Uma ligação à terra deficiente através de bucins é a causa de 30% das avarias eléctricas industriais, conduzindo a danos no equipamento, incêndios e riscos de segurança. Técnicas de ligação à terra corretas podem evitar estes desastres dispendiosos.
A ligação à terra adequada através de bucins requer um percurso elétrico contínuo desde a armadura do cabo até à terra do equipamento, impedância inferior a 1 ohm para um fluxo eficaz da corrente de falha, ligações resistentes à corrosão, continuidade adequada da blindagem EMC e conformidade com os códigos eléctricos (NEC1IEC) para segurança do pessoal e proteção do equipamento.
Na semana passada, David telefonou-me depois de um incidente devastador na sua fábrica de produtos químicos. Um raio causou 500 000 euros em danos no equipamento porque o sistema de ligação à terra dos prensa-cabos não oferecia proteção adequada. A investigação revelou várias deficiências de ligação à terra que poderiam ter sido evitadas com uma conceção e instalação adequadas.
Índice
- Porque é que uma ligação à terra adequada através de bucins é fundamental para a segurança?
- Quais são os componentes essenciais de um sistema eficaz de ligação à terra de prensa-cabos?
- Como conceber e instalar sistemas de ligação à terra para diferentes aplicações?
- Quais são os erros comuns de ligação à terra e como evitá-los?
Porque é que uma ligação à terra adequada através de bucins é fundamental para a segurança?
A ligação à terra através de bucins serve várias funções de segurança críticas que protegem o pessoal e o equipamento de perigos eléctricos. Compreender estas funções é essencial para a conceção correta do sistema.
Uma ligação à terra adequada fornece um caminho de retorno da corrente de falha para o funcionamento do dispositivo de proteção, limita as tensões de contacto durante as falhas de terra, dissipa a acumulação de eletricidade estática, fornece continuidade de blindagem EMC, protege contra danos causados por raios e sobretensões e assegura a conformidade com os códigos e normas de segurança eléctrica.
Proteção contra corrente de defeito
Caminho da corrente de falha de terra:
- Caminho de baixa impedância: Permite que os dispositivos de proteção funcionem rapidamente
- Magnitude da corrente de defeito: Deve ser suficiente para acionar os disjuntores
- Tempo de compensação: Reduz a energia do arco elétrico e os danos no equipamento
- Proteção do pessoal: Limita as tensões de passo e de contacto
Requisitos de impedância:
- Requisito NEC: Percurso efetivo da corrente de defeito à terra
- Orientação IEEE 142: Resistência de terra tipicamente <1 ohm
- IEC 61936: Requisitos específicos para diferentes níveis de tensão
- Verificação dos ensaios: São necessárias medições regulares da impedância
O Hassan disse-me recentemente: "Chuck, a tua análise da ligação à terra revelou que o nosso percurso de corrente de defeito tinha uma impedância de 15 ohms. Nunca teríamos eliminado um defeito à terra em segurança".
Proteção contra raios e sobretensões
Cenários de queda de raio:
- Ataques diretos: A armadura do cabo fornece um caminho de condução
- Sobretensões induzidas: A ligação à terra limita a acumulação de tensão
- Aumento do potencial de terra2: Uma ligação correta evita a combustão instantânea
- Proteção do equipamento: Os dispositivos de proteção contra sobretensões requerem uma boa ligação à terra
Tratamento de corrente de pico:
- Capacidade de corrente de pico: 10kA a 200kA consoante a aplicação
- Dissipação de energia: Geração de calor e efeitos térmicos
- Várias vias de descarga: Condutores de ligação à terra em paralelo
- Coordenação: Com dispositivos de proteção contra sobretensões
EMC e continuidade da blindagem
Compatibilidade electromagnética:
- Continuidade da blindagem: Ligação de 360 graus à volta do cabo
- Impedância de transferência3: Baixa impedância a altas frequências
- Correntes de modo comum: O caminho de retorno correto evita a radiação
- Redução do ruído: A proteção eficaz reduz as interferências
Eficácia da blindagem:
- Resposta de frequência: A eficácia varia consoante a frequência
- Qualidade da ligação: As ligações cravadas são preferíveis aos grampos
- Tipos de armaduras para cabos: Considerações sobre trança, fita ou armadura de arame
- Métodos de cessação: Técnicas corretas de terminação da blindagem
Dissipação da eletricidade estática
Prevenção da acumulação de estática:
- Acumulação de carga: Em superfícies não condutoras
- Percurso de dissipação: Através do sistema de ligação à terra
- Prevenção da ignição: Em atmosferas explosivas
- Proteção do pessoal: Evita os riscos de choque
Requisitos de dissipação:
- Gama de resistência: 10⁶ a 10⁹ ohms para dissipação estática
- Trajetória contínua: Da fonte à referência de terra
- Factores ambientais: Efeitos da humidade e da contaminação
- Sistemas de controlo: Medição do nível de carga estática
Na Bepto, concebemos os nossos bucins com caraterísticas de ligação à terra integradas que garantem uma continuidade eléctrica fiável e o cumprimento de todas as normas de segurança relevantes. 😉
Quais são os componentes essenciais de um sistema eficaz de ligação à terra de prensa-cabos?
Um sistema de ligação à terra eficaz requer vários componentes a trabalhar em conjunto para proporcionar uma continuidade eléctrica fiável e proteção de segurança. Cada componente tem requisitos e funções específicos.
Os componentes essenciais de ligação à terra incluem o hardware de terminação da armadura do cabo, buchas ou terminais de ligação à terra, condutores de ligação, barras de terra ou barramentos, eléctrodos de ligação à terra e pontos de teste para verificação, todos concebidos para fornecer um caminho contínuo de baixa impedância para a terra.
Terminação da armadura do cabo
Métodos de terminação da armadura:
- Glândulas de compressão: Ligação mecânica direta à armadura
- Glândulas de barreira: Terminação separada da armadura e do condutor
- Glândulas à prova de explosão: Engate roscado com armadura
- Glândulas EMC: Terminação de blindagem de 360 graus
Requisitos de ligação:
- Integridade mecânica: Suportar as forças de tração dos cabos
- Continuidade eléctrica: Ligação de baixa resistência
- Resistência à corrosão: Fiabilidade a longo prazo
- Proteção do ambiente: Vedação contra a entrada de humidade
Hardware de ligação à terra
Desenho da bucha de ligação à terra:
- Material: Bronze, latão ou aço inoxidável
- Envolvimento de fios: Mínimo de 5 fios completos
- Terminal de ligação à terra: Fixação integral ou separada
- Vedação: O-ring ou junta de vedação
Especificações do terminal de terra:
- Capacidade atual: Com base nos cálculos da corrente de defeito
- Gama de fios: Acomodar os tamanhos de condutores especificados
- Requisitos de binário: Ligação correta sem danos
- Marcação: Identificação clara do ponto de ligação à terra
David partilhou: "A vossa seleção de hardware de ligação à terra eliminou os problemas de corrosão que tínhamos com o nosso sistema anterior. As ligações ainda estão perfeitas após três anos."
Condutores de ligação
Dimensionamento do condutor:
- Tabela 250.122 do NEC: Dimensionamento do condutor de ligação à terra do equipamento
- Capacidade de corrente de defeito: Com base nas classificações dos dispositivos de proteção
- Queda de tensão: Minimizar a impedância para um funcionamento eficaz
- Proteção mecânica: Evitar danos durante a instalação
Requisitos de instalação:
- Encaminhamento: Caminho direto para o ponto de ligação à terra
- Apoio: Apoio mecânico adequado
- Proteção: Contra danos físicos
- Acessibilidade: Para inspeção e ensaio
Sistemas de eléctrodos de terra
Tipos de eléctrodos:
- Barras de terra: Eléctrodos acionados para aplicações gerais
- Placas de terra: Placas enterradas para aplicações de alta corrente
- Eléctrodos revestidos de betão: Terrenos de Ufer4 em fundações
- Anéis de terra: Ligação à terra perimetral para grandes instalações
Conceção do sistema:
- Objectivos de resistência: Tipicamente 5-25 ohms, dependendo da aplicação
- Resistividade do solo: Testes necessários para uma conceção correta
- Proteção contra a corrosão: Materiais adequados às condições do solo
- Interligação: Múltiplos eléctrodos ligados entre si
Pontos de teste e verificação
Requisitos do ponto de teste:
- Acessibilidade: Fácil acesso para testes de rotina
- Identificação: Marcação clara dos pontos de ensaio
- Proteção: Caixas resistentes às intempéries
- Documentação: Localização dos pontos de controlo e procedimentos
Métodos de ensaio:
- Medição da resistência: Ensaio de resistência à terra
- Teste de continuidade: Verificação da trajetória
- Teste de impedância: Medição da impedância AC
- Imagem térmica: Avaliação da qualidade da ligação
Como conceber e instalar sistemas de ligação à terra para diferentes aplicações?
Diferentes aplicações têm requisitos de ligação à terra únicos com base em níveis de tensão, condições ambientais e considerações de segurança. Uma conceção adequada garante uma proteção eficaz para cada aplicação específica.
A conceção do sistema de ligação à terra requer a análise dos níveis de corrente de falha, condições ambientais, resistividade do solo, tipos de equipamento e requisitos regulamentares para determinar a configuração dos eléctrodos, o dimensionamento dos condutores, os métodos de ligação e os procedimentos de teste para uma segurança e desempenho ideais.
Aplicações de baixa tensão (≤1000V)
Residencial e comercial:
- Entrada de serviço: Condutor do elétrodo de terra principal
- Ligação à terra do equipamento: Proteção do circuito de derivação
- Proteção GFCI: Segurança do pessoal em locais húmidos
- Proteção contra sobretensões: Dispositivos de proteção contra sobretensões para toda a casa
Instalações industriais:
- Ligação à terra do equipamento: Proteção de motores e máquinas
- Sistemas de controlo: Ligação à terra dos instrumentos e dos comandos
- Sistemas de emergência: Ligação à terra da alimentação de reserva
- Equipamento de processamento: Aplicações químicas e de fabrico
Aplicações de média tensão (1kV-35kV)
Sistemas de distribuição:
- Ligação à terra do transformador: Ligação à terra do neutro e da caixa
- Ligação à terra dos comutadores: Equipamento revestido a metal
- Sistemas por cabo: Ligação à terra da bainha e da armadura
- Relés de proteção: Deteção de defeitos à terra
Considerações sobre a conceção:
- Corrente de defeito à terra: Correntes de defeito de maior magnitude
- Tensões de contacto e de passo: Cálculos de segurança do pessoal
- Aumento do potencial de terra: Desempenho do sistema durante as falhas
- Coordenação: Com dispositivos e sistemas de proteção
O Hassan disse-me: "A vossa conceção de ligação à terra de média tensão evitou um incidente grave quando tivemos uma falha no cabo. O sistema funcionou exatamente como foi concebido".
Aplicações de alta tensão (>35kV)
Sistemas de transmissão:
- Ligação à terra da subestação: Redes de ligação à terra abrangentes
- Ligação à terra da torre: Estruturas de linhas de transmissão
- Sistemas por cabo: Instalações de cabos de alta tensão
- Ligação à terra do equipamento: Transformadores e aparelhagem de comutação
Requisitos especiais:
- Conformidade com IEEE 80: Projeto de ligação à terra da subestação
- Modelação da resistividade do solo: Análise informática necessária
- Cálculos de segurança: Limites de tensão de contacto e de passo
- Variações sazonais: Efeitos da humidade do solo
Aplicações para locais perigosos
Atmosferas explosivas:
- Segurança intrínseca: Requisitos especiais de ligação à terra
- À prova de explosão: Integridade da ligação à terra do invólucro
- Dissipação estática: Evitar fontes de ignição
- Requisitos de ligação: Interligação de equipamentos metálicos
Considerações especiais:
- API RP 2003: Aterragem da indústria petrolífera
- NFPA 77: Proteção contra a eletricidade estática
- IEC 60079: Normas internacionais para atmosferas explosivas
- Documentação: Desenhos e procedimentos pormenorizados de ligação à terra
Aplicações marítimas e offshore
Sistemas de bordo:
- Ligação à terra do casco: A estrutura do navio como referência no solo
- Isolamento: A partir de terra firme quando no porto
- Proteção catódica: Sistemas de prevenção da corrosão
- Sistemas de segurança: Ligação à terra do equipamento de emergência
Plataformas offshore:
- Ligação à terra da estrutura: Aço da plataforma como referência do solo
- Ligação à terra da água do mar: Sistema de eléctrodos naturais
- Proteção contra raios: Sistemas de proteção abrangentes
- Decks de helicópteros: Requisitos especiais de ligação à terra
David partilhou recentemente: "A vossa experiência em ligação à terra em alto mar ajudou-nos a conceber um sistema que funcionou sem falhas durante cinco anos nas duras condições do Mar do Norte."
Melhores práticas de instalação
Instalação de prensa-cabos:
- Especificações de binário: Aperto correto sem danos
- Composto de fios: Compostos condutores, se necessário
- Integridade da vedação: Manter a proteção do ambiente
- Verificação da ligação à terra: Teste de continuidade após a instalação
Métodos de ligação:
- Ligações de compressão: Preferido para instalações permanentes
- Ligações soldadas: Aplicações de alta corrente
- Ligações aparafusadas: Acessível para manutenção
- Prevenção da corrosão: Materiais e revestimentos adequados
Testes e colocação em funcionamento
Testes iniciais:
- Verificação da continuidade: Todos os caminhos de ligação à terra
- Medição da resistência: Sistemas de eléctrodos de terra
- Teste de impedância: Caminhos da corrente de defeito
- Ensaios de isolamento: Verificar o isolamento correto
Manutenção contínua:
- Testes anuais: Medições da resistência de terra
- Inspeção visual: Avaliação do estado das ligações
- Imagem térmica: Identificação de pontos quentes
- Documentação: Resultados dos testes e tendências
Na Bepto, fornecemos suporte abrangente ao projeto de aterramento e orientação de testes para garantir que seus sistemas de aterramento de prensa-cabos atendam a todos os requisitos de segurança e desempenho. 😉
Quais são os erros comuns de ligação à terra e como evitá-los?
Os erros de ligação à terra podem ter consequências catastróficas, desde danos no equipamento a lesões pessoais. Compreender os erros comuns ajuda a evitar estas situações perigosas.
Os erros de ligação à terra mais comuns incluem o dimensionamento inadequado dos condutores, a má qualidade das ligações, a falta de ligação entre sistemas, a instalação incorrecta dos eléctrodos, a falta de testes e de manutenção e a não consideração de factores ambientais, o que conduz a uma proteção ineficaz contra falhas e a riscos de segurança.
Erros na fase de conceção
Análise inadequada do sistema:
- Cálculos da corrente de defeito: Subestimação da corrente de defeito disponível
- Análise de impedância: Não considerando a impedância total do circuito
- Queda de tensão: Ignorar a queda de tensão do condutor de ligação à terra
- Expansão futura: Não planear o crescimento do sistema
Dimensionamento incorreto do condutor:
- Quadro 250.122 Aplicação incorrecta: Utilização inadequada de tamanhos mínimos
- Capacidade de corrente de defeito: Inadequado para a corrente de defeito disponível
- Caminhos paralelos: Não considerar as múltiplas vias de ligação à terra
- Considerações sobre o comprimento: Queda de tensão em longas distâncias
Hassan partilhou: "Descobrimos que nossos condutores de aterramento estavam subdimensionados em 50% quando fizemos uma análise adequada da corrente de falta. A vossa orientação evitou um potencial desastre."
Erros de instalação
Má qualidade da ligação:
- Ligações soltas: Alta resistência e aquecimento
- Metais dissimilares: Corrosão galvânica5 questões
- Binário inadequado: As ligações soltam-se com o tempo
- Hardware em falta: Anilhas, anilhas de segurança ou composto de rosca
Instalação incorrecta do prensa-cabos:
- Engate insuficiente da rosca: Avaria mecânica e eléctrica
- Aperto excessivo: Danos nas roscas ou nas juntas
- Tipo de bucim incorreto: Inadequado para o tipo de armadura do cabo
- Falta de ferragens de ligação à terra: Não há continuidade eléctrica
Considerações ambientais
Problemas de corrosão:
- Seleção de materiais: Inadequado para o ambiente
- Compatibilidade galvânica: Ligações de metais diferentes
- Revestimentos de proteção: Proteção inexistente ou inadequada
- Drenagem: Acumulação de água nas ligações
Condições do solo:
- Variações de resistividade: Efeitos sazonais e da humidade
- Contaminação química: Corrosão acelerada
- Proteção física: Danos causados por escavações ou assentamentos
- Profundidade do elétrodo: Insuficiente para uma resistência estável
O David disse-me: "A sua análise ambiental revelou porque é que a nossa resistência de terra estava a variar em 300%. As alterações sazonais de humidade eram dramáticas".
Falhas nos testes e na manutenção
Testes inadequados:
- Verificação inicial: Não testar após a instalação
- Testes periódicos: Falta de testes de manutenção de rotina
- Métodos de ensaio: Utilização de equipamento de ensaio inadequado
- Documentação: Manutenção de registos e tendências deficientes
Negligência na manutenção:
- Inspeção visual: Não identificar problemas óbvios
- Manutenção da ligação: Permitindo a acumulação de corrosão
- Modificações do sistema: Não atualização da ligação à terra após alterações
- Formação: Formação inadequada do pessoal
Questões de conformidade com o código
Infracções NEC:
- Artigo 250: Requisitos de ligação à terra e de ligação
- Ligação à terra do equipamento: Condutores em falta ou inadequados
- Requisitos de ligação: Não ligar sistemas metálicos
- Proteção GFCI: Em falta quando necessário
Questões de código local:
- Alterações: Alterações locais aos códigos nacionais
- Requisitos de inspeção: Testes especiais ou documentação
- Requisitos de autorização: Autorizações de instalação e de modificação
- Requisitos de utilidade pública: Coordenação com a ligação à terra dos serviços públicos
Estratégias de prevenção
Processo de revisão do projeto:
- Revisão independente: Verificação do projeto por terceiros
- Cumprimento do código: Revisão sistemática do código
- Verificação do cálculo: Análise independente da corrente de defeito
- Considerações futuras: Planeamento de modificações e expansão
Instalação de qualidade:
- Pessoal qualificado: Instaladores com formação adequada
- Procedimentos de inspeção: Verificação passo a passo
- Protocolos de ensaio: Testes exaustivos de colocação em funcionamento
- Documentação: Desenhos completos como construído e registos de testes
Manutenção contínua:
- Inspeção de rotina: Inspeção visual e térmica regular
- Testes periódicos: Programas de testes anuais ou semestrais
- Análise de tendências: Identificação de padrões de degradação
- Acções corretivas: Reparação rápida dos problemas identificados
Hassan disse recentemente: "A implementação das vossas estratégias de prevenção transformou a nossa fiabilidade de ligação à terra. Há dois anos que não temos uma falha relacionada com a ligação à terra."
Serviços de apoio à ligação à terra da Bepto
Prestamos um apoio abrangente à ligação à terra para evitar erros comuns:
- Serviços de revisão de projectos: Verificação independente dos projectos de ligação à terra
- Formação em instalação: Técnicas e procedimentos corretos
- Apoio aos testes: Recomendações de equipamentos e procedimentos
- Programas de manutenção: Apoio contínuo e análise de tendências
- Resposta de emergência: Apoio rápido para falhas de ligação à terra
Estudo de caso: Prevenção de falhas catastróficas
Situação: Fábrica de processamento químico com falhas recorrentes de equipamento
Problema: Ligação à terra inadequada que provoca o mau funcionamento do dispositivo de proteção
Solução: Reformulação e atualização completa do sistema de ligação à terra
Resultados: Zero falhas relacionadas com o aterramento em três anos
Poupança: 2,3 milhões de euros em tempo de inatividade e danos no equipamento evitados
David partilhou: "O investimento num projeto de ligação à terra adequado e o apoio da Bepto pagou-se a si próprio muitas vezes. A fiabilidade do nosso sistema é agora líder na indústria."
Conclusão
A ligação à terra adequada através de bucins requer uma conceção sistemática, uma instalação de qualidade e uma manutenção contínua para proporcionar uma proteção eficaz contra falhas e evitar avarias catastróficas.
Perguntas frequentes sobre a ligação à terra do bucim
P: Qual é a diferença entre ligação à terra e ligação em aplicações de prensa-cabos?
A: A ligação à terra liga o equipamento à terra para proteção contra falhas, enquanto a ligação liga as partes metálicas entre si para eliminar diferenças de potencial. Os prensa-cabos normalmente requerem ambos - ligação para conectar a armadura do cabo ao equipamento e aterramento para conectar o equipamento ao aterramento.
P: Como é que determino o tamanho adequado para os condutores de ligação à terra através dos bucins?
A: O dimensionamento do condutor de ligação à terra segue a Tabela 250.122 do NEC com base na classificação do dispositivo de proteção contra sobreintensidades. No entanto, também é necessário verificar se o condutor pode suportar a corrente de falha disponível sem danos. Na Bepto, fornecemos cálculos de dimensionamento para as suas aplicações específicas.
P: Posso utilizar condutores de ligação à terra de alumínio com bucins?
A: Os condutores de alumínio podem ser utilizados se forem corretamente ligados com equipamento adequado concebido para alumínio. No entanto, o cobre é preferido para aplicações de ligação à terra devido à melhor resistência à corrosão e à menor resistência. Verifique sempre os códigos locais para requisitos específicos.
P: Com que frequência devo testar os sistemas de ligação à terra dos bucins?
A: A frequência dos testes depende da aplicação e do ambiente. Em geral, recomenda-se a realização de testes anuais para sistemas críticos, com inspecções visuais de seis em seis meses. Os ambientes de elevada corrosão podem exigir testes mais frequentes. Fornecemos recomendações específicas com base nas suas condições.
P: O que devo fazer se encontrar uma resistência elevada no meu sistema de ligação à terra do bucim?
A: Uma resistência elevada indica um problema que deve ser corrigido imediatamente. As causas mais comuns incluem ligações soltas, corrosão ou condutores danificados. O sistema deve ser retirado de serviço até que as reparações sejam concluídas e a resistência correta seja verificada através de testes.
-
Aceda à fonte oficial do Código Elétrico Nacional (NEC) para compreender as suas normas de segurança abrangentes. ↩
-
Conheça os detalhes técnicos do Ground Potential Rise (GPR) e as suas implicações para a segurança do sistema elétrico. ↩
-
Mergulhe no conceito de impedância de transferência e no seu papel crítico na medição da eficácia da proteção do cabo. ↩
-
Explorar a conceção e aplicação de terras Ufer (eléctrodos revestidos de betão) como um método de ligação à terra eficaz. ↩
-
Compreender o processo eletroquímico de corrosão galvânica que ocorre quando metais dissimilares estão em contacto. ↩
