FASCÍCULO NBR 5410 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO FASCÍCULO 49:

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1 FASCÍCULO NBR 5410 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO FASCÍCULO 49: ELETRODO DE ATERRAMENTO O eletrodo de aterramento deve ser construído de tal forma a desempenhar sua função causando a menor perturbação possível, na forma de tensões superficiais no solo sobre o mesmo e em seus arredores ou através do retorno de correntes impulsivas para a instalação elétrica. Quanto ao aspecto construtivo, um eletrodo de aterramento pode ser: Natural: que não é instalado especificamente para este fim, mas que apresenta as condições necessárias para desempenhar a função, em geral as armaduras de aço das fundações; Convencional: que é instalado com este fim, como por exemplo, os condutores em anel, as hastes verticais ou inclinadas e os condutores horizontais radiais em forma de malha. Em , a NBR 5410 determina que toda edificação deve dispor de uma infraestrutura de aterramento, denominada eletrodo de aterramento, sendo admitidas as seguintes opções: a) Preferencialmente, uso das próprias armaduras do concreto das fundações (ver ); ou b) Uso de fitas, barras ou cabos metálicos, especialmente previstos, imersos no concreto das fundações (ver ); ou c) Uso de malhas metálicas enterradas, no nível das fundações, cobrindo a área da edificação e complementadas, quando necessário, por hastes verticais e/ou cabos dispostos radialmente ( pés-de-galinha ); ou, d) No mínimo, uso de anel metálico enterrado, circundando o perímetro da edificação e complementado, quando necessário, por hastes verticais e/ou cabos dispostos radialmente ( pés-de-galinha ). Assim elimina-se a possibilidade de vários eletrodos de aterramento distintos serem instalados para aterrar componentes de instalações diferentes (SPDA, telefonia, energia, dados, etc.) situados na mesma edificação.

2 Eletroduto de aterramento natural O uso do eletrodo de aterramento pelas fundações, técnica utilizada há décadas no exterior, baseia-se na constatação de que o conjunto formado pelo ferro imerso em concreto em contato com o solo apresenta resistividades muito baixas, da ordem 30 a 50 Ω.m a 20 ºC. Além disso, a massa de material condutor representada pelas toneladas de aço nas fundações é muito superior à quantidade de material metálico utilizado nos eletrodos convencionais, reduzindo significativamente o valor da resistência de aterramento (Figura 1). Figura 1 Ferragens da fundação Nos casos em que a infraestrutura de aterramento da edificação for constituída pelas próprias armaduras embutidas no concreto das fundações (armaduras de aço das estacas, dos blocos de fundação e vigas baldrames), pode-se considerar que as interligações naturalmente existentes entre estes elementos são suficientes para se obter um eletrodo de aterramento com características elétricas adequadas, sendo dispensável qualquer medida suplementar (Figura 2).

3 Figura 2 Interligações entre elementos da armadura Nas fundações em alvenaria, a infraestrutura de aterramento pode ser constituída por fita, barra ou cabo de aço galvanizado imerso no concreto das fundações, formando um anel em todo o perímetro da edificação. A fita, barra ou cabo deve ser envolvido por uma camada de concreto de no mínimo 5 cm de espessura, a uma profundidade de no mínimo 0,5 m. Para que não haja falsas expectativas ou utilização indevida dos componentes estruturais, deve-se deixar claro que, em a), está explícita a permissão para utilização das armaduras de fundação. Portanto, as conexões descritas em não devem ser executadas indiscriminadamente ao logo da edificação. Neste sentido, por exemplo, armaduras dos pilares não podem substituir os condutores PE. Eletroduto de aterramento convencional A seleção e instalação dos componentes formadores do eletrodo de aterramento convencional devem observar as seguintes condições: O projeto do eletrodo de aterramento deve considerar o possível aumento da resistência de aterramento dos eletrodos devido à corrosão. Deve considerar também a resistência às solicitações térmicas, termomecânicas e eletromecânicas, ou seja, o dimensionamento dos condutores do eletrodo deve seguir os métodos de relacionados a proteção contra choques elétricos, correntes de curto-circuito e corrosão, inclusive eletrolítica. A seção mínima admissível é mostrada na Tabela 1.

4 Tabela 1 Seção mínima dos condutores para aterramento O tipo e a profundidade de instalação dos elementos do eletrodo de aterramento devem suprir as mudanças nas condições do solo, por exemplo: umidade, para que a resistência ôhmica do conjunto (eletrodo/solo) não varie acima do valor parametrizado em projeto. Devem ser seguidas medidas apropriadas de instalação visando garantir proteção mecânica adequada para que os materiais e conexões possam suportar as condições de influências externas (movimentação do solo, compressão, etc.) (Tabela 2). Neste sentido, devem ser tomados os devidos cuidados com a execução das soldas, aperto das conexões mecânicas com torque adequado e, em alguns casos, pode ser necessário envelopar os condutores em uma mistura de cimento e areia. Tabela 2 Materiais apropriados e suas especificações Não é admitida na composição do eletrodo de aterramento a utilização de tubulações metálicas de serviços (água, esgoto, etc.) ou outros elementos que possam ser periodicamente retirados para manutenção, porém estes devem

5 estar conectados a ele para cumprir as medidas prescritas de equipotencialização; O eletrodo deve possuir distribuição espacial conveniente, além de apresentar valor de impedância (resistência ôhmica) de aterramento condizente com as condições de topologia, dimensões e do solo que o envolve a fim de minimizar as tensões superficiais (toque e passo) que possam surgir. Uma das possibilidades neste caso é dispor o eletrodo de forma a que ele fique posicionado abaixo da edificação ou estrutura a ser aterrada, estendendo-o a pelo menos 1 m de barreiras da divisa (muro, cercas, etc.); Preferencialmente o eletrodo de aterramento convencional deve constituir no mínimo, um anel (fechado) circundando o perímetro da edificação (Figura 3). Portanto não se deve construir um eletrodo de aterramento distante do local onde o mesmo deverá prover a infraestrutura de aterramento; Figura 3 Trecho de um eletrodo em anel A eficiência de qualquer eletrodo de aterramento depende das condições locais do solo. Devem ser selecionados um ou mais tipos, formas e topologias de instalação dos eletrodos de aterramento visando adequar o conjunto às condições do solo e ao valor da resistência de aterramento exigida em função do esquema de aterramento adotado para que haja eficiência na proteção contra choques elétricos, notadamente para esquemas IT e TT. Uma possível escolha neste caso é selecionar um eletrodo em anel ou malha com um perímetro aumentado, o que aumenta sua eficiência. Em casos extremos, pode-

6 se construir um anel por fora do inicial, interligado a ele, para diminuir o valor da resistência (sempre em função da resistividade do solo); O eletrodo deve estar disposto de tal forma a prover pontos de acessibilidade em cada local onde haja entrada de condutores, serviços de utilidades e em outros pontos que forem necessários para satisfazer à equipotencialização; Resistência do eletrodo de aterramento A resistência de aterramento de um eletrodo está definida em 3.15, 3.9 e 3.15 da NBR 5419, e 15751, respectivamente, como: Relação entre a tensão medida entre o eletrodo, o terra remoto e a corrente injetada no eletrodo. A obsessão pela busca de um baixo valor de resistência ôhmica em um sistema de aterramento tem motivos técnicos ligados à diminuição dos valores das tensões superficiais e à proteção contra choques elétricos, especialmente para os esquemas TT. Porém esse motivo tem sido distorcido desde o princípio do conceito até o absurdo de serem exigidos valores de forma indiscriminada sem sequer conhecer-se os dados primários do solo no qual o eletrodo está ou será construído contrariando a premissa básica de que o valor da resistência ôhmica do eletrodo de aterramento deve ser o mais baixo possível considerando, no mínimo, o tipo de terreno no qual o mesmo está ou será instalado. Com uma simples leitura da definição percebe-se que o valor em questão é fruto do ensaio de, basicamente, dois componentes principais: o eletrodo e o solo que o envolve, portanto é conveniente esclarecer que a medição da resistência ôhmica do eletrodo do aterramento não é o ensaio correto para definir a integridade física do mesmo. Este valor mesmo quando obtido através de ensaio devidamente realizado, fornece as condições de funcionamento do conjunto (eletrodo + solo) e dependendo da situação (por exemplo, no caso de um solo em condições ótimas de condutividade que abrigue uma malha de aterramento com alguns condutores dos módulos rompidos) pode apresentar resultados que serão mal interpretados e não ajudarão na detecção das falhas existentes. A NBR 5410 não estabelece valores mínimos, tão pouco recomenda valores de referência para resistência ôhmica do eletrodo de aterramento, privilegiando a equipotencialização e a correta utilização de dispositivos de proteção. Os métodos de medição da resistência ôhmica do eletrodo que constam do anexo J da NBR 5410 têm utilização bastante limitada em função do aumento do número de construções, confinando instalações e elementos metálicos enterrados de tal forma que haja influência mutua entre esses componentes. Essa característica restringe a execução desses ensaios a poucas áreas onde haja espaço livre de interferências. A própria NBR 5410 recomenda que nesses casos seja realizado o

7 ensaio do anexo K relacionado com medição da impedância do percurso da corrente de falta. Há ainda a opção da utilização dos métodos descritos na NBR ou o ensaio de continuidade elétrica descrito na NBR 5419.