ESPAÇO TÉCNICO

TÓPICOS DE INSTALAÇÃO DE SISTEMAS

   O aterramento em sistemas de telecomunicações ou sistemas eletrônicos de um modo geral, visa sua proteção e a boa performance.  Aqui, abordaremos:


- Sobretensão Transiente:

   Sistemas de processamento de dados, telemática e telefonia são altamente vulneráveis a sobretensões transientes por duas razões:

  • Alta integração dos componentes eletrônicos,
  • Redes de transmissão de dados muito extensas, as quais podem ser afetadas por uma grande diversidade de perturbações.


- Origem da Sobretensão:

   Sobretensões transientes têm quatro causas principais

  • Raios, que serão mostrados mais adiante,
  • Surtos provocados por chaves industriais,
  • Descargas eletrostáticas (DEE, do Inglês ESD: Electro-static discharges),
  • Pulsos eletromagnéticos de origem nuclear (PEMN, do Inglês NEMP: Nuclear electro-magnetic pulses).

   Dependendo de sua origem, a sobretensão difere em amplitude, energia, forma e taxa de reincidência.  Enquanto os fenômenos dos surtos industriais e raios são bem conhecidos por muitos anos, as perturbações DEE e PEMN são de longe mais específicas e são resultados de recentes avanços tecnológicos (uso massivo de semicondutores para os mais antigos e armas termonucleares para os mais recentes).

 


- Surtos Industriais:

   Este termo se refere aos fenômenos causados pelo chaveamento de fontes de energia elétrica ON e OFF.

   As causas dos surtos industriais são:

   Estes fenômenos vão gerar muitos KVs de sobretensão transiente em um intervalo de tempo de aproximadamente um microsegundo (ms), perturbando equipamento e redes que estejam conectados à energia elétrica local.

 

- Descargas Eletrostáticas (DEE):

   As descargas eletrostáticas (DEE) podem ser geradas pelo ser humano que é comparado, eletricamente, a um capacitor de 100 a 300 pF (pico Farads).  Ao mover-se sobre um carpete, por exemplo, uma pessoa pode acumular até 15KV e descarregar em uns poucos ns com uma corrente de aproximadamente 10A.  Circuitos integrados são sensíveis a este tipo de perturbação.

 

- Pulsos Eletromagnéticos de Origem Nuclear (PEMN):

   Uma explosão nuclear exoatmosférica numa altitude entre 40 e 400Km causa um campo magnético intenso (até 20KV/m) irradia sobre sobre a Terra uma área de até 1200Km para uma explosão de 400Km de altura.  O campo formado atinge sua máxima amplitude em 10 ns e dura 1ms.

   No nível do solo, o campo vai induzir sobretensão transiente muito alta nas linhas de energia, linhas de transmissão e antenas, afetando-as ou destruindo-as.

   Todos os sistemas conectados (circuitos de alimentação, equipamentos de telefonia, etc) vão estar sujeitos à sobretensão.  O campo levantado pode atingir muitos KV/ns.

   Apesar de ser difícil eliminar a sobretensão induzida por um pulso eletromagnético, existem meios de reduzi-la através do fortalecimento do sistema de proteção.

  1. Blindagem:  uma essencial precaução porém, muitas falhas intencionais (portas, ventilação, conduítes, etc) ou falhas acidentais a tornam imperfeita devendo, portanto, ser reforçada.
  2. Filtragem e proteção contra sobretensão adaptadas para os fenômenos PEMN carregados por cabos de alimentação, de dados ou por antenas.

 

- Consequências da Sobretensão:

   Os efeitos da sobretensão em equipamentos eletrônicos são de muitos tipos, listados abaixo de forma decrescente:

  1. Destruição:
  1. Operação imprópria:
  1. A longo prazo

 

- Padrões:

   Devido à diversidade e à importância do fenômeno das transientes, organizações de padronização criaram especificações para testar as reações dos equipamento à sobretensão.  Tais fenômenos primeiro tiveram que ser definidos, os quais levaram a uma série de ondas padronizadas (onda de tensão e onda de corrente mostradas abaixo) e, então, para vários padrões tais como:

  • NFC 98010 (segurança de telemática e terminais telefônicos),
  • NFC 61740 (proteção para instalações de baixa voltagem),
  • IEEE 587 (padrão de surto para linhas de força),
  • K20 recomendada pela CCITT (resistência de equipamentos para sobretensão e sobrecorrente).

 

- Proteção contra descargas elétricas atmosféricas (Raios):

   VOCÊ SABIA QUE:

  • Na Terra ocorrem cerca de 100 relâmpagos por segundo e, no Brasil, ocorrem 3,2 relâmpagos por segundo. É a maior incidência de raios de todo o mundo.
  • Há cerca de 6000 mortes por ano, sendo 200 no Brasil  devido às descargas atmosféricas.
  • Anualmente, são responsáveis por prejuízos de aproximadamente 1 bilhão de dólares em todo o mundo.

   Os raios, estudados desde a primeira pesquisa de Benjamin Franklin em 1749 têm, paradoxalmente, se tornado crescente em nossa sociedade altamente eletrônica.

FORMAÇÃO DOS RAIOS 
 

 

- Como ocorre o Raio?

   Ao longo dos anos, várias teorias foram desenvolvidas para explicar o fenômeno dos raios. Atualmente, tem-se como certo que a fricção entre as partículas de água e gelo que formam as nuvens provocadas pelos ventos ascendentes de forte intensidade, dão origem à grande quantidade de cargas elétricas.  Verifica-se, experimentalmente, que as cargas elétricas positivas ocupam a parte superior da nuvem, enquanto as cargas elétricas negativas se posicionam na parte inferior.

   Consequentemente, acarreta intensa migração de cargas positivas na superfície da terra para área correspondente à localização da nuvem.  Desta forma, as nuvens têm características bipolares.

   A concentração de cargas elétricas positivas e negativas numa determinada região faz surgir uma diferença de potencial entre a terra e a nuvem.  No entanto, o ar apresenta uma determinada rigidez dielétrica, normalmente elevada, e que depende de certas condições ambientais.  O aumento desta diferença de potencial, que se denomina gradiente de tensão, poderá atingir um valor que supere a rigidez elétrica do ar interposto entre a nuvem e a terra fazendo com que as cargas elétricas negativas migrem na direção da terra, num trajeto tortuoso e normalmente cheio de ramificações cujo fenômeno é conhecido como DESCARGA PILOTO.  É de, aproximadamente, 1 KV/mm o valor do gradiente de tensão para qual a rigidez dielétrica do ar é rompida.

   A ionização do caminho seguido pela descarga piloto propicia condições favoráveis de condutibilidade do ar ambiente.  Mantendo-se elevado o gradiente de tensão da região entre a nuvem e a terra surge, em função da aproximação do solo de uma das ramificações da descarga piloto, uma descarga ascendente constituída de cargas elétricas positivas denominadas de descarga de retorno ou principal de grande intensidade, responsável pelo fenômeno conhecido como TROVÃO.

   TROVÃO é o deslocamento da massa de ar circundante ao caminhamento do raio, em função da elevação de temperatura e, consequentemente, do aumento de volume.

   Não se tem como precisar a altura do encontro entre estes dois fluxos de cargas que caminham em sentidos opostos mas acredita-se que seja a poucas dezenas de metros da superfície da terra.

   A descarga de retorno atingindo a nuvem provoca, numa determinada região da mesma, neutralização eletrostática temporária.

   Na tentativa de manter o equilíbrio dos potenciais elétricos no interior da nuvem, surgem nesta intensas descargas que resultam na formação de novas cargas negativas na sua parte inferior, dando início às descargas reflexas ou secundárias, no sentido da nuvem para a terra tendo como canal condutor aquele seguido pela descarga de retorno que, em sua trajetória ascendente, deixou o ar intensamente ionizado.

   As descargas reflexas ou secundárias podem acontecer por várias vezes, após cessada a descarga principal.  Vários especialistas realizam medições das correntes de descargas com a finalidade de determinar a sua grandeza e os valores percentuais em que elas ocorrem ou seja:

- 0,1% são superiores a 200 KA         - 0,7% são superiores a 100 KA,

- 5,0% são superiores a 60 KA           - 50% são superiores a 15 KA

   Também ficou comprovado que a corrente da descarga tem uma única polaridade, isto é, uma só direção.  Uma onda típica de descarga atmosférica foi determinada para efeitos de estudos específicos.

RAIO é uma transferência de cargas elétricas entre uma nuvem e a terra, que apresenta entre outras, as seguintes características:

  • Duração:  entre 10 e 14 ms.
  • Temperatura:  entre 15000 e 30000 graus C (5 vezes a temperatura da superfície do Sol).
  • Corrente:  entre 15 e 200 KA.

Um raio pode causar danos a equipamentos eletrônicos de duas maneiras:

  • Diretamente, quando o raio atinge uma edificação e causa danos tanto na construção quanto nos equipamentos.
  • Indiretamente, quando o raio cai nas proximidades de uma edificação e sua sobrecarga danifica equipamentos através da rede elétrica.

   Existem proteções adequadas para cada caso.  Um raio luminoso é gerado entre duas zonas de carga oposta, freqüentemente entre nuvens de tempestade ou entre uma nuvem e a terra.  O raio pode viajar por vários quilômetros, progredindo sucessivamente em direção à terra e criando um canal ionizado.  Uma vez que a terra é atingida, um flash real ou retorno toma lugar.  Uma corrente de muitas vezes 10KA vai, então, viajar da terra à nuvem ou vice-versa via canal ionizado.

- Efeitos diretos:

   No momento da descarga, existe um fluxo de corrente pulsante o qual varia de 1.000 a 100.000 ampères de pico, com um intervalo de tempo de aproximadamente um microsegundo.  Este efeito direto pode ser considerado como um pequeno fator de destruição causado aos sistemas elétricos ou eletrônicos, desde que bem localizado.  A melhor proteção ainda é o pára-raio desenhado para captar e conduzir a corrente de descarga até um certo ponto.

- Efeitos indiretos:

  • Impacto em linhas aéreas:

   Como tais linhas estão muitos expostas, elas podem ser atingidas diretamente por um raio, os quais podem destruir total ou parcialmente os cabos.  Uma onda de tensão significante vai caminhar naturalmente ao longo dos condutores até o equipamento conectado à linha.  O nível de prejuízo causado ao equipamento por raios depende da distância entre o equipamento e o local da queda do raio.

  • Campo eletrostático:

   Uma elevação neste campo (até 50KV/m) pode criar um potencial de campo eletromagnético em linhas aéreas próximo a nuvens de tempestade carregadas, ou micro partículas no ar gerando pulsos eletromagnéticos muito rápidos, os quais podem perturbar o equipamento eletrônico no local.

  • Potencial de elevação em terra:

   O fluxo de raios no solo cria um potencial em terra que aumenta de acordo com a variação da intensidade da corrente e resistividade do solo local.  A sobretensão espalhará pelo solo e, dessa forma, afetará todos os locais onde tenha equipamentos eletrônicos.

 

- Radiação Eletromagnética:

   O raio pode ser comparado a uma antena de quilômetros de altura carregando um pulso de corrente de muitas vezes 10kA, irradiando intensos campos eletromagnéticos (muitos KV/m por 1,5 Km).  Estes campos vão induzir alta voltagem e corrente nas linhas e equipamentos das proximidades.  O nível de tensão depende da proximidade e da forma do link do raio com o terra.

   Pelo visto, já dá para imaginar a importância a necessidade de um bom aterramento, para que correntes desta magnitude possam fluir adequadamente para a terra.  A malha de terra compreende a parte mais importante do sistema de proteção, pois ela é responsável pelo escoamento da corrente.  Não basta cravar hastes ou cantoneiras aleatoriamente pelo solo ou, também, se preocupar somente com os valores ôhmicos que a malha irá apresentar pois, o solo tem características que diferem de um Iocal para outro e, portanto, o dimensionamento correto somente pode ser conseguido a partir de método adequado e eficiente.

   Para completar esta proteção temos que proporcionar meios para que estas altas correntes sejam drenadas para a malha de terra.  Isto se faz por meio de pára-raios que além de apresentar característica de cobertura cônica, drenam as cargas.  Em se tratando de proteção de equipamentos eletrônicos, é de suma importância verificar se a malha de aterramento é adequada.  Ou seja, todos os equipamentos interligados deverão estar sob um mesmo referencial de terra.  Com isso, se evitará que correntes de ''Ioop'' circulem pelas interligações entre equipamentos vindo a causar sérios danos aos mesmos prejudicando a performance do sistema de comunicações.

 

- Pára-Raios:

   Pára-raios é um sistema destinado a proteger uma estrutura contra os efeitos das descargas atmosféricas.  É composto de um sistema externo de proteção (consiste em captores, condutores de descida e sistema de aterramento) e de um sistema interno de proteção (composto de um conjunto de dispositivos que reduzem os efeitos elétricos e magnéticos da corrente de descarga atmosférica dentro do volume a proteger).

   Todo pára-raios possui um aterramento no solo.  Supõe-se que esse aterramento esteja com uma resistência elétrica baixa e que seja dentro das normas estabelecidas.  Assim sendo, a enorme carga elétrica do raio pode ser canalizada para esse aterramento e tende a desaparecer, no entanto, como isto não acontece instantaneamente, ocorre um fenômeno chamado de efeito periférico de terra ou efeito periférico de descarga.

  • Efeito Periférico de descarga: é um fenômeno que ocorre imediatamente após a queda de um raio na terra, seja ele conduzido por um pára-raios ou uma árvore.  As cargas elétricas do raio são extremamente elevadas e não conseguem se dissipar instantaneamente.  Elas eletrificam a superfície do solo num raio de aproximadamente 150 metros e, com isto, tornam o solo eletrificado por frações de segundos.  Esse é o fenômeno que pode eletrocutar o gado em um pasto ou induzir um surto elevado na instalação elétrica ou telefônica que estiverem nas proximidades.  Os danos podem ser grandes.

   Os tipos de pára-raios mais utilizados são:  Franklin e Gaiola de Faraday.  Para o tipo Franklin, o ângulo de cobertura é de 60º, o captador do mesmo possui pontas, devido à propriedade eletrostática das pontas que acumula um número maior de ions positivos tendo, assim, a capacidade de atrair os raios para si.

   Um sistema típico de aterramento por pára-raios comum às instalações de satélites pode ser visto na figura abaixo.  Observe que as conexões de terra devem ser sempre dirigidas a um único ponto central de terra de maneira a impossibilitar a circulação de corrente (ruído) de ''loop''e, observe também, a área total coberta pelo pára-raios.

 
Área de cobertura do pára-raios:   D = 3½  x H 

 

   Alguns pontos importantes a serem verificados quando em atendimento são:  Testes da tensão proveniente da concessionária (FF/FN/FT/NT), testes da tensão suprida pelo No-Break (FF/FN/FT/NT), e tensão estabilizada.  Verificar mínimos e máximos estão estáveis e dentro dos limites aceitos pelos equipamentos.

- Tipos de Aterramento:

   Toda e qualquer instalação elétrica de alta e baixa tensões, para funcionar com desempenho satisfatório e ser suficientemente segura contra riscos de acidentes fatais, deve possuir um sistema de aterramento dimensionado adequadamente para as condições de cada projeto.

O sistema de aterramento visa:

  • Segurança de atuação da proteção.
  • Escoamento de cargas estáticas.
  • Baixas resistências de aterramento.
  • Proteção da instalação contra descargas atmosféricas.
  • Proteção do indivíduo contra contatos com partes metálicas da instalação energizadas acidentalmente.
  • Uniformização do potencial em toda área do projeto, prevenindo contra lesões perigosas que possam surgir durante uma falta fase e terra.

- Simbologia de Sistemas de Aterramento:

   A NBR 5410/90 utiliza a seguinte simbologia para classificar os sistemas de aterramento:

1-   Primeira letra: situação da alimentação em relação à terra:

2-   Segunda letra: situação das massas em relação à terra:

3-   Outras letras (eventuais): disposição do condutor neutro e do condutor de proteção:

 

- Classificação dos Sistemas de Aterramento:

  • TN
  • TN-S
  • TN-C
  • TN-C-S
  • TT
  • IT

   A seguir, serão feitas algumas considerações sobre o sistema TN-S que é o sistema utilizado no aterramento de equipamentos eletrônicos sensíveis.

- Sistema TN-S:

   É aquele no qual o condutor neutro e o condutor de proteção são distintos.  É comumente conhecido como sistema a cinco condutores.  Neste caso, o condutor de proteção conectado à malha de terra na origem do sistema, que é a subestação, interliga todas as massas da instalação que são compostas principalmente pela carcaça dos motores, dos transformadores, por quadros metálicos, suporte de isoladores, etc.  O condutor de proteção é responsável pela condução das correntes de defeito entre fase e massa.  As massas solidárias ao condutor de proteção PE (protection earth) podem sofrer sobretensões, devido à elevação de potencial no ponto de ligação com o neutro do sistema.

   Todas as massas de uma instalação devem ser ligadas ao condutor de proteção, no entanto, a norma dispensa o uso do condutor de proteção nos circuitos de iluminação e tomadas em unidades residenciais.  O condutor neutro é isolado, portanto, a queda de tensão do neutro devido à corrente de desequilíbrio do sistema não será transferida para a carcaça dos painéis e do motor.  A barra de terra (PE) está ligada à carcaça ou, simplesmente, às massas (carcaça dos quadros de comando, carcaça do motor, etc.).

 

- Aterramento para equipamentos eletrônicos sensíveis:

  Algumas considerações devem ser feitas quando falamos de aterramento de equipamento eletrônicos sensíveis:

  • O condutor neutro é normalmente isolado e o sistema de alimentação empregado deve ser o TN-S.
  • O condutor neutro exerce a sua função básica de conduzir as correntes de retorno do sistema.
  • O condutor de proteção exerce a sua função básica de conduzir à terra as correntes de massa.  Todas as carcaças devem ser ligadas ao condutor de proteção.
  • O condutor de equipotencialidade deve exercer a sua função básica de referência de potencial do circuito eletrônico.

   A NBR 5410 estabelece que ao terminal ou barra de aterramento principal deve, obrigatoriamente, ser ligado o condutor de aterramento funcional ou condutor neutro, nas instalações alimentadas diretamente por rede de distribuição pública em baixa tensão que utilizarem o esquema TN, o que corresponde à maioria das soluções adotadas pelas concessionárias brasileiras.

   A NBR 5410 estabelece, também, que se estabeleça uma conexão entre as barras de terra de segurança dos equipamentos ou painéis de comando para que sejam equalizadas através de condutores equipotenciais, já que elas normalmente estão submetidas a potenciais diferentes.  Esses condutores de equipotencialidade da ligação equipotencial principal devem possuir seções que não sejam inferiores à metade da seção do condutor de proteção de maior seção da instalação com um mínimo de 6 mm2.  No entanto, essas seções podem ser limitadas a 25mm2 se o condutor for de cobre ou a seção equivalente for de outro metal.

   Como existem várias possibilidades de executar o aterramento de um equipamento eletrônico sensível, o que vem sendo feito ao longo de muitos anos  de utilização de equipamentos sensíveis, a seguir serão consideradas as formas de aterramento mais empregadas definindo-se, em cada uma delas, as suas vantagens e desvantagens.

 

- Sistema de aterramento de força:

   Nesse caso, tanto a carcaça dos equipamentos eletrônicos sensíveis como a barra de sinal eletrônico são aterradas na malha de terra do sistema de força ou, mais especificamente, na malha de terra da subestação quando se tratar de instalações elétricas industriais e comerciais de médio e grande portes.

   As malhas de terra do sistema de força são projetadas para operarem com correntes de baixa freqüência, no caso, a freqüência industrial de 60 Hz.  Porém, tratando-se de equipamentos eletrônicos sensíveis, cuidados adicionais devem ser tomados quando estão envolvidas correntes de freqüência muito alta, na faixa de dezena de MHz o que, por si só, limita a eficácia deste tipo de aterramento.

   A análise desse tipo de aterramento leva às seguintes considerações:

VANTAGENS:

  • Equalização dos potenciais de passo e de toque.
  • Baixas impedâncias para as correntes de curto-circuito fase-terra.
  • Facilidade no controle da resistência de terra, que depende da resistência do condutor e da resistividade do solo.
  • Segurança pessoal garantida.

DESVANTAGENS:

  • Diferença de potencial entre as barras de terra de referência do sinal eletrônico, fazendo circular uma corrente no condutor que interliga as mesmas.  Essa diferença é denominada potencial de modo comum.
  • Possibilidade de alteração do potencial da barra de terra de referência de sinal eletrônico, provocando funcionamento inadequado do equipamento.  Isto pode ocorrer durante curtos-circuitos fase-terra.  Nesse caso, a referência de sinal poderia ser alterada.
  • Elevação do potencial na malha de terra quando submetida a correntes de alta freqüência.  Há um aumento da reatância indutiva quando um condutor é percorrido por uma corrente em alta freqüência.

CONCLUSÃO:  a malha de terra destinada ao sistema de força é inadequada para aterramento de equipamentos eletrônicos sensíveis.

 

- Sistema de aterramento independente:

   O sistema de aterramento independente se caracteriza pelo aterramento, em malha de terra específica, de todas as barras de terra de sinal eletrônico.  Enquanto isso, o aterramento das carcaças dos equipamentos eletrônicos é feito utilizando a malha de terra do sistema de força.  O sistema de aterramento independente foi concebido para substituir o aterramento único do sistema de força.  Nesse caso, são construídas duas malhas de terra separadas por uma grande distância, de preferência igual ou superior a 100 m.  O condutor de aterramento da barra de referência de sinal deve ser constituído de cabo isolado.  Também, a barra de terra de referência de sinal deve ser isolada da carcaça do equipamento eletrônico sensível.

   Esse sistema de aterramento conduz as seguintes questões:

  • O sistema de aterramento não atende ao requisito básico da NBR 5410/90 e outras normas equivalentes, quanto ao aspecto da segurança.  Isto é, se uma pessoa mantiver um contato entre dois pontos aterrados separadamente, é possível ficar submetida a um determinado potencial perigoso.
  • Quando a malha de terra do sistema de potência é atravessada por uma corrente de alta freqüência, surgem capacitâncias de acoplamento no interior do equipamento entre pontos próximos aterrados e pertencentes às diferentes malhas de terra.  Como a reatância capacitiva Xc é inversamente proporcional à freqüência, obtêm-se valores muito baixos de Xc entre os referidos pontos, ocasionando a circulação de correntes entre eles, conforme pode ser demonstrado através da equação Xc= 1/ 2p x F x C

   Se, por acaso, esses pontos fizerem parte de um circuito eletrônico, certamente componentes poderiam ser destruídos.

 

VANTAGENS:

  • Baixas impedâncias para as correntes de curto-circuito fase-terra.
  • Facilidade no controle da resistência de terra que depende da resistência do condutor, que é função da sua seção transversal e da resistividade do solo.

DESVANTAGENS:

  • O equipamento sensível está sempre sujeito a um acoplamento capacitivo, quando qualquer um dos sistemas de aterramento for submetido à uma corrente de alta freqüência.
  • A malha de terra do equipamento sensível está sempre sujeita a um acoplamento resistivo, quando o sistema de aterramento de força for submetido a uma corrente elétrica.
  • Arranjo do aterramento é proibido por diversos documentos normativos, em virtude da segurança pessoal comprometida.

CONCLUSÃO:  as malhas de terra independentes são inadequadas e perigosas à segurança das pessoas e à integridade dos equipamentos eletrônicos sensíveis e, portanto, devem ser abandonadas como prática de projeto.

 

- Sistema de aterramento em ponto único:

   Esse sistema se caracteriza pelo aterramento da barra de sinal eletrônico do equipamentos eletrônicos sensíveis numa barra de terra específica localizada no Quadro de Distribuição (68 barra), sendo que esta barra isolada está conectada à malha de terra do sistema de força.  A barra de terra de referência de sinal está isolada da carcaça dos equipamentos eletrônicos.  A barra de neutro também é isolada da carcaça do Quadro de Distribuição, configurando a condição do sistema TN-S.

   A análise do aterramento de ponto único leva às seguintes considerações:

VANTAGENS:

  • Equalização dos potenciais entre as barras de terra de referência de sinal e a proteção PE para correntes de baixa freqüência.

DESVANTAGENS:

  • Instalação de duas barras de terra mais o neutro no Quadro de Distribuição.
  • Acoplamento capacitivo entre a barra de terra mais o neutro de referência de sinal e o invólucro metálico, aterrado na barra de terra de proteção PE, quando a malha de terra é percorrida por uma corrente de alta freqüência.
  • Acoplamento capacitivo entre o terra de referência de sinal eletrônico e a carcaça dos equipamentos eletrônicos sensíveis.
  • Considerando que, na prática, os circuitos de aterramento entre os equipamentos eletrônicos sensíveis e o Quadro de Distribuição são constituídos por condutores longos, poderá ocorrer elevação de potencial entre as duas barras de aterramento de força e de sinal, quando estes conduzirem correntes de alta freqüência.

CONCLUSÃO: esse sistema de aterramento somente atende à condição de circulação de correntes de baixa freqüência. Não oferece proteção satisfatória aos equipamentos sensíveis quando circulam correntes de alta freqüência. Por esse motivo, essa solução NÃO É ADEQUADA.

 

- Sistema de malha de terra de referência de sinal:

   Esse sistema se caracteriza pela construção de duas malhas de terra.  A primeira deve ser projetada de maneira convencional e é destinada ao aterramento dos equipamentos de força.  A segunda, denominada malha de terra de referência de sinal, é destinada ao aterramento da barra de terra de referência de sinal eletrônico dos equipamentos eletrônicos sensíveis.  O seu dimensionamento deve ser feito considerando a circulação de correntes de alta freqüência.

   Algumas recomendações devem ser atendidas na montagem de um sistema de aterramento, utilizando a malha de terra de referência, ou seja:

  • A conexão da barra de terra de referência dos equipamentos eletrônicos sensíveis com a malha de terra de referência de sinal deve ser feita, sempre que possível, utilizando fita ou cordoalha de cobre cujo comprimento não deve ser superior ao afastamento entre os condutores da malha de terra de referência.
  • É obrigatória a conexão entre a malha de terra de referência de sinal e a malha de terra do sistema de força, a fim de se garantir a segurança das pessoas.  Este é um ponto que, infelizmente, algumas empresas que comercializam equipamentos de informática relutam em aceitar nas instalações sob sua responsabilidade.  Porém, esse é um ponto fundamental para atender ao que dispõe a NBR 5410 e outras normas de aceitação internacional.
  • Os condutores de fase, neutro e de proteção devem ser isolados para a classe de tensão do sistema.
  • O condutor de aterramento da barra de referência de sinal deve ser isolado, na mesma classe de tensão dos condutores do sistema.

   A seguir, faremos uma análise crítica dessa solução.

VANTAGENS:

  • Assegura a equalização dos potenciais das duas malhas de terra para a circulação de correntes de baixa e alta freqüência.
  • Garante a segurança pessoal, quanto às tensões de toque e de passo.

DESVANTAGENS:

  • A eficiência dessa solução está limitada à equalização dos potenciais das barras de terra dos sistemas de força e de sinal, evitando acoplamentos resistivos, indutivos e capacitivos para correntes de alta freqüência.

   No entanto, existe uma situação em que esse tipo de aterramento não apresenta resposta satisfatória. Quando vários equipamentos eletrônicos sensíveis, localizados em prédios diferentes (centros empresariais), são interligados através de cabos de comunicação de dados há a possibilidade de circulação de correntes de alta freqüência nos condutores e que, devido ao seu longo comprimento, permitirão elevações significativas de potencial.  Deve-se considerar que as malhas de terra dos diferentes edifícios ficam interligadas através desses condutores longos.

CONCLUSÃO: devido às suas vantagens sobre as soluções anteriormente adotadas, a MALHA DE TERRA DE REFERÊNCIA é hoje empregada como a melhor forma de prover os equipamentos eletrônicos sensíveis de um aterramento que atenda tanto às condições de circulação de correntes de alta freqüência, quanto à circulação de correntes de baixa freqüência, além de equalizar os potenciais das duas malhas para qualquer circulação das correntes anteriormente mencionadas.  Dessa forma, as perigosas correntes de descarga atmosférica que circula pela malha de terra não provocam distúrbios prejudiciais aos equipamentos eletrônicos sensíveis.