Seção: Tutoriais Infraestrutura

 

Aterramento: Princípios de funcionamento

 

A qualidade dos sistemas de aterramento depende basicamente do método de distribuição e especificação dos componentes eletro-eletrônicos utilizados e do tipo de solo onde a estação está localizada. São tantas as particularidades que devem ser levadas em conta, que há quem diga que o seu projeto é uma arte. Alguns desses aspectos estão relacionados a seguir:

 

O "Terra" ou Ponto Referência de Terra

 

Todo sistema elétrico ou eletrônico deve ser referenciado à terra. Este tipo de aterramento é chamado normalmente de terra.  Neste caso, o ponto de terra providencia uma referencia comum para os circuitos dos sistemas presentes na estação telecom.  Para estes pontos, a referência de terra deverá satisfazer aos requisitos funcionais estabelecidos pelo projeto elétrico da instalação, com valores estabelecidos por normas.

 

Existem situações em que partes dos sistemas eletrônicos devem ser independentes não requerendo interconexões com a terra; exceto os componentes que possam haver contato físico com as pessoas, que estes devem estar seguramente aterrados, não permitindo a presença de potenciais perigosos à segurança das pessoas. 

 

A NBR 5419 fornece a seguinte definição para o Raio: "Um dos impulsos elétricos de uma descarga atmosférica para a terra"

 

Em condições atmosféricas propícias, uma separação de cargas ocorre dentro da nuvem, colocando as cargas positivas na parte superior e as negativas na base.

 

A terra esta carregada de cargas positivas, e pequenas descargas, originadas na nuvem, em direção à terra começam a se formar, sendo chamadas de correntes eletrônicas. Elas percorrem um caminho tortuoso, geralmente ramificando-se. Estas descargas não são contínuas, mas se processam em etapas de algumas dezenas de metros e com intervalo de repouso de algumas dezenas de microsegundos. Estas primeiras descargas são chamadas descargas piloto.

 

Quando as descargas piloto se aproximam da terra, outras descargas que se originam na terra, provocam uma corrente iônica, sobem ao encontro daquela que vem da nuvem, formando assim a descarga principal. Nesse instante é formada uma corrente de grande intensidade, chamada corrente de retorno. É esta descarga principal que pode chegar a valores de até 220.000 A.

 

A distância entre a corrente iônica e a corrente eletrônica é que vai determinar o valor da corrente principal (ou corrente de retorno).

 

O aterramento de neutralização de um sistema de pára-raios

 

O aterramento de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas deve ter um tratamento diferenciado. Na realidade este terra deveria ser chamado de "sistema de neutralização de cargas", devido a natureza da eletricidade atmosférica e ao mecanismo das descargas atmosféricas.

 

Quando acontece a descarga elétrica (formação de um raio), toda a carga elétrica induzida pela nuvem de tempestade (na superfície da terra, nas estruturas das edificações, nos sistema elétricos e eletrônicos, e em tudo que estiver abaixo da nuvem), deverá se mover em direção ao ponto de contato da descarga, e a neutralização deverá ser processada em 20 microsegundos ou menos. 

 

Desta forma, os sistemas elétrico, eletrônico, ou qualquer outra parte do local sob influência da nuvem, deverão ter um caminho de baixa resistência e baixa impedância em direção ao ponto de contato de uma descarga atmosférica. Desta forma, os requisitos de funcionamento de um aterramento de pára-raios não devem se restringir apenas nos baixos valores de resistência ôhmica (CC- Corrente Contínua), mas também no caminho de baixa impedância.

 

O aterramento de interface com o solo

 

A interface elétrica entre o sistema de aterramento e o solo é um dos elementos mais críticos para o estabelecimento de um bom aterramento.

 

A conexão terra é na realidade a interface entre o sistema de aterramento e toda a terra, e é por esta interface que é feito o contato elétrico entre ambos ("terra" e sistema de aterramento). Isto é, quanto menor a resistência ôhmica entre os componentes do sistema e o solo em volta, melhor, mais eficiente e seguro o aterramento será.

 

Estes sistemas normalmente necessitam também de um ponto de referência ao terra, uma capacidade de neutralização das cargas elétricas induzidas pelas nuvens de tempestade e uma interface de baixa impedância com a terra. A interligação dos diferentes aterramentos e condutores de descidas dos sistemas tem fundamental importância para a efetividade e segurança desejada.

 

Entretanto, alicerçadas na aleatoriedade de ocorrência de raios e nos períodos longos que podem ocorrer entre um evento e outro, muitas empresas prestadoras de serviços da área insistem em direcionar seus objetivos para alternativas de baixo custo e confiabilidade duvidosa.

 

Voltamos a afirmar, uma proteção efetiva não dispensa os requisitos fundamentais: materiais de qualidade e apropriados para o uso e em quantidade necessária a atender os conceitos da boa técnica e da evolução da tecnologia. Logicamente, os custos estão diretamente relacionados a estes parâmetros, ou seja, recebemos pelo que pagamos.

 

A seguir estão listadas algumas regras básica para o projeto de um sistema de aterramento:

  • Deverá ser prevista malha geral de aterramento, através de cabo de cobre nu e hastes de aterramento de aço revestido por camada de cobre (Barras Copperweld), em quantidade suficiente para se obter uma resistência a terra mínima de 5 ohms.
  • Todas as partes metálicas não condutoras da estação, inclusive a torre, cercas, esteiras, caixa telefônica (RF), etc., deverão ser conectadas à malha geral de aterramento.
  • O neutro da Concessionária, o neutro do gerador, juntamente com as barras de terra e de neutro do Quadro Geral de Entrada (QGE), deverão também ser conectados à malha de aterramento, através de uma única barra de cobre centralizadora dessas conexões.
  • A partir da barra de terra do QGE, será provida interligação com cabo isolado à barra de terra do Quadro de Energia CC da estação. A partir dessa barra de terra, deverão ser providos cabos isolados para aterramento individual de todos os sistemas independentes internos à estação. Os quadros eletrônicos também devem ser aterrados através desse cabo isolado.
  • Deverá ser previsto poços de inspeção para medição de resistência de terra.
  • Deverá ser previsto um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA), tipo Franklin, projetado de acordo com as normas ABNT/NBR-5419 - PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS, ou conforme ANSI/NFPA 78 - LIGHTNING PROTECTION CODE - USA, em sua última revisão.
  • As descidas do sistema de proteção atmosférica deverão ser efetuadas com cabo de cobre nu, devidamente protegidas. A conexão ou não do sistema de proteção atmosférica à malha geral de aterramento deverá ser estabelecido em conjunto com os fornecedores dos equipamentos de telecom da estação, durante a fase de projeto, mantendo as garantias operacionais e de manutenção, sob qualquer situação.