Monitoramento online da integridade do condutor de aterramento de proteção (PE)

mar, 2018

 A segurança na operação dos sistemas elétricos é de natureza obrigatória em todas as instalações em função dos riscos ali presentes, em particular, daqueles associados principalmente aos acidentes pessoais.

Este artigo tem por objetivo apresentar a tecnologia de um dispositivo que atua preventivamente, monitorando, de forma online, a integridade dos condutores de aterramento de proteção (PE) nos equipamentos elétricos, considerados os riscos que decorrem do seu rompimento.

Obrigatoriedade do aterramento nos termos da NR 10

 A Norma Regulamentadora NR 10 é bastante clara ao exigir que o risco elétrico seja permanentemente controlado. O item 10.2.1 menciona que “em todas as intervenções elétricas devem ser adotadas medidas preventivas de controle do risco elétrico e de outros riscos adicionais”.

Em razão disso, a NR 10 prescreve, ao longo de seu texto, várias exigências com foco na obrigatoriedade da correta instalação do aterramento, considerando ser este um dos principais Equipamentos de Proteção Coletiva (EPC) na segurança ocupacional do trabalhador submetido ao risco elétrico. Dentre estas exigências podem ser destacadas:

Item 10.2.3 – As empresas estão obrigadas a manter esquemas unifilares atualizados das instalações elétricas dos seus estabelecimentos, com as especificações do sistema de aterramento e demais equipamentos e dispositivos de proteção.

Comentário: Esta exigência vem ao encontro ao entendimento de que o aterramento é a principal ferramenta como elemento de prevenção do risco elétrico.

Item 10.2.4.b – Devem integrar o Prontuário das Instalações Elétricas a documentação das inspeções e as medições dos sistemas de aterramento.

Comentário: Sendo o prontuário a “memória viva” da instalação, nada mais oportuno que o sistema de aterramento se submeta a inspeções e medições devidamente documentadas.

Item 10.3.4 – O projeto deve definir a configuração do sistema de aterramento, a obrigatoriedade ou não da interligação entre o condutor neutro e o de proteção e a conexão à terra das partes condutivas não destinadas à condução da eletricidade.

Comentário: Este item deixa clara a obrigatoriedade de se projetar corretamente os sistemas de aterramento, dada a sua importância na instalação.

Item 103.9.a – No memorial descritivo do projeto deverá conter a especificação das características relativas à proteção contra choques elétricos, queimaduras e outros riscos adicionais.

Comentário: Como se sabe, a garantia da correta conexão à terra é uma das formas de proteção contra os choques elétricos.

 

Uma abordagem teórica sobre o condutor de aterramento de proteção “PE”

 Considerando que o curto-circuito para a terra requer um confiável caminho de retorno da corrente de falta, a interrupção desta corrente poderá colocar em risco a segurança pessoal, além de gerar prejuízos patrimoniais para as empresas.

Uma correta solução de engenharia recomenda que, nas instalações elétricas, o condutor de aterramento de proteção “PE” deva ser lançado juntamente com os condutores fase e conectado ao potencial de terra, tanto na barra de terra do painel de alimentação da carga quanto na barra de terra ou carcaça metálica do equipamento / carga alimentada.

Portanto, ele se caracteriza como sendo o condutor de proteção que promove o retorno da corrente de falta para a fonte. Caso esta corrente se encontre interrompida durante uma falta para a terra, as partes condutivas (aquelas que durante a operação normal do sistema elétrico se encontrem isoladas) tornam-se energizadas.

A Figura 1 mostra o caminho da corrente de retorno da falta para a terra através do condutor “PE” no circuito de alimentação de um motor elétrico adequadamente aterrado, e a Figura 2 evidencia o mesmo circuito na condição do condutor “PE” interrompido. Observa-se que, estando o mesmo interrompido, uma pessoa que tocar a carcaça do motor durante a falta estará sujeita ao choque elétrico pois ela se tornará parte do caminho da corrente de retorno.

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Figura 1 – Caminho de retorno da corrente de falta para a terra com o condutor de aterramento de proteção “PE” corretamente instalado.

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Figura 2 – Caminho de retorno da corrente de falta para a terra com o condutor de aterramento de proteção “PE” interrompido.

Monitoramento online do condutor de aterramento de proteção “PE”

Como forma de prevenção do risco de que uma pessoa seja afetada pelo choque elétrico durante uma falta para a terra ao tocar nas partes condutivas da carga sem que o condutor “PE” esteja íntegro, foi desenvolvido um dispositivo com a finalidade de monitorar esta integridade de forma online. Uma vez identificada esta não conformidade, o setor de manutenção terá condições de eliminá-la prontamente.

O monitoramento em questão se baseia na injeção de uma corrente controlada, circulando em um “loop” formado pelo circuito compreendido entre o condutor “PE” e um fio piloto lançado até cada carga a partir do painel de alimentação respectivo.

No caso de um eventual rompimento deste “loop”, o monitor irá imediatamente operar, sinalizando e identificando a interrupção do aterramento. A Figura 3 apresenta o diagrama simplificado do circuito de monitoramento.

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Figura 3 – Diagrama simplificado do circuito de monitoramento.

 

Monitoramento da integridade do condutor de proteção PE em outras instalações

Nas instalações onde operam máquinas móveis acionadas eletricamente, inexiste a possibilidade de se instalar uma malha de aterramento que possa suprir as finalidades funcionais e de proteção. Nestas condições, o aterramento é usualmente efetuado através do próprio cabo condutor de alimentação, condutor esse que incorpora em sua construção, além dos condutores fase, os condutores terra e fio piloto (cabos condutores tipo SHD).

O monitoramento do condutor terra nestes casos se faz através da chamada “Unidade Ground Check”, seguindo a mesma filosofia daquela apresentada neste artigo, ou seja, mediante a injeção de uma corrente controlada em um “loop” circulando entre o condutor terra e o fio piloto.

Exemplos destas instalações são, entre outras, as máquinas móveis nas áreas de mineração e os guindastes portuários de movimentação de contêineres.

 

Desempenho operacional do monitor online de integridade

Monitorar a integridade do condutor de aterramento de proteção “PE” vem, portanto, ao encontro às exigências da NR 10 como medida preventiva de controle do risco elétrico. O monitor que desempenha esta função (Figura 4) incorpora um display alfanumérico operando em forma de varredura através de telas sequenciais “online”, indicando o status do correto aterramento de cada uma das cargas monitoradas. Tal dispositivo possui capacidade para sinalizar até 12 cargas, com possibilidade de ampliação para 24 cargas. A duração de cada estampa na varredura do display possibilita um pré-ajuste no tempo, a critério do usuário.

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Figura 4 – Monitor de integridade dos condutores de aterramento.

 

As indicações no display alfanumérico são as seguintes: (OK) na condição de aterramento íntegro e (FALHA) na condição de aterramento interrompido (Figura 5). Além dessas indicações, para a sinalização da falha, o monitor disponibiliza em sua face frontal de um Led de acendimento intermitente.

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 Figura 5 – Indicações de aterramento íntegro e interrompido.

Uma vez identificada e sinalizada a falha, o operador poderá reconhecê-la, acionando a botoeira (chave táctil) presente no frontal do monitor, o que irá promover o reset no acendimento intermitente do Led, porém, mantendo-o aceso até que a falha seja eliminada.

Outra característica interessante no desempenho do dispositivo reside na sua capacidade de monitorar simultaneamente mais de uma falha. Neste caso, a varredura sequencial do display identificará quais as cargas estão com o seu aterramento interrompido.

O monitor dispõe adicionalmente de comunicação serial RS 232 e RS 485 (MODBUS RTU), além de contatos auxiliares, secos, sem tensão. Estes recursos permitem que o monitoramento possa ser também efetuado remotamente, informando a condição do circuito de aterramento de cada carga monitorada – normal ou interrompido – e a presença da tensão auxiliar de alimentação, por exemplo, via sistema supervisório.

 

Conclusões

Qualquer que seja a decisão empresarial em um investimento, ela deverá estar pautada em justificativas para o seu retorno. Algumas razões e benefícios podem ser elencadas para justificar o investimento deste dispositivo de monitoramento na instalação, sendo a principal delas sua contribuição na preservação de vidas humanas:

 

  • Atender às exigências da Norma Regulamentadora NR 10;
  • Reduzir o risco elétrico e preservar a segurança pessoal dos trabalhadores;
  • Contribuir para a correta operacionalidade do sistema elétrico;
  • Otimizar o tempo despendido com o diagnóstico e as inspeções no sistema de aterramento, requeridas para compor o Prontuário NR 10;
  • Contribuir com o planejamento e minimizar o tempo da manutenção nas atividades de eliminação das falhas;
  • Evitar punições das auditorias do Ministério do Trabalho em função de possíveis ocorrências acidentárias;
  • Elevar a visibilidade da empresa perante a sociedade, ao investir na segurança pessoal.

BIBLIOGRAFIA

 Mte – NR 10-Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade – 2004

Souza, J. J. Barrico e Pereira, Joaquim Gomes – Manual de Auxílio na Interpretação e

Aplicação da Nova NR10

ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão

ABNT NBR 14039 – Instalações elétricas de média tensão de 1kV a 36,2 kV

 

*José Eustáquio Venuto Borel é engenheiro e professor aposentado do curso de Engenharia Elétrica do CEFET-MG. Atualmente, é diretor da Senior Engenharia.

 

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