Um Guia Completo para Sistemas de Aterramento
Um sistema de aterramento, também conhecido como sistema de terra, conecta partes específicas de um sistema de energia elétrica com o solo, geralmente a superfície condutiva da Terra, por razões de segurança e funcionais. A escolha do sistema de aterramento pode afetar a segurança e a compatibilidade eletromagnética da instalação. As regulamentações para sistemas de aterramento variam entre países, embora a maioria siga as recomendações da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC). Neste artigo, explicaremos os diferentes tipos de sistemas de aterramento, suas vantagens e desvantagens, e como projetá-los e instalá-los.
O que é um Sistema de Aterramento?
Um sistema de aterramento é definido como um conjunto de condutores e eletrodos que fornecem um caminho de baixa resistência para a corrente elétrica fluir para o solo em caso de falha ou mal funcionamento. Isso é importante por várias razões:
Proteção de equipamentos: Um sistema de aterramento ajuda a proteger os equipamentos elétricos de danos devido a sobretensão ou condições de curto-circuito. Também previne a acumulação de estática e surtos de energia causados por descargas elétricas próximas ou operações de comutação.
Proteção de pessoas: Um sistema de aterramento ajuda a prevenir riscos de choque elétrico, garantindo que as partes metálicas expostas das instalações elétricas estejam no mesmo potencial que a terra. Também facilita a operação de dispositivos de proteção, como disjuntores ou dispositivos de corrente residual (RCDs) que podem desconectar o fornecimento em caso de falha.
Ponto de referência: Um sistema de aterramento fornece um ponto de referência para circuitos e equipamentos elétricos, para que possam operar em um nível seguro de tensão em relação à Terra. Isso garante que qualquer energia elétrica não utilizada pela carga seja dissipada de forma segura para a terra.
Tipos de Sistemas de Aterramento
A BS 7671 lista cinco tipos de sistemas de aterramento: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C e IT. As letras T e N significam:
T = Terra (da palavra francesa Terre)
N = Neutro
As letras S, C e I significam:
S = Separado
C = Combinado
I = Isolado
O tipo de sistema de aterramento é determinado pela forma como a fonte de energia (como um transformador ou gerador) está conectada à terra e como o terminal de aterramento do consumidor está conectado à fonte ou a um eletrodo de terra local.
Sistema TN-S
Um sistema TN-S, mostrado na Figura 1, tem o neutro da fonte de energia conectado à terra em apenas um ponto, próximo à fonte. O terminal de aterramento do consumidor é geralmente conectado à bainha metálica ou armadura do cabo de serviço do distribuidor para as instalações.
Figura 1: Sistema TN-S
As vantagens de um sistema TN-S são:
Fornece um caminho de baixa impedância para correntes de falha, o que garante uma rápida operação dos dispositivos de proteção.
Evita qualquer diferença de potencial entre o neutro e a terra nas instalações do consumidor.
Reduz o risco de interferência eletromagnética devido a correntes de modo comum.
As desvantagens de um sistema TN-S são:
Requer um condutor de proteção separado (PE) junto com os condutores de alimentação, o que aumenta o custo e a complexidade do cabeamento.
Pode ser afetado pela corrosão ou danos à bainha metálica ou armadura do cabo de serviço, o que pode comprometer sua eficácia.
Sistema TN-C-S
Um sistema TN-C-S, mostrado na Figura 2, tem o condutor neutro de alimentação de uma linha de distribuição conectado à terra na fonte e em intervalos ao longo de seu percurso. Isso é geralmente referido como aterramento múltiplo protetor (PME). Com essa configuração, o condutor neutro do distribuidor também é usado para retornar correntes de falha provenientes da instalação do consumidor de forma segura à fonte. Para isso, o distribuidor fornecerá um terminal de aterramento do consumidor, que será ligado ao condutor neutro de entrada.
Figura 2: Sistema TN-C-S
As vantagens de um sistema TN-C-S são:
Reduz o número de condutores necessários para o fornecimento, o que diminui o custo e a complexidade do cabeamento.
Fornece um caminho de baixa impedância para correntes de falha, o que garante uma rápida operação dos dispositivos de proteção.
Evita qualquer diferença de potencial entre o neutro e a terra nas instalações do consumidor.
As desvantagens de um sistema TN-C-S são:
Pode criar um risco de choque elétrico se houver uma interrupção no condutor neutro entre dois pontos de terra, o que pode causar um aumento na tensão de toque em partes metálicas expostas.
Pode causar correntes indesejadas em tubulações ou estruturas metálicas conectadas à terra em diferentes pontos, o que pode resultar em corrosão ou interferência.
Sistema TT
Um sistema TT, mostrado na Figura 3, tem tanto a fonte quanto a instalação do consumidor conectadas à terra através de eletrodos separados. Esses eletrodos não têm nenhuma conexão direta entre eles. Este tipo de sistema de aterramento é aplicável para instalações trifásicas e monofásicas.
Figura 3: Sistema TT
As vantagens de um sistema TT são:
Elimina qualquer risco de choque elétrico devido a uma interrupção no condutor neutro ou contato entre condutores vivos e partes metálicas aterradas.
Evita quaisquer correntes indesejadas em tubulações ou estruturas metálicas conectadas à terra em diferentes pontos.
Permite maior flexibilidade na escolha da localização e tipo de eletrodos de terra.
As desvantagens de um sistema TT são:
Requer um eletrodo de terra local eficaz para cada instalação, o que pode ser difícil ou caro de alcançar dependendo das condições do solo e da disponibilidade de espaço.
Requer dispositivos de proteção adicionais, como RCDs ou ELCBs operados por tensão, para garantir uma desconexão confiável em caso de falha.
Pode resultar em tensões de toque mais altas em partes metálicas expostas devido à maior impedância de laço de terra.
Sistema TN-C
Um sistema TN-C, mostrado na Figura 4, tem as funções neutra e protetora combinadas em um único condutor em todo o sistema. Este condutor é chamado de PEN (terra neutra protetora). O terminal de aterramento do consumidor está diretamente conectado a este condutor.
Figura 4: Sistema TN-C
As vantagens de um sistema TN-C são:
Reduz o número de condutores necessários para o fornecimento, o que diminui o custo e a complexidade do cabeamento.
Fornece um caminho de baixa impedância para correntes de falha, o que garante uma rápida operação dos dispositivos de proteção.
As desvantagens de um sistema TN-C são:
Cria um risco de choque elétrico se houver uma interrupção no condutor PEN ou se ele entrar em contato com partes vivas devido a falha de isolamento.
Causa correntes indesejadas em tubulações ou estruturas metálicas conectadas ao PEN em diferentes pontos, o que pode resultar em corrosão ou interferência.
Requer precauções especiais para conectar aparelhos com partes metálicas expostas que possam ser acessíveis simultaneamente com outras partes metálicas aterradas.
Sistema IT
Um sistema IT, mostrado na Figura 5, tem sua fonte isolada da Terra ou conectada à Terra através de uma impedância (como um resistor ou um indutor). A instalação do consumidor está
