Este documento trata dos perigos da eletricidade e do aterramento elétrico industrial. Aborda os objetivos de identificar e resolver problemas de aterramento e entender trabalhos sobre o tema. Detalha os perigos da eletricidade como choque elétrico, queima de aparelhos, perfuração de dutos e incêndios, além de discutir a teoria do potencial no solo e a aplicação desta teoria no dimensionamento de redes de terra e na resistência de eletrodos de terra.

1. 11
Aterramento Elétrico
Industrial
Instrutor: Saad Touma

2. 22
Objetivos
Identificar problemas de aterramento
Resolver problemas de aterramento
Entender trabalhos sobre aterramento

3. 33
Perigos da Eletricidade
Capítulo 1

4. 44
Perigos da Eletricidade
Choque elétrico
Queima de aparelhos eletrônicos
Perfuração de dutos enterrados
Incêndio em áreas classificadas
Corrosão de fundo de tanques

5. 55
Choque Elétrico
Seção 1.1

6. 66
Etiqueta de Aviso de Perigo

7. 77
Limiares e Efeitos das
Correntes
Corrente
(mA-rms)
Efeito fisiológico
0.3 Limiar de percepção
9 Limiar de despego; a mão que segura o fio energizado ainda
consegue se soltar
95 Limiar de fibrilação ventricular; pode ser fatal se o choque
durar mais de 3 s
*Baseada no trabalho de Dalziel 2.

8. 88
Limiar de Percepção

9. Limiar de Percepção – Teste 1
99

10. Limiar de Percepção – Teste 2
1100

11. 1111
Limiar de Despego

12. Limiar de Fibrilação Ventricular
1122

13. Resistência do Corpo Humano
1133
Resistência calculada em condições secas a 50 Hz
V (V) 12.5 31.3 62.5 125 250 500 1000
R (k) 24.0 11.2 6.32 3.56 2.00 1.13 .63
I (mA) 0.52 2.8 9.9 35 125 440 1590
K = 1/1.2 = 0.83; cte calculada para R=2 k e V=250 V; I=V/R.
Fonte: W. Fordham Cooper 3

14. 1144
Modelo do Corpo Humano

15. 1155
Modelo do Pé Humano

16. Fatalidades Elétricas nos EUA
Dados compilados pelo Serviço Nacional de Estatísticas da Vida como Obtidos do Conselho de
Segurança Nacional dos Estados Unidos.
1166
Ano
Mortos por choques,
exceto de raios
Mortos por raios
1944 682* 419
1945 620* 268
1946 725* 231
1947 867* 338
1948 871* 256
1949 1046 249
1950 955 219
*Exclui mortes por choques classificados como de acidentes em maquinários e em meios de transporte
(p.ex. barcos) ou acidentes em minas e pedreiras, na agricultura e na silvicultura.
Fonte: Dalziel 2.

17. 1177
Vítimas de Raios nos EUA
Ano Feridos Mortos
1989 324 63
1990 255 69
1991 448 66
1992 304 30
1993 305 30
1994 537 69
1995 * 85
1996 * 52
1997 306 42
1998 * 44
Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA 5 ). USA.* Informação não disponível.

18. 1188
Vítimas de Raios nos EUA
Fig.9- Estatística do número de vítimas de raios,
nos Estados Unidos, no período de 1959 a 1994
Total
Feridos
Mortos
700
600
500
400
300
200
100
0
1959
1961
1963
1965
1967
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
Reference : NOAA5 (National Oceanic and Atmospheric Administration )

19. 1199
Queima de Aparelhos
Eletrônicos
Seção 1.2

20. Cromatógrafo Queimado por
2200
Raio

21. 2211
Indução em Cabo não
Blindado

22. 2222
Mapa Isoceráunico Mundial

23. Trançagem de Cabos de Sinal
2233

24. Trançagem de Cabo de Sinal
2244

25. 2255
Indução em um “Loop”

26. 2266
Perfuração de Dutos
Enterrados
Seção 1.3

27. 2277
Forma de Onda do Raio

28. 2288
Raio: Oscilogramas da
Descarga

29. Intensidades de Corrente de
2299
Raios

30. Mapa Isoceráunico do Brasil
3300

31. 3311
Área de Captação de Raio

32. Distribuição de Probabilidades
de Queda de Raios em 50
3322
anos.
Número de raios (k) P (k) 50 % P (n k) 50 %
0 24.66
1 34.52 24.66
2 24.17 59.18
3 11.28 83.35
4 3.95 94.63
5 1.11 98.58
6 0.26 99.69
7 0.05 99.95

33. 3333
Nível Básico de Isolamento
Classe de
Tensão, kV
NBI, kV
Classe de
Tensão, kV
NBI, kV
Classe de
Tensão,
kV
NBI, kV
1.2 30 23 150 138 650
2.5 45 34.5 200 161 750
5 60 46 250 196 900
8.7 75 69 350 230 1050
95* 92 450 287 1300
15 110 115 550 345 1550
* O NBI de 95 kV foi estabelecido para certos tipos de equipamentos elétricos.
Fonte: Donald Beeman1

34. 3344
Efeito da Sobretensão em
Dutos
Tensão (kV) Duração (s) Efeito no aço do duto
5 kV Ao fim de 1 s Nenhum dano
10 KV Após 1 s Dano leve
15 kV Em menos de 1 s Perfuração

35. Efeito do Raio sobre um Duto
3355

36. 3366
Perfuração de Duto por
Corrente de Curto-circuito

37. 3377
Incêndio em Áreas
Classificadas
Seção 1.4

38. 3388
Potencial Transferido

39. Risco de Incêndio em Áreas
3399
Classificadas

40. 4400
Corrosão de Fundo de
Tanques
Seção 1.5

41. 4411
Ação Galvânica

42. 4422
Célula Galvânica

43. 4433
Semicélulas: Cu/SO4Cu e
Zn/SO4Zn

44. 4444
Célula de Daniel

45. Polarização da Célula Cobre-
4455
Zinco

46. 4466
Aterramento em Geral
Capítulo 2

47. 4477
Aterramento em Geral
Aterramento de sistema
Aterramento de equipamento

48. 4488
Aterramento de Sistema
Seção 2.1

49. 4499
Sistema Isolado

50. Sistema Isolado: Sobretensão 1
5500

51. 5511
Sistema Isolado: Choque

52. 5522
Sistema Isolado:
Cálculo da Corrente de
Choque

53. Sistema Solidamente Aterrado
5533

54. Sistema Solidamente Aterrado:
5544
Diagrama Unifilar

55. Sistema Solidamente Aterrado:
5555
O Condutor de Retorno

56. Sistema Isolado: Sobretensão 2
5566

57. 5577
Sistema Isolado:
Cálculo da Sobretensão 2

58. 5588
Sistema Aterrado por Alta
Resistência

59. 5599
Sistema Aterrado por Alta
Resistência: pequena
Sobretensão

60. 6600
Sistema Aterrado por Alta
Resistência: pequena
Sobretensão

61. 6611
Sistema Aterrado por Alta
Resistência: pequena
Sobretensão

62. 6622
Sistema Aterrado Baixa
Resistência
Condutor de Retorno:
Blindagem

63. 6633
Sistema Aterrado Baixa
Resistência Condutor de
Retorno: não existe.

64. 6644
Aterramento de
Equipamento
Seção 2.2

65. Aterramento de Equipamento:
6655
Diagrama Unifilar Geral

66. Condutor de Retorno limitando
6666
Tensão

67. 6677
Condutor de Retorno
transferindo Potencial

68. 6688
Transferência de Potencial
dentro da Planta Industrial

69. 6699
Rede Geral de Terra

70. 7700
Teoria do Potencial
Capítulo 3

71. 7711
Teoria do Potencial
Resistividade do solo
Expressão do potencial no solo

72. 7722
Resistividade do Solo
Seção 3.1

73. 7733
Solo Residual

74. Decomposição de um Granito
7744
Mineral Composição Alteração Produto
Quartzo SiO2 Não se decompõe Grãos de areia
Feldspato Silicato de Al e K É solúvel Argila e material
solúvel
Muscovita (mica) Silicato de Al + K +
H2O
Não se decompõe Placas de mica
Biotita (mica) Silicato de Al, Fe, K,
Mg + H2O
É solúvel Argila e material
solúvel
Zircão Silicato de Zr Não se decompõe nem
se altera
Cristais de Zircão
Fonte: Chiossi 2

75. Rochas e Solos Resultantes
7755
Tipo de rocha Composição Tipo de solo Composição
Basalto Plagioclásio, Piroxênios Argiloso (pouca areia) Argila
Quartzito Quartzo Arenoso Quartzo
Filitos Micas (sericita) Argiloso Argila
Granito Quartzo, Feldspato,
Mica
Areno-argiloso
(micáceo)
Quartzo e Argila
(micáceo)
Calcário Calcita Argiloso Argila
Fonte: Chiossi 2

76. 7766
Solo Residual em Área de
Gnaisses

77. Solos Residuais do Granito e
7777
do Basalto

78. 7788
Solo Transportado

79. 7799
Solo de Coluvião

80. Denominação das Frações do
8800
Solo
Nome da Partícula Diâmetro da Partícula
d (mm)
Argila d 0.005
Silte 0.005d0.05
Areia Fina 0.05d0.42
Areia Média 0.42d2.0
Areia Grossa 2.0d4.8
Pedregulho 4.8d76
Fonte: ABGE 2

81. Índices Físicos: Significado dos
8811
Símbolos

82. 8822
Índices Físicos: Definições
• Porosidade (n):
V
n = v
V
• Índice de Vazios (e):
V
v
V
s
e =
V
• Grau de Saturação (G): = 100 (%)
a
V
v
G
P
• Umidade (h): = 100 (%)
a
P
s
h

83. 8833
Resistividade X Umidade

84. Resistividade X Temperatura
8844

85. 8855
Expressão do Potencial
no Solo
Seção 3.2

86. 8866
Fonte Esférica num Solo
Infinito

87. Fonte Semi-esférica num Solo
8877
Semi-infinito

88. 8888
Solo de Duas camadas

89. 8899
Lei de Ohm

90. 9900
Lei de Kirchhoff

91. 9911
Equação de Laplace
0
V
z
V
y
V
x
2
2
2
2
2
2
=
+
+

92. Expressão Geral do Potencial:
9922
Fonte de Corrente

93. Expressão Geral do Potencial:
9933
Consumidor de Corrente

94. Expressão Geral do Potencial:
9944
Fontes e Consumidores

95. Expressão Geral do Potencial:
9955
Fonte Linear

96. Expressão Geral do Potencial:
9966
Fonte Bidimensional

97. 9977
Método das Imagens:
Solo e Meio Semi-infinitos

98. 9988
Método das Imagens:
Potencial no Solo Infinito

99. 9999
Método das Imagens:
Potencial no Meio Infinito

100. 110000
Método das Imagens:
Condição de Contorno 1

101. 110011
Método das Imagens:
Condição de Contorno 2

102. 110022
Método das Imagens:
Meio Semi-infinito é o ar.

103. 110033
Método das Imagens:
Meio Semi-infinito é um Metal

104. 110044
Aplicação da Teoria do
Potencial
Capítulo 4

105. 110055
Aplicação da Teoria do
Potencial
Resistência dos eletrodos de terra
Dimensionamento de redes de terra

106. 110066
Resistência dos
Eletrodos de Terra
Seção 4.1

107. Conceito de Resistência de
110077
Terra

108. 110088
Semi-esfera:
Cálculo do Potencial

109. 110099
Semi-esfera:
Resistência de Terra

110. 111100
Disco Circular:
Resistência de Terra

111. 111111
Eletrodo Linear

112. 111122
Eletrodo Linear
Cálculo do Potencial

113. 111133
Teorema do Valor Médio

114. 111144
Eletrodo Linear
Resistência

115. 111155
Anel:
Resistência

116. 111166
Eletrodo Horizontal

117. 111177
Eletrodo Horizontal
Cálculo do Potencial

118. 111188
Eletrodo Horizontal
Resistência

119. 111199
Rede de Terra

120. 112200
Haste de Terra

121. 112211
Haste de Terra
Cálculo do Potencial

122. 112222
Haste de Terra
Resistência

123. 112233
Dimensionamento de
Redes de Terra
Seção 4.2

124. 112244
Tensão de Passo

125. 112255
Tensão de Passo:
Circuito Equivalente

126. 112266
Tensão de Toque

127. 112277
Tensão de Toque:
Circuito Equivalente

128. 112288
Cuba Eletrolítica
Experiência de Koch

129. 112299
Cuba Eletrolítica
Experiência de Koch

130. 113300
Cuba Eletrolítica
Experiência de Koch

131. 113311
Equação da Cuba
Valores dos potenciais medidos e calculados nas malhas extremas
Número da Figura Potencial medido % Potencial calculado
%
1
36
2 55 55
3 70 70
4 80 80
−
1 b 0.67n Vn = +

132. 113322
Rede Geral de Terra

133. 113333
Rede Geral de Terra
Dimensionamento

134. 113344
Rede de Terra:
Esquema Básico

135. 113355
Rede de Terra:
O Equacionamento

136. 113366
Rede de Terra:
Equação Geral
=

140. R R . R
11 12 1n
R R . R
21 22 2n
. . . .
R R . R
n1 n2 nn
R
=

144. V
1
V
2
.
V
n
V
=

148. I
1
2
I
.
n
I
I
V = R I

149. 113377
Medições de
Aterramento
Capítulo 5

150. 113388
Medições de Aterramento
Medição da resistividade do solo
Medição da resistência de terra

151. 113399
Medição da
Resistividade do Solo
Seção 5.1

152. 114400
Método de Wenner

153. 114411
Método de Wenner:
Tabela de Valores Medidos
Quadro 1 - Valores de resistência () obtidos pelo método de Wenner.
LOCAL a=32m a=24m a=16 m a=8m a=4m a=2m
A 1.6 2.4 6.7 20 43 71
B 1.7 1.4 1.0 2.0 5.8 15
C 4.3 4.8 5.0 9.4 9.4 9.5
D 3.4 3.6 4.7 25 46 64
E 4.4 5.0 6.0 14 24 48
F 1.2 1.1 1.5 7.0 24 30
Valores obtidos pelo autor em local seco, plano, em 31/07/1992.

154. 114422
Método de Wenner:
Tabela de Resistividade
Aparente
Quadro 2 - Valores de resistividade aparente (-m) obtidos a partir do Quadro 1.
LOCAL a=32m a=24m a=16 m a=8m a=4m a=2m
A 320 360 670 1000 1100 890
B 340 210 100 100 150 190
C 860 720 500 470 240 120
D 680 540 470 1300 1200 800
E 880 750 600 700 600 600
F 240 170 150 350 600 380

155. 114433
Método de Wenner:
Solo Semi-infinito

156. 114444
Método de Wenner:
Fórmula