Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores enterrados, cujo objetivo é realizar o contato entre o circuito e o solo com a menor impedância possível. Os sistemas mais comuns são hastes cravadas verticalmente, condutores horizontais ou um conjunto de ambos.
A forma de aterramento mais completa é a malha de terra, composta de condutores horizontais formando um quadriculado, com hastes cravadas em pontos estratégicos. As malhas são amplamente usadas em subestações. Além das funções descritas anteriormente, as malhas de terra devem assegurar que os níveis de tensão de toque e de passo sejam inferiores ao risco de morte por choque.
A haste de aço cobreado é um material típico em sistemas de aterramento, consistindo em uma alma de aço revestida por uma camada de cobre. Como formas de conexão são usadas conexões mecânicas e soldas de campo, estas sendo as mais recomendadas.
Um aterramento bem projetado possui uma impedância típica entre 1Ω e 10Ω (ou ohms), encontrando-se em grandes subestações valores bem abaixo de 1Ω. Em certas locações, como em solos muito secos ou rochosos, é praticamente impossível alcançar estes valores, no qual o projetista deve conviver e traçar alternativas.
A resistência de aterramento é muito dependente da constituição do solo, sua umidade e temperatura, portanto pode apresentar grandes variações ao longo do ano. Ainda, pressões devido a equipamentos pesados e até abalos sísmicos podem romper os cabos do sistema de aterramento, sendo necessário inspeções regulares.
A resistência de aterramento também pode apresentar variações de acordo com a frequência e intensidade das correntes injetadas, como por exemplo, para correntes de corrente contínua, a frequência industrial ou a alta frequência, comumente presentes em descargas atmosféricas. Níveis elevados de energia em um aterramento podem provocar fenômenos de ionização do solo (havendo similaridade ao efeito corona), além do aquecimento natural dos cabos e das juntas.
O aterramento consiste na conexão sólida de um dispositivo, massa ou sistema à terra, com propósito de proteção ou necessidade para adequado funcionamento do aparelho ou sistema.
O aterramento com finalidade de proteção consiste na conexão sólida e de baixa impedância à terra de carcaças e elementos metálicos não destinados a condução de corrente. Os principais deste aterramento são:
Mitigar a diferença potencial entre carcaças ou massas; entre massas e elementos metálicos não destinados a condução de corrente sob valores seguros, tanto em condições normais e funcionamento como em condições de defeito ou sobretensões transitórias.
Proporcionar circuito de retorno à terra adequado e de baixa impedância às correntes de falta.
O aterramento funcional consiste na conexão sólida e de baixa impedância à terra de um dos condutores vivos do sistema (normalmente o neutro), com a finalidade de prover ao circuito:
Referência e estabilização da tensão da instalação em relação à terra durante operação normal;
Limitação de sobretensões decorrentes de manobras em circuitos ou descargas atmosféricas;
Os circuitos elétricos podem classificados, em relação ao método de aterramento, como:
Solidamente aterrados;
Aterrados através de impedância (resistor ou reator);
Não aterrados.
Esquemas de aterramento.
Na ABNT NBR-5410 os esquemas de aterramento referem-se a esquemas polifásicos e usam como exemplos sistemas trifásicos.
As instalações elétricas de baixa tensão devem obedecer, quanto aos aterramentos funcional e de proteção, a três esquemas de aterramento básicos (TT, TN e IT), designados pela seguinte simbologia:
1ª letra – indica a alimentação em relação à terra:
T – um ponto diretamente aterrado
I – nenhum ponto aterrado ou aterramento através de impedância razoável
2ª letra – situação das massas em relação à terra:
T – diretamente aterradas (qualquer ponto)
N – ligadas ao ponto de alimentação aterrado (sem aterramento próprio)
I – massas isoladas, não aterradas
Outras letras – especificam a forma de aterramento da massa, utilizando o aterramento da fonte de alimentação:
S – neutro e proteção (PE) por condutores distintos (separados)
C – neutro e proteção em um único condutor (PEN).
Esquema TN
O esquema TN possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutores de proteção. São consideradas três variantes do esquema TN, de acordo com a disposição do condutor neutro e do condutor de proteção.
Esquema TN-S
O esquema TN-S (Terra-Neutro separados) – no qual o condutor neutro (N) e proteção (PE) distintos (separados).
Esquema TN-C-S
O esquema TN-C-S (Terra-Neutro – Comuns – separados) – Em parte do qual as funções de neutro e de produção são combinadas em um único condutor.
Esquema TN-C
O esquema TN-C (Terra-Neutro comuns) – no qual as funções de condutor neutro (N) e proteção (PE) são combinados num único condutor, na totalidade do esquema.
Esquema TT
O esquema TT possui um ponto de alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a eletrodo de aterramento eletricamente distinto do eletrodo de aterramento da alimentação.
Esquema IT
No esquema IT todas as partes vivas são isoladas da barra de terra ou um ponto de alimentação é aterrado através de uma impedância. As massas da instalação são aterradas, verificando-se as seguintes possibilidades:
Massas aterradas no mesmo eletrodo de aterramento da instalação, se existente.
Massas aterradas em eletrodo de aterramento próprio seja porque não há eletrodo de aterramento da alimentação, seja porque o eletrodo de aterramento das massas é independente do eletrodo de aterramento da alimentação.
Nota:
1 – O neutro pode ou não ser distribuído.
A – Sem aterramento da alimentação.
B – Alimentação aterrada através de impedância.
B1 – Massas aterradas em eletrodos separados e independentes do eletrodo de aterramento da alimentação.
B2 – Massas coletivamente aterradas em eletrodo independente do eletrodo de aterramento da alimentação.
B3 – Massas coletivamente aterradas no mesmo eletrodo da alimentação.
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