ATERRAMENTO PARA EQUIPAMENTOS ELETRÔNICOS SENSÍVEIS

EQUIPAMENTOS ELETRÔNICOS SENSÍVEIS Vamos abordar os seguintes aspectos: 1) A Qualidade da Energia Elétrica; 2) Sistema de Aterramento; 3) Malha de Terra; 4) Harmônicos (perturbações eletromagnéticas); 5) Campos Eletromagnéticos; 6) Sistemas de Blindagens Eletromagnéticas 7) Compatibilidade Eletromagnética; 8) Aterramentos dos Equipamentos Elétricos Sensíveis; 9) Protetores de Transientes.

1) A Qualidade da Energia Elétrica Antes de abordarmos o assunto de proteção dos equipamentos elétricos sensíveis devemos recordar alguns conceitos sobre ondas eletromagnéticas. A onda eletromagnética é constituída por um campo elétrico (E) e um campo magnético (H) perpendiculares entre e ao sentido de propagação (P). Um equipamento que trabalha com alta tensão (AT) e baixas correntes produz uma onda eletromagnética com o campo elétrico de maior magnitude em relação ao campo magnético. Nesse caso, essa onda é de alta impedância. Por outro lado, um equipamento que opera com alta corrente e baixa tensão (BT) gera ondas com o campo magnético de maior magnitude em relação ao elétrico. Essa onda agora é de baixa impedância que determinam a qualidade, autonomia e tipo de equipamentos a ser empregado. Os componentes do campo eletromagnético, magnético (H) e elétrico (E) podem ser fontes de perturbações. Nas proximidades de fontes de alta impedância (corrente elevada) predomina o campo magnético e na de baixa impedância (antena) e o elétrico (E). Os campos eletromagnéticos perturbadores tem como fonte de emissão radares, emissoras de rádios. O Raio é um outro emissor importante de campos eletromagnéticos, por efeito da malha ou de antena as perturbações provocadas por um Raio se acoplam e, então, se propagam nas instalações. A abertura de um seccionador de alta tensão (AT) pode provocar também o surgimento de um campo eletromagnético oscilatório rapidamente amortecido. Este campo poderá perturbar o funcionamento de aparelhos eletrônicos situado nas proximidades.

2) Sistemas de Aterramento em Baixa Tensão (BT) A norma NBR 5410/97 classifica os sistemas de aterramento das instalações elétricas de baixa tensão (BT) usando a seguinte simbologia : 2.1) a 1ª letra informa a situação da alimentação em relação à terra ; T = um ponto diretamente aterrado; I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento através de uma impedância.

2.2) a 2ª letra informa a situação das massas da instalação em relação à terra: T = massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual de um ponto de alimentação. N = massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado ( em corrente alternada-CA geralmente o Neutro). 2.3) outras letras (eventuais) : nos informa sobre a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção: S = neutro e proteção assegurados por condutores distintos. C = neutro e proteção em um único condutor (PEN). Os objetivos dos esquemas de aterramento são : a) proteger as pessoas contra choques elétricos; b) proteger as instalações contra incêndios de origem elétrica; c) permitir a continuidade da alimentação; d) limitar as sobretensões; e) limitar as perturbações eletromagnéticas O esquema de aterramento de acordo com a NBR-5410/97 é dividido em três tipos :

2.2.a) Esquema TN O neutro da fonte (transformador na maioria dos casos) é ligado diretamente à terra, estando as massas da instalação ligadas a esse ponto por meio de condutores metálicos (condutor de proteção).

Figura acima Esquema TN-S Nessa situação o percurso de uma corrente fase-massa é baixíssima impedância (cobre) e a corrente pode atingir valores elevados, suficientes para serem detectadas e interrompidas por disjuntores ou fusíveis . O esquema pode ser do tipo TN-S, é quando as funções de neutro e proteção forem realizados por condutores separados ( N = neutro e PE = proteção), ou TN-C, quando essas funções, neutro e proteção, forem realizadas pelo mesmo condutor (PEN). Há ainda o esquema misto, chamado de TN-C-S (é aquele no qual a função de neutro e de proteção é combinada em um único condutor em uma parte do sistema).

Geralmente a instalação até a entrada da instalação é do tipo TN-C e para o interior da instalação é do tipo TN-S. Se na entrada houver rompimento do neutro na entrada da instalação o sistema transforma-se em TT. Do exposto acima concluímos que mesmo em sistemas do tipo TN é aconselhável usar dispositivos DR para garantir proteção das pessoas contra choques elétricos. O esquema TN-C (função de neutro e condutor de proteção estão combinados em um único condutor ao longo de todo sistema – sistema de 4 condutores = 3 condutores fase + PEN), já proibido nos locais com risco de incêndio ou de explosões, é o menos conveniente. As correntes de falta são elevadas e podem gerar campos magnéticos perturbadores. O esquema TN-S (conhecido como sistema de cinco condutores – 3 condutores fase + condutor neutro + condutor de proteção), a corrente de falta é elevada. Este esquema é propício se o transformador estiver integrado à edificação, alimentado em alta tensão (AT).

2.2.b) Esquema TT O neutro da fonte é aterrado. As massas das cargas são ligadas a outro eletrodo do aterramento independente do eletrodo da fonte. Este esquema exige que o transformador tenha um aterramento independente, que é possível somente com a subestação a uma distância de 10 m da edificação. O aterramento do condutor neutro pode originar sobretensões transmitidas em modo comum a toda instalação de baixa tensão (BT), daí o emprego obrigatório de pára-raios.

2.2.c) Esquema IT É um esquema semelhante ao TT, porém o aterramento da fonte é realizado através da inserção de uma impedância de valor elevado (indutância ou resistência). O uso desse sistema é restrito aos casos onde uma primeira falha não pode desligar imediatamente a alimentação, interrompendo sistemas importantes exemplo: salas cirúrgicas.

3) Malha de Terra Toda instalação elétrica para ser segura no que tange contra riscos de acidentes pessoais fatais deverá possuir um sistema de aterramento dimensionado adequadamente. O sistema de aterramento visa principalmente: a) escoar as cargas estáticas; b) proteger contra as descargas atmosféricas; c) proteger o indivíduo contra contatos acidentais com as partes metálicas energizadas acidentalmente; d) proporcionar baixas resistências de aterramento.

Partes de uma malha de aterramento: A norma NBR 5410/97 prescreve que poderá ser utilizado como eletrodo de aterramento: a) condutores nus; b) hastes ou tubos de aterramento; c) fitas ou cabos de aço embutidos nas instalações; d) barra ou placas metálicas; e) outras estruturas metálicas, enterradas no solo. Para o aterramento podemos usar a ferragem do concreto armado desde que possua conexões com continuidade elétrica. Concreto pré-moldado porém não é permitido usar de acordo com a ABNT o concreto protendido. Para termos um ótimo sistema de aterramento deveremos atentar para: a) a resistividade do terreno; b) o comprimento da cada haste de aterramento; c) o volume da dispersão disponível para cada haste; d) o número de hastes ligadas em paralelo. 3.a) Para se determinar a resistividade do solo de uma área o procedimento padronizado pela ABNT é o método de WENNER. Para aplicar este método devemos dispor de um aparelho chamado terrômetro de 4 terminais (2 terminais de corrente e 2 terminais de tensão) e deverão ser cravadas 4 hastes alinhadas e separadas pela mesma distância (d). A leitura da resistência R fornecida pelo aparelho nos permite calcular a resistividade do solo pela fórmula: § = 2 . PI . d . R onde, d = distância entre os eletrodos § = resistividade do solo R = valor lido

D = 2,4,6,8,16,32,64 ou 128 m 3.b) O comprimento da haste é de 2,0 m ou 2,4 m e diâmetro (Ø) de 15 mm , haste de aço zincado ou haste de aço revestida de cobre. Poderá ser usado também tubo de aço zincado de 2,4 m de comprimento e diâmetro (Ø) de 25 mm, perfil de aço zincado cantoneira de 20 x 20 x 3 mm com 2,4 m de comprimento conforme a tabela 43 da NBR 5410/97.

3.d) quando usamos hastes ligadas em paralela devemos colocar as hastes a uma distância no mínimo igual ao comprimento em disposição quando os eletrodos forem verticais, triangular, retilínea, quadrangular ou circular; quando os eletrodos forem horizontais podem ser colocadas outras formando ângulo de no mínimo de 60º. A exigência para se parar as mesmas está ligado com intuito de reduzir a interferência entre elas. Para diminuir a resistência de aterramento podemos usar a betonita, adicionar sal, tratamento químico (mantermos úmido o eletrodo por um gel que absorve a água durante o período de chuva e a perde muito lentamente com a seca.

4) Perturbações eletromagnéticas Os principais fenômenos fontes de perturbações são: 4.1) As harmônicas são os componentes senoidal de uma onda de tensão ou CA com uma freqüência igual a um múltiplo inteiro da freqüência fundamental do sistema. Entre as principais fontes geradoras de harmônicas destacamos : 4.1.1) Equipamentos de partida eletrônicos; 4.1.2) Inversores de freqüência; 4.1.3) Fornos a arco ou a indução; 4.1.4) Equipamentos de radiografia; 4.1.5) Aparelhos eletrodomésticos; 4.1.6) Computadores pessoais; 4.1.7) Transformadores; 4.1.8) Motores de indução.

A norma IEC 555-2 sobre harmônicos em eletrodomésticos, embora a carga é não linear os televisores e PC são muitos usados, logo, as harmônicas que injetam nas redes elétricas tem sido motivo freqüentes de análises e normalização. A citada norma exige que os equipamentos que consomem menos de 16 A por fase em redes de 220 V a 415 V, entre esses os TV e PC. Os equipamentos que citamos acima como geradores de harmônicos contém componentes como : diodos, tiristores, bobinas, capacitores, geradores de impulso por essa razão, eles consomem correntes não senoidais são as cargas não lineares. Assim a cada alternância, somam-se a senoide da onda fundamental alguns sinais periódicos de fase e amplitude diferentes, são as harmônicas. A ordem da harmônica é a relação entre sua freqüência e a freqüência da fundamental. Principais prejuízos devido ás harmônicas: 4.2.1) Medições falsas. Ocorrem, pois os instrumentos convencionais analógicos ou digitais são sensíveis ao valor médio da senoide ou o seu valor de crista, sendo calibrado para fornecer uma leitura do valor eficaz de 1,11 vezes o valor médio ou de 0,707 vezes o valor de crista. Os instrumentos fornecerão uma leitura real do valor eficaz se a forma de onda for uma senóide pura. Se a corrente ou tensão contiver harmônica, a relação entre o valor eficaz real e o valor médio ou de crista, poderá mudar radicalmente. As medições mais precisas do valor eficaz de uma onda distorcida, bem como das porcentagens das harmônicas são realizadas por aparelhos eletrônicos que utilizam microprocessadores. 4.3) Conseqüências térmicas das harmônicas: 4.3.1) Rompimento do dielétrico devido à ressonância; 4.3.2) Ruído, vibrações e envelhecimento dos motores;

4.3.3) Perturbações das ligações com baixa corrente

4.4) Inter-harmônicas: São perturbações produzidas em freqüência que são múltiplos da freqüência da rede. Essas perturbações podem causar efeitos nefastos nas telecomunicações. 4.5) Flutuações de tensão: Trata-se de flutuações nos limites de +/- 10 %, as principais fontes de um modo genérico são todas as máquinas com corrente de rotor bloqueado alta. As maiorias dos equipamentos toleram variação nos limites de 10 % porém certos TV e lâmpadas incandescentes podem provocar o flicker que pode atingir um nível indesejável. O flicker é medido por um aparelho chamado flicker metro. 4.6) Quedas de tensão e interrupções breves momentâneos: É devido à diminuição da tensão entre 10 % e 100 % do valor nominal durante um curto período de tempo (entre meio período e 1 minuto). Na prática em 80 % dos casos a duração da perturbação está entre 20 ms a 350 ms mas raramente sua origem é a rede de baixa tensão (BT). As principais causas dessas perturbações são interrupções devido a um dispositivo de proteção com religamento ou ligação de aparelho ou circuito que provoque a circulação de corrente elevada.

4.7) Desequilíbrio da tensão trifásica: Em uma rede trifásica, uma carga monofásica, ligada entre duas fases, ou entre fase e neutro, pode provocar um desequilíbrio de tensão. Os desequilíbrios de tensão criam componentes inversor de corrente que podem provocar, principalmente, conjugado de frenagem parasitas e aquecimento nos motores elétricos de corrente alternada (CA). Podemos atenuar o desequilíbrio de fase em uma rede de baixa tensão (BT) alimentando-a a partir de um transformador em zig-zag. 4.8) Transmissão de sinais na rede: São sinais adicionais injetados voluntariamente na rede de distribuição. A gama de freqüência varia entre 110 Hz até vários Khz. Esses sinais podem perturbar o funcionamento dos sistemas de rádio e TV, das calculadoras e outros equipamentos elétricos sensíveis às harmônicas.

4.9) Variações da freqüência de alimentação: A freqüência de alimentação não poderá variar mais do que +/- 1 %.

4.10) Componente contínua em rede de corrente alternada (CA): Nas redes de corrente alternada (CA), a presença de certas cargas, como retificadores, pode criar uma componente contínua (aperiódica), esta poderá acarretar algum problema.

4.11) Perturbações transitórias, sobretensões :

São as perturbações impulsivas, bruscas e de forte amplitude, compostas por uma grande variedade de freqüência. Sua origem deve-se geralmente a queda de raio, aberturas bruscas de circuitos indutivos e abertura ou fechamento de seccionadores MT/AT. É aconselhável instalar limitadores de sobretensão supressores entre os condutores vivos e a terra na ORIGEM DA INSTALAÇÃO. 4.12) Descargas eletrostáticas : Um objeto em movimento, num dado, meio, pode armazenar uma carga eletrostática, como um capacitor, e em seguida, descarregar-se bruscamente em contato com um corpo condutor. 5) Campos Eletromagnéticos: Os campos eletromagnéticos possuem um componente magnético (H) e um elétrico (E) que podem causar perturbações. A predominação do campo magnético (H) sobre o campo elétrico (E) diminui com um distanciamento da fonte até uma distância de λ / 2.π. A partir dessa distância a relação entre os módulos dos dois vetores torna-se uma constante denominada impedância de onda ( Z = E / H ) que vale no ar 377 Ω. Por efeito de malha ou antena, as perturbações devidas são campos eletromagnéticos se acoplam e então se propagam nas instalações.

5.1) Campos magnéticos : Todo o condutor que é percorrido por uma corrente dá origem a um campo magnético. A intensidade do campo magnético é inversamente proporcional à distância do ponto ao condutor ( H = I / 2.π.r). A interferência eletromagnética e´o fenômeno provocado pelos sistemas elétricos, equipamentos eletrônicos ou não que geram ondas dentro de uma larga faixa de freqüência, que causam interferência nos equipamentos elétricos sensíveis, devido à proximidade com esses. A proximidade de um equipamento elétrico sensível com linha de transmissão (LT), subestação ou rede de distribuição pode submete-lo a um acoplamento indutivo, capacitivo ou resistivo. Nos podemos dividir os campos eletromagnéticos em dois tipos : a) Campo próximo: É o caracterizado quando a distância entre a fonte e o equipamento elétrico sensível for menor que a relação entre o comprimento da onda (λ) do sinal emitido pela constante 2π. b) Campo remoto: É o caracterizado quando a distância entre a fonte e o equipamento elétrico sensível for maior que a relação entre o comprimento da onda (λ) do sinal emitido pela constante 2π. Nos definimos três campos de interferência que são : a) Campo magnético : É aquele que a relação entre a densidade de campo elétrico (E), fornecido por uma fonte de tensão, e a densidade de campo magnético (H) é < 377 Ω é o sistema caracterizado por um sistema de corrente elevada e de baixa tensão. b) Campo elétrico : É aquele que a relação entre a densidade de campo elétrico (E), fornecido por uma fonte de tensão, e a densidade de

campo magnético (H) é > 377 Ω é o sistema caracterizado por um sistema de corrente elevada e de baixa tensão. c) Radiação eletromagnética : É aquele que a relação entre a densidade de campo elétrico (E), fornecido por uma fonte de tensão, e a densidade de campo magnético (H) é = 377 Ω é o sistema caracterizado por um sistema de corrente elevada e de baixa tensão. 6) Blindagens Eletromagnéticas: As blindagens eletromagnéticas podem ser constituídas de materiais magnéticos ou ferromagnéticos, materiais condutores não magnéticos, diamagnéticos ou paramagnéticos, ou simplesmente uma combinação de ambos os tipos. Quanto menor for a freqüência do sinal, maior é o poder de penetração do campo magnético na blindagem, exigindo espessura metálica cada vez maior. Obs: Materiais ferromagnéticos – são aqueles cuja permeabilidade magnética relativa é significativamente maior que 1 como, por exemplo, o aço, ferro. Materiais paramagnéticos – são aqueles cuja permeabilidade magnética é um pouco superior que 1 como, por exemplo, o alumínio, platina, manganês e o cromo. Materiais diamagnéticos – são aqueles cuja permeabilidade magnética é menor que 1 como, por exemplo, o cobre, ouro e prata. 6.1) Transmissão das perturbações : Temos a perturbação conduzida quando é transmitido diretamente por cabo de ligação ou por um circuito comum e a irradiada quando a transmissão entre aparelhos ou circuitos não têm nenhuma interligação direta ou indireta. As vezes a perturbação pode ser ao mesmo tempo irradiada e conduzida. Nos temos o tipo de perturbação denominada diafonia quando a pode passar de um cabo a outro, mesmos que não estejam ligados entre si, por reflexo capacitivo ou indutivo de um campo elétrico ou magnético. 6.2) Eficiência de uma blindagem : A eficiência é medida pelo nível de atenuação obtida pela equação : P = K . log (Ee / Ei) [dB] , onde, K = constante que depende do parâmetro medido K = 20 quando mede tensão ou corrente K = 10 quando mede a potência Ee = intensidade de campo eletromagnético externo à blindagem Ei = intensidade de campo eletromagnético interno à blindagem 6.3) Perdas da eficiência por efeito das aberturas : Sempre que a continuidade de uma blindagem é comprometida com uma ou mais aberturas, a sua eficiência é reduzida, permitindo que uma parcela maior de campo magnético penetre no ambiente que se deseja imunizar. Todas as janelas e aberturas devem ser devidamente blindadas para manter o nível de atenuação requerido pelo projeto do sistema de blindagem. Uma das soluções é aplicar em duplicidade telas metálicas com mesh não superior a 1,5 mm. 6.4) Projeto de blindagens em instalações : O projeto deve considerar inicialmente a freqüência da onda para a qual se deseja imunizar os equipamentos instalados. Devemos no ambiente proporcionar uma blindagem somente nos equipamentos que podem ser afetados com as

emanações dos campos eletromagnéticos irradiados, o projeto deverá reduzir os custos que é atualmente o primordial. 6.4.1) Pontos fundamentais de um projeto de blindagem predial : A blindagem em edificações muitas vezes é feita em tela metálica com largura de malha (mesh) da ordem de grandeza de 2 x2 mm a 10 x 10 mm e fio de aproximadamente Ø 1 mm. As dimensões devem ser em função da freqüência dos campos elétricos e magnéticos que se quer atenuar e do nível de atenuação pretendido. Nesse tipo de projeto procura-se alcançar um nível de atenuação entre 20 dB a 60 dB. O projeto de uma blindagem predial deve seguir as características abaixo entre outras : a) Adquirir as telas em rolos com as dimensões ditadas pelo projeto; b) Aplicar as seções metálicas nas dimensões adquiridas, normalmente com 3 a 5 m de largura, sobre as paredes do ambiente; c) Ligar todas as seções das telas aplicadas através de uma barra metálica de boa condutividade. d) Cobrir as telas já posicionadas ao longo das paredes do ambiente com cerca de 5 cm de alvenaria. e) Prover todas as aberturas com blindagem para a passagem de condutores elétricos e de comunicação. 6.4.2) Blindagem de condutores elétricos : A indústria de condutores fabrica cabos imunes aos campos eletromagnéticos. São os chamados cabos EMC. São condutores comuns, porém dotados de um projeto original adicionando-se componentes especiais à sua isolação.

O cabo é composto das seguintes partes: a) condutor = cobre eletrolítico; b) Isolação = PVC, ou XLPE ou EPR; c) composto EMC = contém uma elevada concentração de pó de ferrite ( 90%). Em todo o estudo da CE os cabos são um dos pontos fundamentais de preocupação, entre as possíveis soluções para

atenuar o nível de interferência podemos citar : * fita eletromagnética (50/60 Hz) deter campos de baixa freqüência; * fibra óptica – insensíveis ás perturbações eletromagnéticas; * cabos com blindagem de ferrite ou metálica com ferrite, a sua eficiência é boa em alta freqüência (HF) ( a partir de 10 ou 20 MHz ). O fio de entrada e de retorno que estão ligados a um aparelho sensível deve permanecer sempre vizinhos, devemos usar o par trançado. A alimentação em certos aparelhos como computador e impressora deverá preferencialmente, a partir de uma mesma tomada. Devemos instalar os cabos em bandejas para evitar o risco de diafonia. As paredes metálicas da bandeja agem como uma blindagem contra as perturbações. É necessária que a altura das bandejas seja superior aos cabos. No caso de um cabo perturbador e um cabo sensível serem instalados com outros cabos num mesmo conduto metálico aberto é desaconselhável cobrir o conduto com uma cobertura metálica, pois isso, causaria poderia favorecer a diafonia entre cabos vizinhos.

7) Compatibilidade Eletromagnética ( CEM ou EMC ): A compatibilidade eletromagnética é a aptidão de um dispositivo, de um aparelho ou de um sistema, de funcionar em seu ambiente eletromagnético de modo satisfatório e sem produzir ele próprio, perturbações eletromagnéticos que possam criar problemas graves no funcionamento dos aparelhos ou dos sistemas situados em seu ambiente. A EMC necessita, na maioria dos casos de uma instalação de qualidade. Vamos ver a seguir quais as soluções específicas para cada tipo particular de perturbação : 7.1) perturbação causado pelas harmônicas e interarmônicas: Incluir nos aparelhos indutâncias, ou utilizar filtros passivos ou ativos. As ações essenciais concentra-se em evitar ou eliminar as harmônicas ímpares de baixa ordem que são geralmente os de maior amplitude. Os retificadores e outros conversores estáticos constituem fontes importantes de harmônicas. 7.2) Variação brusca de tensão e interrupções breves : Os fenômenos são geralmente devidos a , a) ruptura ou manobra na rede de alimentação; b) surgimento de uma corrente elevada na partida de um motor assíncrono. Devemos adotar : 1) alimentar os circuitos sensíveis por um UPS ( ou GMG); 2) alimentar os circuitos auxiliares por bateria ( e carregadores); 3) para uma rede alimentando grandes motores, as interrupções breves necessitam geralmente um estudo de estabilidade dinâmica. 7.3) Desequilíbrio de tensão: A solução é equilibrar as cargas monofásicas alimentadas pela rede. É prudente instalar relés de proteção em motores importantes que não suportam, seu aquecimento excessivo, um desequilíbrio > 2%. 7.4) Perturbações transitórias, tensões e correntes de choque :

Os aparelhos eletrônicos devem ser construídos com um bom nível de imunidade. Para isso os fabricantes utilizam filtros, varistores e diodos. Outras medidas preventivas que podemos aplicar são: a) instalar pára-raios; b) executar um bom aterramento; c) garantir a equipotencialidade das massas; d) evitar a formação de grandes percursos fechados. 7.5) Transmissão de sinais pela rede: Os sinais injetados na rede podem criar problemas em certos casos, mesmo quando suas amplitudes estão dentro dos limites impostos pelas normas. 7.6) Descargas eletrostáticas : Perturbações constituídas pela descarga pode transmitir-se ao elemento sensível por radiação e por condução. A proteção consiste geralmente em utilizar filtros e blindagens, sendo que essa é quase sempre necessária para os cabos conduzindo baixas correntes. Quando da execução de um projeto que tenham equipamentos sujeitos a interferência devemos considerar: a) Projeto de proteção contra descargas atmosféricas - Todas as partes metálicas existentes no teto devem ser ligados ao sistema de captores ou seus condutores de interligação, inclusive e principalmente os mastros das antenas de TV ou rádio comunicação. - A distância entre as descidas deve ser a prescrita pela norma NBR 5419/93, ou seja, nível I = 10 m, II = 15 m, III = 20 m e IV = 25 m. - Nos prédios altos deve haver uma interligação entre as descidas a cada 20 m da altura a partir do chão. - Pelo menos a cada 20 m todas as descidas devem ser interligados á ferragem do concreto, para evitar descargas entre essas partes, com danos ao revestimento e ao concreto. - O aterramento deve ser em anel (tipo B – as descidas são ligados a um eletrodo enterrado formando um anel em volta de toda a estrutura. Neste tipo de aterramento podem ser adicionadas hastes para uma maior redução da resistividade no caso de solos de alta resistividade. - Todas as tubulações metálicas devem ser ligadas ao terminal de aterramento principal (TAP). - O terminal de aterramento principal (TAP) deve ser ligado ao anel de aterramento em um único ponto através de um cabo isolado de 16 mm² pela ligação mais direta e curta possível. - Todas as massas dos equipamentos elétricos sensíveis (EES) e aparelhos elétricos devem ser ligados ao terminal de aterramento principal (TAP) pelo 3º fio ou fio verde de aterramento e proteção (PE). - Todos os equipamentos elétricos sensíveis (EES) devem ser protegidos por supressores de surto (SS) onde englobam varistores, centelhadores, diodos especiais, filtros de linhas ou associação deles. - Todos os terminais terra dos supressores de surto (SS) devem ser ligados no terminal de aterramento principal (TAP). - Na entrada de instalações de força deve ser instalado um pára-raios de linha de baixa tensão (BT) entre cada condutor fase e o terminal de aterramento principal (TAP). Se for em áreas urbana a corrente máxima suportável deve ser de 15 kA e em zonas suburbanas e rurais as correntes devem ser de 25 kA e 40 kA respectivamente. - O terra do distribuidor geral (DG) das linhas telefônicas deve ser ligado à ligação equipotencial principal ou também chamada terminal de aterramento principal (TAP). No DG devem ser instalados supressores de surto (SS) adequados para o tipo de Central, se for Central eletrônica os módulos de proteção devem ser de dois estágios. - Se o prédio for muito alto as regras se aplicam a cada andar (no mínimo a cada 6 andares ou 20 m) que terá a sua ligação equipotencial (LEP) ligada à ferragem do concreto. - As descidas precisam ser fixadas às estruturas de maneira que não sofram deformações quando submetidas aos

esforços eletrodinâmicos das correntes do raio. Até 1993 a grande maioria das normas prescrevia um afastamento de 15 cm a 20 cm dos condutores em relação às paredes, porém com pesquisas recentes verificou-se que não há maiores danos para as paredes salvo se elas forem de material inflamável, e que a redução que se obtém nos campos eletromagnéticos é muito pequena. Então as normas foram revistas e permitem que as descidas sejam fixadas diretamente às paredes. Isto nos possibilita esconder as descidas. Para isto é mais prático utilizar barras chatas como condutores de descidas ao invés dos tradicionais cabos ou cordoalhas. Se não for possível usar condutores verticais naturais para descida só condutores usados para tal deverão ser fixados diretamente às paredes ou um pouco afastados ( 5 cm a 10 cm) através de suportes metálicos isolantes e distanciados de 1 m a 1,5 m ao longo delas. O uso de condutores afastados das paredes é preferido nas instalações industriais pelo departamento de manutenção que sempre está inspecionando o sistema de descida e aterramento. Quando os prédios possuírem mais de 20 m de altura as descidas devem ser interligadas a cada 20 m, a partir do solo formando malhas fechadas, malhas que servirão de proteção contra descargas laterais. Se o arquiteto não aprovar por motivo de estética devemos usar perfis de alumínio. - Devemos evitar a localização dos equipamentos elétricos sensíveis (EES) nas proximidades das descidas dos condutores do pára-raios. - Em instalações contendo dos equipamentos elétricos sensíveis (EES), há necessidade de se construir duas malhas de terra, sendo uma delas dedicada ao aterramento do sistema de força da instalação e a outra própria para o aterramento dos equipamentos elétricos sensíveis (EES), porém ambas devem ser interligadas por um condutor equipotencial para atender a segurança das pessoas, do patrimônio e as condições de compatibilidade eletromagnética.

Os ambientes das instalações elétricos são classificados quanto ao grau de exposição em: a) Ambientes classe zero Salas de computadores. b) Ambientes classe 1 : São ambientes contendo computadores com geradores de surto com, por exemplo, salas dotadas de máquinas computadorizadas com um CCM. c) Ambientes classe 2 : Painéis de medição e controle de subestação de potência e seus circuitos correlatos. d) Ambientes classe 3 : São ambientes industriais convencionais. e) Ambientes classe 4 : É o característico de interiores de conjunto de manobras de AT em subestação de potência. f) Ambientes classe 5 : São pequenas instalações comerciais que possuem uma rede de microcomputadores ligada externamente ao sistema de telefonia pública.

8) Aterramentos dos Equipamentos Elétricos Sensíveis 8.1) Os sistemas de aterramento devem executar várias funções simultâneas como proporcionar segurança pessoal e para o equipamento. Podemos resumidamente listar as funções básicas dos sistemas de aterramento em:

a) Proporcionar segurança pessoal ao operador; b) Proporcionar um percurso de baixa impedância de retorno para aterra da corrente de falta que proporcionará o desligamento automático pelos dispositivos de proteção de maneira rápida e segura; c) Fornecer controle das tensões desenvolvidas no solo quando o curto fase-terra retorna pela terra para uma fonte próxima ou mesmo distante; d) Transitórios – o sistema de aterramento estabiliza a tensão durante transitórios no sistema elétrico provocados por faltas para a terra; e) O aterramento deve escoar cargas estáticas acumuladas em estruturas, suportes e carcaças dos equipamentos em geral; f) O aterramento deve fornecer um sistema para que os equipamentos eletrônicos possam operar satisfatoriamente tanto em alta como em baixas freqüências.

8.2) Evolução dos sistemas de aterramento a) Sistema de aterramento de força Foi o primeiro tipo de aterramento usado pelos equipamentos elétricos sensíveis (EES). Neste sistema tanto a carcaça dos equipamentos elétricos sensíveis (EES) como a barra de sinal eletrônico são aterrados na malha de terra do sistema de força. Este sistema era eficaz para funcionamento em baixas freqüências (60 Hz) b) Sistema de aterramento independente Foi usado para substituir o sistema anterior. Nesse sistema são construídas duas malhas de terra separadas por uma grande distância igual ou superior a 100 m. O condutor de aterramento da de referência de sinal deve ser constituído de um cabo isolado da carcaça do equipamento eletrônico sensível (EES). Esse sistema não atende ao requisito da NBR 5410/1997, pois se uma pessoa mantiver um contato entre dois pontos aterrados separadamente, é possível ficar submetido a um determinado potencial perigoso. MUITOS TÉCNICOS VÊM ADOTANDO ERRÔNEAMENTE ESTA SOLUÇÃO. Em função dos longos condutores de aterramento são desenvolvidos elevados potenciais quando esses condutores são atravessados por correntes de alta freqüência também está sujeito a diferença de potencial (ddp) entre os pontos de acoplamento das duas malhas de terra, no interior do equipamento eletrônico sensível (EES), mesmo que estejam desligados. No sistema independente, por exemplo, com três aterramentos independentes a saber: 1) pára-raios (Tr); 2) terra de referência de sinal (Trs) e 3) terra de sistema de força (Tsf), vamos supor que o aterramento Tr injeta no solo uma elevada corrente elétrica proveniente de uma descarga atmosférica conduzida pelo pára-raios. A corrente irá circular pelo solo através de linha equipotencial de valores decrescentes a partir do ponto de descarga, de acordo com a resistividade do solo. CONCLUINDO: AS MALHAS DE TERRA INDEPENDENTE SÃO INADEQUADAS E PERIGOSAS À SEGURANÇA PESSOAL E À INTEGRIDADE DOS EQUIPAMENTOS ELETRÔNICOS SENSÍVEIS E POR CONSEQÜÊNCIA NÃO DEVEM SER USADOS NOS PROJETOS. c) Sistema de aterramento de ponto único Este é o sistema que consiste no aterramento da barra de sinal terra específica localizado no quadro de distribuição (QD), sendo que esta barra isolada está conectada à malha de terra do sistema de força. A barra de terra de referência de sinal está isolada da carcaça dos equipamentos eletrônicos.A barra do neutro está isolada da carcaça do quadro de distribuição (QD) configurando um sistema TN-S. Sendo este sistema o aterramento das carcaças dos equipamentos eletrônicos é conectado à barra de proteção do quadro de distribuição (QD) através de um condutor isolado, chamado condutor de proteção (PE). A própria carcaça do quadro de distribuição (QD) está ligado à barra PE que, por sua vez, através de outro condutor de proteção se conecta a malha de terra do sistema de força. Este sistema é melhor que as anteriores, porém é inadequado à correntes de alta freqüência que por ventura venham a circular nos condutores de aterramento da barra de sinal eletrônico, correntes essas que podem surgir através de um acoplamento indutivo.

CONCLUSÃO: ESTE SISTEMA ATENDE SOMENTE A CIRCULAÇÃO DE CORRENTES DE BAIXA FREQÜÊNCIA (BF) E NÃO AS DE ALTA FREQÜÊNCIA (AF). d) Sistema de malha de terra de referência (MTR) Esta é a mais nova técnica de aterramento dos equipamentos eletrônicos sensíveis (EES) que consiste em utilizar a malha de terra de referência. Seu objetivo básico é o de suprimir o inconveniente grave dos outros tipos de malhas descritos anteriormente, no que se refere à incapacidade destas de equalizar as barras de terra dos vários equipamentos eletrônicos para ALTAS FREQÜÊNCIAS, o que permite a entrada de ruídos indesejados nestes equipamentos. Se o sistema de aterramentos for do tipo TN-S a barra de terra da carcaça dos equipamentos eletrônicos sensíveis (EES) é conectada à barra de terra de proteção (PE) instalada no quadro de distribuição (QD) através do condutor de proteção isolado. Essa barra é conectada à malha de terra do sistema de força. As duas malhas de terra são conectadas de preferência, em pelo menos dois pontos, através de uma ligação equipotencial afastando a possibilidade de um acidente ao se tocar em pontos aterrados das duas diferentes malhas de ocorrer o rompimento do condutor equipotencial. A barra de terra de sinais eletrônicos dos equipamentos eletrônicos sensíveis (EES) está conectada à malha de terra de referência de sinal, construída não necessariamente no solo. Sua função principal é proporcionar um caminho para as correntes da ALTA FREQÜÊNCIA (AF) que por ventura venham atingir os equipamentos eletrônicos sensíveis (EES). Essa malha oferece para as correntes de ALTA FREQÜÊNCIA (AF) um percurso em curto-circuito.

Figura acima Sistema de aterramento utilizando a malha de terra de referência Como a barra de terra de referência de sinal instalada no interior dos equipamentos eletrônicos sensíveis (EES) tem praticamente o mesmo potencial da carcaça, ficando descartada a situação de acoplamento capacitivo, ao contrário dos sistemas anteriores. Quando a edificação for protegida com o uso de pára-raios é usual a construção de uma terceira malha de terra destinada exclusivamente à dissipação de correntes de descarga. Porém esta malha de terra deverá ser conectada a malha de terra do sistema de força em vários pontos. As três malhas de terra devem ser interligadas, como ditam as normas de segurança. As mantas são pré-fabricadas em geral com dimensões de 3 m x 6m.

Figura acima – Espaçamento dos condutores de uma malha de terra de referência mesh = espaçamento entre os condutores da malha de terra Devemos dimensionar a malha considerando o espaçamento entre os condutores devem ficar de 1/10 a 1/20 do comprimento de onda (λ) do sinal conduzido esperado. O valor adotado como freqüência de referência de 30 MHz para determinar os espaçamentos entre os condutores. Cálculo do valor de espaçamento entre os condutores da malha de terra mesh (espaçamento entre os condutores da malha de terra): Ė = λ / k (m) K = 10 m ou 20 m λ = comprimento de onda perturbadora em λ=v/f v = velocidade de propagação da luz. f = freqüência da onda em Hz. Λ = 300.000.000 / 30.000.000 Λ = 10 m Ė = Λ / 10 ou 20 Ė = 10 / 10 ou 20 Ė = 1 m ou 0,5 m Os condutores da malha de terra de referência devem ter seção não menor que 16 mm² quando enterrados em solos ácidos, em solos menos agressivos podemos usar com seções = 72,5 kV, classe 15 kV, consultar a concessionária da região. a malha de aterramento deve obrigatoriamente ser conectada à malha de terra do sistema de força com vistas a eliminar as diferenças de potenciais (ddp). A malha de aterramento não precisa necessariamente ser enterrada no solo, no caso de edifícios a malha de terra de referência poderá ficar sob o piso falso abaixo dos equipamentos eletrônicos sensíveis (EES) ou ainda sob a laje de concreto da edificação. Podemos também embutir a malha na laje.

Devemos usar tomadas com 3 pinos; fase, neutro e terra para usar nos equipamentos eletrônicos sensíveis (EES) , SE NÃO FOREM OBSERVADA ESTA INSTALAÇÃO AS SEGURADORAS NÃO INDENIZARÃO O

USUÁRIO EM CASO DE DANO AOS EES ( ver figura acima).

Protetores usados nos equipamentos eletrônicos sensíveis (EES): a) Pára-raios de alta tensão; b) Pára-raios de baixa tensão; c) Centelhadores; d) Diodos de proteção; e) Varistores = são resistências não lineares dependentes da tensão com características logarítmicas definidas de tensão x corrente. f) Filtros = passa-baixos, passa-altos, passa-banda, harmônicos. Todos os módulos protetores devem instalados o mais próximo possível do equipamento a ser protegido. Se o módulo protetor estiver a uma distância > 100 m do equipamento será necessário instalar outro módulo mais próximo aos terminais de entrada/saída do equipamento eletrônico.

O No-Break é um equipamento destinado a manter estabilizado o nível de tensão presente nos terminais de alimentação, por tempo limitado, quando é interrompida a fonte de alimentação da rede pública de energia elétrica. Os no-breaks não são equipamentos apropriados para eliminação de transientes, porém eles permitem que uma grande quantidade de transientes conduzidas pela rede elétrica não atinja os terminais dos equipamentos eletrônicos sensíveis. Atualmente são usados dois tipos básicos de no-breaks: 1) No-break de linha Este tipo é constituído por 3 elementos: o retificador, o banco de baterias e um inversor. 2) No-break stand-by Este tipo é o mais vantajoso e econômico. Em funcionamento normal o EES é alimentado pela rede pública de energia pelo fechamento da chave A e abertura da chave B. quando ocorre algum problema com a rede pública a chave A abre os seus contatos e os contatos da chave B fecham, então o EES passa a ser alimentado pelo banco de baterias.