O Cobre Como Condutor Elétrico em Sistemas de Aterramento

Com a demanda por segurança na utilização de equipamentos eletrônicos, de modo a evitar eventos desagradáveis nos patrimônios abrangidos pelos sistemas elétricos, usar o cobre como condutor elétrico para sistemas de aterramento é sem sombra de dúvidas crucial.

Componentes como relés, fusíveis, até matérias como o cobre, que é um condutor elétrico para sistemas aterramento, constituem o ponto chave para a fundação de uma instalação de qualidade.

A escolha não acertada de matérias elétricos durante a instalação, pode originar efeitos nefastos, desde choques elétricos que podem atingir pessoas e animais, e em casos mais graves estes podem alastrar-se provocando curtos-circuitos, o que pode originar incêndios de grandes proporções caso os materiais usados não tenham qualidade.

Mas como acabar com os choques elétricos?

Quando a corrente elétrica atravessa pelos fios dos equipamentos elétricos, como computadores , televisões, etc. sempre ocorre um “vazamento” ou por outras palavras “fuga” de elétrons.

E durante esta fuga, os elétrons procuram por um local para desaguar. E para que estes elétrons sejam liberados, deve haver uma diferença de potencial entre o aparelho ou fio que liberta carga e o corpo que vai receber a carga (quem é eletrocutado).

“ Saiba como evitar essas ‘fugas’ já a seguir”

A melhor forma de evitar qualquer problema que pode ser provocado pelos vazamentos de elétrons nos aparelhos e fios, é proporcionado a estes um material que consiga absorver os seus elétrons efetivamente.

O cobre constitui um condutor elétrico muito melhor quando comparado  ao corpo humano, o que torna-o mais atrativo para as cargas soltas, as quais ao em vez de direcionarem-se para o corpo humano, irão optar por seguir o melhor caminho, ou seja, aquele que oferece maior diferença de potencial, neste caso o cobre.

O cobre é empregue na maioria dos casos em sistemas de aterramento como haste de aterramento, onde os elétrons são atraídos até a haste do cobre que está enterrada no solo, a qual por sua vez conclui o trabalho absorvendo a corrente elétrica para o solo.

Com vista a evitar os efeitos negativos provocados pelas fugas de corrente citados acima, é necessário ter um sistema de aterramento nas casas e em edifícios.

Entenda melhor os sistemas de aterramento

O aterramento é definido em geral como um mecanismo utilizado para evitar desequilíbrios na tensão elétrica de qualquer instalação. E para além deste sistema ser usado para prevenir a fuga de cargas elétricas, que podem provocar a morte, o mesmo ainda pode proporcionar bastantes benefícios adicionais.

  • Aumento de tempo de vida dos aparelhos: Na carcaça ou parte metálica da máquina ou equipamento, há geração de cargas eletrostáticas a medida que este é utilizado.

Com o sistema de aterramento essas forças são desviadas para a terra, proporcionando um melhor funcionamento do equipamento, como no caso de sistemas de áudio e Home theaters, onde os ruídos são reduzidos.

  • Proporciona um bom desempenho dos dispositivos de proteção: estes dispositivos são os fusíveis ou disjuntos, os quais deixam de tratar do desvio de cargas a todo momento, passando apenas a intervir em casos de curtos-circuitos ou sobrecarga na instalação.
  • Protege contra as descargas atmosféricas: em caso de chuvas fortes podem ocorrer descargas atmosféricas ou relâmpagos que podem atingir o equipamento que estiver em uso, o que pode provocar consequências graves, mas por meio do sistema de aterramento todas essas cargas são direcionadas para a terra.

A lei brasileira de instalações elétricas (NBR 5410), já exige que todos os circuitos de tomadas e os que servem a equipamentos específicos (tal como é o caso de chuveiros, ar-condicionado, micro-ondas, etc.) tenham um fio terra.

Hoje em dia as tomadas nas quais podemos plugar os nossos eletrodomésticos, vem com um terceiro órfico cujo o potencial é de zero absoluto, o fio terra.

O fio terra é responsável pela recolha de todas as cargas que encontram-se livres nos equipamentos que estão no edifício ou residência. Este fio deve estar ligado a uma ou mais hastes de cobre enterradas na terra.

2 termos importantes a ter em conta no aterramento

É comum muitas pessoas confundirem o terra (PE) com o neutro (N), mas na verdade este dois conceitos são essencialmente distintos. E é importante dominá-los, de modo a entender os diferentes tipos de sistema de aterramento.

Neutro

O neutro de uma forma resumida, é o caminho de retorno para um circuito de corrente elétrica alternada, caminho este que era suposto transportar corrente em condições normais. Esta corrente pode ser produzida por muitas razões, mas tem como principal motivo o desequilíbrio da corrente de fase.

Podem haver outras razões também, mas a magnitude desta corrente é em fração de corrente de fase e em alguns casos, pode ser mesmo o dobro da corrente de fase. Portanto, o fio neutro é sempre assumido como sendo carregado (no circuito ativo).

Este fio neutro é dado à terra (por aterramento), de modo que o segundo terminal do fio neutro transforme-se em potencial zero.

Terra

Terra é usado para redirecionar as cargas soltas do sistema pelo caminho de resistência mínima, garantindo assim uma maior segurança.

Enquanto a fase e o neutro estão conectados à fiação de energia principal, a terra pode ser conectada ao corpo do equipamento ou a qualquer sistema que em condições normais não transporte corrente, porém em caso de alguma falha de isolamento, este pode transportar alguma corrente menor.

Esta corrente não é diretamente proveniente de fio carregado ou fase, mas é de links secundários do sistema que não estejam em contato com o sistema ativo em condições normais .

Esta corrente é geralmente muito menor do que a corrente da linha principal ou a corrente de fase, a qual encontra-se fundamentalmente na ordem de mA. Mas muito cuidado, pois esta corrente de fuga é boa o suficiente para matar alguém ou provocar incêndios.

Porém por meio do fio terra a corrente em fuga é direcionada para um caminho de baixa resistência e enviada diretamente para a haste de cobre que encontra-se enterrada na terra.

Um exemplo bem simples que demostra estes conceitos citados a cima em pratica, é a ligação de um computador à rede elétrica com duas fases de respetivamente +110 VCA , – 110 VCA e com um neutro.

Neste sistema a alimentação é fornecida pela concessionária de energia elétrica, que apenas liga a caixa de entrada ao poste externo se tiver uma haste de aterramento padrão na casa ou edifício em questão. Além disso, a concessionária também exige 2 disjuntores de proteção.

Na teoria, o terminal neutro da concessionária deve ter potencial igual a zero volt. Porém, devido ao desequilíbrio nas fases do transformador de distribuição, é muito frequente esse terminal tender a assumir potenciais que sejam diferentes de zero.

O desequilíbrio de fases ocorre quando temos consumidores com necessidades de potências muito distintas, ligadas em um mesmo link. Por exemplo, um transformador alimenta em um dos meios uma casa normal, e no outro meio, um pequeno estabelecimento de vendas.

Essa diferença de necessidades em um mesmo link, pode provocar uma variação de potencial no neutro. E para evitar que esse potencial varie, é ligando (logo na entrada) o fio neutro a uma haste de terra. Sendo assim, qualquer potencial que tender a aparecer será escoado para a terra.

Devido à diferença na aplicação nunca misturamos aterramento de neutro e terra ( como no exemplo do computador, onde é usado uma fase e neutro). No entanto, ambos são feitos à terra (claro que o processo pode ser diferente).

Se o neutro e o terra forem misturados então o fio da terra que não é suposto carregar toda a corrente em condições normais, pode ter algumas cargas transversalmente e se tornará perigoso.

“Com estes conhecimentos retidos, já podemos passar para o próximo tópico”

Quais são os tipos de aterramento?

Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) brasileira, e por via da norma NBR 5410, são admitidos 3 tipos de aterramento. Mas porque existem três tipos de aterramento? e qual é a diferença?.

A diferença culminante entre os tipos de aterramento estabelecidos, está diretamente ligada a ligação dos condutores neutro e terra entre o equipamento considerado e o transformador que está localizado em via pública.

“ Conheça já nos próximos tópicos os diferentes tipos de aterramento “

Sistema TN-S

Este sistema é formado basicamente por dois condutores que encontram-se paralelamente ligados a carcaça (ou massa) ou parte metálica do equipamento.

Onde temos de um lado o condutor neutro aterrado na saída do transformador, e do outro lado encontramos igualmente aterrado, o fio terra, o qual também deve estar ligado a carcaça do equipamento em questão, atuando na proteção contra choques elétricos (PE).

Sistema TN-C

Neste sistema ocorre um fenômeno que é embora esteja normalizado, não é muito recomendado por alguns profissionais. O fio terra e o neutro encontram-se embutidos no mesmo condutor, ou seja, um único condutor é utilizado como fio terra e neutro simultaneamente (PEN).

Aqui o condutor neutro que sai do transformador deve ser aterrado e seguir em direção ao equipamento, o qual será adaptado respectivamente ao neutro do mesmo e sua carcaça (massa metálica).

Sistema TT

Visto como o sistema mais eficiente, apresenta o neutro aterrado na saída do transformador e levando à carga. E o condutor de proteção neste caso irá contar com a sua própria haste de aterramento, independentemente daquele usado pelo condutor.

A principal característica deste tipo de sistema, fundamenta-se na existência de 2 aterramentos distintos para os condutores responsáveis pelo equilíbrio das cargas nas fases (N) e a segurança proporcionada contra tensões de contato perigosas (PE).

“ Mas qual é o melhor sistema?, já abaixo ”

Logicamente que o melhor sistema de aterramento seria o TT por ser o mais eficiente, porém se não for possível adaptar este sistema por motivos operacionais e de ordem estrutural do ambiente, o melhor que pode ser feito é optar pelo sistema TN-S.

E como última instancia, sinta-se à vontade de usar o sistema TN-C caso os dois primeiros sistemas não se enquadram com as condições operacionais ou da estrutura do ambiente.

Escolha o material ideal para o aterramento

Praticamente todo o processo que visa o estabelecimento de um bom sistema de aterramento, baseia-se na escolha do eletrodo ideal. A escolha deste material fundamental para o aterramento, é feita mediante a consideração de vários fatores de caráter químico do solo, tais como o teor de água, quantidade de sais existentes, entre outros fatores.

Com vista a atender as diversas situações, existem 3 tipos de eletrodos para aterramento:

  1. Haste de aterramento ou eletrodo de aterramento único

A haste é geralmente feita a partir de material altamente condutivo, como é o caso do cobre que aplica-se para produzir o cabo ou haste de cobre nu, que é de alta condutividade de corrente elétrica.

Este material pode ser encontrado em tamanhos e diâmetros variáveis, sendo os mais comercialmente aplicáveis: 2,5 m de comprimento por 0.5 pol de diâmetro e 4,0 m (comprimento) por 1 pol de diâmetro.

Um uso em grupo (barras em paralelo) da haste de enterramento também é aceitável, mas para tal é necessário que verifique-se o valor da resistência obtida que deve ser inferior a 10 Ω.

  1. Malha de aterramento

Este eletrodo de aterramento é altamente recomendado para terrenos extremamente secos. A rede de malha, realizada com cabos de cobre nú, estende-se por toda a área da construção, sendo recomendável montá-lo antes de fazer o contra piso do edifício.

E é também altamente aplicável em estúdios de sonorização, por mais que o solo tenha uma boa resistência.

  1. Estrutura metálica

Esta estrutura é formada por diversos eletrodos de aterramento que encontram-se interligados. Este tipo de eletrodo é mais aplicado em construções, onde as ferragens das estruturas podem ser aproveitadas como eletrodos de aterramento elétrico.

Mas esta opção de aterramento demanda de um grande nível de alerta, pois se por acaso alguma pessoa entrar em contato com superfícies que contenham internamente tais componentes nas instalações em particular, está corre o risco de ser eletrocutada.

A escolha do material ideal para o aterramento nas instalação elétricas, é um ponto que deve ser tratado tendo em conta todas as condições do ambiente onde o sistema será instalado.

E sendo que o aterramento envolve a emersão de cargas elétricas pelos condutores, os quais conduzem a mesma carga até a haste, é de toda importância garantir com que o material usado seja eficiente na condução da corrente, e por isso, o uso do cobre como condutor elétrico é fundamental.

Escolha o material certo e garanta a segurança em suas instalações elétricas.

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