sistemas que excederem o valor alvo não devem ser colocados em funcionamento.

Como reduzir a resistência de aterramento?

Os seguintes métodos podem ser usados para reduzir a resistência de aterramento ao nível desejado:

• Instale hastes de aterramento adicionais e aumente a distância entre elas.
• Para configurar um arranjo de eletrodos em forma de estrela, anel ou malha,
• Ao penetrar em camadas mais profundas, podemos alcançar camadas úmidas e condutoras.
• Utilizando condicionadores de solo como a bentonita,
• Aumentar a área de superfície com uma fita de aterramento.

O conteúdo técnico da Esco Elektrik sobre métodos e tipos de aterramento corretos orienta engenheiros e instaladores durante a fase de aplicação.

Materiais Utilizados no Aterramento

• Hastes de aterramento de aço revestidas de cobre
• Condutores galvanizados em fita e barra plana
• Condutor de cobre e fio trançado
• Barramentos de aterramento e grampos de conexão
• Moldes de termosoldagem e pós de soldagem
• Caixas de aterramento e pontos de conexão

A seleção correta desses materiais, as técnicas de instalação adequadas e a conformidade com as normas pertinentes formam a base de um sistema de aterramento seguro e duradouro.

Benefícios dos Sistemas de Aterramento

• Isso minimiza o risco de choque elétrico.
• Isso reduz o risco de incêndio causado por falhas elétricas.
• Prolonga a vida útil dos equipamentos elétricos e eletrônicos.
• Isso garante a continuidade da produção e dos negócios.
• Isso garante a conformidade com os regulamentos e normas.

Perguntas frequentes

Qual deve ser a resistência de aterramento ideal em ohms?

Em edifícios residenciais e comerciais, o valor alvo geralmente aceito é de 5 Ω ou menos . Em subestações, sistemas eletrônicos sensíveis e instalações de telecomunicações, esse valor pode ser ainda mais reduzido (na faixa de 1 a 3 Ω).

O que acontece se não houver aterramento?

Sem um aterramento adequado, tensões perigosas podem se acumular nas carcaças dos equipamentos, causando sérios riscos como choque elétrico, danos aos equipamentos e incêndio. Além disso, descargas atmosféricas e surtos de tensão podem causar danos significativos às instalações e aos equipamentos.

Como deve ser um cabo de aterramento?

O condutor de aterramento é geralmente selecionado entre condutores de cobre de cor verde-amarelada , e sua seção transversal deve estar em conformidade com as normas pertinentes e com a corrente de curto-circuito a ser suportada. A norma TS EN 60364-5-54 define os valores mínimos para as seções transversais dos condutores de proteção.

Com que frequência devem ser feitas medições de aterramento?

Em instalações industriais e sistemas críticos, recomenda-se medir a resistência de aterramento pelo menos uma vez por ano e a cada seis meses para aplicações mais sensíveis. Inspeções e medições periódicas regulares também são obrigatórias em sistemas de proteção contra raios.

Quais normas devem ser seguidas nos sistemas de aterramento?

As principais referências para aplicações de aterramento em instalações elétricas na Turquia são as normas TS EN 60364-5-54 , TS EN 50522 , TS EN 62305 e o Regulamento de Instalações Elétricas Internas . A conformidade com essas normas é fundamental tanto como requisito legal quanto para a segurança operacional.