Aterramento elétrico – Métodos e tipos de aterramento e aterramento

Aterramento elétrico – Componentes, métodos e tipos de aterramento – Instalação de aterramento elétrico

Aterramento elétrico, aterramento, métodos de aterramento, tipos de aterramento, componentes de aterramento e suas especificações em relação ao aterramento elétrico para instalações elétricas.

O que é aterramento elétrico ou aterramento?

Para conectar as partes metálicas (condutivas) de um aparelho elétrico ou instalações à terra (terra) é chamado de Aterramento ou Aterramento .

Em outras palavras, para conectar as partes metálicas de máquinas e dispositivos elétricos à placa de aterramento ou eletrodo de aterramento (que está enterrado na terra úmida) através de um fio condutor grosso (que tem resistência muito baixa) para fins de segurança é conhecido como Aterramento ou aterramento .

Ao aterramento ou aterramento, significa conectar a parte do aparelho elétrico, como cobertura metálica de metais, terminal de aterramento de cabos de tomada, fios de sustentação que não conduzem corrente para a terra . O aterramento pode ser dito como a conexão do ponto neutro de um sistema de fornecimento de energia à terra para evitar ou minimizar o perigo durante a descarga de energia elétrica.

Post relacionado: Diferença entre aterramento, aterramento e ligação

É bom saber

Diferença entre aterramento, aterramento e ligação

Deixe-me esclarecer a confusão entre aterramento, aterramento e ligação.

Aterramento e Aterramento são os mesmos termos usados para aterramento. Aterramento é a palavra comum usado para aterramento na América do Norte padrões como IEEE, NEC, ANSI e UL etc enquanto, Aterramento é usado na Europa , países de riqueza comum e padrões britânicos como IS e IEC etc.

A palavra Ligação usado para unir dois fios (assim como condutores, tubos ou aparelhos. A ligação é conhecida como conectar as partes metálicas de diferentes máquinas que não são consideradas como transportando corrente elétrica durante a operação normal das máquinas para trazê-las ao mesmo nível de potencial elétrico.

Por que o aterramento é importante?

O objetivo principal do aterramento é evitar ou minimizar o perigo de eletrocussão, incêndio devido a fuga de corrente à terra através de um caminho indesejado e garantir que o potencial de um condutor de corrente não subir em relação à terra do que o seu isolamento projetado.

Quando a parte metálica de aparelhos elétricos (partes que podem conduzir ou permitir a passagem de corrente elétrica) entra em contato com um fio energizado, talvez por falha de instalações ou falha no cabo isolamento, o metal fica carregado e a carga estática se acumula nele. Se uma pessoa tocar em um metal tão carregado , o resultado é um choque severo.

Para evitar tais casos, os sistemas de alimentação e partes dos aparelhos devem ser aterrados para transferir a carga diretamente para a terra. É por isso que precisamos de aterramento elétrico ou aterramento em sistemas de instalação elétrica.

Abaixo estão as necessidades básicas do aterramento.

Para proteger vidas humanas, bem como fornecer segurança a dispositivos e aparelhos elétricos contra correntes de fuga.
Para manter a tensão constante na fase saudável (se ocorrer falha em qualquer fase).
Para proteger o sistema elétrico e os edifícios da iluminação.
Servir como condutor de retorno no sistema de tração elétrica e comunicação.
Para evitar o risco de incêndio em sistemas de instalação elétrica.

Diferentes termos usados em aterramento elétrico

Terra: A conexão adequada entre os sistemas de instalação elétrica via condutor para a placa enterrada na terra é conhecida como Terra.
Aterrado: Quando um dispositivo elétrico, aparelho ou sistema de fiação conectado à terra através de eletrodo de aterramento, é conhecido como dispositivo aterrado ou simples “Aterrado”.
Sólidamente aterrado: Quando um dispositivo elétrico, aparelho ou instalação elétrica é conectado ao eletrodo de aterramento sem fusível, disjuntor ou resistência/impedância, é chamado de “solidamente aterrado”.
Eletrodo de aterramento: Quando um condutor (ou placa condutora) enterrado na terra para sistema de aterramento elétrico. É conhecido por ser eletrodo de terra. Os eletrodos de aterramento são de diferentes formas, como placa condutora, haste condutora, tubo de água metálico ou qualquer outro condutor com baixa resistência.
Condutor de aterramento :O fio condutor ou tira condutora conectada entre o eletrodo de aterramento e o sistema de instalação elétrica e os dispositivos no chamado fio de aterramento.
Condutor de Continuidade da Terra: O fio condutor, que é conectado entre diferentes dispositivos e aparelhos elétricos como quadro de distribuição, diferentes plugues e aparelhos etc. Em outras palavras, o fio entre o fio de aterramento e o dispositivo ou aparelho elétrico é chamado de condutor de continuidade de terra. Pode ser em forma de tubo metálico (total ou parcial), ou cabo de bainha metálica ou fio flexível.
Subcondutor principal de aterramento :Um fio conectado entre o quadro de distribuição e o quadro de distribuição, ou seja, esse condutor está relacionado aos subcircuitos principais.
Resistência da Terra: Esta é a resistência total entre o eletrodo de aterramento e a terra em Ω (Ohms). A resistência de aterramento é a soma algébrica das resistências do condutor de continuidade de aterramento, condutor de aterramento, eletrodo de aterramento e aterramento.

Pontos a serem aterrados

O aterramento não é feito de qualquer forma. De acordo com as regras do IE e regulamentos do IEE (Institute of Electrical Engineers),

O pino de aterramento das tomadas de iluminação de 3 pinos e do plugue de alimentação de 4 pinos deve ser aterrado de forma eficiente e permanente.
Todas as carcaças metálicas ou coberturas metálicas que contenham ou protejam qualquer linha ou aparelho de alimentação elétrica, como tubos GI e conduítes envolvendo cabos VIR ou PVC, interruptores revestidos de ferro, placas de fusíveis de distribuição revestidas de ferro, etc., devem ser aterrados (conectados à terra).
A carcaça de cada gerador, motores estacionários e partes metálicas de todos os transformadores usados para controlar a energia devem ser aterrados por duas conexões separadas e distintas com a terra.
Em um sistema de 3 fios CC, os condutores intermediários devem ser aterrados na estação geradora.
Os fios de sustentação que são para linhas aéreas devem ser conectados à terra, conectando pelo menos um fio aos fios de aterramento.

Postagem relacionada: Teste de componentes e dispositivos elétricos e eletrônicos com multímetro

Componentes do sistema de aterramento

Um sistema completo de aterramento elétrico consiste nos seguintes componentes básicos.

Condutor de continuidade de aterramento
Condutor de aterramento
Eletrodo de aterramento

Condutor de continuidade de aterramento ou fio de aterramento

A parte do sistema de aterramento que interliga as partes metálicas gerais da instalação elétrica, por exemplo, conduítes, dutos, caixas, invólucros metálicos dos interruptores, quadros de distribuição, interruptores, fusíveis, dispositivos de regulação e controle, partes metálicas de máquinas elétricas como, motores, geradores, transformadores e a estrutura metálica onde são instalados os dispositivos e componentes elétricos como fio de terra ou condutor de continuidade de terra como mostrado na fig.

A resistência do condutor de continuidade de terra é muito baixa. De acordo com as regras do IEEE, a resistência entre o terminal de aterramento do consumidor e o condutor de continuidade de aterramento (no final) não deve ser maior que 1Ω. Em palavras simples, a resistência do fio terra deve ser inferior a 1Ω .

O tamanho do condutor de continuidade de aterramento ou do fio de aterramento depende do tamanho do cabo usado no circuito de fiação .

Tamanho de Condutor de continuidade de aterramento

A área da seção transversal do Condutor de Continuidade da Terra não deve ser menor que a metade da área da seção transversal do fio mais grosso usado na instalação da fiação elétrica .

Geralmente, o tamanho do fio de cobre desencapado usado como condutor de continuidade de terra é 3SWG. Mas tenha em mente que, não use menos de 14SWG como fio terra. A tira de cobre também pode ser usada como condutor de continuidade de terra em vez de fio de cobre desencapado, mas não use isso até que o fabricante o recomende.

Post relacionado: Como encontrar o tamanho adequado de cabo e fio para instalação de fiação elétrica?

Cabo de aterramento ou junta de aterramento

O fio condutor conectado entre o condutor de continuidade de aterramento e o eletrodo de aterramento ou placa de aterramento é chamado de junta de aterramento ou “fio de aterramento”. O ponto onde o condutor de continuidade de aterramento e o eletrodo de aterramento se encontram é conhecido como “ponto de conexão” conforme mostrado na fig.

O fio de aterramento é a parte final do sistema de aterramento que é conectado ao eletrodo de aterramento (que é subterrâneo) através do ponto de conexão de aterramento.

Deve haver juntas mínimas no condutor de aterramento, bem como menores em tamanho e retas na direção.

Geralmente, o fio de cobre pode ser usado como fio de aterramento, mas a tira de cobre também é usada para instalação alta e pode lidar com a alta corrente de falha devido à área mais ampla do que o fio de cobre.

Um fio de cobre desencapado também é usado como fio de aterramento. Neste método, todos os condutores de aterramento são conectados a um ponto de conexão comum (um ou mais) e, em seguida, o fio de aterramento é usado para conectar o eletrodo de aterramento (plataforma de aterramento) ao ponto de conexão.

Para aumentar o fator de segurança da instalação, dois fios de cobre são utilizados como fio de aterramento para conectar o corpo metálico do dispositivo ao eletrodo de aterramento ou placa de aterramento. Ou seja se usarmos dois eletrodos de aterramento ou placas de aterramento, haveria quatro fios de aterramento. Não deve ser considerado que os dois fios de terra são usados como caminhos paralelos para fluir as correntes de falha, mas ambos os caminhos devem funcionar adequadamente para transportar a corrente de falha porque é importante para uma melhor segurança.

Tamanho do fio de aterramento

O tamanho ou área do cabo de aterramento não deve ser menor que a metade do fio mais grosso usado na instalação.

O maior tamanho do cabo de aterramento é 3SWG e o tamanho mínimo não deve ser inferior a 8SWG . Se 37/.083 fio é usado ou a corrente de carga é 200A da tensão de alimentação, recomenda-se usar tira de cobre em vez de fio de aterramento duplo. Os métodos de conexão do cabo de aterramento são mostrados na fig.

Nota:Postaremos um artigo adicional sobre o tamanho da Placa Terrestre com cálculos simples… Fiquem atentos.

Eletrodo de aterramento ou placa de aterramento

Eletrodo ou placa metálica que está enterrado na terra (subterrâneo) e é a última parte do sistema de aterramento elétrico. Em palavras simples, a parte metálica subterrânea final (placa) do sistema de aterramento que está conectada com o cabo de aterramento é chamada de placa de aterramento ou eletrodo de aterramento.

Uma placa metálica, tubo ou cano pode ser usado como um eletrodo de aterramento que tem uma resistência muito baixa e conduz a corrente de falta com segurança para o solo (terra).

Postagem relacionada: Como conectar a comutação automática e manual e a chave de transferência? (1 e 3 fases)

Tamanho do eletrodo de aterramento

Tanto o cobre quanto o ferro podem ser usados como eletrodo de aterramento.

O tamanho do eletrodo de aterramento (no caso de cobre)

2×2 (seus pés de largura e comprimento) e 1/8 de polegada de espessura. 2' x 2' x 1/8" . (600 x 600 x 300 mm )

No caso de Ferro

2′ x2′ x ¼” =600 x 600 x 6 mm

Recomenda-se enterrar o eletrodo terra na terra úmida. Caso não seja possível, coloque água na tubulação GI (Ferro Galvanizado) para viabilizar a condição de umidade.

No sistema de aterramento, coloque o eletrodo de aterramento na posição vertical (subterrâneo) conforme mostrado na fig. Além disso, coloque uma camada de 1 pé (cerca de 30 cm) de carvão em pó e mistura de cal ao redor da placa de aterramento (não confunda com eletrodo de aterramento e placa de aterramento, pois ambos são a mesma coisa).

Esta ação possibilita o aumento do tamanho do eletrodo de aterramento o que leva a uma melhor continuidade na terra (sistema de aterramento) e também ajuda a manter a condição de umidade ao redor da placa de aterramento.

P.S: Postaremos Exemplo de cálculo sobre dimensionamento de eletrodos de terra… Fiquem atentos.

É bom saber:

Não use coque (depois de queimar carvão no forno para emitir todos os gases e outros componentes, os 88% restantes de carbono são chamados de coque) ou carvão de pedra em vez de carvão ( carvão de madeira) porque provoca corrosão na placa de terra.

Uma vez que o nível da água é diferente nas diferentes áreas; portanto, a profundidade para instalação do eletrodo de aterramento também é diferente em várias áreas. Mas, a profundidade para a instalação do eletrodo de aterramento não deve ser inferior a 10 pés (3 metros) e deve estar abaixo de 1 pé (304,8 mm ) do nível de água constante.

Motores , Gerador , Transformadores etc deve ser conectado ao eletrodo de aterramento em dois lugares diferentes.

Tamanho da placa de aterramento ou do eletrodo de aterramento para instalação pequena

Em instalações pequenas, use haste metálica (diâmetro =25 mm (1 polegada) e comprimento =2 m (6 pés) em vez de placa de aterramento para sistema de aterramento. O tubo metálico deve estar 2 metros abaixo da superfície do solo. Para manter a condição mais úmida, coloque uma mistura de carvão e cal de 25 mm (1 polegada) ao redor da placa de aterramento.

Para eficácia e conveniência, você pode usar as hastes de cobre de 12,5 mm (0,5 polegada) a 25 mm (1 polegada) de diâmetro e 4 m (12 pés) de comprimento. Discutiremos o método de instalação do aterramento da haste posteriormente.

Postagem relacionada: tudo sobre sistemas, dispositivos e unidades de proteção elétrica

Métodos e tipos de aterramento elétrico

O aterramento pode ser feito de várias maneiras. Os vários métodos empregados no aterramento (fiação interna ou de fábrica e outros equipamentos e máquinas elétricas conectadas) são discutidos a seguir.

Aterramento de placa:

No sistema de aterramento de placas, uma placa composta de cobre com dimensões 60cm x 60cm x 3,18mm (ou seja, 2 pés x 2 pés x 1/8 pol ) ou ferro galvanizado (GI) de dimensões 60 cm x 60 cm x 6,35 mm (2 pés x 2 pés x ¼ pol.) é enterrado verticalmente na terra (poço de terra) que não deve estar a menos de 3m (10 pés) do nível do solo.

Para um sistema de aterramento adequado, siga as etapas acima mencionadas na (introdução da placa de aterramento) para manter a condição de umidade ao redor do eletrodo de aterramento ou da placa de aterramento.

Aterramento de tubulação:

Um aço galvanizado e um tubo perfurado de comprimento e diâmetro aprovados são colocados verticalmente em um solo úmido neste tipo de sistema de aterramento. É o sistema de aterramento mais comum.

O tamanho do tubo a ser usado depende da magnitude da corrente e do tipo de solo. The dimension of the pipe is usually 40mm (1.5in) in diameter and 2.75m (9ft) in length for ordinary soil or greater for dry and rocky soil. The moisture of the soil will determine the length of the pipe to be buried but usually it should be 4.75m (15.5ft).

Rod Earthing

it is the same method as pipe earthing. A copper rod of 12.5mm (1/2 inch) diameter or 16mm (0.6in) diameter of galvanized steel or hollow section 25mm (1inch) of GI pipe of length above 2.5m (8.2 ft) are buried upright in the earth manually or with the help of a pneumatic hammer. The length of embedded electrodes in the soil reduces earth resistance to a desired value.

Earthing through the Waterman

In this method of earthing, the waterman (Galvanized GI) pipes are used for earthing purpose. Make sure to check the resistance of GI pipes and use earthing clamps to minimize the resistance for proper earthing connection.

If stranded conductor is used as earth wire, then clean the end of the strands of the wire and make sure it is in the straight and parallel position which is possible then to connect tightly to the waterman pipe.

Strip or Wire Earthing:

In this method of earthing, strip electrodes of cross-section not less than 25mm x 1.6mm (1in x 0.06in) is buried in a horizontal trenches of a minimum depth of 0.5m. If copper with a cross-section of 25mm x 4mm (1in x 0.15in) is used and a dimension of 3.0mm² if it’s a galvanized iron or steel.

If at all round conductors are used, their cross-section area should not be too small, say less than 6.0mm² if it’s a galvanized iron or steel. The length of the conductor buried in the ground would give a sufficient earth resistance and this length should not be less than 15m.

Related Post: Protective Actions to Avoid &to Reduce Electric Hazardous

General Method of Electrical Earthing Installation (Step by Step)

The usual method of earthing of electric equipments, devices and appliances are as follow:

First of all, dig a 5x5ft (1.5×1.5m) pit about 20-30ft (6-9 meters) in the ground. (Note that, depth and width depends on the nature and structure of the ground)
Bury an appropriate (usually 2’ x 2’ x 1/8” (600x600x300 mm) copper plate in that pit in vertical position.
Tight earth lead through nut bolts from two different places on earth plate.
Use two earth leads with each earth plate (in case of two earth plates) and tight them.
To protect the joints from corrosion, put grease around it.
Collect all the wires in a metallic pipe from the earth electrode(s). Make sure the pipe is 1ft (30cm) above the surface of the ground.
To maintain the moisture condition around the earth plate, put a 1ft (30cm) layer of powdered charcoal (powdered wood coal) and lime mixture around the earth plate of around the earth plate.
Use thimble and nut bolts to connect tightly wires to the bed plates of machines. Each machine should be earthed from two different places. The minimum distance between two earth electrodes should be 10 ft (3m).
Earth continuity conductor which is connected to the body and metallic parts of all installation should be tightly connected to earth lead. Make sure to use the continuity by using continuity test.
At last (but not least), test the overall earthing system through earth tester. If everything is going about the planning, then fill the pit with soil. The maximum allowable resistance for earthing is 1Ω. If it is more than 1 ohm, then increase the size (not length) of earth lead and earth continuity conductors. Keep the external ends of the pipes open and put the water time to time to maintain the moisture condition around the earth electrode which is important for the better earthing system.

SI specification for Earthing

Various specifications in respect to earthing as recommended by Indian Standards are given below. Here are few;

An earthing electrode should not be situated (installed) close to the building whose installation system is being earthed at least more than 1.5m away.
The earth resistance should be low enough to cause the flow of current sufficient to operate the protective relays or blow fuses. It’s value is not constant as it varies with weather because it depends on moisture (but should not be less than 1 Ohm).
The earth wire and earth electrode will be the same material.
The earthing electrode should always be placed in a vertical position inside the earth or pit so that it may be in contact with all the different earth layers.

Postagens relacionadas:

Instalação de fiação elétrica monofásica em casa – NEC e IEC
Three Phase Electrical Wiring Installation in Home – NEC &IEC

Dangers Of Not Earthing A Supply System

As emphasized on earlier, earthing is provided in order

To avoid electric shock
To avoid risk of fire as a result of earth leakage current through unwanted path and
To ensure that no current carrying conductor rises to a potential with respect to general mass of earth than its designed insulation.

However, if excessive current is not earthed, appliances will be damaged without the help of fuse in place. You should note that excessive current are earthed at their generating stations which is why earth wires carries very little or no current at all. It therefore implies that it is not necessary to earth any of the wires (live, earth and neutral wires) contained in a PVC. Earthing the live wire is catastrophic.

I have seen a person killed simply because a live wire got cut from overhead pole and fell to the ground while the ground was wet. Excessive current is earthed at generating stations and if at all the earthing is not efficient due to fault, earth fault interrupters will be there to help. Fuse help only when the power transmitted is above the rating of our appliances, it blocks the current from reaching our appliances by blowing off and protecting our appliances in the process.

In our electrical appliances, if excessive currents are not earthed, we would experience severe shock. Earthing takes place in electrical appliances only when there is a problem and it is to save us from danger. If in an electronic installation, a metallic part of an electrical appliance comes in direct contact with a live wire that results from maybe failure of installation or otherwise, the metal will be charged and static charge will accumulate on it.

If you happen to touch the metallic part at that moment you will be zapped. But if the metallic part of the appliance is earthed, the charge will be transferred to earth instead of accumulating on the metallic part of the appliance. Current don’t flow through earth wires in electrical appliances, it does so only when there is problem and only to direct the unwanted current to earth in order to protect us from severe shock.

In addition, if a live wire touches accidentally (in a faulty system) to the metallic part of a machine. Now, if a man touches that metallic part of the machine, then the current will flow through their body to the ground, hence, he will get shocked (electrocuted) which may lead to serious injuries even to death. That’s why earthing is so important?

Electrical Grounding &Earthing….. To be continued…

Please subscribe below, if you want to get the upcoming post about Earthing/Grounding such as:

Calculate the size of Earth Continuity Conductor, Earthing Lead &Earth Electrodes for different electrical devices and equipment such motors, transformers, home wiring etc by Simple calculations
Earthing Circuit and Earth Fault Current
Protection of Earthing System and Additional devices used in the Earthing / Grounding System
Points To remember while Providing Grounding / Earthing
Important Instruction for Proper earthing system
Electricity rules about Earthing
How to Test Earth Resistance by Earth Tester
How to test Earth loop Resistance by Am-Meter &Voltmeter
Protective Multiple Earthing
And much more….