Os esquemas de aterramento constituem, talvez, um dos assuntos mais nebulosos, tratando de instalações elétricas em edificações. Aparentemente simples, há diversas configurações, com suas especificidades e diferenças entre si. O propósito deste texto é, portanto, tentar simplificar o tema, para que sejam compreendidas as escolhas em projeto.
O aterramento consiste em ligação intencional e de baixa impedância [2] de estruturas e/ou da instalação com a terra, de forma a:
- Estabelecer uma referência (potencial zero) para a rede elétrica;
- Criar um caminho para a dispersão de uma corrente elétrica.
Existem, portanto, dois propósitos para este elemento da instalação: um funcional e um de proteção.
A norma ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão define os esquemas de aterramento admitidos, dadas as circunstâncias da edificação.
Figura 1: Simbologia utilizada na classificação dos esquemas de aterramento. Retirado de [A].
Esses esquemas são referidos através de letras, num formato XY-Z. Vamos entender seu significado:
Tratando de instalações elétricas prediais comerciais ou residenciais, o esquema de aterramento mais utilizado é o TN e, por isso, dar-se-á atenção especial a ele.
Esquema TN
Fazendo uso da simbologia disposta na figura 1 acima, depreende-se, deste esquema, que: a) o ponto de alimentação é aterrado e b) as massas [1] são ligadas ao ponto da alimentação aterrado, através de condutores.
Neste esquema, existem três variantes, a saber:
TN-S
Existem condutores diferentes para a função de neutro [3] e de proteção (PE) [4]
Figura 2: Diagrama do esquema TN-S. Retirado de [A].
No diagrama, as linhas chamadas de L1, L2 e L3 representam os condutores das fases; o N representa o condutor neutro e PE, o condutor de proteção.
Perceba que se trata de uma instalação trifásica a cinco condutores, isto é, três condutores para as fases, um para o neutro e um para proteção (aterramento). As partes metálicas estranhas à instalação (massas) são ligadas diretamente ao condutor de proteção.
Note-se que o neutro e o condutor de proteção são aterrados na alimentação e não se encontram mais ao longo da instalação.
TN-C-S
Existem condutores diferentes para as funções de neutro e de proteção somente em parte da instalação.
Figura 3: Diagrama do esquema TN-C-S. Retirado de [A].
Este esquema é o mais adotado em instalações prediais comerciais e residenciais, dada a redução de custo de utilizar-se apenas um condutor, PEN (neutro e terra combinados), na maior parte da instalação, sem prejuízo de proteção.
Figura 4: Exemplo de Quadro de Distribuição de uma Unidade de Consumo, como um apartamento.
Na figura 4, é possível observar a configuração de um quadro elétrico de uma unidade de consumo, no sistema TN-C-S. Ainda que cheguem quatro condutores ao quadro, não há perda de proteção ou segurança: os DPS’s (Dispositivos de Proteção Contra Surtos) fazem a proteção contra eventuais surtos de tensão; o DR (Dispositivo Diferencial-Residual), por sua vez, faz a proteção contra eventuais fugas de corrente, inclusive contra choques elétricos diretos; e o condutor de proteção (PE – “terra”) faz o aterramento das massas, evitando choques elétricos indiretos.
Esta solução é a mais comumente utilizada, inclusive nos padrões da concessionária, por diversos motivos, desde econômicos, práticos e confiáveis.
Apesar disso, em algumas situações a serem avaliadas pelo projetista, o sistema TN-C-S pode não ser a solução mais indicada, adotando-se nestes casos específicos o uso de outro sistema indicado em Norma.
Outros esquemas
Existem ainda diversos outros esquemas de aterramento, como o TN-C, o TT e o IT, utilizados em outros tipos de instalações com necessidades diferentes.
NA INSTALAÇÃO
Um exemplo prático de construção de sistemas de aterramento é a inserção de hastes cobreadas no solo, conectadas entre si de maneira a reduzir a impedância. Deste sistema, é derivado um ou mais condutores que serão conectados ao Barramento de Equipotencialização Principal (BEP) da edificação.
Figura 5: Exemplo de haste utilizada em sistemas de aterramento.
Figura 6: Quadro de Distribuição Compacto (QDC-15), localizado no Centro de Medição.
Na porção inferior esquerda do quadro de distribuição (figura 6), há um condutor verde, que vem do sistema de aterramento. Este cabo é conectado ao Barramento de Equipotencialização Principal (BEP), ao qual também são conectados os condutores neutros. Isto é feito de forma a igualar ambos os condutores ao potencial da terra.
Figura 9: Porção inferior de uma Caixa Tipo N, que contém os barramentos de distribuição.
Do quadro de distribuição, este PEN pode ser distribuído às caixas de medição. Na figura 9, é possível observar parte de uma Caixa tipo N de Medição. O primeiro barramento, de cima para baixo, é do PEN. Dali, pode ser derivado somente um condutor PEN (TN-C e TN-C-S) para cada unidade, ou então um condutor neutro e um de proteção (TN-S)
Figura 10: Caixa porta-bases, no Centro de Medição.
A figura 10 trata de uma configuração no esquema TN-S. Pode-se observar, na caixa porta-bases, localizada no Centro de Medição, que partem cinco cabos elétricos para cada unidade: três condutores de fases, um condutor neutro e um condutor de proteção (PE), que deriva do barramento da imagem.
Figura 11: Caixa porta-bases, no Centro de Medição.
Na figura 11, observam-se quatro condutores por unidade, sendo eles três condutores de fases e um condutor PEN (funções de neutro e terra combinadas), no esquema TN-C-S.
Conclusões
A dúvida, em instalações elétricas prediais, gira em torno da escolha entre os esquemas TN-S e TN-C-S, pois tem-se a impressão de que o segundo é menos seguro. De fato, o TN-S oferece maior proteção e referência a equipamentos elétricos sensíveis, como aparelhos eletrônicos sofisticados ou então de equipamentos de medição como, por exemplo, um osciloscópio.
Para o usuário comum, esta diferença é, na maioria das vezes, imperceptível. Dado o maior custo de implementação (já que se trata de um cabo a mais para cada unidade de consumo) , acaba-se optando, normalmente, pelo TN-C-S, que deve contar, por norma, com dispositivos de proteção contra sobrecargas, surtos de tensão e fugas de corrente, estabelecendo um uso seguro e confiável da energia elétrica.
Glossário
[1] Massa: partes condutoras que não são energizadas em condições normais. Exemplo: carcaças metálicas de equipamentos.
[2] Impedância: oposição, “resistência” à corrente elétrica de um objeto, quando submetido a uma tensão.
[3] Condutor neutro: elemento de equilíbrio e referência do circuito, que, em regime permanente ideal, apresenta potencial zero e corrente nula, embora possa vir a apresentar tensão e corrente diferentes de zero.
[4] Condutor de proteção (PE): popularmente conhecido como “terra”, é o condutor cuja função é servir de rota de dispersão de correntes, em direção ao aterramento.
REFERÊNCIAS
[A] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: Instalações Elétricas de Baixa Tensão. Versão Corrigida. Rio de Janeiro, 2008.
COTRIM, Ademaro A. M. B. Instalações Elétricas. 4. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2003.
AES ELETROPAULO. LIG-2014: Fornecimento de energia elétrica em tensão secundária de distribuição LIG BT. 12 ed. São Paulo: AES Eletropaulo, 2014. Disponível em: https://www.eneldistribuicaosp.com.br/Documents/LIG%20BT%2012%C2%B0%20edi%C3%A7%C3%A3o%20%E2%80%93%202014.pdf.
Acesso em: 06 jan. 2020.
SANTOS, Carlos Eduardo da Cruz. REVISÃO DE ATERRAMENTO PARA INSTALAÇÕES PREDIAIS. 2018. 89 f., Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2018. Disponível em: http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10026282.pdf.
Acesso em: 10 jan. 2020.
CABRAL, Sérgio Henrique Lopes. Esquemas elétricos de aterramento: Análise comparativa de funcionalidades. 2010. Disponível em: https://www.osetoreletrico.com.br/wp-content/uploads/2010/07/ed53_fasc_seguranca_trabalho_capVI.pdf.
Acesso em: 14 jan. 2020.
