Upload
unipsouza
View
21
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
5/28/2018 Area Classificada
1/156
19
1. CONCEITOS SOBRE REAS CLASSIFICADAS
Conceituada como aquela na qual uma atmosfera explosiva de gs est
presente ou provvel a sua ocorrncia a ponto de exigir precaues
especiais para a construo, instalao e utilizao de equipamento eltrico.
A classificao de reas regida pela norma internacional IEC60079.10[1]
O objetivo de prover os equipamentos eltricos a serem instalados nestes
locais de um tipo especfico de proteo o de eliminar ou isolar a fonte de
ignio, evitando a ocorrncia simultnea de um dos trs componentes (que
formam o tringulo do fogo), necessrios para que ocorra a exploso, ou
seja, o combustvel, o oxignio ou a fonte de ignio.
Figura 1 - Tringulo de Fogo
[2]
Conseqentemente, classificar uma rea significa elaborar um mapa de
classificao de rea que define, entre outras coisas, o volume de risco dentro
do qual pode ocorrer a mistura inflamvel.
5/28/2018 Area Classificada
2/156
20
1.1 REAS CLASSIFICADAS CONFORME NORMA BRASILEIRA EINTERNACIONAL
A partir do momento em que o Brasil passou a adotar a normalizao
internacional, assumimos no ambiente industrial a parte conceitual e de
terminologia que praticada internacionalmente e que difere bastante da
americana at ento praticada, conforme veremos a seguir.
Em vez de classificar ambientes em classes (conforme a norma
americana que se refere s substncias inflamveis no local), a norma
internacional fala de Grupos (porm referidos aos equipamentos eltricos).
Ou seja:
a) Grupo I so equipamentos fabricados para operar em minerao
subterrnea;
b) Grupo II so equipamentos fabricados para operao em outras
indstrias (indstria de superfcie), sendo subdividido, conforme as
caractersticas das substncias inflamveis envolvidas, em IIA, IIB e IIC.
As subdivises em IIA, IIB e IIC seguem o mesmo principio da
normalizao americana, isto , esta ordem tambm indica uma gradao de
periculosidade da substncia, do ponto de vista do comportamento durante
uma exploso. A diferena est no fato de que a ordem inversa do NEC[VII]
alm de serem apenas trs grupos de substncias, ao invs de quatro.
As substncias e os seus respectivos grupos esto definidos assim:
a) Grupo IIA Atmosfera contendo as mesmas substncias do grupo D
(propano) do NEC[VII] art.500, exceto pela incluso de acetaldedo e
monxido de carbono (estes pertencentes ao Grupo C do NEC[VII]);
5/28/2018 Area Classificada
3/156
21
b) Grupo IIB Atmosfera contendo as mesmas substncias do Grupo C
(etileno) do NEC[VII] art.500, exceto pela incluso de acrolena;
c) Grupo IIC Atmosfera contendo as mesmas substncias dos grupos A
(acetileno) e B (hidrognio) do NEC[VII] Art. 500.
Tabela 1 Classificao de reas [3]GS
Representativo doGrupo
ANBT[I] / IEC[V] API[II]/ NEC[VII]Art.500
Propano Grupo II A Grupo D
Etileno Grupo II B Grupo C
Hidrognio Grupo II C Grupo BAcetileno Grupo II C Grupo A
1.2 O CONCEITO DE ZONA
A denominao adotada pela norma brasileira/internacional para designar
o grau de risco encontrado no local ZONA em lugar do termo DIVISO
prescrito na tecnologia americana.
Assim so definidas trs tipos de ZONAS, a saber:
a) ZONA 0 - local onde a ocorrncia de mistura inflamvel/explosiva
contnua, ou existe por longos perodos;
b) ZONA 1 - local onde a ocorrncia de mistura inflamvel/explosiva
provvel de acontecer em condies normais e operao do
equipamento de processo;
c) ZONA 2 - local onde a ocorrncia de mistura inflamvel explosiva
pouco provvel e acontecer e se acontecer por curtos perodos.
5/28/2018 Area Classificada
4/156
22
Figura 2 - Classificao de reas em Refinarias[2]
Pelas definies acima temos:
a) ZONA 1 - correspondendo a Diviso 1;
b) ZONA 2 - correspondendo a Diviso
O conceito denominado ZONA 0, no tem equivalente na designao
americana e oriundo da normalizao europia, significando os ambientes
internos a equipamentos de processo e que tenham comunicao com o meio
externo, formando mistura inflamvel/explosiva todo o tempo.
Como exemplo , a parte situada acima da superfcie do lquido inflamvele interna a um tanque de armazenamento, onde existe uma altssima
probabilidade de formao de mistura inflamvel/explosiva durante
praticamente todo o tempo.
So reas restritas a partes internas de equipamentos de processo.
5/28/2018 Area Classificada
5/156
23
Figura 3 - Classificao de Zonas[2]
Temos no Brasil um nmero muito grande de indstrias de processo que
ainda adotam a tecnologia americana por fora de origem de seus projetos. A
internacionalizao da economia, e o desenvolvimento de programas de
produtividade e qualidade industrial esto trazendo novos desafios, exigindo
uma reavaliao dos nossos mtodos e tcnicas at hoje empregados.
A adoo de uma tecnologia internacional possibilita uma maior
aproximao com os pases desenvolvidos e o aproveitamento de solues
tcnicas muito evoludas, tanto do ponto de vista econmico, quanto do ponto
de vista de segurana.
Os mtodos de instalao previstos pela normalizao internacionalIEC60079-14[4] incluem tambm a prtica americana, uma vez que o objetivo
do organismo de normalizao internacional equalizar no restringir a
tecnologia que adotada pelos pases membros.
Portanto a norma IEC[V] oferece vrias alternativas para a escolha do
usurio.
5/28/2018 Area Classificada
6/156
24
O documento que define a forma de aplicao dos equipamentos eltricos
nas reas classificadas o NEC[VII], que estabelece os requisitos que devem
ser obedecidos quando da construo e montagem desses equipamentos.
1.3 EQUIPAMENTOS ELTRICOS PERMITIDOS EM REAS
CLASSIFICADAS
Equipamentos eltricos ou outros equipamentos que possam constituir-se
numa fonte de ignio no devem ser instalados em reas Classificadas, a
menos que seja estritamente essencial sua instalao neste local, para aoperao. Os equipamentos e dispositivos eltricos devem possuir
caractersticas inerentes que os capacitem a operar em reas Classificadas,
com o mnimo risco a causarem inflamao do ambiente onde esto instalados.
Para isso so utilizadas diversas tcnicas construtivas que so aplicadas
de forma a reduzir o risco de exploso ou incndio provocado pela sua
operao. A figura vem ilustrar uma das tcnicas utilizada quando se pretendeobter uma proteo no centelhante.
Figura 4 - Tipo de Proteo[2]
1.4 MTODOS DE PREVENO
Existem vrios mtodos de preveno que permitem a instalao de
equipamentos eltricos geradores de fascas eltricas e temperaturas de
superfcies capazes de detonar a Atmosfera Potencialmente Explosiva de uma
5/28/2018 Area Classificada
7/156
25
rea Classificada. Estes mtodos de proteo baseiam-se em um dos
princpios:
a) Confinamento da exploso (figura 6): Mtodo que evita a detonao
da atmosfera explosiva confinando a exploso em um compartimento
capaz de resistir a presso desenvolvida durante uma possvel exploso,
no permitindo a propagao para as reas vizinhas (Exemplo:
equipamento prova de exploso);
b)Segregao de fasca (figura 4): Mtodo que visa separar fisicamente
a atmosfera potencialmente explosiva da rea Classificada da fonte de
ignio. (Exemplo: equipamentos pressurizados, imersos ou
encapsulados);
c)Preveno (figura 5): Mtodo que controla a fonte de ignio de forma
a no possuir energia eltrica e trmica suficiente para detonar a
atmosfera explosiva da rea Classificada. (Exemplo: equipamentos
intrinsecamente seguros).
Figura 5 - Segurana Intrnseca[2]
1.5 TIPOS DE PROTEO DE EQUIPAMENTOS PARA USO EM REASCLASSIFICADAS
Os tipos de proteo para equipamentos Ex, conforme a IEC[V]e ABNT[I]
a simbologia associada, definio e Normas aplicveis esto relacionadas na
tabela abaixo:
5/28/2018 Area Classificada
8/156
26
Tabela 2 - Tipos de Proteo Segundo a Norma IEC[V][3]
Tipo e Proteo
Smbolo
IEC /
ABNT
Definio NormasIEC / ABNT
prova de
exploso Ex-d
Capaz de suportar exploso
interna sem permitir que
essa exploso se propague
para o meio externo
IEC 60079.1[5]
(NBR 5363[6])
PressurizadoEx-p
Invlucros com presso
positiva interna, superior
presso atmosfrica, de
modo que se no houver
presena de mistura
inflamvel ao redor do
equipamento esta no entre
em contato com partes que
possam causar umaignio.
IEC 60079.2[7]
(NBR 5420[8])
Imerso em leo 1
Imerso em areia 2
imerso em resina2
Ex-o
Ex-q
Ex-m
As partes que podem
causar centelhas ou alta
temperatura se situam em
um meio Isolante.
IEC 60079.6[9]
(NBR 8601[10])
IEC 60079.5[11]
-
IEC
60079.18[12]
-
1No aceito pelas classificadoras em virtude da inflamabilidade do leo Isolante.
2No comumente utilizado - tecnologia antiga
5/28/2018 Area Classificada
9/156
27
Tabela 3 Tipos de Proteo Segundo a Norma IEC[V][3]
Tipo e Proteo
Smbolo
IEC /
ABNT
DefinioNormas
IEC / ABNT
Segurana
aumentada Ex-e
Medidas construtivas
adicionais so aplicadas a
equipamentos que em
condies normais de
operao no produzem
arcos, centelhas ou altas
temperaturas
IEC60079.7[13]
(NBR 9883[14])
Segurana
intrnseca
Ex-ia
Ex-ib
Dispositivo ou circuito que
em condies normais ou
anormais (curto-circuito,
etc.) de operao no
possui energia suficiente
para inflamar a atmosfera
explosiva.
IEC
60079.11[15]
(NBR 8447[16])
Especial Ex-sUsado para casos ainda
no previstos em norma.
Ateno: Equipamentos Ex construdos e certificados para uso em Zona 1,como por exemplo os de tipo Prova de Exploso (Ex-d), podem ser utilizados
em Zona 2, porm ao contrrio no vlido, ou seja, equipamentos certificados
para Zona 2, como os do tipo no-acendvel (Ex-n), no podem ser utilizados
em Zona 1, pois so de concepo mais simples (requisitos construtivos menos
rigorosos que os adotados para Zona 1).
5/28/2018 Area Classificada
10/156
28
Nota: Dentro os diversos tipos de proteo existentes, os nicos que
dependem do grupo de Gs so os Ex-d e o Ex-i. Portanto quando se
especificar qualquer um destes tipos de proteo deve-se citar tambm o grupo
de gs para o qual eles devem atender e a classe de temperatura.
Figura 6 - Prova de Exploso[2]
1.6 TEMPERATURA MXIMA DE SUPERFCIE
A mais alta temperatura que atingida (tabela 3) em servio, sob as mais
adversas condies (porm dentro das tolerncias) por qualquer parte ou
superfcie de um equipamento eltrico que seja capaz de provocar a ignio de
uma atmosfera inflamvel dentro da rea Classificada ao redor do
equipamento.
Nota:As mais adversas condies incluem sobrecargas ou defeitos previstos
na respectiva norma para o tipo de proteo.
5/28/2018 Area Classificada
11/156
29
Tabela 4 - Temperaturas Mximas de Superfcie do Equipamento[3]
Classes
de
Temperatura
Mxima Temperatura
de
Superfcie do
Equipamento
Temperatura
de Ignio do
Material Combustvel
T1 450 C 450 C
T2 300 C 300 C
T3 200 C 200 C
T4 135 C 135 C
T5 100 C 100 CT6 85 C 85 C
1.7 CLASSIFICAO EM GRUPOS
Na classificao agrupa os diversos materiais pelo grau de periculosidade
que proporcionam, conforme a normalizao IEC[V]
Tabela 5 - Classificao em Grupos[3]
Grupos Descrio
Grupo I Ocorre em minas onde prevalece o gs da famlia do metano
(grisu) e poeiras de carvo.
Grupo II Ocorre em indstrias de superfcie (qumicas, petroqumicas,
farmacuticas, etc.), subdividindo-se em IIA, IIB e IIC
Grupo IIA Ocorre em atmosferas explosivas, onde prevalece os gasesda famlia do propano (plataformas de perfurao e
produo)
Grupo IIB Ocorre em atmosferas explosivas, onde prevalece os gases
da famlia do etileno
Grupo IIC Ocorre em atmosferas explosivas, onde prevalece os gases
da famlia do hidrognio (incluindo acetileno)
5/28/2018 Area Classificada
12/156
30
Nota: O Grupo de maior periculosidade o Grupo IIC, seguido pelos
Grupos IIB e IIA, nesta ordem. Conseqentemente, se um equipamento
projetado para o grupo IIB, poder tambm ser instalado em locais com
possibilidade de ocorrncia de gases do Grupo IIA, mas nunca em locais com
gases do Grupo IIC.
Figura 7 Mapa da Classificao de reas do Parque de Esferas de GLP[2]
O mapa da figura 7 apresenta o parque das esferas, local onde
armazenado o GLP - Gs Liquefeito de Petrleo. A regio com hachura maior
representa o espao fsico destas esferas (definido como ZONA 2), trata-se de
uma regio em cu aberto, possui ventilao natural.
Caso ocorra vazamento, a regio com hachura menor, (local das
canaletas e/ou piscinas) concentrar volume maior de GLP, classificando a
5/28/2018 Area Classificada
13/156
31
rea como ZONA 1. O GLP, possui peso especfico maior do que o ar e como
as vlvulas nas tubulaes de gs no so estanque, toda a regio fica
classificada como ZONA 1.
1.8 CONSIDERAES SOBRE AS REAS CLASSIFICADAS
Os equipamentos eltricos por sua prpria natureza podem se constituir
em fonte de ignio quando operando em uma atmosfera explosiva (rea
Classificada). Essa fonte de ignio pode ser ocasionada pelo centelhamento
normal devido a abertura e fechamento de seus contatos, ou por apresentar
temperatura elevada, esta podendo ser intencional (para atender a uma funo
prpria do equipamento) ou provocada por correntes de defeito (curto-circuito).
A energia necessria para causar a inflamao de uma atmosfera
explosiva , em geral, muito pequena. A quantidade de energia eltrica usual
na indstria para fins de acionamento de mquinas, iluminao, controle,
automao, etc. muitas vezes superior ao mnimo necessrio para provocar
incndios ou exploses.
Com isso, a soluo prover meios para que a instalao eltrica
(indispensvel na indstria) possa cumprir com o seu papel sem se constituir
num risco elevado para a segurana. Foi necessrio ento, o desenvolvimento
de tcnicas de proteo de modo que a fabricao dos equipamentos eltricos,
sua montagem e manuteno fossem feitos segundo critrios bem definidos
(normas tcnicas) que garantam um nvel de segurana aceitvel para asinstalaes.
Foram tambm estabelecidas regras que permitem ao usurio elaborar
um desenho, chamado de mapa da Classificao de reas que representa
uma avaliao do grau de risco de presena de substncia inflamvel da sua
unidade industrial.
5/28/2018 Area Classificada
14/156
32
Assim uma instalao eltrica em indstrias que processam, manuseiam
e/ou armazenam produtos inflamveis somente ser considerada com nvel de
segurana adequado se forem atendidos os requisitos que esto expressos em
normas tcnicas especficas (tabela2). Lembrando que as medidas construtivas
que so aplicadas aos equipamentos eltricos para que os mesmos possam
operar em atmosfera potencialmente explosiva, a sua maioria, so baseadas
na quebra do ciclo da exploso (figura1).
1.9 CONCEITOS
importante fixarmos os conceitos de certos termos.
So eles:
1.9.1 Aterramento[17]
Aterramento eltrico consiste em uma ligao eltrica proposital de umsistema fsico (eltrico, eletrnico ou corpos metlicos) ao solo. Sua funo
principal sempre associada proteo das pessoas e dos equipamentos e
constitui-se basicamente de trs componentes:
a) As conexes eltricas que ligam um ponto do sistema aos eletrodos;
b) Eletrodos de aterramento (qualquer corpo metlico colocado no solo);
c) Terra que envolve os eletrodos.
Nas instalaes eltricas, so considerados dois tipos de aterramento[25]:
a) O aterramento funcional que consiste na ligao terra de um dos
condutores do sistema, geralmente o neutro, e est relacionado com o
funcionamento correto, seguro e confivel da instalao;
5/28/2018 Area Classificada
15/156
33
b) O aterramento de proteo que consiste na ligao terra das massas
e dos elementos condutores, estranhos instalao, visando proteo contra
choques eltricos.
1.9.2 Baixa Tenso[21]
Trata-se de todas as instalaes eltricas alimentadas sob uma tenso
nominal igual ou inferior a 1.000 Volts em corrente alternada com freqncias
inferiores a 400 Hz ou 1.500 Volts em corrente contnua.
1.9.3 Blindagens[18]
A blindagem um recurso utilizado para minimizar interferncias,
necessitando de aterramento para estabelecer um potencial em torno de zero
na blindagem ou para proporcionar um caminho externo para as correntes
induzidas.
Sua principal finalidade confinar o campo eltrico ou magntico atravs
de uma camada de material semicondutor ou condutor.
1.9.3.1 Eletrosttica
Este tipo de blindagem visa anular ou diminuir a intensidade de campos
eltricos estticos ou quase estticos (provocados por cargas eltricas
existentes em zonas do outro lado da blindagem) em um determinado espao a
ser blindado.
Uma blindagem eletrosttica estabelece uma barreira condutora
suficientemente contnua onde so induzidas as cargas eltricas resultantes
5/28/2018 Area Classificada
16/156
34
dos campos eltricos circundantes, que sem a blindagem seriam induzidas nos
elementos que pretendemos proteger.
A blindagem eletrosttica est aterrada e tem por finalidade fsica anular
ou diminuir a capacitncia entre os elementos condutores existentes de um
outro lado da blindagem, (substituindo essa capacitncia mtua por
capacitncias terra, considerada como referncia estvel de tenso).
As capacitncias da blindagem relativamente aos elementos circundantes,
so exclusivamente funo das disposies respectivas. desde que a tenso
da blindagem permanea invariante, (por aterramento e dimensionamento
adequado) a variaes de campo eltrico de um lado no interferem nos
elementos do outro lado.
Como as cargas induzidas na blindagem so funo da capacitncia
relativamente aos condutores vizinhos e das tenses envolvidas, as correntes a
escoar terra pela blindagem so em geral muito limitadas e em conseqncia
as blindagens eletrostticas podem ser to delgadas quanto praticvel.
A freqncia das oscilaes de campo eltrico deve permanecer no
domnio quase estacionrio.
1.9.3.2 Magnetosttica
A blindagem magnetosttica visa diminuir a induo magntica, (devida a
fluxos magnticos do outro lado da blindagem) em um determinado espao a
ser blindado.
Ela estabelece uma barreira de permeabilidade elevada onde se
concentram preferencialmente as linhas de fora de induo magntica
devidas ao campo magntico existente no espao do outro lado da blindagem.
5/28/2018 Area Classificada
17/156
35
Assim o valor da induo magntica no espao a blindar resulta inferior ao
que seria sem a blindagem.
A eficcia da blindagem magnetosttica depende da geometria, da
permeabilidade e da espessura da blindagem.
1.9.3.3 Eletromagntica
Este tipo de blindagem visa anular ou diminuir a energia de camposmagnticos (causados por ondas eletromagnticas e ou fenmenos transitrios
de muito curta durao), que atinjam o espao a ser blindado.
Ela estabelece uma barreira onde se dissipa progressivamente a energia
de uma onda eletromagntica que a atinge, protegendo os elementos do outro
lado, dos efeitos dessa radiao de energia.
Interessa salientar que a blindagem eletromagntica pode servir tambm
como blindagem eletrosttica, poder servir (segundo a permeabilidade) como
blindagem magnetosttica.
Cabe ressaltar que uma blindagem para umas ondas de elevada
freqncia poder ser construda de material no formalmente condutor, (com
perdas para a freqncia em causa), como solo, gua do mar etc.
A eficcia de uma blindagem eletromagntica depende da profundidade
de penetrao do fenmeno eletromagntico no material da blindagem, da
geometria e permeabilidade da blindagem e tambm da durao do fenmeno
perturbador, se trata de pulsos (transitrios extremamente rpidos).
5/28/2018 Area Classificada
18/156
36
1.9.4 Curto-Circuito Fase-Terra[19]
Este tipo de curto-circuito, tambm conhecido como curto franco, em
redes eltricas provoca o desbalanceamento do sistema trifsico, sobrecarga
nos equipamentos e cabos de rede, comprometendo a segurana da rede
eltrica e das pessoas. Para que seja desenergizado o trecho da rede afetada
necessrio que a corrente que circula pelo curto-circuito seja superior ao
valor de operao dos disjuntores e fusveis de proteo.
O aterramento do neutro dos transformadores e massas metlicas
fornece um caminho de baixa impedncia para esta corrente de curto
possibilitando a operao da proteo.
1.9.5 Dispositivo Eltrico
Equipamento ou componente que d passagem corrente eltrica,
praticamente sem utilizar a energia eltrica que por ele transita. o caso, por
exemplo, de chaves, fusveis, interruptores.
1.9.5.1 Dispositivo a Corrente Diferencial-Residual[22]
Os dispositivos corrente-diferencial, abreviadamente dispositivos DR,
constituem-se no meio mais eficaz de proteo de pessoas (e de animais
domsticos) contra choques eltricos, sendo largamente utilizados hoje em
quase todos os pases do mundo.
o nico meio ativo de proteo contra contatos diretos e, na grande
maioria dos casos, o meio mais adequado para proteo contra contatos
indiretos.
Por outro lado podem exercer a proteo contra incndios e tambm
constituir-se em vigilantes da qualidade da instalao.
5/28/2018 Area Classificada
19/156
37
1.9.6 Efeito Corona[17]
Quando o gradiente na superfcie do condutor supera a rigidez dieltrica
do ar em torno de 30 kV/cm origina-se descarga saindo do condutor e
perfurando os primeiros centmetros da camada de ar.
Esse fenmeno representa a perda de energia nas linhas de transmisso
e as descargas do origem a um rudo caracterstico em uma faixa ampla de
freqncias desde as mais baixas - rudo caracterstico at as mais altas -
interferncia nas comunicaes de rdio, televiso, radar.
Estas conseqncias que so muito importantes para as linhas de
transmisso no apresentam problemas para sistemas de proteo aqui
tratados. No entanto possvel que a energia liberada nessas descargas venha
a causar inflamao nas reas classificadas.
Por esta razo, os condutores de descida dos SPDA Sistema deProteo Contra Descargas Atmosfricas no devem atravessar reas
Classificadas. As excees s devero ser admitidas aps um
dimensionamento dos condutores que evitem a formao dessas descargas.
Este assunto precisa ainda ser mais pesquisado para haver uma base
cientfica para se conseguir mais segurana.
1.9.7 Equipamento Eltrico
Cada uma das partes constituintes com que se realiza materialmente o
esquema de uma instalao eltrica, distintas entre si e essenciais ao
funcionamento da instalao.
5/28/2018 Area Classificada
20/156
38
Nesse termo no so includas as estruturas de suporte, os isoladores e
os condutores de ligao.
1.9.8 Normas Tcnicas
As normas tcnicas podem ser colocadas em ordem de nvel de
abrangncia, observe que no se trata de nvel de importncia. A norma
tcnica de menor abrangncia a de nvel de empresa pelo fato de s cuidar
das atividades fim da empresa.
J em um nvel maior so as normas tcnicas nacional, vlida para o
pas e s considerada, quando emitida por um organismo reconhecido, no
caso do Brasil a ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas.
As normas tcnicas estrangeiras (norma tcnica nacional, porm de outro
pas Ex: NEC (National Electrical Code) possuem nvel de abrangncia maior
do que as brasileiras.
Com abrangncia ainda maior so as normas tcnicas regionais,
elaborada para atender determinados grupos de pases como o Mercosul. Isso
evita que haja barreiras tcnicas entre os pases que fazem parte do mesmo
grupo econmico.
O nvel de topo entre as normas so as internacionais, possuem maior
nvel de abrangncia. Elaborada com a finalidade e harmonizar a tecnologia domundo, representam a linguagem universal.
Todas as normas so orientadas para se basear nas normas tcnicas
internacionais. Os assuntos especficos de eletricidade e eletrnica so
tratados pela IEC (International Electrotechnical Commission).
5/28/2018 Area Classificada
21/156
39
1.9.9 Segurana contra Choques Eltricos[19]
Instalaes eltricas em geral apresentam materiais metlicos no
energizados como meio de evitar contato das pessoas com partes energizadas,
tais como barramentos de quadros eltricos, interior de equipamentos.
Contudo se houver uma falha no isolamento destes sistemas os usurios
estaro sujeitos a choques eltricos com o conseqente risco para as pessoas.
O aterramento utilizado para assegurar que o potencial das partes
metlicas aterradas fique sempre abaixo do nvel dos potenciais perigosos,
garantindo assim a proteo das pessoas.
1.9.10 Surtos [17]
Trata-se de uma perturbao anormal da corrente ou tenso
normalmente esperada em um sistema. So causadas por manobras na rede,
descargas atmosfricas, interferncias eletromagnticas e outros.O controle
dos surtos dentro de um sistema eltrico obtido atravs de filtros protetores
contra sobretenses, tais como pra-raios de linha, supressores, capacitores.
Os modernos equipamentos eletrnicos possuem linhas de comunicao
de dados com outros equipamentos sujeitos a surtos.
O aterramento essencial para a correta operao dos protetores contra
sobretenses instalados em redes de alta e baixa tenso, pois estes
dispositivos drenam as correntes dos surtos para a terra, funcionando como
uma vlvula de escape para as correntes geradas pelas sobretenses.
5/28/2018 Area Classificada
22/156
40
1.9.11 Terra de Plataforma [20]
Para efeito geral, a massa de casco metlico da embarcao ou
estrutura metlica de qualquer plataforma fixa.
A estrutura contnua de mdulo que so montados e soldados, tendo uma
conexo permanente estrutura principal, jaqueta, considerada terra.
Mdulos de perfurao e outras partes que no sejam soldadas
estrutura metlica principal, dever ser provida de ligao malha de
aterramento, para torn-los equipotencial a terra.
1.10 CONDIES ESPECFICAS DA PRTICA DO ATERRAMENTO
Condies Especficas so definidas como condies essenciais para que
seja dado suporte ao assunto em questo.
O Solo, o Aterramento, o Sistema de Aterramento e a Segurana atravs
da proteo com o uso do Dispositivo Diferencial Residual (DR) sero
apresentados em suas condies essenciais.
1.10.1 O Solo
Considerado como um condutor atravs da qual a corrente eltrica podefluir, difundindo-se em funo da resistividade com resistividade na faixa de 50
100#.m (ohm.metro) considerado como bom condutor (exemplo: solos
alagadios, lodos, hmus, argilas). Acima deste valor um condutor razovel.
Atravs do tratamento qumico podemos fazer com que venha a
conservar as caractersticas de um bom condutor.
5/28/2018 Area Classificada
23/156
41
1.10.2 O Aterramento
Definido no sub-tem 1.10.1.
1.10.3 O Sistema de Aterramento
Conjunto de condutores, cabos, hastes e conectores interligados,
circundados por um elemento que dissipe para aterra a correntes que sejam
impostas a esse sistema; de tal forma que garanta as condies de segurana
pessoal nas proximidades e dentro do local instalado. Alm disso o
aterramento garante tambm a proteo dos equipamentos do local. Em
termos de segurana, devem ser aterradas todas as partes metlicas que
possam eventualmente ter contato com partes energizadas.
Assim, um contato acidental de uma parte energizada com a massa
metlica estabelecer um curto-circuito, provocando a atuao da proteo e
interrompendo a ligao do circuito energizado a massa. Existem vrias
maneiras para aterrar um sistema eltrico, que vo desde uma simples haste,passando por placas de formas e tamanhos diversos, chegando as mais
complicadas configuraes de cabos enterrados no solo. Os diversos tipos de
sistemas de aterramento devem ser realizados de modo a garantir a melhor
ligao com a terra. Os tipos principais so:
a) uma simples haste cravada ao solo;
b) hastes alinhadas;c) hastes em tringulo;
d) hastes em quadrado;
e) hastes em circulo;
f) placas de material condutor enterrado no solo;
g) fios ou cabos enterrados no solo, formando diversas configuraes, tais
como estendido em vala comum, em cruz, em estrela, quadriculados
formando uma malha de terra.
5/28/2018 Area Classificada
24/156
42
1.10.4 A Segurana pela Proteo DR
O Dispositivo Diferencial Residual (DR), detecta a soma fasorial das
correntes que percorrem os condutores vivos de um circuito, num determinado
ponto do circuito, isto a corrente diferencial-residual (IDR) no ponto
considerado, e provoca a interrupo do circuito, quando IDR ultrapassa um
valor preestabelecido, chamado de corrente diferencial-residual nominal de
atuao (I$N). Teoricamente, num circuito normal, a soma fasorial das correntes
que percorrem os condutores vivos, mesmo que haja um desiquilbrio de
correntes (circuito trifsico desequilibrado) igual a zero (1a lei de Kirchhoff),
ou seja, a corrente diferencial-residual nula.
Na prtica no existe nenhum circuito absulutamente normal, os
equipamentos de utilizao e as linhas eltricas sempre apresentam correntes
de fuga consideradas normais. So estas correntes e as eventuais correntes de
falta fase-massa que o dispositivo DRdetecta. A norma estabelece que para a
proteo de pessoas, o DR deve atuar em uma corrente de ! 30 mA
(miliamperes), que o tipo mais comum encontrado no mercado. Existemoutras capacidades (100 mA e 300 mA), porm no servem para proteo
pessoal.
A norma NBR 5410[21]em sua ltima verso (1997) no obriga a utilizao
destes dispositivos nas instalaes e equipamentos. Seu uso uma opo de
projeto. Podemos classificar os DRsem trs apectos: Tipo de falta detectvel;
Fonte auxiliar e Curvas de atuao.
a) Tipo de falta detectvel: Esse parmetro determina o modo de
funcionamento do DR. Atualmente podemos encontrar trs tipos:
a.1) Tipo AD: Sensvel apenas a corrente alternada, isto , o disparo
garantido apenas para correntes difereciais senoidais;
a.2) Tipo A: Sensvel a corrente alternada e a corrente contnua
pulsante;
5/28/2018 Area Classificada
25/156
43
a.3) Tipo B: Sensvel a corrente alternada, a corrente contnua
pulsante e a corrente contnua pura. Esse tipo o mais moderno
do mercado.
b) Fonte auxiliar: Os DRs podem ser construdos de duas formas:
b.1) Funcionamento direto, ou seja, sem a necessidade de energia
auxiliar;
b.2) Funcionamento eletrnico, isot , com a necessidade de energia
(fonte de alimentao) auxiliar. A fonte pode ser a prpria rede
eltrica.
c) Curvas de atuao: Existem duas curvas possveis de atuao para os
DRsa curva G e S. Para o tipo G, a normalizao s especifica
limites mximos, isto , o tempo mximo em que o dispositivo deve
efetivar o desligamento do circuito protegido. J o tipo S, deve
obedecer tambm a tempos mnimos de no-atuao. Essa
caracterstica a razo do nome desse tipo de DR (S de seletivo),
visto que ele atua aps decorrido um certo tempo.
2 PRTICA DOS DIFERENTES ESQUEMAS DE ATERRAMENTO EM
BAIXA TENSO[22]
O aterramento deve assegurar, de modo eficaz, as necessidades de
segurana e de funcionamento de uma instalao eltrica, constituindo-se num
dos pontos mais importantes de seu projeto e de sua montagem. O
aterramento de proteo consiste na ligao terra das massas dos elementos
condutores estranhos instalao, tem por objetivo limitar o potencial entre as
massas, entre massas e elementos condutores estranhos instalao e entre
ambos e a terra a um valor suficientemente seguro sob condies normais e
anormais de funcionamento, alm de proporcionar s correntes de falta para a
terra um caminho de retorno de baixa impedncia.
5/28/2018 Area Classificada
26/156
44
O aterramento funcional, isto , a ligao terra de um dos condutores
vivos do sistema (o neutro em geral), proporciona principalmente a definio e
estabilizao da tenso da instalao em relao terra durante o
funcionamento; limitao de sobretenses devidas as manobras, descargas
atmosfricas e a contatos acidentais com linha de tenso mais elevada. Quanto
ao aterramento funcional, os sistemas podem ser classificados em diretamente
aterrados (TN); aterrados atravs de impedncia e os no aterrados (IT).
A classificao dos diferentes tipos de aterramento so apresentados na
NBR-5410[21]como: TN-S, TN-C, TN-C-S, TTe IT.
A Primeira Letra - Especifica a situao da alimentao em relao a
terra.
T - A alimentao do lado da fonte tem um ponto solidamente
aterrado;
I - Isolao de todas as partes vivas da fonte de alimentao em
relao terra.
A Segunda Letra Especifica a situao das massas em relao terra.
T- Massa aterrada com terra prprio independente da fonte;
N- Massa ligada ao ponto aterrado da fonte;
I- Massa isolada, no aterrada.
A Terceira Letra Forma de ligao do aterramento da massa do
equipamento, usando o sistema de aterramento da fonte.
S - Separado, o aterramento da massa e feito por um fio (PE),
distinto do neutro;
C - Comum, o aterramento da massa do equipamento feito
usando o fio neutro (PEN).
5/28/2018 Area Classificada
27/156
45
Em locais onde h risco de incndio e exploso o esquema TN-C
proibido e o sistema TN-S(Figura 8), adotado.
A proteo por Dispositivo Diferencial Residual (DR)de sensibilidade 500
miliampres (mA) na origem do circuito que supre os locais de risco torna-se
obrigatrio em alguns pases.
Figura 8 - Esquema de Aterramento TN-S[18]
2.1 ESQUEMA TN-S
Os condutores de proteo e neutro so separados. Em sistemas com
cabo enterrado onde exista uma capa de proteo de chumbo, o condutor de
proteo geralmente a capa de chumbo. O uso de condutores separados PE
(proteo) e N(neutro) obrigatrio para circuitos de seo inferior a 10 mm2
para cobre e 16 mm2 para alumnio e em equipamentos mveis. Os esquemas
TN-Ce TN-S podem ser usados na mesma instalao (TN-C-S).
Neste esquema TN-C-S, o esquema TN-Cno deve ser usado jusantedo sistema TN-S.
O ponto em que o condutor PEse separa do condutor PEN geralmente
na origem da instalao.
5/28/2018 Area Classificada
28/156
46
Figura 9 - Esquema de Aterramento TN-C[18]
2.2 ESQUEMA IT
Caso seja utilizado um sistema eltrico com a caracterstica do tipo IT, ou
seja, com neutro isolado do terra ou aterrado atravs de impedncia, deve ser
utilizado um dispositivo supervisor de isolamento, para indicar a primeira falta
terra. Uma instalao em ZONA 1, deve ser desligada instantaneamente, no
caso de uma primeira falta terra, ou pelo dispositivo de superviso da
isolao ou ento pelo dispositivo de proteo s correntes residuais.
Outra importante diretriz que, quando for utilizado cabo armado e a
armao servir como condutor de proteo, seu dimensionamento deve estar
de acordo com a NBR 5410 [21] .
Figura 10 - Esquema de Aterramento IT [18]
5/28/2018 Area Classificada
29/156
47
2.3 ATERRAMENTO DE SEGURANA
A norma NBR 5410[21] estabelece que toda a parte no condutora de uma
instalao deve ser aterrada individualmente sistema TT ou atravs de um
condutor de proteo aterrado (se o condutor de proteo utilizado for o neutro
(PEN), o sistema dito TN-Cse o condutor de proteo for separado do neutro
mas aterrado no mesmo ponto (PE)o sistema dito TN-S.
Quando o indivduo toca uma massa no aterrada ou aterrada sob uma
impedncia elevada, como no caso do motor da figura apresentada fica
submetido a uma tenso de toque e a uma corrente de choque cujos valoresso muitas vezes capazes de lev-lo morte.
Figura 11 - Motor Aterrado Sob uma Impedncia Ztm[23]
Esta prtica de aterramento refere-se ao esquema TT. Podemos observar
que quando um indivduo toca uma massa no aterrada ou aterrada sob uma
impedncia elevada, como no caso do motor da figura 11, fica submetido auma tenso de toque e a uma corrente de choque cujos valores so muitas
vezes capazes de lev-lo morte.
5/28/2018 Area Classificada
30/156
48
Figura 12 - Motor Aterrado Atravs do Condutor de Proteo[23]
Esta prtica de aterramento refere-se ao esquema TN-S. Podemos
abservar (figura 12) de que o CCM e o motor esto aterrados atravs de um
condutor de proteo (PE). Caso ocorra uma falta fase-massa a corrente ir
preferir o caminho de menor impedncia, nesta condio a preferncia ser o
condutor PE.
2.4 CONSIDERAES DA PRTICA DO ATERRAMENTO
Quando a corrente de falta terra restrita devido a uma impedncia
inevitavelmente alta, de modo que a proteo de sobrecorrente no pode ser
baseada no disparo do disjuntor do circuito dentro do tempo prescrito, as
seguintes possibilidades devem ser consideradas:
a) Sugesto 1
Instalar disjuntor que tenha um disparo magntico instantneo com um
nvel de operao menor que o ajuste usual. Isto proporciona proteo para
pessoas em circuitos que so normalmente longos. Precisa ser verificado se
altas correntes transitrias tais como as de partida de motores no iro causar
desligamentos indesejados.
5/28/2018 Area Classificada
31/156
49
b) Sugesto 2
Instalar Dispositivo Diferencial Residual (DR) no circuito. O dispositivo
no precisa ser de alta sensibilidade (HS). Quando so envolvidas tomadas os
circuitos precisam ser protegidos por DRde alta sensibilidade (HS) ( %30 mA);
geralmente utiliza-se um para cada tomada em um circuito comum.
c) Sugesto 3
Aumentar a bitola dos condutores PE ou PENou condutores de fase, para
reduzir a impedncia do lao.
d) Sugesto 4
Adicionar condutores equipotenciais suplementares. Isto ter um efeito
similar ao da sugesto 3, uma reduo na resistncia do lao de falta terra,
enquanto que ao mesmo tempo melhora as medidas existentes de proteo
contra tenses de toque.
A eficincia desta melhoria pode ser verificada pelo teste da resistncia
entre cada parte condutora exposta e o condutor de proteo principal. Dos
esquemas de aterramento apresentado o praticado em reas Classificadas
so o TN-S, onde os condutores neutro (N) e de proteo(PE) so separados eo esquema ITque possui somente as massas aterradas (ambos objeto deste
estudo). Cada um dever ser analisado e suas particularidades conhecidas
para optar por aquele que melhor o atenda. O esquema TN-S pode ser
utilizado em instalaes com condutores de qualquer tipo de seo, alm de
admitir o uso de Dispositivos a Corrente Diferencial Residual (DR), quer como
proteo contra contatos indiretos, quer como proteo complementar contra
contatos diretos.
No esquema IT no existe o aterramento direto de qualquer ponto da
alimentao estando as massas aterradas em um ou mais eletrodos de
aterramento (independentes em geral do eletrodo de aterramento
eventualmente existente para a alimentao).
5/28/2018 Area Classificada
32/156
50
Nele quando da ocorrncia de uma primeira falta fase-massa, a corrente
resultante limitada de tal maneira que nenhuma tenso de contato perigosa
possa aparecer em qualquer massa da instalao. Essa condio permite
evitar o seccionamento automtico decorrente de uma primeira falta, permitindo
que o setor atingido continue funcionando.
No entanto importante que a falta seja rapidamente localizada e
eliminada, do contrrio a instalao ir comportar-se como se o esquema fosse
TNou TT caso ocorra uma segunda falta.
5/28/2018 Area Classificada
33/156
51
3 PLATAFORMAS MARTIMAS[24]
Figura 13 - Campo de Produo Martimo
Plataformas Martimas so unidades de explorao, perfurao e
produo do petrleo subtrado das profundezas do oceano. A API[II] no
permite a simultaneidade das atividades em uma nica plataforma, ou seja, a
plataforma dever ser de explorao, perfurao ou produo.
Em sua estrutura feita de ao, esto montados vrios equipamentos
eltricos e eletrnicos que em conjunto realizam a funo de mant-la
operando. O uso do critrio para a prtica da eletricidade feito atravs de
procedimentos elaborados a partir das normas tcnicas aplicadas nos
ambientes com reas Classificadas.
Os profissionais so altamente qualificados e a segurana uma
exigncia da Classificadora. A Classificadora uma sociedade, atravs de um
consrcio integrado por vrios pases como (Inglaterra, Japo, Estados Unidos,
5/28/2018 Area Classificada
34/156
52
Alemanha) que estabelecem regras com objetivo de promover a segurana e o
seguro patrimonial. O uso das normas internacionais compulsrio.
A prtica do aterramento, objeto do nosso estudo, nestes ambientes,
exige algumas particularidades que sero apresentadas no decorrer deste
captulo, assim como o tratamento da energia eletrosttica e das descargas
atmosfricas conforme relacionado abaixo:
a) Aterramento de Equipamentos;
b) Aterramento de Sistemas Eltricos;
c) Eletricidade Esttica;
d) Descargas Atmosfricas.
3.1 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTO[20]
O aterramento deve limitar a tenso que pode estar presente entre a
carcaa metlica de um equipamento com falha de isolamento e a estrutura da
plataforma.
A corrente deve ser drenada pelo cabo de aterramento ao invs de
circular pelo corpo de uma pessoa que possa estar em contato com o
equipamento. O aterramento deve fornecer um caminho de baixa resistncia ou
baixa impedncia para as correntes de falta (curto-circuito) para a terra.
As cargas estticas acumuladas em vasos, tubulaes que manuseiamlquidos inflamveis devem ser escoadas para a estrutura da plataforma
quando for o caso, eliminando possveis fontes de ignio.
Em superfcies no condutoras, sujeitas a carregamento eletrosttico por
atrito, no haver risco de ignio por eletricidade esttica se uma das
seguintes condies forem atendidas:
5/28/2018 Area Classificada
35/156
53
a) Sua resistncia superficial for superior a 1M#(mega ohm);
b) Sua rea for menor do que o valor indicado na tabela
Tabela 6 - reas Mximas de Superfcies no Condutoras Isentas de
Riscos de Ignio por Carregamento Eletrosttico [3]
GRUPOS
Zonas IIA IIB IIC
0 50 cm2 25 cm2 4 cm2
1 100 cm2 100 cm2 20 cm2
2 sem limite sem limite sem limite
3.2 EMBARCAES MARTIMAS
Segundo o SOLAS[IX] (definido em 3.13.1), item 2.14, no permitida a
circulao de altas correntes de defeito pelo casco da embarcao, que podem
provocar centelhas com eroso da estrutura podendo culminar em exploso,
em caso de arco em suporte metlico na base das bombas, tanque/vaso com
leo/gs.
Assim todos os circuitos de gerao e distribuio, circuitos de fora e
iluminao em navios para transporte de inflamveis, so isolados de terra
(item 2.2).
Nas primeiras plataformas flutuantes adotou-se de modo geral o sistema
de neutro isolado de terra, sistemas isolados, partindo das mesmas regras
ento adotadas pelo SOLAS[IX] para navios que manipulam substncias
inflamveis e tambm pelas Classificadoras. Sistema com o neutro aterrado
por alta resistncia (IT) vem sendo adotado recentemente, com correntes de
defeito terra de at 5 Ampres em baixa tenso, e de 10 a 20 Ampres, em
mdia tenso, tipicamente.
5/28/2018 Area Classificada
36/156
54
3.3 PARTES METLICAS EXPOSTAS NO CONDUTORAS
As partes metlicas no destinadas a conduzir correntes eltricas, tais
como, invlucros e carcaas de motores, de luminrias fixas ou portteis,
painis, oleodutos, bandejas (calhas) de cabos e outros, devero estar
aterradas atravs de um contato metlico com a malha de aterramento e o
casco da plataforma.
Deve haver garantia de uma conexo eltrica efetiva e permanente para
evitar o aquecimento, arcos ou centelhas causados por acoplamentos no
eficazes ao aterramento, quando da ocorrncia de correntes de defeito. Um
efetivo aterramento significa ligar diretamente (galvanicamente) a carcaa dos
equipamentos ao casco metlico da plataforma, eliminando o risco de
centelhamento e de choque eltrico.
Quando for assegurado um contato metlico adequado entre as carcaas,
e tais equipamentos e a estrutura do casco, seja atravs de solda, fixao por
parafuso ou rebite, com raspagem da pintura, ou com o uso da arruela dentadafica dispensado o uso de cabo de aterramento dedicado para o equipamento.
A medio da resistncia de contato entre carcaa de um equipamento e
a estrutura, medindo de superfcies metlicas sem pintura, deve fornecer leitura
de 0,0 (zero) para qualquer megohmetro 100/250 volts e menor do que 5
ohms (*) com qualquer multmetro na escala hmica.
Aterramento de circuitos intrinsecamente seguro e respectivas blindagens
de cabos, deve ser menor que um ohm. [Prtica Recomendada]
(*) A resistncia de aterramento deve ser to menor quanto maior seja a
corrente de curto-circuito para terra.
5/28/2018 Area Classificada
37/156
55
Figura 14 Anel de Aterramento para Embarcaes Martimas[25]
3.4 ATERRAMENTO POR CONTATO METLICO
Utilizado, por exemplo, em motores e painis eltricos montados
diretamente em pisos ou em anteparas de ao, como ilustrado abaixo.
A utilizao de arruela dentada torna mais efetivo o contato fsico, obtido
quando o equipamento aparafusado diretamente na estrutura.
5/28/2018 Area Classificada
38/156
56
Figura 15 - Aterramento por Contato Metlico[25]
3.5 ATERRAMENTO ATRAVS DE CONDUTOR
Utilizado em:
a) quadros eltricos de distribuio;
b) painis montados em anteparas no metlicas;
c) equipamentos montados em amortecedor de vibrao de borracha.
5/28/2018 Area Classificada
39/156
57
Figura 16 - Quadros Eltricos[25]
5/28/2018 Area Classificada
40/156
58
Figura 17 - Painis[25]
Figura 18 - Equipamentos[25]
5/28/2018 Area Classificada
41/156
59
3.6 MALHA DE ATERRAMENTO
Uma malha de aterramento visvel, com cabo de cobre, isolado em PVC
verde, e protegida contra danos mecnicos, interligando todas as principais
estruturas metlicas, dever ser instalada em plataformas que tenham
Sistemas Solidamente Aterrados (TN), ou Aterrados atravs de Baixa
Resistncia (IT), conforme Norma Petrobras N-2222[25].
3.7 ATERRAMENTO DE BLINDAGEM E ARMADURA METLICA DE
CABOS
Cabos em reas Classificadas devem ser do tipo armado. Onde estes
cabos passam atravs das fronteiras de tais locais, eles devem ser instalados
com dispositivos do tipo estanque a gs. Nenhuma emenda permitida em
reas Classificada; exceto para circuitos intrinsecamente seguros.
Figura 19 - Aterramento de Cabo com Armadura Metlica[25]
5/28/2018 Area Classificada
42/156
60
A figura 19 apresenta o aterramento praticado no conjunto quadro de
distribuio, painel, chave de partida, motor e carga, embora no
representados, so necessrios. Todas as terminaes de cabos armados com
blindagem, armadura ou trana metlica, em reas Classificadas, devem ser
efetivamente aterrados.
Essa armadura, blindagem ou trana deve ser aterrada em ambas as
extremidades do cabo, exceto nos ramais de alimentao de carga terminados
em reas no classificadas, onde poder ser aterrada na extremidade de
suprimento de energia.
A blindagem do cabo de circuitos intrinsecamente seguros tambm deve
ser efetuada em um nico ponto. A continuidade eltrica da armadura em toda
a extenso do cabo, particularmente nas conexes e derivaes, deve ser
assegurada. Quando do emprego do equipamento com invlucros de alumnio,
do tipo prova de exploso (Ex-d), utiliza-se prensa-cabo prova de
exploso, com anis cnicos para aterrar a armadura metlica do cabo.
Figura 20 - Aterramento de armadura metlica de cabo armado.Reproduzido de [20]
5/28/2018 Area Classificada
43/156
61
Aterramento de armadura metlica de cabo armado, em caixa metlica a
prova de exploso (Ex-d) atravs de prensa-cabo (Ex-d), com anis de trava
/aterramento. Com o uso cada vez mais freqente de invlucros e caixas
plsticas, com proteo do tipo segurana aumentada (Ex-e), utilizando prensa
cabos em plstico, o aterramento da armadura metlica do cabo passa a ser
feito pelo mtodo indireto, dentro da caixa que venha com um terminal de
aterramento interno especfico para interligar partes metlicas, ou caso, no
haja tal terminal, com presilha/braadeira ou terminal de aterramento externo,
conforme figura 21 abaixo. A normalizao IEC [V] , admite os seguintes tipos de
entrada de cabos em invlucros, alm do sistema de cabo em eletrodutos:
a) Entrada direta em invlucro Ex-d,
b) com uso de prensa-cabo Ex-d;
c) Entrada indireta em caixa plstica do tipo segurana aumentada,
atravs de prensa-cabo do tipo Ex-e
Figura 21 Tipos de entradas em cabos em invlucros conforme anormalizao IEC[V]
5/28/2018 Area Classificada
44/156
62
3.8 ATERRAMENTO DA MALHA METLICA DE CABOS ELTRICOS
Quando um cabo armado, com armadura trana metlica chega a umacaixa plstica do tipo segurana aumentada, o aterramento da trana metlica
do cabo pode ser feito conforme um dos mtodos indicados.
Figura 22 - Aterramento de Cabo[25]
Nota: O trilho aterrado a estrutura metlica
5/28/2018 Area Classificada
45/156
63
3.9 EQUIPAMNTOS MVEIS EM REAS CLASSIFICADAS
Para equipamentos montados sobre estruturas no metlicas ou
equipamentos mveis ou deslizantes sobre trilhos, como por exemplo, prtico-
rolante este dever ter um cabo de aterramento dedicado, que acompanhe os
movimentos do equipamento instalado em paralelo ao cabo de energia ou ter o
quarto condutor adicional que siga dentro do mesmo cabo de alimentao ou
ter cabo com capa com armadura metlica, ligando o equipamento ao casco.
3.10 ATERRAMENTO DE SISTEMA ELTRICO
As diretrizes para o projeto orientam que o sistema com neutro isolado
(IT) dever ser utilizado preferencialmente em FPSO[III](navios de produo) e
FSO[IV](navios de armazenamento), visando evitar circulao de corrente pelo
casco, durante faltas terra (carcaa), na regio dos tanques de petrleo
(exigncia das Sociedades Classificadoras).
O aterramento por alta resistncia dever ser tambm utilizado
preferencialmente nas demais unidades martimas de produo, que no
armazenem petrleo.
Para ambos os sistemas, neutro isolado ou aterrado por alta resistncia
(IT), dever ser garantida uma rpida e eficiente deteco e sinalizao defaltas a terra.
3.11 ATERRAMENTO DE SISTEMA DE CORRENTE CONTNUA
Os circuitos de bateria, de carregadores de bateria e painis de
distribuio de corrente contnua , devero ser isolados de terra, ou seja, nem o
5/28/2018 Area Classificada
46/156
64
terminal positivo, nem o terminal negativo podero ser aterrados ou ligados a
estrutura metlica da plataforma.
Usualmente, os retificadores de maior porte, tm um circuito de alarme
visual/ sonoro de falta terra, identificando o polo (positivo ou negativo) de
curto-circuito para a terra. O circuito defeituoso deve ser identificado e
rapidamente eliminado o defeito, para evitar o progresso para curto-circuito
direto entre os dois plos.
Sistemas de partida (motor de arranque) de motores diesel, tambm no
devem ser aterrados. Exceo feita para o circuito de proteo catdica de
corrente impressa, onde necessrio a ligao ou aterramento do negativo do
retificador ao casco a ser protegido; o positivo do retificador ligado aos
nodos.
3.12 ELETRICIDADE ESTTICA[27]
Nas plantas petrolferas a gerao de eletricidade esttica preocupanteuma vez que pode ser a responsvel pela ignio da atmosfera explosiva
situada na rea Classificada. Por isso cuidados adicionais so requeridos. A
seguir alguns comentrios pertinentes sobre esta forma de energia.
3.12.1 Eletricidade Esttica e Correntes de Fuga
Estes importantes assuntos tambm esto discutidos na API
Recommended Pratice 2003. A eletricidade esttica constitui um risco de
incndio e exploso durante o manuseio de petrleo (leos crus e derivados
lquidos).
Algumas operaes podem dar lugar acumulao de cargas eltricas,
as quais podem ser repentinamente liberadas em descargas eletrostticas,
5/28/2018 Area Classificada
47/156
65
com energia suficiente para inflamar uma mistura inflamvel de gs de
hidrocarbonetos com ar.
3.12.2 Acumulao de Eletricidade Esttica
No caso do petrleo, os produtos so em geral, considerados como
acumuladores de eletricidade esttica. Os acumuladores estticos incluem os
produtos como: querosene de aviao, leo diesel claro, leo lubrificante,
gasolina naturais, querosenes, solventes, gasolina automotiva e de aviao;
naftas e gasleos pesados.
As trenas de metal ou outros dispositivos de medio/amostragem que
podem atuar como condutor eltrico, atravs de todo seu comprimento, deve
ser efetivamente aterrada ou conectada antes da introduo no interior do
tanque, at aps a sua retirada. No devem ser utilizados trenas ou cabos de
material sinttico. Para maiores detalhes, consultar o ISGOTT[VI] .
3.12.3 Esttica nos Produtos Escuros Derivado do Petrleo
Estes produtos no so classificados como acumuladores estticos pelo
fato de terem suficiente condutividade eltrica que redistribui rapidamente as
cargas eltricas separadas durante o manuseio, impedindo a acumulao de
eletricidade esttica, exemplo: leo cru e leo combustvel.
3.12.4 Descargas de Eletricidade Esttica
As descargas eletrostticas podem ocorrer como conseqncia do
acmulo de cargas em:
5/28/2018 Area Classificada
48/156
66
a) lquidos ou slidos no condutores como, por exemplo, um leo
acumulador esttico (tal como o querosene) bombeado para o interior
de um tanque, ou um cabo de polipropileno;
b) condutores lquidos ou slidos eletricamente isolados como, por
exemplo, neblinas, borrifos ou partculas em suspenso no ar ou uma
barra de metal pendurada na extremidade de um cabo de fibra
sinttica.
A preocupao a ser tomada para evitar um risco de descarga
eletrosttica manter todos os objetos metlicos interligados. A interligao
elimina o risco de descargas entre objetos de metal que podem estar muito
energizados e serem perigosos.
3.12.5 Contato Metlico para Descarga de Eletricidade Esttica
O perigo de uma descarga devido ao acmulo de eletricidade esttica
resultante do fluxo (atrito) de lquidos/gases/vapores pode ser evitado se aresistncia entre tanques de armazenamento/plantas de processo/sistemas de
tubulaes e a estrutura da unidade ou instalaes for menor que 1 M#
(megaohm).
Assim, caso o contato entre os vasos de armazenamento/planta e
processo/tubulao associada seja feito diretamente atravs de contato
metlico das bases ou atravs de seus suportes, ou ainda por meio de solda oufixao por parafusos estrutura da plataforma, de modo a assegurar
resistncia menor que 1M# (megaohm), fica afastado o risco de acmulo de
carga esttica.
3.12.6 Reabastecimento na Plataforma
5/28/2018 Area Classificada
49/156
67
Esta preocupao existe, por ser o helicptero um dos meios de
transporte mais utilizado para embarque ou desembarque de pessoal.
Qualquer ignio perigosa devido a uma diferena de potencial eltrico
existente para o terra, no caso a estrutura metlica da plataforma, deve ser
efetivamente controlada. Isto pode requerer o uso de correias condutoras,
aterramento de equipamento de carga e descarga de fludo combustvel e da
mangueira e o aterramento do helicptero, antes do abastecimento.
Todas as preocupaes contra ignio devida descarga de eletricidade
esttica devem estar de acordo com o NFPA-77 [28]. Assim um cabo de
aterramento dever ser ligado ao helicptero para descarga de energia
esttica, distante da boca de abastecimento, antes de conectar a mangueira de
abastecimento.
O mesmo procedimento dever ser adotado para aterrar tanques de
transferncia mveis antes de qualquer conexo de mangueira para
transferncia.
3.12.7 Cordoalhas de Aterramento
Todos os equipamentos tais como tanques, mquinas e tubulaes onde
uma mistura explosiva pode estar presente devem estar aterrados.
Tubulaes instaladas em reas Classificadas devem ser
adequadamente aterradas por soldas ou por meio de parafuso e cinta metlica,
fixando a tubulao ou seus suportes diretamente ao casco da plataforma, ou
ainda atravs da utilizao de cordoalhas de aterramento. Sees
eletricamente isoladas, de tubulaes metlicas ou de equipamentos devem
ser interligados a outras partes do sistema ou aterrados individualmente. O
5/28/2018 Area Classificada
50/156
68
aterramento elimina o risco de descargas de eletricidade esttica entre objetos
metlicos.
Cordoalhas de aterramento devem ser instaladas onde for necessrio
garantir a continuidade eltrica e a capacidade de conduzir seguramente
qualquer possvel corrente de falta. Onde as cordoalhas de aterramento forem
utilizadas, elas devero ser claramente visveis, protegidas contra danos
mecnicos e do tipo que no seja afetada por produtos corrosivos e pintura.
Cordoalhas de aterramento so requeridas para tanques e vasos, plantas
de processo e tubulaes associadas, que no estejam diretamente
conectados estrutura metlica da plataforma. A cordoalha de aterramento
pode ser dispensada quando tais equipamentos forem diretamente soldados ou
aparafusados estrutura ou indiretamente, atravs de suportes metlicos,
conforme mostram as figuras abaixo.
Figura 23 - Cordoalha do Aterramento[25]
Nota: Para sistemas com neutro solidamente aterrado, a carcaa dos
equipamentos eltricos tem que ser ligados a malha de aterramento atravs e
cabo de aterramento dedicado.
5/28/2018 Area Classificada
51/156
69
3.13 Cuidados Adicionais para as Descargas Atmosfricas[20]
Havendo um contato eltrico entre casco metlico da plataforma e o
mastro ou outra estrutura metlica de altura adequada nenhuma outra proteo
adicional contra os efeitos de descargas atmosfricas ser necessria.
Descargas atmosfricas quando atingem a Plataforma so drenadas
para o mar atravs de sua estrutura metlica. Dessa forma, a Plataforma e o
pessoal nela embarcado esto inerentemente protegidos, conforme o NFPA780[29], itens D-6 e D-10:
Item D-6 da NFPA:
Navios com Casco Metlico - Se existir um contato eltrico entre o casco
metlico e o mastro metlico ou outra superestrutura metlica de adequada
altura que atenda as recomendaes da seo D-2, nenhuma outra proteo
contra raio necessria. Barcos com objetos no aterrados ou no condutores
projetados acima do mastro metlico ou superestrutura devem ter estes objetosaterrados ou protegidos com condutor de aterramento, respectivamente, de
maneira a proteg-los.
Nota: A seo D-2 do NPFA 780[29] dispe sobre as recomendaes para
instalao de mastros para proteo contra descargas atmosfricas.
Item D-10.1 da NFPA:
Navios quase invariavelmente so construdos com mastros, estruturas
treliadas, superestruturas, casco, chamins e antenas de rdios usualmente
fornece a Zona de Proteo recomendada na seo D-1.2. Ento, navios e o
pessoal embarcado esto usualmente inerentemente protegidos contra os
efeitos dos raios.
5/28/2018 Area Classificada
52/156
70
Nos casos onde houver falta de adequada ZONA de proteo, eles
devem ser corrigidos de acordo com a seo D-1.2.
3.13.1 O Solas[IX]
O SOLAS uma entidade criada pela International Maritime
Organization IMO, (normativa), que pertence a ONU (Organizao das
Naes Unidas) que desde o naufrgio do navio Titanic dita as regras para
segurana das embarcaes martimas e dos passageiros.
(site: www.imo.org)
O Captulo II-I da publicao do SOLAS[IX]especifica:
a) No item 3.1: Sistema de distribuio com retorno pelo casco no
deve ser usado para qualquer finalidade em petroleiro, seja para
fora, aquecimento ou iluminao em qualquer navio;
b) No item 3.2: O requisito do pargrafo 3.1 no impede, sob condies
provadas pela Classificadora o uso de Sistema Limitado e AterradoLocalmente:
b.1) nos sistemas de proteo catdica por corrente impressa;
b.2) nos sistemas aterrados localmente e limitados a uma regio;
b.3) nos dispositivos de monitorao do nvel de isolamento, desde
que a corrente de circulao no exceda a 30 mA sob a condio
mais desfavorvel.
Sistema de distribuio aterrado no deve ser usado em petroleiro. A
Classificadora (administrao) pode excepcionalmente permitir o aterramento
do neutro para Sistemas de Potncia desde que as correntes resultantes no
percorram qualquer espao perigoso. Em unidades martimas temos poucos
casos de aterramento localizado, a saber:
a)Proteo catdica;
5/28/2018 Area Classificada
53/156
71
b)Transformadores de Controle, de Potencial (TP) e de Corrente (TC) no
interior dos painis eltricos, visando segurana pessoal;
c)Ponto de retorno de mquina de solda, local;
d)Instrumentao, Aterramento de circuitos intrinsecamente seguros;
e)Aterramento de terra de ignitor de piloto para queimador.
3.14 CONSIDERAES SOBRE O ATERRAMENTO NA PLATAFORMA
MARTIMA
Nenhum equipamento eltrico instalado em reas classificadas poder ter
partes vivas expostas. A alta salinidade presente em instalaes eltricas em
atmosfera marinha contribui para a falha no isolamento dos equipamentos
eltricos, com possibilidade de curto-circuito e fuga de corrente para a carcaa
metlica dos equipamentos.
Tais falhas podem gerar centelhas eltricas que podem constituir-se em
fonte de ignio na presena de gases e tambm, risco de choque eltrico
para as pessoas em contato com a carcaa dos equipamentos. A dispensa damalha de aterramento, e do cabo dedicado vlido apenas para sistemas de
gerao e/ou distribuio com neutro isolado ou aterrado por alta resistncia
com pequenas correntes de fuga terra.
Para sistema aterrado atravs de baixa resistncia (correntes de falha da
ordem de 200 a 4000 Ampres) ou sistema com neutro solidamente aterrado
(corrente de falha na ordem de at 50.000 Ampres) deve-se assegurar umcaminho de baixa resistncia para retorno ao ponto neutro do sistema, para
que as correntes de curto-circuito no abram arcos por contato e nem escoem
por elementos estruturais do casco ou tubulao de processo.
Em sistemas com neutro completamente isolado da terra ou ligado terra
atravs de impedncia, uma falta provoca uma elevao de tenso das fases
no afetadas podendo chegar a assumir um valor superior quele de regime
5/28/2018 Area Classificada
54/156
72
normal. A isolao dos cabos fica, portanto, submetida a uma tenso muito
superior quela de regime normal, por um perodo que funo do tempo de
operao dos dispositivos de proteo.
previsto que a espessura da isolao dos cabos utilizados neste sistema
seja maior do que aquela utilizada para cabos em sistema com o neutro
diretamente ligado terra.
4 TENDNCIA DO ATERRAMENTO NA UNIDADE INDUSTRIAL
Refinaria de petrleo definida como uma unidade de negcio (UN).
Com objetivo de processar a matria prima (petrleo), bombeada pelos
terminais (martimos ou terrestres) atravs dos oleodutos (tubulaes
enterradas), para transformar em seus derivados (gasolina, naftas, querosene,leos etc) e assim poder comercializ-los. Como os recipientes que os contm
(produtos e sub-produtos do petrleo) no so estanques, os locais de
armazenamento so considerados como reas classificadas.
Neste captulo faremos comentrios das diferentes formas de aterramento
praticado: nos equipamentos; redes eltricas subterrneas; motores /
geradores; alimentadores; malha de terra; telecomunicao e circuitosintrnsecos e a questo dos potenciais de toque e de passo. E encerrando
alguns pareceres da utilizao do neutro aterrado com resistor.
4.1 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS
O aterramento dos equipamentos objetiva o seguinte:
5/28/2018 Area Classificada
55/156
73
a)Assegurar que todas as partes de uma estrutura ou de uma carcaa de
equipamento no esteja com um potencial acima da terra que possam ser
perigosos para o pessoal;
b)Conexes e dispositivos de aterramento deve ser adequado para
garantir que condies anormais, tais como fugas de terra ou descargas, no
elevaro o potencial da estrutura ou carcaa para um nvel perigoso;
c)Propiciar um caminho efetivo sobre o qual as correntes de fuga
envolvendo a terra possam escoar sem centelhamento ou superaquecimento
para evitar a ignio de materiais ou atmosferas combustveis.
A estrutura metlica dos edifcios e as estruturas de abrigo ou de suporte
de equipamentos eltricos e todas as partes metlicas no condutoras de
corrente dos equipamentos e dos dispositivos eltricos devem ser aterradas
por conexo a um sistema de aterramento. Em geral os condutores de
aterramento dos equipamentos devem ser conectados diretamente quando
possvel terra do sistema eltrico.
Colocando os condutores de aterramento to prximos quanto possveldos condutores de alimentao a queda de tenso ser minimizada nas
condies de falha.
4.1.2 Sistema de Aterramento de Equipamentos
O principal requisito de um sistema de aterramento de equipamentos manter a resistncia terra das estruturas e carcaas dos equipamentos no
nvel mais baixo possvel. Com um sistema adequado, o potencial terra
durante as condies de falha no ser perigoso para o pessoal e nem para o
equipamento e os dispositivos de proteo operaro corretamente. As
conexes de aterramento do sistema podem ser feitas de vrias maneiras.
5/28/2018 Area Classificada
56/156
74
O sistema de aterramento para uma planta grande ou complexa pode
envolver uma extensiva rede de malhas de aterramento das carcaas e
estruturas do equipamento interconectada por cabos para fornecer um sistema
de aterramento global da planta.
Os requisitos especficos para os sistemas de aterramento so
informaes detalhadas que esto includas no IEEE Standard 142 [30]. Alm
das conexes de aterramento da estrutura e carcaa dos equipamentos, so
necessrias conexes do terra do sistema eltrico para o sistema de
aterramento da planta. Esta conexo deve ser independente de qualquer outra
conexo de aterramento.
4.1.3 Aterramento de Redes Eltricas Subterrneas
As redes eltricas subterrneas devem ser acompanhadas por um cabo
de cobre nu, enterrado, encordoado, seo nominal de 70 mm2, integrante do
sistema de aterramento e ao qual so interligados todos os elementos a serematerrados. Todos os elementos metlicos existentes no interior de caixas de
passagem subterrneas devem ser interligados atravs de um cabo de cobre
nu, encordoado.
Eletrodutos metlicos que chegam a caixas de passagem de concreto
e/ou alvenaria devem ter suas extremidades interligadas ao cabo de que trata o
item anterior atravs buchas de acabamento dotadas de olhal paraaterramento.
Em redes construdas com eletrodutos no metlicos (PVC, PVC
corrugado e outros), para sistemas eltricos com neutro aterrado e onde os
condutores fase no possuem blindagem ou capa metlica, os eletrodutos
devem ser percorridos internamente, em toda sua extenso, por um cabo de
5/28/2018 Area Classificada
57/156
75
aterramento de cobre nu, encordoado. Este cabo de aterramento, nas caixas
de passagem, deve ser interligado ao condutor de aterramento.
O seu dimensionamento deve ser conforme indicado:
Tabela 7 - Condutor x Cabo[18]
Seo do
Condutor Fase
(mm2)
Seo do Cabo
de Aterramento
(mm2)
S % 16 S16 35 S/2
Nos afloramentos dos eletrodutos metlicos devem ser interligados por
um cabo de cobre nu, de seo nominal 25 mm2, o qual deve ser conectado ao
sistema de aterramento.
4.1.4 Aplicaes Especficas de Aterramento
As estruturas de ao dos prdios, as estruturas dos painis e instalaes
similares devem ser aterradas em vrios pontos (ao menos dois por estrutura)
com conexes fortes para a malha de aterramento do sistema. Os tanques,
vasos, torres e equipamentos similares, no suportados ou ligados a uma
estrutura de suporte aterrada, devero ser aterrados usando no mnimo duas
conexes malha do sistema de aterramento.
4.1.5 Motores e Geradores
5/28/2018 Area Classificada
58/156
76
As carcaas de motores e geradores devem ser conectadas ao sistema
de aterramento global da planta. Esta conexo efetivada com um condutor de
aterramento do equipamento, mecnica e eletricamente contnuo, posto em
rota com os condutores e fase da mquina.
Pode ser um condutor que corra com os condutores de fase dentro de um
condute, um sistema de condute rgido sinuoso contnuo, um sistema de
bandeja de cabos ou outro mtodo aprovado da NFPA 70B[31].
Em qualquer caso, a conexo de aterramento deve propiciar um circuito
de baixa impedncia da carcaa da mquina para o terra do sistema eltrico.
Onde for usado condute ou bandeja as juntas devem ser estanques, as pontes
de ligao devem ser instaladas em juntas de expanso e locais similares.
Freqentemente, propiciada uma proteo suplementar de aterramento
com a ligao com um condutor de aterramento adicional de cada mquina
para malha do sistema aterrado local. O objetivo desta conexo equalizar
potenciais na vizinhana imediata de cada mquina.
4.1.6 Cabos Encapados e a Blindagem Metlica
A capa e a blindagem metlica (se aplicvel) de qualquer cabo de energia
devem ser completamente contnuas e aterradas em cada extremidade de
mesmo potencial (caso de pequenos sinais). O aterramento da blindagem em
ambas as extremidades pode requerer que o cabo tenha reduzido suacapacidade normal devido as correntes circulantes.
O aterramento em uma extremidade permissvel se no for excedido um
gradiente de 25 Volts (conforme IEC Standard 422[32] para mtodos de
avaliao das tenses de blindagem). Se os cabos com capa ou blindagem
metlica forem emendados, deve-se ter o cuidado de obter continuidade, bem
5/28/2018 Area Classificada
59/156
77
como uma conexo fsica efetiva com a capa ou com a blindagem metlica na
emenda.
Quando sobre a capa metlica for usada uma armadura metlica , a capa
e a armadura devem ser interligadas e conectadas ao sistema de terra em
cada extremidade do cabo em quaisquer emendas acessveis.
A capa metlica em um cabo de metal pode, tambm ser usada como um
condutor de aterramento do equipamento se a capa for um tubo corrugado
contnuo, entretanto, recomendado um condutor de aterramento separado,
instalado nos interstcios do cabo durante a fabricao.
4.1.7 Carcaas Metlicas
A NFPA70B[31]tem como requisito que carcaas metlicas expostas, no
transportadoras de corrente, de dispositivos eltricos, sejam aterradas. Isto
inclui os condutores, rotas de fios e materiais de instalao eltrica similares.
Onde a continuidade da carcaa estiver assegurada pela sua construo,
ser adequada uma conexo de aterramento nos seus pontos terminais. Se a
continuidade no estiver assegurada pela construo, deve-se ter o cuidado
para propiciar conexes adequadas de todas as sees com a malha do
sistema de aterramento.
4.1.8 Carcaas para Equipamentos Eltricos
Painis, centros de controle e equipamentos eltricos similares devem
incluir um barramento de terra.
5/28/2018 Area Classificada
60/156
78
Onde o equipamento consistir de um alinhamento de duas ou mais
sees, so recomendadas duas conexes e aterramento com a malha do
sistema de aterramento, uma em cada extremidade do barramento de terra.
4.1.9 Cercas e Portes
Cercas e portes metlicos envolvendo equipamentos ou subestaes
eltricas devem ser vinculados malha do sistema de aterramento.
Neste caso alguns fatores esto envolvidos, incluindo a resistncia de
terra dos sistemas de aterramento da subestao, distncia da cerca aos
eletrodos de aterramento e os gradientes de potencial no solo. (Para
informaes adicionais, IEEE 80 2000-01-30 Guide for Safety in AC Substation
Grounding e o IEEE Standard 142[30]).
4.1.10 Equipamento Eltrico Porttil
Este pargrafo est limitado a consideraes sobre equipamentos
eltricos portteis que operam em tenses menores ou iguais a 600 Volts.
Equipamentos portteis que operam em tenses mais altas tem aplicaes
menos freqentes e requerem consideraes especiais. O IEEE Standard
142[30] fornece informaes sobre equipamentos eltricos portteis que operam
em tenses mais elevadas.
Os equipamentos eltricos portteis apresentam um dos maiores riscos
potenciais para pessoal, de sorte que obrigatrio que as carcaas de
equipamentos portteis de qualquer tipo sejam mantidas no potencial de terra
ou sejam protegidas por um sistema aprovado de isolamento duplo.
O equipamento eltrico porttil sem isolamento e operando em tenses
acima de 50 Volts deve ser fornecido com um cabo contendo um condutor de
5/28/2018 Area Classificada
61/156
79
aterramento separado que tem na terminao um plugue tipo aterramento que
usado com uma tomada de adaptao.
O contato e aterramento da tomada devem ser corretamente vinculados a
um sistema de aterramento. Para segurana do pessoal, algumas empresas
utilizam equipamentos eltricos portteis que podem ser conectados a uma
fonte subterrnea de baixa tenso (no superior a 50 volts) ou aos interruptores
do circuito de fuga de terra em circuito de 120 volts.
4.2 RESISTNCIA DE TERRA
Idealmente, uma conexo de terra teria resistncia zero, mas isso
impossvel, a resistncia de uma conexo de terra uma funo da
resistividade do solo e da geometria do sistema de aterramento. Em solos de
alta resistividade pode ser necessria extensa configurao para obter
aceitveis resistncias de terra.
A resistncia admissvel varia inversamente com a corrente de fuga para
terra: quanto maior a corrente de fuga menor a resistncia de terra. Para
grandes subestaes e estaes geradoras, a resistncia da grade de
aterramento do sistema no deve ser maior do que 1 Ohm.
Para subestaes menores e para plantas industriais deve ser obtida uma
resistncia menor do que 5 Ohms, se possvel. A NFPA 70B[31] aprova o uso de
um nico eletrodo se sua resistncia no for maior que 25 Ohms. Este por ele
mesmo, no seria uma conexo adequada para aterrar correntes de fuga
maiores que dois Ampres.
4.2.1 Potenciais de Toque e de Passo[19]
5/28/2018 Area Classificada
62/156
80
No solo, so criados gradientes de potencial onde fluem as correntes
drenadas por eletrodos de terra.
A configurao do aterramento deve ser tal que os gradientes de
potencial no geraro um risco para as pessoas que estejam em p ou
andando no solo nas vizinhanas de um eletrodo de aterramento ou tocando
uma estrutura aterrada que transporta corrente para a terra.
Essas referncias esto indicadas no IEEE Standard 80[33].
4.2.2 Tenso de Toque[19]
Figura 24 - Tenso do Toque[19]
A resistncia do corpo humano para corrente alternada de 50 ou 60 Hertz
(HZ), pele suada, para tenso de toque maior que 250 Volts (V) fica saturada
em 1000 Ohms. Cada p de contato com o solo ter uma resistncia de
contato representado por Rcontato. A tenso de toque poder ser expressa por:
5/28/2018 Area Classificada
63/156
81
Vt oque= (Rco rpo humano+ Rcontato/2). Ichoque
Segundo recomendaes da IEEE-80[33] podemos considerar que:
Rcontato = 3 s
Onde:s = resistividade superficial da primeira camada da estratificaodo solo. Deste modo a expresso fica:
Vtoque = (1000 + 3s/2). IchoqueVtoque = (1000 + 1,5s). Ichoque
4.2.3 Tenso de Passo[19]
Figura 25 - Tenso de Passo[19]
Em projetos de aterramento de acordo com a Norma podemos considerar
a distncia entre os dois ps de 1m.
Vpasso= (Rco rpo humano+ 2Rcontato). Ichoque
Vpasso = (1000 + 2.3s). IchoqueVpasso = (1000 + 6s). Ichoque
5/28/2018 Area Classificada
64/156
82
O aterramento s estar bom se a pior tenso de passo for menor do que
o limite de tenso de passo para no causar danos ao ser humano fibrilao.
A fibrilao ventricular irreversvel se no forem tomadas providencias em
tempo hbil. Ela ocorre no corao devido superposio de correntes,
prevalecendo aquela de maior intensidade, no caso, da fonte de energia.
O desfibrilador um aparelho destinado a recuperar o ritmo cardaco.
Compe-se de capacitores, cuja capacitncia varia entre 10 a 50'F que
armazena a tenso na ordem de 2 a 9kV. A corrente de descarga no trax
humano na ordem de 1 a 30 Ampres no tempo de 10 milisegundos. Conclu-
se que a tenso de passo menos perigosa do que a de toque pelo fato de
no estar o corao no percurso da corrente de choque.
A tenso de passo e de toque uma preocupao que se deve ter na
elaborao do projeto de aterramento, com relao aos seus potenciais
mximos. Estes potenciais so utilizados como limites dos potenciais que
surgem na superfcie do solo sobre a malha, quando da ocorrncia do maiordefeito fase-terra.
A malha s pode ser aceita se os potenciais estiverem abaixo dos limites
calculados pelas equaes apresentadas no clculo de Vtoque e Vpasso.
4.3 MALHA DE TERRA
Dimensionar uma malha de terra um processo iterativo, que parte de um
projeto inicial da malha. preciso verificar se os potenciais que surgem na
superfcie do solo so inferiores aos limites pr-estabelecido no incio do
projeto Vtoque e Vpasso.e se a resistncia de aterramento da malha compatvel
com a sensibilidade da proteo.
5/28/2018 Area Classificada
65/156
83
As dimenses da malha so pr-definidas, assim estabelecer um projeto
inicial de malha especificar um espaamento entre os condutores e definir, se
sero utilizadas junto com a malha hastes de aterramento. Um espaamento
inicial tpico adotado est entre 5% e 10% do comprimento dos respectivos
lados da malha.
Figura 26 - Malha da Terra[33]
Todas as frmulas a serem usadas no clculo de dimensionamento da
malha de terra, foram deduzidas considerando as submalhas quadradas, isto ,
ea(eb.. Tendo as dimenses da malha determina-se o nmero de condutores
paralelos, ao longo dos lados da malha:
Na= (a / ea)+ 1
Nb= (b / e
b)+ 1
Escolhe-se o nmero inteiro, adequado ao resultado do clculo acima. O
comprimento total dos condutores que formam a malha dado pela expresso:
Lcabo = a Nb + b Na
5/28/2018 Area Classificada
66/156
84
Se durante o dimensionamento forem introduzidas hastes na malha, o
comprimento correspondente s hastes dever aparecer na determinao do
comprimento total de condutores da malha conforme:
Ltotal =Lcabo+ Lhastes
Onde:
Lcabo =comprimento total dos condutores da malha.
Lhastes =comprimento total das hastes cravadas na malha
4.3.1 Resistncia de Aterramento da Malha[19]
A resistncia de aterramento da malha pode ser calculada
aproximadamente pela frmula de Severak abaixo que uma correo feita da
frmula de Laurent [18].
Esta frmula leva em conta a profundidade (h) em que a malha
construda.
Rmalha = pa [ 1 + 1 ( 1 + 1 ) ]Ltotal
20Amalha 1 + h 20A
malha
Onde:
Amalha= (a.b)Figura 26 - rea ocupada pela malha [m2]
h= Profundidade da malha [m], com 0,25m %h %2,5m
L total =Comprimento total dos cabos e hastes que formam a malha
Esta resistncia da malha (Rmalha), representa a resistncia eltrica da
malha, at o infinito. Seu valor dever ser menor do que a mxima resistncia
limite da sensibilidade do rel de neutro. Este valor geralmente verificado
devido ao baixo ajuste do rel de neutro.
5/28/2018 Area Classificada
67/156
85
4.3.2 Medies da Resistncia de Terra
Em muitas instalaes necessrio medir a resistncia terra do sistema
de aterramento para determinar se o valor real dessa resistncia est dentro
dos limites de projeto.
Os mtodos para a medio da resistncia da rede de terra so discutidos
resumidamente no IEEE Standard 142 e com mais detalhes em [30].
4.3.3 Unidades de Processo
Para segurana de pessoal com relao aos riscos decorrentes dastenses de transferncia, de Passo e de Toque existentes por ocasio de
curto-circuito monofsico, deve-se fazer a interligao das placas de piso, em
concreto armado, conforme as especificaes seguintes.
4.3.4 Detalhes para Interligao das Placas
As placas de piso devem ser interligadas atravs de varas inteiras de
"ferro de construo" com dimetro de .
5/28/2018 Area Classificada
68/156
86
A A
SOLDA NA CONEXO DE DUAS VARASCONSECUTIVAS
AMARRAO COM ARAME RECOZIDO
CORTE A-A
Figura 27 - Interligao das Ferragens das Placas do Piso[33]
Nota: A vara inteira dever ser amarrada s ferragens das placas para
proporcionar continuidade eltrica. Quando houver uma haste deaterramento prxima a uma ou mais placas, esta(s) dever(o) ser
interligada(s).
B B
SOLDAEXOTRMICA
CABO DE COBRE NU
BITOLA # 70 mm2
HASTE DE ATERRAMENTO
C/ COMPRIMENTO DE 3m
"
CORTE B-B
VARA DE FERRO INTEIRA P/CONTINUIDADE ELTRICA
Figura 28 - Interligao de Haste de Aterramento Ferragem do Piso[33]
Nota: Nos limites de bateria da unidade de processo ferragens das placas de
piso devem ser interligadas as hastes de terra prximas utilizando o mesmo
critrio mostrado na figura acima ilustrada.
5/28/2018 Area Classificada
69/156
87
4.3.5 Precaues
Em reas classificadas como ZONA 1 no devem existir poos de
inspeo. Todas as conexes nestas reas entre condutores e hastes verticais
devem ser completamente enterradas e executadas com solda exotrmica. As
conexes feitas entre os condutores de aterramento entre e as peas a serem
aterradas devem ser executadas com solda exotrmica quando as referidas
conexes se encontrarem em rea classificada como ZONA 1.
Em reas classificadas como ZONA 2 pode, se necessrio, haver poos
de inspeo das hastes de aterramento. As conexes feitas nestes poos,
entre hastes e condutores e/ou eletrodos horizontais, so sempre feitas com
conectores mecnicos de alta presso. As conexes feitas entre os condutores
de aterramento e os equipamentos a serem aterrados podem ser executados
com conectores mecnicos de alta presso se situadas em rea classificada
como ZONA 2.
4.4 ATERRAMENTO EM TELECOMUNICAO
Algumas das tcnicas do aterramento praticado em telecomunicao,
ser visto a ttulo de informaes adicionais.
4.4.1 Anlise dos Circuitos de Aterramento Srie e Paralelo
Os equipamentos de telecomunicaes e de processamento de dados,
pela susceptibilidade interferncia eletromagntica e eletrosttica devem
receber um tratamento diferenciado, no tocante a conexo a terra.
Enfocaremos os dois tipos de conexes mais utilizados onde foram detectadas
correntes (alternadas) indesejveis nos cabos de aterramento.
5/28/2018 Area Classificada
70/156
88
4.4.2 Conexes em Srie
O esquema abaixo representa um conjunto de equipamentos com seus
cabos de aterramento conectados em srie at chegar-se ao ponto de
aterramento efetivo.
1 2 3
A B C
Figura 29 - Aterramento em Srie[34]
Do ponto de vista de susceptibilidade a rudos, que o enfoque mais
relevante, este tipo de conexo desaconselhvel.
Representando-se a situao real, considerando as impedncias dos
cabos, temos:
1
A
2
B
3
C
I1
I2
I3
I1 I1I1
I2
I2 I3+ + +
R R R1 2 3
Figura 30 - Correntes e Impedncias Presumveis de um Aterramento emSrie[34]
A ttulo de exemplo iremos considerar trs valores fictcios de correntes
I1, I2 e I3 conforme apresentado:
5/28/2018 Area Classificada
71/156
89
I1 = 0,01 A I2 = 3 A I3 = 10 A
R1 = R2 = R3 = 1#
O potencial no ponto A :
VA = I1 R1+ ( I1+ I2) R2 + ( I1+ I2+ I3) R3
VA = ( 0,01 ) 1 + ( 0,01 + 3 ) 1 + ( 0,01+ 3 +10 ) 1
VA = 16 Volts
O potencial no ponto B :