Produção de Energia Elétrica
Dispositivos Elétricos de Aterramento e Proteção

Dispositivos de Proteção

Os dispositivos de proteção dos circuitos elétricos asseguram que não possa fluir uma corrente elevada em condições anómalas, protegendo a instalação e o equipamento e evitando ferimentos e danos às pessoas que manuseiam ou que estejam nas proximidades do equipamento. A proteção contra sobreintensidades é assegurada através da separação física da fonte de alimentação num circuito, o que elimina os perigos de incêndio e o risco de eletrocussão.

Os dispositivos de proteção podem incluir:

  • Fusíveis.
  • Disjuntores miniatura (DM).
  • Dispositivos diferenciais residuais (DDR).
  • Disjuntores diferenciais com proteção integrada contra sobreintensidades (RCBO).

Todos os dispositivos acima mencionados protegem os utilizadores e o equipamento de condições defeituosas num circuito eléctrico, isolando a alimentação elétrica. Os fusíveis e os DM isolam apenas a alimentação elétrica; por outro lado, os DDR e os RCBO isolam tanto a alimentação elétrica como o neutro. É essencial que seja instalada a proteção adequada dos circuitos para garantir a segurança de uma instalação elétrica.

Fusíveis

Um fusível é um dispositivo de proteção muito básico utilizado para proteger o circuito contra sobreintensidades. Consiste num fio metálico que se liquefaz quando o fluxo de corrente que o atravessa ultrapassa um limite predefinido. Os fusíveis são dispositivos elétricos essenciais, e há diferentes tipos de fusíveis disponíveis com base nas estipulações específicas de tensão e corrente, aplicação, tempo de resposta e capacidade de corte.

As características dos fusíveis, como o tempo e a corrente, são selecionadas para proporcionar proteção suficiente sem qualquer perturbação desnecessária.

Fuses

Disjuntor miniatura (DM)

Um DM é uma alternativa moderna aos fusíveis, e estão normalmente localizados centralmente em edifícios - normalmente na chamada "caixa de fusíveis" ou "caixa de disjuntores", ou associados a equipamento específico. São como interruptores, desligando-se quando é detetada uma sobrecarga no circuito. A função básica de um disjuntor é parar o fluxo de corrente uma vez ocorrida uma falha. A vantagem dos DM relativamente aos fusíveis é que, se dispararem, podem ser rearmados sem ter de substituir todo o DM. Os DM também podem ser calibrados com maior precisão do que os fusíveis, disparando a cargas exatas. Os disjuntores estão disponíveis em diferentes tamanhos, desde pequenos dispositivos a grandes comutadores que são utilizados para proteger circuitos de baixa corrente, bem como circuitos de alta tensão.

MCB 2

Dispositivo Diferencial Residual (DDR)

Os Dispositivos Diferenciais Residuais (ou DDR) são concebidos para detetar e desligar o fornecimento no caso de um pequeno desequilíbrio de corrente entre os fios com alimentação elétrica e o neutro a um valor predefinido - tipicamente 30 mA. Os DDR conseguem detetar quando um condutor com alimentação elétrica toca na caixa de um equipamento ligado à terra, ou quando um condutor com alimentação elétrica é interrompido; este tipo de falha é potencialmente perigoso e pode resultar em choques elétricos e incêndios.

Um DDR não proporciona segurança contra um curto-circuito ou sobrecarga no circuito. Não consegue detetar, por exemplo, um ser humano que toque acidentalmente nos dois condutores ao mesmo tempo. Um DDR não pode substituir a função de um fusível.

Os DDR podem ser ligados para proteger um único ou vários circuitos - a vantagem de proteger circuitos individuais é que se um circuito disparar, não desligará todo o sistema do edifício ou o sistema de distribuição, mas apenas o circuito protegido.

Residual Current Device

Disjuntor diferencial com proteção integrada contra sobreintensidades (RCBO)

Um RCBO combina as funções de um DM e de um DDR numa única unidade. Os RCBO são um dispositivo de segurança que deteta um problema na alimentação elétrica e é capaz de se desligar em 10-15 milissegundos.

São utilizados para proteger um determinado circuito, em vez de terem um único DDR para todo o edifício.

Estes dispositivos são testáveis, bem como capazes de serem reiniciados. Um botão de teste forma uma condição minúscula de fuga em segurança; juntamente com um botão de reset volta a ligar os condutores depois de um estado de erro ter sido eliminado.

Residual Current Breaker with Overcurrent

Ligação à terra

A eletricidade descontrolada pode ferir ou mesmo matar seres humanos ou animais. Uma forma comum e eficaz de controlar a eletricidade é através da ligação à terra. A ligação à terra é uma ligação física à terra que atrai carga elétrica de forma segura para a terra, permitindo um grande espaço para que os eletrões se dispersem para longe dos seres humanos ou do equipamento. Um sistema de ligação à terra encaminha um excesso de carga positiva nas linhas elétricas para fios de terra com carga negativa, eliminando os perigos de incêndio e eletrocussão.

Alguns dispositivos podem ter este símbolo que indica onde deve ser ligado um fio de ligação à terra.

  Grounding Symbol  

 

O termo "terra/massa" refere-se a um corpo condutor, geralmente a Terra. "Ligar à terra" uma ferramenta ou sistema elétrico significa criar intencionalmente um caminho de baixa resistência até à superfície da terra. Quando devidamente efetuada, a corrente de um circuito segue este caminho impedindo a acumulação de tensão que de outra forma resultaria em choque elétrico, ferimentos e mesmo morte. A ligação à terra é utilizada para dissipar os efeitos prejudiciais de um curto-circuito elétrico, mas também é utilizada para evitar danos causados por um raio.

Há duas maneiras de ligar os dispositivos à terra:

  1. Terra do Sistema ou Serviço: Neste tipo de terra, um fio chamado "o condutor neutro" é ligado à terra no transformador e, novamente, à entrada de serviço do edifício. Este tipo foi principalmente concebido para proteger máquinas, ferramentas e proporcionar isolamento contra danos.
  2. Terra do Equipamento: Esta destina-se a proporcionar uma maior proteção às pessoas. Se uma avaria fizer com que a estrutura metálica de uma ferramenta fique energizada, a terra do equipamento fornece outro caminho para a corrente fluir através da ferramenta até à massa.

Um aspeto importante a ter em conta na ligação à terra: pode ocorrer uma quebra no sistema de ligação à terra sem o conhecimento do utilizador. A utilização de um corta-circuito em caso de falha na terra (GFCI) é uma forma de ultrapassar as deficiências de ligação à terra.

Em conjunto com um dispositivo diferencial residual (DDR), a ligação à terra é essencial para interromper o fornecimento de energia se houver um defeito de isolamento - por exemplo, se um fio condutor se soltar e tocar na superfície metálica fora de um equipamento. Um fio de terra canaliza a corrente de falha para a terra, evitando ferimentos nas pessoas. A ligação à terra capta as correntes de falha, permitindo aos DDR medi-las e disparar.

Ao ligar à terra componentes e aparelhos do circuito, a cablagem deve ter uma resistência elétrica abaixo do limiar máximo do disjuntor de serviço principal:

  • 100 Ω para um DDR de 500 mA
  • 167 Ω para um DDR de 300 mA
  • 500 Ω para um DDR de 100 mA

Quanto menor for a resistência, melhor funcionará um sistema de ligação à terra.

Componentes do Sistema de Ligação à terra

A ligação entre as peças metálicas e a ligação à terra é feita utilizando um terceiro fio no circuito elétrico. Os fios de terra têm geralmente a cor verde-amarela e devem ter o mesmo diâmetro que o maior fio utilizado na instalação para proteção.

Para verificar se foi instalada uma ligação à terra, procurar os seguintes pontos:

  1. As fichas e tomadas têm um pino de ligação à terra.
  2. As fichas com pino de ligação à terra são ligadas a uma rede de 3 fios.
  3. Os fios de terra estão bem ligados uns aos outros no quadro de repartição, normalmente através de um bloco de ligação à terra ou de uma chapa de ligação em metal.
  4. O bloco de ligação à terra ou a chapa de ligação está ligada à massa e esta ligação tem de ser efetuada com um fio com uma espessura elevada (por exemplo, 16 mm²).
  5. Este fio está ligado à terra.
     

Cabos de Ligação à Terra em Uso

     
           

Um sistema de ligação à terra consiste normalmente num condutor de ligação à terra, num conector de ligação, o respetivo elétrodo de ligação à terra (tipicamente uma haste ou um sistema de rede) e o solo em contacto com o elétrodo. Pode pensar-se num elétrodo como estando rodeado por anéis concêntricos de terra ou solo, todos da mesma espessura - cada anel sucessivo tem um valor transversal maior e oferece cada vez menos resistência até atingir um ponto que acrescenta uma resistência insignificante.

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