O Impacto da Fiação e o Aterramento na Qualidade de Energia

Muitas variações na qualidade de energia que ocorrem nas instalações do cliente são relacionadas a problemas de fiação e aterramento. É comumente declarado em conferências de qualidade de energia e em revistas que 80 por cento de todos os problemas de qualidade de energia relatados pelos clientes estão relacionados à fiação e problemas de aterramento dentro de uma instalação. Embora isso possa ser um exagero, muitos problemas de qualidade de energia são resolvidos simplesmente apertando uma conexão solta ou substituindo um condutor corroído. Portanto, uma avaliação das práticas de fiação e aterramento é um primeiro passo necessário ao avaliar problemas de qualidade de energia em geral.

O NEC (National Electric Code) dos Estados Unidos e outros padrões importantes fornecem as regulações mínimas de fiação e aterramento. Frequentemente, é necessário ir além dos requisitos dessas normas para alcançar um sistema que também minimiza o impacto das variações dos problemas que diminuem a qualidade de energia (harmônicas, transientes, ruído) nos equipamentos conectados.

 

O que é aterramento?

Segundo o dicionário da IEEE (Standard 100), o aterramento pode ser entendido como uma ligação de condução, intencional ou acidental, pelo qual um circuito elétrico ou equipamento é conectado à terra, ou a algum corpo condutor de extensão relativamente grande que serve no lugar da terra. Essa ligação é usada para estabelecer e manter o potencial da terra (ou do corpo condutor) ou aproximadamente esse potencial, em todos os condutores interligados no mesmo ponto (barramento); essa ligação também é utilizada para conduzir a corrente de terra.

 

Figura 1: Ligação de Aterramento

 

Porque é importante o aterramento?

A razão mais importante para o aterramento é a segurança. Três aspectos importantes relativos aos requisitos do aterramento em relação à segurança e respeito à qualidade da energia são:

• Segurança das Pessoas: A segurança das pessoas é a principal razão pela que todos os equipamentos devem ter um aterramento de segurança. Isto é projetado para evitar a possibilidade de elevadas tensões de contato quando houver uma falha numa parte do equipamento (Fig. 10.2). A tensão de contato é a tensão entre quaisquer duas superfícies condutoras que possam entrar em contato entre elas.

Não deve haver painéis ou caixas “flutuantes” nas proximidades dos circuitos elétricos. Em caso de falha do isolamento ou aplicação inadvertida de umidade, qualquer carga elétrica que aparece em um painel ou gabinete deve ser drenada para a “terra” ou para um objeto que está aterrado de forma confiável. Ou seja, é recomendável o aterramento de todos os paneis de uma instalação elétrica. Entenda-se por “flutuante” todo equipamento que não tem um aterramento sólido com a terra.

• Aterramento para garantir a operação dos dispositivos de proteção: Um caminho de retorno aterrado entre o ponto da corrente de falta e o neutro aterrado da fonte de alimentação é uma medida essencial de segurança dos equipamentos ante picos de tensão que toda instalação elétrica deve garantir. A maioria das normas recomendam a instalação de paneis elétricos aterrados e que a fiação dentro dos condutos seja acompanhada com um condutor nu para garantir um aterramento homogêneo na tubulação. A normas estabelecem as recomendações mínimas que todo sistema de aterramento de uma instalação elétrica deve ter. A seguir encontram-se algumas das principais

• • Deve ser permanente e contínuo.
  • Capacidade de condução segura de qualquer corrente de falta da instalação elétrica que protege.
  • Ter impedância suficientemente baixa para limitar a tensão à terra e para facilitar o funcionamento dos dispositivos de proteção do circuito.
  • Não ter um simples cabo como circuito de aterramento.

• Controle do Ruído: O controle de ruído inclui transientes de todas as fontes. É aqui, nesse ponto que o aterramento está relacionado à qualidade da energia. O aterramento por razões de segurança define os requisitos mínimos para um sistema de aterramento de uma instalação elétrica. Tudo o que é feito no sistema de aterramento para melhorar o desempenho do ruído deve ser feito além dos requisitos mínimos definido nas normas locais e internacionais.

O principal objetivo do aterramento para controle de ruído é criar um sistema de aterramento equipotencial. Diferenças potenciais entre diferentes locais de aterramento no solo podem danificar o isolamento, criar correntes de terra circulantes em cabos de baixa tensão e interferir com equipamentos sensíveis que podem ter múltiplos aterramentos em vários locais.

A equalização da tensão de terra das diferenças de tensão entre as partes de um sistema de aterramento é fundamental para a eliminação de muitas causas que geram ruído e correntes circulantes entre diferentes pontos do sistema. No entanto, se os condutores do sistema de aterramento são longos, é difícil atingir um potencial constante em todo o sistema de aterramento, particularmente na redução do ruído de alta frequência nos equipamentos. Muitas vezes a adição de condutores suplementares, redes de terra, placas de baixa indutância, etc., podem ser necessários para melhorar a qualidade da energia. Estes devem ser usados além dos condutores de aterramento do equipamento, que são necessários para a segurança, e não como um substituto para eles.

 

Problemas com as conexões e os condutores

Uma das primeiras coisas a ser feita durante uma inspeção da instalação do sistema de aterramento é inspecionar a entrada de serviço, o painel principal e principais sub painéis para identificar os problemas relativos aos condutores ou conexões. Uma conexão ruim (defeituosa, solta ou com resistência alta) resultará em um aquecimento anormal, uma possível formação de arco elétrico e queima do isolamento dos equipamentos e dos condutores. A Tabela 1 apresenta um resumo dos problemas com os condutores que podem ser descobertos durante uma inspeção da instalação elétrica.

Problema Observado	Possível Causa
Cheiro queimado no painel, caixa de junção ou equipamento de carga	Conexão ruim, arco elétrico ou fiação sobrecarregada
Painéis sobre aquecidos	Conexão ruim ou disjuntor defeituoso
Zumbido	Arco elétrico
Isolamento queimado	Cabos sobrecarregados,
Equipamentos sem tensão de alimentação	Disjuntor tripado, Conexão ruim, condutores com falha
Tensão intermitente nos equipamentos	Conexão ruim ou arco elétrico
Painel queimado	Conexão ruim ou condutores com falha

Tabela 1: Problemas relativos a condutores e conexões

Fonte: EA – Engenheiros Associados

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