O assunto de aterramento em automação e bastante complexo difícil, abrangente podendo ser aplicada nas mais diversas aplicações e objetivos. Neste post , abordaremos de forma básica e fundamentos das aplicações e normas de aterramento em sistemas de instrumentação e ou controle de automação.
O assunto de aterramento de sistema elétricos recebe muitas denominações diferentes. Dentro do escopo dos sistemas elétricos, não apenas existem definições diferentes, mas cada campo de estudo utiliza o aterramento para obter resultados diferentes.
Em alguns casos, é usado para garantir a segurança de pessoas e equipamentos.
Outras vezes, pode melhorar a clareza do sinal para comunicações digitais. Além disso, o solo pode até ser uma referência para condutores que transportam corrente de dispositivos de carga.
Em instalações elétricas, existem várias definições formais diferenciada conforme um determinado padão ou código, sendo frequente encontrar uma das denominações :Sistema de terra, Aterramento, Sistema aterrado etc. No entanto, como o próprio nome sugere, o aterramento é uma conexão do sistema elétrico, dispositivos elétricos e gabinetes de metal com o aterramento. Também é conhecido como ligação à terra, ou seja, conexão com a terra.
Embora existam sistemas elétricos não aterrados - porque eles são excluídos do aterramento por códigos ou por razões operacionais - a maioria dos arranjos são aterrados de alguma forma ou pelo menos deveriam ser para segurança pessoal e o sistema.
Como já comentado existe uma grande variedade de sistemas de aterramento o que torna praticamente impossível que se tenha conhecimento de todos os tipos em função do grande numero de normas e padrões existentes que regulam esse sistema. Desta forma essa postagem espera apresentar os tipos básicos e comuns dos sistemas de aterramentos, buscando apresentar algumas aplicações e comuns dando luz para estudos mais aprofundados de alguns conceitos e aplicações.
Qual é o seu objetivo do sistema ?
Quando a maioria das pessoas fala sobre aterramento, elas imaginam o contexto de tomadas aterradas e fios terra verdes entre as máquinas. Porem em alguns outros lugares a ideia de aterramento é uma haste fincada ao solo das residências em outras instalações tipo postes de distribuição de energia, subestações e muitos outros sistemas elétricos .
O recomendado é que nas residências os corpos metálicos dos eletro domésticos e tomadas estejam sempre ligados a um sistema de aterramento, essa recomendação na verdade é válida para todos as instalações onde possa ocorrer fuga de carga elétrica para o meio externo. O ponto principal deste sistema de aterramento é que, se de alguma forma uma tensão tocar qualquer metal, diretamente, ou através da água, pele ou outro condutor, esse sistema de aterramento oferecerá um caminho imediatamente até o ponto mais próximo para a drenagem dessa tensão sem que cause dando a pessoa ou ao meio externos. Essa rede de fios interconectados não apenas fornece um caminho no caso dessas falhas de tensão ativa( também chamada de corrente de fuga), mas também faz com que cada objeto tenha o mesmo potencial de tensão, equipotencializando os corpos metálicos equilibrando seus potenciais.
Este bloco de terminais mostrado acima tem uma base de metal exposta, presa ao trilho DIN de metal, fornecendo uma conexão com o restante da máquina.
Tópicos básicos
O aterramento é geralmente agrupado em duas áreas principais: segurança pessoal e condicionamento de sinais. As regras que envolvem o uso são ditadas de alguma forma por qual categoria a situação exige.
A primeira categoria é de aterramento para equipamentos e segurança pessoal. Esta categoria inclui todas as conexões de máquinas residenciais e industriais e segue regulamentos muito específicos sobre tamanhos, localizações, cores e resistências dos fios.
A segunda categoria é o aterramento com o objetivo de condicionar o sinal. O aterramento pode ajudar a reduzir problemas nas comunicações digitais de baixa voltagem e alta velocidade. Isso torna uma discussão muito importante ao lidar com redes industriais, circuitos digitais e aplicativos de radiofrequência (RF), entre muitos outros.
Com essas informações, é hora de explorar alguns exemplos específicos dos usos dessas categorias.
Exemplos de aterramento
Entendo que muitos são os tipo de definição para aterramentos procuro em minhas avaliações não ser tão exigentes em relação a denominação mais sim a eficiência que o sistema apresenta isso porque, muitas vezes uma indústria pode adotar um termo para um conceito que, embora não seja tecnicamente correto, geralmente é entendido.
Esses casos são perfeitamente apropriados para mim - não é minha função corrigir um colega profissional em outro campo. Mas, na maioria dos casos, pode ajudar a fornecer alguma clareza e compreensão para um tópico.
Vamos os Tipos mais comuns.
Aterramento neutro
Esse método de aterramento é de suma importância , esse método surgiu da necessidade de aterrar os transformadores ao seu ponto essa prática também é muito recomendada para máquinas rotativas de forma a evitar e controlar as taxa de falhas e distúrbios transitórios melhorando e garantindo a continuidade e qualidade do serviço.
Os principais tipos de aterramento neutro são:
Não aterrado: o aterramento não é feito de propósito, mas o sistema é aterrado devido à sua capacitância natural em relação ao solo
Através da impedância
Resistência - alta resistência, baixa resistência
Reatância - alta reatância, ressonância (alta reatância também), baixa reatância
Sólido (eficaz)
O aterramento sólido. Baseia em manter um cabo elétrico interligado a uma malha de terra interligado em vários pontos sólidos. com as seguintes vantagens:
Limita a tensão que será aplicada ao isolamento do equipamento. Lembre-se de que os materiais usados no isolamento precisam suportar a tensão aplicada;
Limita a tensão do sistema aos gabinetes de aterramento ou equipamento, em condições normais e de falha, aumentando a segurança do pessoal;
Minimiza potenciais sobre tensões transitórias;
Fornece uma fonte de retransmissão de corrente de falta à terra, permitindo a rápida eliminação de falhas.
Segurança em sistemas residenciais
A segurança dos sistemas residenciais é o exemplo mais comum é o aterramento das tomadas, nosso padrão de tomada conforme a NBR devem possuir o pino e aterramento, devendo esse estar ligado ao ponto de terra, permitindo assim que qualquer tipo de falha na fiação elétrica tenha caminho preferencial para o sistema de aterramento da instalação, com sorte desligando um disjuntor em vez de apresentar um risco de choque.
Quando o perigo de choque é mais crítico, principalmente quando a água está próxima, é necessária que a tomada tenha um sistema de segurança ainda mais crítico que é um sistema próprio e local de proteção contra fuga de corrente. Um excelente dispositivo para essa proteção é a tomada com proteção. Caso não seja possível pontual com o uso de uma tomada adequado sugere-se o uso de um circuito independente e o uso de uma disjunto residual em seu quadro de distribuição. A água pode criar um caminho para um choque, mesmo em um dispositivo conectado corretamente; portanto, ambientes úmidos exigem mais atenção à segurança.
Quadros e motores de máquinas industriais
Os quadros e motores de máquinas industriais têm pontos de conexão de aterramento muito específicos, bem como requisitos sobre a quantidade máxima de resistência que deve ser medida através dos fios de aterramento. SEMPRE medirão menos resistência do que o dispositivo de carga que estão protegendo. Qualquer falha (ou novamente, a umidade) deve percorrer um caminho de terra de volta à fonte, tropeçando em um disjuntor ou queimando um fusível.
Sistemas de controle de tensão DC
Nos sistemas de tensão CC, particularmente nos sistemas de controle, uma rede de terra pode impedir que a interferência eletromagnética (EMI) ou 'ruído' seja introduzida nos fios de comunicação, fornecendo uma camada protetora ao redor de um fio.
O EMI é introduzido a partir de motores e outras fontes CA, mas pode ser bloqueado por um fio aterrado enrolado nos condutores do cabo. Esses fios 'blindados' têm uma malha de tecido ou folha metálica logo abaixo da camisa de isolamento, e isso é conectado à rede de aterramento.
A conexão de terra de uma placa de circuito impresso.
Nesse caso, como placa de fonte de alimentação, fornece proteção contra ruído e também uma conexão de segurança redundante para o transformador na placa.
Gabinetes de controle e dispositivos de distribuição de energia CA
As conexões de aterramento dentro dos gabinetes de controle e em torno dos dispositivos de distribuição de energia CA seguem muitas das mesmas regras que os motores mencionados anteriormente. Esse tipo de aterramento também é chamado de "ligação" e pode ser visto em todos os gabinetes de controle de metal. Um fio verde ou verde / amarelo é conectado ao gabinete com parafusos, contra porcas ou blocos de terminais especiais que conectam os fios aos gabinetes de metal.
Os fios de saída do transformador também serão conectados ao terra usando estratégias que permitem saídas de tensão única ou múltipla, mantendo o caminho consistente através de um desses fios de volta à rede aterrada.
Resumo dos Fundamentos de Aterramento
O aterramento é uma prática comum em quase todos os sistemas elétricos. Mas para cada especialidade, as definições e práticas serão diferentes.
Um amplo estudo revela duas categorias básicas de aterramento: para segurança de equipamentos e pessoal e para proteção e condicionamento de sinais.
Fontes :
NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão : https://www.prolazer.com.br/download/9a1158154dfa42caddbd0694a4
Shneider eletric : https://www.se.com/br/pt/product-range-presentation/61950-interruptor-diferencial-residual-easy9---dr-idr/#tabs-top
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