aterramento engenharia manutenção industrial
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Sistemas de Aterramento
Especialização em Engenharia da Manutenção Industrial
Generalidades
Mais baixa possível Tensões que produzam correntes superiores
a suportada pelo homem Todas as estruturas metálicas deverão ser
solidamente aterradas (tanques com gás pressurizado eletricidade estática)
500.000 V+
-
5.000 A+ -
Segurança
Suportablilidade do Corpo Humano
Dificuldades em se soltar do
objeto energizado
Graves contrações
musculares e asfixia
Queimaduras intensas, sangue sofre processo de eletrólise,
asfixia imediata e necrose dos
tecidos
15 mA 25 mA 80 mA Alguns Ampères
Resistêcia do Corpo Humano
Resistência entre as mãos Secas: 5.000 W Úmidas: 2.500 W Molhadas: 1.000 W Imersas na água: 500 W
Liagação à Terra
Na prática, metade da resistência total de aterramento concentra-se a 15 cm da haste Consideremos uma resistência de aterramento de 25W e uma
corrente de 1000A injetada na haste...25Ω
1000A = 12500V2
V
Conceito de Resistência de Terra
a
Ra
R
Conceito de Resistência de Terra
a
Ra
R
Conceito de Resistência de Terra
a
Ra
R
Conceito de Resistência de Terra
a
Ra
R
Conceito de Resistência de Terra
a
Ra
R
Resistência de Terra de um Eletrodo Conectar o Instrumento conforme figura
Tomar primeira leitura com eletrodo P a 20 % da distância EC
Repetir para EP de 40, 50, 70 e 80 % de EC Cálculos Matemáticos mostram que a
resistência ôhmica se encontra a 62 % de EC
Resistência de Terra de uma Malha Procedimento igual ao
do eletrodo, apenas a distância EC deve ser no mínimo 5 vezes a maior diagonal da malha
Se o gráfico não for =A, a medida está incorreta e deverá ser aumentado EC
Distância da Subestação
Res
istê
ncia
A B C D
Tensão de Toque
Rb
Re/2
Rg1 Rg2
Tensão de Passo
Tensão de Passo [cont.]
IEEE80 Corpo 1k W Pé-Terra 9k(s) a 3k W(m) Máxima Corrente
Corpo Humano: 0,116
Ibt
Rb
RrRg1 Rg2 Rg3
Medida da Tensão de Passo [cont.]
2k
V
Distância (m)
Tn
esã
o (
V)
1 m
Resistividade dos Solos
Mínima MáximaSolos alagadiços e pantanosos 0 30Lodo 20 100Húmus 10 150Argilas plásticas 0 50Argilas compactas 100 200Areia argilosa 50 500Areia silicosa 200 3.000Solo pedregoso nu 1.500 3.000Solo pedregoso coberto com relva 200 500Calcários moles 100 400Calcários compactos 100 5.000Calcários fissurados 500 1.000Xisto 50 300Micaxisto 0 800Granito e arenito 100 1.000
Resistividade (Ohm x m)Natureza dos Solos
Eletrodos de Aterramento
Naturais
Fabricados
Encapsulados em concreto
Outros
Conexões aos Eletrodos
Dispositivos Mecânicos
Solda Exotérmica
Compressão
Corrosão Eletrólise
Série Eletromotiva dos Metais
1 A1 ano
1 KgAÇO
13 KgZINCO
35 KgCHUMBO
Aterramento X Proteção
Proteção Contra Choques Elétricos
Nenhum Efeito
Perceptível
Efeitos Fisiológicos Geralmente Não Danosos
Efeitos Fisiológicos Notáveis (parada cardíaca, parada
respiratória, contrações musculates, geralmente reversíveis)
Elevada Probabilidade de Efeitos Fisiológicos Graves e Irreversíveis:
Fibrilação Cardíaca e Parada Respiratória
PCE Esquema TT
Corrente pequena para acionar disjuntores ou fusíveis... DRs são necessários
PCE Esquema TN
PCE Esquema IT
Descargas Atmosféricas
NBR 5410/97: o eletrodo preferencial de aterramento é aquele que utiliza a ferragem da fundação do concreto armado Rat < 1 W
Sobretensões
Proteção de Equipamentos Eletrônicos
Seqüência Histórica
Utilização do mesmo sistema do aterramento de força
Utilização de um sistema isolado Sistema radial de ponto único Malha de Terra de Referência – MTR
PSE Sistema de Força
Malhas de terra completamente inadequadas Percorridas por correntes espúrias
Anódicas/catódicas Circulação de neutro Induções eletromagnéticas
Descargas Atmosféricas Curto Circuitos
PSE Aterramento Isolado
Reduz as correntes espúrias Não equalização da carcaça dos
equipamentos e o terra eletrônico Existe um acoplamento entre os dois terras Deficiências construtivas da malha te terra
eletrônico
PSE Ponto Único (1)
TP Barra de Aterramento que
recebe o condutor de proteção
TE Barra de Terra de Referência para
equipamentos Eletrônicos (isolada do quadro)
CPE Condutor isolado de proteção dos quadros de equipamentos eletrônicos
CTE Condutor isolado de aterramento das TE
PSE Ponto Único (2)
Elimina a falta de segurança pessoal devido a ddp entre os terras
Os equipamentos eletrônicos continuam isolados do painel de sustentação
Acoplamento capacitivo entre os terras
PSE Malha de Terra de Referência (MTR)(1)
PSE Malha de Terra de Referência (MTR)(2)
Equalizar as barras de terra dos diversos equipamentos eletrônicos
Comprimento de um condutor < 1/20 do comprimento de onda ddp despresível 60MHz 30cm
Uma chapa equlizaria qualquer freqüência!
Interligação MTR com o Sistema de Força
É desejável a interligação intencional à malha de
força para cumprimento da condição de segurança
pessoal!!!
Componentes Metálicos
Outros Aspectos Importantes
Complementos: Gaiola de Faraday Protetores de Surto No Breaks Distanciamento dos cabos de força dos cabos
sensíveis, atendendo as normas de Compatibilidade Eletromagnética
Aterrar as blindagens nas duas pontas para freqüências maiores que kHz.
Terminal de Aterramento Principal
Choques
Descarg
as A
tmo
sféricas D
iretas
Sobretensões
Eq
uip
amen
tos
Ele
trô
nic
os
Descargas Eletrostáticas
TAP
Barra de cobre nu de no mínimo 50mmX3mmX500mm
Isolado da parede e o mais próximo possível do solo
Dever ser conectado em um único ponto ao anel de aterramento por meio de um cabo isolado de 16mm2
Resistência de Aterramento
Com a equipontencialidade garantida, a resistência de aterramento deixa de ser o fator mais importante
NBR5519 < 10W
Aterramento Moderno, Eficiente e Integrado (1)
Utilização da ferragem da estrutura, interligada em anel por um eletrodo de cobre nu, com eletrodo de aterramento
Presença do TAP no quadro geral de baixa tensão, interligado ao anel, enterrado por meio de um cabo de cobre isolado
Ligações, por meio de cabos de cobres nus ou isolados, de todos os elementos (radiais e na distância mais curta possível)
Utilização de protetores contra sobretensões na entrada da instalação. Os terminais de terra destes equipamentos deverão ser ligados ao TAP por meio de cabos de cobre isolados
Aterramento Moderno, Eficiente e Integrado (2)
Ligações dos terras dos protetores de sobretensão dos equipamentos eletrônicos, através dos condutores de proteção dos circuitos terminais até o TAP
Ligações de todos os terras dos equipamentos ao TAP
Ligação das MRT dos equipamentos sensíveis ao TAP por meio de condutores o mais curto e retos possíveis
Ligas os condutores de equipotencialidade da instalação ao TAP o mais curto e retos possíveis.
Medida da Tensão de Passo
Objetiva detectar a existência de gradientes de tensão perigosos dentro da subestação
Injetar correntes de malha (50 a 300 A) Medir a tensão nos diferentes pontos Fazer a transformação utilizando:
CCPASSO MEDIDA
ENSAIO
IV V
I
Norma de Segurança
Botas e Luvas com islomento >= 5.000 V Condutores isolados e em codições de
serviço Evitar medições em dias de tempo ruim Considerar procedimentos como se fosse
uma linha viva O terra medido deverá estar desconectado
do sistema
Considerações Finais
Melhoria do aterramento Maior profundidade Eletrodos auxiliares em paralelo Tratamento químico
Manutenção Periodicamente verificar conexões Cabos seccionados