ATERRAMENTO DE SEGURANÇA Autor: Roberto Ferreira Coelho Coelho Filho Co-Autor: Helio Kanji Suzuki
ATERRAMENTO DE SEGURANÇA
Este é um material de uso restrito aos empregados da PETROBRAS que atuam no E&P. É terminantemente proibida a utilização do mesmo por prestadores de serviço ou fora do ambiente PETROBRAS. Este material foi classificado como INFORMAÇÃO RESERVADA e deve possuir o tratamento especial descrito na norma corporativa PB-PO-0V4-00005“TRATAMENTO PB-PO-0V4-00005“TRATAMENTO DE INFORMAÇÕES RESERVADAS". Órgão gestor: E&P-CORP/RH
ATERRAMENTO DE SEGURANÇA
Autor: Roberto Ferreira Coelho Filho Co-Autor: Helio Kanji Suzuki
Ao final desse estudo, o treinando poderá: • Identicar procedimentos adequados ao aterramento e à manutenção da segurança nas instalações elétricas; • Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurança; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
Programa Alta Competência
Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das atividades prossionais na Companhia. É com tal experiência, reetida nas competências do seu corpo de empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes desaos com os quais ela se depara no Brasil e no mundo. Nesse contexto, a E&P criou o Programa Alta Competência, visando prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força de trabalho às estratégias do negócio E&P. Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das competências necessárias para explorar e produzir energia. O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados e a reciclagem de antigos. Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de sucesso que ela é. Programa Alta Competência
Como utilizar esta apostila
Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostila está organizada e assim facilitar seu uso. No início deste material é apresentado o objetivo geral, o qual representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.
ATERRAMENTO DE SEGURANÇA
Autor
Ao final desse estudo, o treinando poderá: • Identicar procedimentos adequados ao aterramento e à manutenção da segurança nas instalações elétricas; • Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurança; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
Objetivo Geral
O material está dividido em capítulos. No início de cada capítulo são apresentados os objetivos específicos de aprendizagem, que devem ser utilizados como orientadores ao longo do estudo.
1 o l u t í p a C
Riscos elétricos e o aterramento de segurança
Ao final desse capítulo, o treinando poderá:
Objetivo Específico
• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos; • Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
No nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão.
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
1.4. Exercícios
1.7. Gabarito
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________ 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos. 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão (B)
B) Risco de contato
“Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas denições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identicados, pois estão em destaque. Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão.
3.1. Problemas operacionais Os principais problemas operacionais vericados em qualquer tipo de aterramento são: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato. É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato.
Alta Competência
3.4. Glossário Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica. Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.
49
Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliografia ao nal de cada capítulo.
Alta Competência
1.6. Bibliografia CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira.Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos. A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo abordado de um determinado item do capítulo.
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente.
“Importante” é um lembrete das questões essenciais do conteúdo tratado no capítulo.
IMPORTANTE! É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela!
Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta dos principais pontos abordados no capítulo. RESUMINDO...
Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig , inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas
Em “Atenção” estão destacadas as informações que não devem ser esquecidas.
ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles.
Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo. Aproveite este material para o seu desenvolvimento prossional!
Sumário Introdução
15
Capítulo 1 - Riscos elétricos em instalações Objetivos 1. Riscos elétricos em instalações 1.1. Riscos de incêndio e explosão 1.2. Risco de contato 1.3. Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano 1.4. Exercícios 1.5. Glossário 1.6. Bibliograa 1.7. Gabarito
17 19 20 22 25 27 29 30 31
Capítulo 2 - Aterramento de segurança Objetivos 2. Aterramento de segurança 2.1. Tipos de aterramento e seus princípios de funcionamento 2.1.1. Aterramento de segurança 2.1.2. Aterramento funcional do sistema elétrico 2.1.3. Aterramento para sistema de proteção contra descargas atmosféricos
2.2. Exercícios 2.3. Glossário 2.4. Bibliograa 2.5. Gabarito
33
35 35 35 38 47
50 52 53 54
Capítulo 3 - Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança Objetivos 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança 3.1. Problemas operacionais
55 57 57
3.1.1. Inspeção visual 3.1.2. Inspeção física
58 59
3.2. Riscos e cuidados 3.3. Exercícios 3.4. Glossário 3.5. Bibliograa 3.6. Gabarito
59 61 63 64 65
Introdução
O
s sistemas de aterramento cumprem o papel fundamental de aumentar a segurança das pessoas e garantir a continuidade operacional de instalações e serviços com eletricidade.
O aterramento de segurança, apesar de ser um importante componente do sistema elétrico, nem sempre recebe a devida atenção nas instalações residenciais, comerciais e industriais. Em geral, a adequação do sistema de aterramento só é providenciada quando algum distúrbio elétrico danifica aparelhos eletroeletrônicos ou causa algum acidente. Qualquer equipamento ou parte da instalação com possibilidade de contato com partes energizadas deve ter aterramento de segurança. Falhas que comprometam seu isolamento poderão ocasionar a energização de suas carcaças metálicas, causando risco de choques elétricos. Independente do tipo de instalação ou sistema, os riscos elétricos estão sempre presentes durante toda a vida útil de um equipamento, sendo fundamental mantê-los sob controle. Como veremos a seguir, o aterramento é um procedimento fundamental para controlar uma boa parte desses riscos. Nesse estudo, faremos uma revisão dos conceitos de riscos elétricos, as respectivas medidas de controle e os tipos de aterramentos utilizados em instalações elétricas. Finalizaremos o conteúdo com a apresentação dos problemas operacionais provocados por falhas no aterramento de segurança, tratando dos riscos e cuidados necessários para a identicação segura dessas falhas.
RESERVADO
15
RESERVADO
1 o l u t í p a C
Riscos elétricos em instalações
Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos; • Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos.
RESERVADO
Alta Competência
18
RESERVADO
Capítulo 1. Riscos elétricos em instalações
1. Riscos elétricos em instalações
O
homem conhece os fenômenos elétricos desde a Grécia antiga. O termo “Eléktron” foi usado para designar comportamentos, aparentemente estranhos, de atração entre materiais como âmbar e palha. Somente muitos séculos mais tarde sua natureza começou a ser desvendada. E apenas no nal do século XIX a eletricidade começa a deixar de ser meramente uma curiosidade para despontar como uma fonte viável de energia. Desde então, em ambientes urbanos de todo o mundo, a eletricidade nos acompanha em quase todas as ações diárias. Grande parte de nossos equipamentos, máquinas e ferramentas são movidos à energia elétrica. A eletricidade promoveu uma revolução, ao longo do século XX, em quase todos os ramos da nossa vida cotidiana. Mas, além dos benefícios óbvios advindos do seu uso, também surgiram muitos riscos signicativos. Periodicamente, os jornais e noticiários apontam situações envolvendo incêndios e choques elétricos. Todos conhecemos situações envolvendo equipamentos energizados. O uso da eletricidade por parte das pessoas deve ser acompanhado de cuidados, critérios e regras. Essas medidas são fundamentais para que a energia elétrica seja uma aliada e não traga prejuízos à saúde e aos nossos bens materiais. Como forma de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos, podemos citar o Aterramento de Segurança, que consiste na promoção de uma ligação intencional permanente ou temporária à terra, através da qual correntes elétricas podem uir. Nesse capítulo, vamos conhecer aspectos relacionados aos riscos e cuidados que devemos ter para usar, com segurança, os equipamentos elétricos. Os riscos elétricos existem durante toda a vida útil de um equipamento. Por isso é fundamental considerar que a manutenção desses componentes é absolutamente importante para manter esse risco sob controle.
RESERVADO
19
Alta Competência
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado à eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente.
Os riscos elétricos de uma instalação são divididos em dois grupos principais: 20
1.1. Riscos de incêndio e explosão Podemos denir os riscos de incêndio e explosão da seguinte forma: Situações associadas à presença de sobretensões, sobrecorrentes, fogo no ambiente elétrico e possibi lidade de ignição de atmosfera potencialmente explosiva por descarga descontrolada de eletricidade estática.
Os riscos de incêndio e explosão estão presentes em qualquer instalação e seu descontrole se traduz principalmente em danos pessoais, materiais e de continuidade operacional.
RESERVADO
Capítulo 1. Riscos elétricos em instalações
Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos observar alguns pontos que garantirão o controle dos riscos de incêndio e explosão nos níveis denidos pelas normas de segurança durante o projeto da instalação, como por exemplo: • A escolha do tipo de aterramento funcional mais adequado ao ambiente; • A seleção dos dispositivos de proteção e controle; • A correta manutenção do sistema elétrico.
O
aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento conável e eciente dos dispositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico.
Observe no diagrama a seguir os principais riscos elétricos associados à ocorrência de incêndio e explosão:
RESERVADO
21
Alta Competência
As Unidades de Exploração e Produção de petróleo invariavelmente terão instalações elétricas em locais com atmosfera potencialmente explosiva (áreas classicadas), onde o controle da formação e, principalmente, o controle do alívio seguro da eletricidade estática são fundamentais para evitar a ignição de misturas explosivas. É importante conhecer a documentação referente ao plano de classicação de áreas de sua Unidade. Nela existem informações importantes quanto aos riscos de formação de atmosferas explosivas. 22
1.2. Risco de contato A eletricidade é uma forma de energia não diretamente percebida pelos sentidos humanos. Nossa audição, visão ou olfato são incapazes de identicá-la. Quando a eletricidade chega a ser percebida pelo tato, infelizmente é sinal de que houve uma exposição perigosa, um contato. Esse contato pode provocar acidentes, muitas vezes fatais. A Norma Regulamentadora NR-10 que normatiza a “Segurança em instalações e serviços em eletricidade” dene, no item 10.2.1, uma série de medidas visando operacionalizar a “Proteção contra o risco de contato”. Em seu item 10.2.1.1 versa: “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
RESERVADO
Capítulo 1. Riscos elétricos em instalações
O risco de contato, segundo o item 10.10.1 dessa norma, deve ser prevenido através do uso de sinalização de segurança, considerando as seguintes medidas: • Identicação de circuitos elétricos; • Travamentos e bloqueios de dispositivos e sistemas de manobra e comandos; • Restrições e impedimentos de acesso; • Delimitações de áreas; • Sinalização de áreas de circulação, de vias públicas, de veículos e de movimentação de cargas; • Sinalização de impedimento de energização; • Identicação de equipamento ou circuito impedido. A norma NR-10 oferece, em seu Anexo II, uma tabela de distância de raios de delimitação de zonas de risco, controlada e livre em áreas energizadas. ZL = Zona livre ZC = Zona controlada, restrita a empregados autorizados Rc = Raio da área controlada ZR = Zona de risco, restrita a pessoas autorizadas e com a adoção de técnicas, instrumentos e equipamentos apropriados ao trabalho Rr = Raio da área de risco
Distâncias no ar que delimitam radialmente as zonas de risco, controlada e livre.
PE = Ponto da instalação energizado
Observação: Para cada nível de tensão, a NR-10, em seu Anexo II, estabelece as dimensões dos raios de área de risco e controlada. Por exemplo, para um ponto energizado com a tensão inferior a 1.000V, o raio da área de risco corresponde a 0,20m e o raio da zona controlada vale 0,70m. Isso signica que, com essa tensão, é necessário estabelecer um perímetro de segurança de 0,70m de raio, fora do qual poderia haver livre circulação de transeuntes.
RESERVADO
23
Alta Competência
Quando os critérios de segurança e isolamento dos equipamentos energizados não são atendidos, o risco de contato pode se transformar em um contato efetivo. Esse contato, porém, pode ocorrer em duas situações distintas: a) Contato direto: ocorre quando a pessoa toca – de forma intencional ou não - partes da instalação elétrica que estejam normalmente energizadas (partes vivas).
24
b) Contato indireto: ocorre quando a pessoa toca uma parte condutora de um equipamento que não deveria estar energizada, mas que, por falha no seu isolamento, ca sob tensão elétrica.
Tomada está sem o terra
RESERVADO
Capítulo 1. Riscos elétricos em instalações
Para manter os riscos de contato sob controle, são utilizadas diversas técnicas de engenharia, conforme mostrado no esquema a seguir:
25
1.3. Efeitos da corrente elétrica sobre o corpo humano O choque elétrico acontece sempre que o corpo humano age como um condutor elétrico, permitindo o uxo da corrente elétrica. A energia elétrica escapa para o solo, através do corpo da pessoa, que oferece uma “fuga” para a energia. Essa passagem é denominada de choque elétrico “fase-terra”. Nela, o corpo funciona como um sistema de “aterramento”. A fuga dos elétrons pelo corpo gera calor e contrações musculares, sendo responsável por queimaduras, parada cardiorrespiratória, brilação ventricular, tetanização ,queimaduras externas e internas.
RESERVADO
Alta Competência
A gravidade dos efeitos siológicos no organismo está relacionada a alguns fatores fundamentais: • Tensão; • Resistência elétrica do corpo; • Área de contato; • Duração do choque; • Trajeto da corrente elétrica.
26
• Os riscos elétricos, independente do tipo de instalação ou sistema, estão presentes durante toda a vida útil de um equipamento e na maioria das instalações. Por isso é fundamental mantê-los sob controle para evitar prejuízos pessoais, materiais ou de continuidade operacional. • Os choques elétricos representam a maior fonte de lesões e fatalidades, sendo necessária, além das medidas de engenharia para seu controle, a obediência a padrões e procedimentos de segurança.
RESERVADO
Capítulo 1. Riscos elétricos em instalações
1.4. Exercícios 1) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão
B) Risco de contato
( )
“Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
( )
“Nas instalações elétricas de áreas classificadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.”
( )
“Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.”
( )
“Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certicação.”
RESERVADO
27
Alta Competência
2) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas abaixo: ( ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica. ( ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques elétricos. ( ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica se houver falha no isolamento desse equipamento. ( ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um “o terra”. ( ) A queimadura é o principal efeito siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano. 3) Relacione as medidas de proteção contra contatos diretos e indiretos com seus respectivos riscos elétricos: 28
( ) Aterramento (A) Medidas de proteção contra contatos diretos
( ) Isolamento ( ) Obstáculos ( ) Barreiras ou invólucros
(B) Medidas de proteção contra contatos indiretos
( ) Isolação dupla ou reforçada ( ) Colocação fora de alcance ( ) Proteção por dispositivo DR
4) Indique as principais conseqüências para o corpo humano no caso de um choque elétrico: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
RESERVADO
Capítulo 1. Riscos elétricos em instalações
1.5. Glossário Aterramento funcional - o aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento conável e eciente dos dispositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico. Atmosfera potencialmente explosiva - mistura com ar, sob condições atmosféricas, de substâncias inamáveis na forma de gás, vapor ou névoa, na qual, após a ignição inicial, a combustão se propaga através da mistura não consumida. Choque elétrico - conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Fibrilação ventricular - (associada a choque elétrico) - funcionamento desordenado das bras que compõem o músculo cardíaco, onde estas tremulam desordenadamente, havendo por conseqüência uma completa ineciência no bombeamento de sangue, com total queda na pressão arterial e ausência de circulação sanguínea. Parada cardiorrespiratória - (associada a choque elétrico) - violenta contração das bras do músculo cardíaco provocando sua parada, podendo ocorrer simultaneamente à contração violenta e a parada do diafragma que é o músculo responsável pela respiração. Normalmente a parada cardiorrespiratória é resultado da parada cardíaca que provoca a falta de oxigenação sanguínea para o cérebro e isto leva a parada respiratória. Nesse caso a vítima ca em estado de morte aparente (ausência de pulsação e respiração). Sobrecorrente - é uma corrente cujo valor excede o valor nominal. A alteração da corrente pode estar ligada a uma sobrecarga ou curto-circuito. Sobretensão - pode ser denida como tensão superior à capacidade do circuito. Tetanização - é a paralisia muscular provocada pela circulação de corrente através dos nervos que controlam os músculos.
RESERVADO
29
Alta Competência
1.6. Bibliografia ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Instalações elétricas de baixa tensão, NBR-5410. 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas, NBR-5419. 2005. CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos: inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. KINDERMANN, Geraldo. Choque Elétrico. 2ª Edição. Editora Sagra Luzzatto, 2000. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004.
30
NORMA PETROBRAS N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. NORMA REGULAMENTADORA NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: . Acesso em: 14 mar 2008.
RESERVADO
Capítulo 1. Riscos elétricos em instalações
1.7. Gabarito 1) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidado s e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão
B) Risco de contato
(B)
“Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
(A)
“Nas instalações elétricas de áreas classicadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.”
(B)
“Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.”
(A)
“Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certicação.”
2) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir: (V)
O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica.
(F)
Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques elétricos.
(V)
Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se houver falha no isolamento desse equipamento.
(V)
Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um “o terra”.
(F)
A queimadura é o principal efeito siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano.
RESERVADO
31
Alta Competência
3) Relacione as medidas de proteção contra contatos diretos e indiretos com seus respectivos riscos elétricos: ( A ) Medidas de proteção contra contatos diretos
( B ) Medidas de proteção contra contatos indiretos
(B)
Aterramento
(A)
Isolamento
(A) (A)
Obstáculos Barreiras ou invólucros
(B) (A)
Isolação dupla ou reforçada Colocação fora de alcance
(A)
Proteção por dispositivo DR
4) Indique as principais conseqüências para o corpo humano no caso de um choque elétrico: A passagem de corrente elétrica pelo corpo pode gerar: • Contrações musculares; • Queimaduras; • Parada cardiorrespiratória;
32
• Fibrilação; e • Tetanização.
RESERVADO
2 o l u t í p a C
Aterramento de segurança
Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Aprofundar seus conhecimentos sobre aterramento de segurança; • Identicar os principais tipos de aterramento utilizados nas instalações elétricas; • Estabelecer a relação entre o tipo de aterramento e a função que desempenha nas instalações elétricas.
RESERVADO
Alta Competência
34
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
2. Aterramento de segurança
O
aterramento de uma instalação ou equipamento elétrico consiste em promover uma ligação intencional, permanente ou temporária, à terra, através da qual correntes elétricas podem uir com segurança. Proteger as pessoas contra os efeitos provocados por contatos indiretos (choque elétrico). Oferecer um caminho seguro, controlado e de baixa impedância em direção à terra para escoar descargas atmosféricas e as correntes induzidas por estas (reduzir tensão de toque).
OBJETIVOS DO ATERRAMENTO
Oferecer um caminho para a circulação de corrente que irá permitir a detecção de uma ligação indesejada entre condutores vivos e a terra, possibilitando a atuação rápida de dispositivos de proteção.
35 Controlar tensões com relação à terra, protegendo equipamentos e instalações contra sobretensões.
Minimizar possíveis fontes de ignição em equipamentos e componentes da instalação localizados em atmosferas potencialmente explosivas.
2.1. Tipos de aterramento e seus princípios de funcionamento Os aterramentos podem ser divididos em três tipos: aterramento de segurança; aterramento funcional do sistema elétrico; aterramento de proteção contra descargas atmosféricas. 2.1.1. Aterramento de segurança O aterramento de segurança tem como propósito “descarregar” para a terra as cargas elétricas acumuladas pela energização acidental das carcaças metálicas das máquinas, equipamentos, painéis, leitos de cabo, tubulações e outros dispositivos sujeitos ao acúmulo indevido destas cargas elétricas.
RESERVADO
Alta Competência
De forma mais ampla, entende-se por aterramento de segurança:
A conexão física com o potencial de terra (através de material condutor metálico) das partes metálicas que não trabalham energizadas.
O aterramento das carcaças e das tubulações metálicas impede, caso estas superfícies estejam energizadas, que o uxo de corrente percorra o corpo de pessoas que possam tocá-las. Tal efeito pode ser visualizado na gura a seguir.
36
Sem o aterramento de segurança:
Com o aterramento de segurança:
1) O caminho de fuga da corrente para a terra é o corpo do trabalhador.
1) O caminho de fuga da corrente para a terra é o cabo de aterramento que apresenta baixíssima resistência elétrica quando comparada à resistência
Fluxo de corrente com e sem aterramento
O grande número de ocorrências de acidentes, muitas vezes fatais, envolvendo choque elétrico está diretamente ligado ao fato de o aterramento de segurança, apesar de obrigatório, ser pouco difundido em instalações elétricas residenciais no Brasil.
O aterramento de segurança de um gerador elétrico permitirá, por exemplo, a drenagem segura para a terra, da energia residual naturalmente gerada naquele equipamento. Isso impedirá que a pessoa, ao tocar em sua carcaça durante uma leitura ou manobra, sofra um choque elétrico.
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
A este exemplo podemos associar diversas situações rotineiras de trabalho dos operadores e equipe de manutenção em painéis elétricos, motores, bombas, caixas de passagem metálicas, eletrocalhas metálicas, vasos (tratadores eletrostáticos de óleo), tubulações (óleo, água e outros uidos) e uma série de outros equipamentos. A abordagem de aterramento de segurança, neste estudo, está limitada às situações com enfoque em operações elétricas. O aterramento de tubulações e demais situações de aterramento, não diretamente relacionadas à atividade elétrica, não serão contemplados. Na foto a seguir podemos visualizar o detalhe do aterramento de um equipamento elétrico montado sobre skid metálico.
37
Barra de aterramento instalada em skid
A Norma Petrobras N-2222 - Projeto de Aterramento de Segurança em Unidades Marítimas tem como objetivo:
Fixar as condições mínimas para a elaboração de projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas fixas ou móveis de perfuração e produção de petróleo e gás, construídas em estruturas ou cascos metálicos.
RESERVADO
Alta Competência
Essa norma dene o aterramento de segurança como: Interligação elétrica intencional de qualquer equipamento ou skid à terra.
Nas unidades marítimas, “a terra” é denida como a massa metálica da estrutura principal, casco da unidade marítima ou estrutura contínua de módulos que são montados e soldados, tendo uma conexão permanente com a estrutura principal (casco ou jaqueta).
38
Existe ainda uma outra modalidade de aterramento: o aterramento temporário de segurança. Ele tem como objetivo proporcionar a garantia da equipotencialização dos condutores de fase do sistema elétrico e a sua ligação intencional e temporária à terra, de modo a contribuir para a garantia do processo de desenergização de circuitos elétricos. Essa modalidade de aterramento será abordada em maiores detalhes no conteúdo intitulado “Métodos de medição e detecção de tensão”. 2.1.2. Aterramento funcional do sistema elétrico O aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento conável e eciente dos dispositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico. Entende-se por aterramento funcional do sistema elétrico: As ligações do neutro com a terra, dos geradores, transformadores, motores ou qualquer equipamento elétrico.
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
A principal nalidade do aterramento funcional do sistema elétrico é propiciar um caminho de circulação das correntes de desequilíbrio ou falta – que aparecem quando existem anormalidades e/ou falhas no sistema elétrico – com circulação de corrente para terra (por exemplo: curtos-circuitos fase-neutro), garantindo que os sensores de corrente (TCs – transformadores de corrente) identiquem esta circulação e sensibilizem os relés de proteção, que por sua vez atuarão nos disjuntores, desligando as partes do sistema elétrico envolvidas nesta ocorrência. O desligamento das partes do sistema elétrico envolvidas na ocorrência, através da abertura do(s) disjuntor(es), retira as condições de perigo a que os equipamentos, instalações e pessoas estavam sujeitas. A falta deste aterramento, ou um aterramento deciente, impossibilita ou limita a atuação dos dispositivos de proteção, podendo gerar sérias conseqüências ao sistema elétrico (descoordenação - perda de seletividade).
A Norma Brasileira ABNT NBR-5410 - Instalações elétricas de baixa tensão, apesar de não ser aplicável para unidades marítimas, é uma boa fonte de consulta e referência.
O aterramento funcional do sistema elétrico determina a forma de conexão entre o neutro da instalação e a terra. De maneira prática, signica dizer se haverá ou não ligação intencional entre o neutro e a terra. Existe um bom número de sistemas de aterramento funcional (como o de neutro aterrado por reatância, sistemas ressonantes, etc.), mas nos xaremos nos tipos mais comumente utilizados.
RESERVADO
39
Alta Competência
O tipo de aterramento inuencia diretamente o comportamento do sistema elétrico em uma situação de curto-circuito para a terra, em especial, o valor da corrente de curto. A escolha correta dos dispositivos de proteção contra faltas envolvendo a terra depende do tipo de aterramento escolhido.
Esquemas de ligação de aterramento funcional em baixa tensão Conforme a NBR-5410/2004 são considerados os esquemas de aterramento TN / TT / IT, cabendo as seguintes observações sobre as ilustrações e símbolos utilizados: 40 Condutor neutro (N) Condutor de proteção (PE) Condutor combinado (PEN)
Simbologia de classificação Primeira letra - situação da alimentação em relação à terra: T = 1 ponto diretamente aterrado. I = isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento através de impedância Segunda letra – situação das massas da instalação em relação à terra: T = massas diretamente aterradas, independentemente aterramento eventual de um ponto da alimentação.
do
N = massas ligadas ao ponto da alimentação aterrado
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
Outras letras – disposição do neutro e do condutor de proteção: S = funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos C = funções de neutro e de proteção desempenhadas pelo mesmo condutor (PEN) a) Sistema com neutro solidamente aterrado Neste tipo de sistema de aterramento funcional, o neutro da instalação (gerador ou transformador) é diretamente conectado à terra, sem nenhuma resistência intencional. A resistência de aterramento deve-se apenas à resistência das conexões, do cabo de ligação com a terra e da própria resistência de terra.
41
Sistema com neutro solidamente aterrado
Se houver uma falta fase-terra, a corrente de falta dependerá da tensão fase-terra e da resistência de aterramento, que em geral é baixa. Em conseqüência, essa corrente de falta normalmente atinge valores elevados, devendo ser rapidamente interrompida pelos dispositivos de proteção do circuito (relés e disjuntores). Embora seja o tipo de aterramento mais usado nas instalações elétricas em geral (industriais e residenciais), é o menos usado nas unidades marítimas. A principal vantagem desse tipo de aterramento é que os valores elevados da corrente de curto-circuito fase-terra, normalmente são sucientes para sensibilizar os dispositivos de proteção por sobrecorrente (relés e disjuntores). Por outro lado, essas correntes
RESERVADO
Alta Competência
provocam um arco elétrico de alta energia, trazendo riscos para os operadores e para a instalação. De acordo com a literatura técnica, cerca de 85% das faltas em sistemas elétricos são faltas fase-terra. Portanto, limitar o valor dessas correntes de falta reduz signicativamente o risco de acidentes por arco elétrico. Apresentaremos abaixo alguns esquemas de aterramento funcional com condutor neutro aterrado. Esquema TN-S O condutor neutro e o condutor de proteção são separados ao longo de toda a instalação. L1
42
L2 L3 N PE
ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO
MASSAS
Esquema TN-C-S As funções de neutro e de condutor de proteção são combinadas em um único condutor em uma parte da instalação. L1 L2 L3 PE
PEN
N
ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO
MASSAS
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
Esquema TN-C As funções de neutro e de condutor de proteção são combinadas em um único condutor ao longo de toda a instalação. L1 L2 L3 PEN
MASSAS ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO
43
b) Sistema com neutro aterrado por resistência Nesse tipo de sistema o neutro da instalação é conectado à terra através de uma resistência, que pode ser de alto ou baixo valor. A finalidade dessa resistência é limitar o valor da corrente de curto-circuito envolvendo a terra
Sistema com neutro aterrado por resistência
Nos sistemas aterrados por baixa resistência, o valor da resistência é normalmente calculado para limitar a corrente de curto envolvendo a terra a valores entre 100A e 400A. Esses valores ainda
RESERVADO
Alta Competência
são elevados, ou seja, o sistema não pode operar continuamente com uma fase para a terra, devendo ser rapidamente interrompido em caso de falta. Nos sistemas aterrados por alta resistência, a corrente de curto é normalmente limitada a cerca de 2A. Isso permite que o sistema continue operando com uma falta à terra, mas é mandatório que essa falta seja prontamente identicada e eliminada pelos responsáveis, pois, se uma segunda fase for à terra, haverá um curto-circuito fasefase, com elevada corrente de falta e danos ao sistema elétrico.
44
É comum encontrar na literatura técnica a indicação de que a principal vantagem do sistema aterrado por alta resistência é a continuidade operacional, já que o sistema pode continuar operando com uma falta à terra. Porém, o principal fator motivador para alteração dos sistemas elétricos, de solidamente aterrados para aterrados por alta resistência, foi a redução signicativa do nível de energia de arco no caso de uma falta envolvendo a terra. Isto proporciona maior segurança para as pessoas durante intervenções no sistema elétrico. É importante lembrar que nos sistemas aterrados por resistência, tão graves quanto a falta de aterramento, ou seja, falta de conexão com a terra, são os defeitos em que a resistência é acidentalmente curtocircuitada (cando sob by pass).
Cubículo de aterramento – Grupo de resistores
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
Esquema TT Possui um ponto de alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a hastes de aterramento eletricamente distintos da haste de aterramento da alimentação. L1 L2 L3 N
PE ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO
MASSAS
45
c) Sistema isolado Nesse tipo de sistema de aterramento funcional, não existe conexão intencional entre as partes vivas do sistema e a terra, estando aterradas as massas da instalação. L1 L2 L3 N
IMPEDÂNCIA
PE
ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO
MASSAS
RESERVADO
Alta Competência
46
A princípio, pode-se car tentado a imaginar que se houver uma falta fase-terra não haverá caminho de retorno para a corrente de falta. Porém, existe um acoplamento capacitivo entre os cabos de fase e a terra, proporcionando tal caminho. Assim, no caso de uma falta fase-terra, a corrente retornará através das capacitâncias das outras duas fases.
Retorno da corrente de falta em um sistema isolado
A corrente de retorno depende da capacitância do circuito, principalmente da quantidade e características dos cabos de distribuição. Nos circuitos de baixa tensão de unidades marítimas, tal corrente é normalmente menor que 1A. Esse tipo de aterramento é utilizado, por força de norma, nos naviostanque e FPSOs ( Floating, Production, Storage and Offloading Unit ) para evitar o retorno de correntes de fuga pelo casco.
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
Assim como no sistema aterrado por alta resistência, é possível continuar operando com uma primeira falta à terra, mas é mandatório que essa falta seja prontamente localizada e eliminada.
A FPSO é uma unidade de produção, composta por um casco (normalmente assemelhado ao de um navio), onde é armazenado o óleo e o topside (ou convés).
47 FPSO P-34 na Bacia de Campos
2.1.3. Aterramento para sistema de proteção contra descargas atmosféricas Este tipo de aterramento busca proteger o sistema elétrico, equipamentos e pessoas dos surtos de tensão provocados pelas descargas atmosféricas. Esse sistema viabiliza um caminho seguro por onde a energia, proveniente dessas descargas, pode ser rapidamente direcionada para terra. Objetivamente, o aterramento do Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA) cria um caminho condutor para o escoamento da energia proveniente de descargas atmosféricas. Em nosso cotidiano esse sistema é conhecido vulgarmente como pára-raios. Em 08/12/2004 foi publicada no Diário Ocial da União a revisão da Norma Regulamentadora NR-10 - Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Dentre as diversas exigências apresentadas para que as empresas implantem um sistema de gerenciamento dos riscos do uso da eletricidade, está a obrigatoriedade de constituir o prontuário da instalação elétrica para estabelecimentos com carga instalada
RESERVADO
Alta Competência
superior a 75kW e fazer constar nele a documentação das inspeções e medições do sistema de proteção contra descargas atmosféricas e de aterramentos elétricos. Apesar de não aplicável a instalações elétricas marítimas, a Norma Brasileira ABNT NBR-5419 - Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas - xa as condições de projeto, instalação e manutenção de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas para proteger estruturas comuns, utilizadas para ns comerciais, industriais, agrícolas, administrativos ou residenciais, contra a incidência direta dos raios. Para unidades marítimas de exploração e produção de petróleo, a referência técnica para a elaboração do projeto do SPDA é a norma internacional editada pela National Fire Protection Association , a NFPA 780 – 2004 (capítulos 4, 7 e 8). 48
Em unidades marítimas é raríssima a existência deste sistema especíco de aterramento. Isto ocorre porque as torres de queimadores (are) e demais estruturas de arquitetura, pelo seu formato, posicionamento e características construtivas (todo em material metálico e solidamente ligado à estrutura metálica da unidade), podem atuar como sistemas naturais de captação, descida e aterramento do SPDA.
Os acidentes envolvendo descargas elétricas atmosféricas em unidades marítimas não são eventos raros. E, apesar de medidas de proteção, as descargas atmosféricas podem causar: • Danos a equipamentos eletroeletrônicos e perda de produção; • A ignição em sistemas de respiro e de tocha; • Danos a equipamentos de telecomunicação; • A atuação do sistema de detecção de fogo.
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
A eciência do SPDA é garantida através de um bom projeto, da manutenção das condições de operação e do sistema de aterramento da unidade onde é instalado. Assim, é necessário manter uma sistemática de inspeções periódicas para que os riscos, advindos das descargas atmosféricas, estejam sempre sob controle.
• O aterramento de uma instalação ou equipamento consiste em uma maneira de promover ligação intencional, permanente ou temporária, à terra, através da qual correntes elétricas podem uir com segurança; • O aterramento de segurança visa descarregar para a terra as cargas elétricas acumuladas pela energização acidental das carcaças metálicas das máquinas, equipamentos, painéis, leitos de cabo, tubulações e outros dispositivos sujeitos ao acúmulo indevido destas cargas elétricas.
RESERVADO
49
Alta Competência
2.2. Exercícios 1) Dena aterramento elétrico: ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ____________________________________________________________
2) Indique os três principais tipos de aterramento elétrico: ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ _____________________________________________________________
3) Assinale com X os sistemas nos quais existe uma conexão intencional entre as partes vivas do sistema e a terra:
50
( )
Sistema isolado.
( )
Sistema com neutro aterrado por resistência.
( )
Sist Si stem emaa co com m ne neut utro ro so soli lida dame ment ntee at ater erra rado do..
( )
Sistema de proteção contra descargas atmosféricas atmosféricas..
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
4) Relacione os tipos de aterramento da coluna da esquerda com as funções mais especícas, na coluna da direita, numerando-as adequadamente: 1. Ate terr rram amen ento to de segurança
( ) Utili Utiliza zado do nos nos navio navioss-ta tanq nque ue e FPSOs, por força de norma, para evitar o retorno de correntes de fuga pelo casco.
2. Ate terr rram amen ento to funcional do sistema elétrico
( ) Redu Reduçã ção o sig signi nic cat ativ ivaa do ní níve vell de de energia de arco elétrico no caso de uma falta envolvendo a terra.
3. Ate terr rram amen ento to para SPDA
( ) Cone Conexã xão o fí físi sica ca co com m o po pote tenc ncia iall de terra (através de material condutor metálico) das partes metálicas que não trabalham energizadas.
4. Ater Aterra rame ment nto o por por resistência
( ) Camin Ca minho ho se segu guro ro pa para ra dire di reci cioonamento e dissipação de descargas atmosféricas.
5. Sistema is iso olado
( ) Ligações do neutro com a terra, dos geradores, transformadores, motores ou qualquer outro equipamento do sistema elétrico.
RESERVADO
51
Alta Competência
2.3. Glossário Acoplamento capacitivo capacitivo - é o acoplamento entre dois circuitos por meio de uma capacitância que é comum a ambos. Arco elétrico elétrico - uxo de corrente elétrica através do ar entre dois condutores ou um condutor e a terra, liberando uma grande quantidade de energia em um tempo pequeno, resultando em altas temperaturas. Aterramento funcional funcional - o aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento conável e eciente dos dispositivos di spositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico. By Pass - utilização de meio alternativo para suprimir ou sobrepor a função
desempenhada por dispositivo. Capacitância Capacitância - capacidade de armazenamento de carga elétrica.
52
Choque elétrico elétrico - conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. FPSO - Floating, Production, Storage and Offloading Unit - unidade utuante de produção, armazenamento e transferência de petróleo. Impedância - quociente entre a amplitude de uma tensão alternada e a amplitude Impedância da corrente que ela provoca em um circuito. NFPA - National Fire Protection Association - Associação Nacional de Proteção contra NFPA Incêndio (estadunidense). Sobrecorrente - é uma corrente cujo valor excede o valor nominal. As correntes Sobrecorrente podem ser devido a uma sobrecarga ou curto-circuito. Sobretensão - pode ser denida como tensão superior à capacidade do circuito. Sobretensão Skid - estrutura de apoio, geralmente metálica, usadas para xar equipamentos.
SPDA SPDA - Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas.
RESERVADO
Capítulo 2. Aterramento de segurança
2.4. Bibliografia ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Instalações elétricas de baixa tensão, NBR-5410. 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas, NBR-5419. 2005. CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos: inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI elétricos: Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Ligh tining Protection Systems. Systems. National Fire Protection Association, 2004. NORMA PETROBRAS N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas.. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. marítimas NORMA REGULAMENTADORA NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade.. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: . www.mte.gov .br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf>. Acesso em: 14 mar 2008.
RESERVADO
53
Alta Competência
2.5. Gabarito 1) Dena aterramento elétrico: O aterramento de uma instalação ou equipamento consiste numa maneira de promover uma ligação intencional, permanente ou temporária, à terra, através da qual correntes elétricas podem fluir com segurança. 2) Indique os três principais tipos de aterramento elétrico: • Aterramento de segurança; • Aterramento funcional do sistema elétrico; • Aterramento de proteção contra descargas atmosféricas.
3) Assinale com X o sistema no qual não existe uma conexão intencional entre as partes vivas do sistema e a terra:
54
( X )
Sistema isolado
( )
Sistema com neutro aterrado por resistência
( )
Sistema com neutro solidamente aterrado
( )
Sistema de proteção contra descargas atmosféricas
4) Relacione os tipos de aterramento da coluna da esquerda com as funções mais especícas, na coluna da direita, numerando-as adequadamente: 1.
Aterramento de segurança
(5)
Utilizado nos navios-tanque e FPSOs, por força de norma, para evitar o retorno de correntes de fuga pelo casco.
2.
Aterramento (4) funcional do sistema elétrico
Redução signicativa do nível de energia de arco elétrico no caso de uma falta envolvendo a terra.
3.
Aterramento para SPDA
(1)
Conexão física com o potencial de terra (através de material condutor metálico) das partes metálicas que não trabalham energizadas.
4.
Aterramento por resistência
(3)
Caminho seguro para direcionamento e dissipação de descargas atmosféricas.
5.
Sistema isolado ( 2 )
Ligações do neutro com a terra, dos geradores, transformadores, motores ou qualquer equipamento elétrico.
RESERVADO
Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
3 o l u t í p a C
Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Identicar os principais problemas relacionados ao aterramento de segurança; • Listar as possíveis situações de risco durante a inspeção de aterramento em equipamentos elétricos; • Citar os cuidados necessários quando se trata de aterramento de segurança.
RESERVADO
Alta Competência
56
RESERVADO
Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
T
odas as Unidades de Exploração e Produção possuem um plano de manutenção preventiva de equipamentos elétricos (motores, geradores, painéis elétricos, transformadores e outros).
A cada intervenção nestes equipamentos e dispositivos, os mantenedores avaliam a necessidade ou não da realização de intervenção nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos.
Para que o aterramento de segurança possa cumprir corretamente o seu papel, precisa ser bem projetado e construído. Além disso, deve ser mantido em perfeitas condições de funcionamento. Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão.
3.1. Problemas operacionais Os principais problemas operacionais vericados em qualquer tipo de aterramento são: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato. É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato.
RESERVADO
57
Alta Competência
Muitos dos problemas com aterramento de segurança são identicados a partir de uma simples inspeção. Dessa forma, devemos inspecionar as partes metálicas não energizadas quanto ao aterramento de segurança dos seguintes equipamentos: a) Carcaças de motores, transformadores e geradores tratadores eletrostáticos de óleo; b) Estruturas metálicas dos painéis elétricos; c) Leitos de cabos; d) Caixas metálicas de ligação de cabos. Existem dois tipos de inspeção que devem ser feitas nos equipamentos: inspeção visual e inspeção física. 3.1.1. Inspeção visual 58
Nível de corrosão dos pontos de contato. Indicação de aquecimento (pontos chamuscados ou derretidos). Rachaduras (ssuras). Ressecamento (isolamento dos cabos).
Itens que devem ser vericados durante a inspeção visual
Estado e qualidade da identicação dos cabos e dispositivos do sistema de aterramento elétrico. Condição de limpeza dos sistemas de aterramento. Descontinuidade de pontos elétricos. Disposição física e arrumação dos condutores. Inspeção do cordão de solda nos equipamentos ligados diretamente ao skid , para vericar se existem ssuras e/ou elevado grau de corrosão, o que pode gerar descontinuidade no aterramento.
RESERVADO
Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
3.1.2. Inspeção física A inspeção física deve ser realizada através da vericação da condição de xação do cabo de aterramento de segurança. Em caso de necessidade de reaperto, deve-se garantir que o equipamento esteja desenergizado para proceder ao ajuste.
3.2. Riscos e cuidados A inspeção visual das condições de aterramento de segurança é uma prática segura, que não expõe o operador ou mantenedor a nenhum risco adicional ao do local onde o equipamento está instalado. Já a inspeção física deve ser precedida de alguns cuidados. Durante o manuseio do cabo de aterramento e da carcaça, caso não sejam tomadas as medidas de seguranças adequadas, poderemos estar em contato com duas situações de risco: • Sofrer um choque elétrico por contato indireto; • Provocar a ignição de uma mistura de gás, através do centelhamento devido à modicação da condição de contato entre a carcaça do equipamento e o cabo de aterramento. Para que essas situações não ocorram, devemos garantir que o equipamento sob inspeção física esteja devidamente desenergizado, conforme determinado no item 10.5.1 da Norma Regulamentadora NR-10 do Ministério do Trabalho e Emprego.
Para garantir essa condição de desenergização, a inspeção deve ser executada atendendo ao procedimento especíco da sua Unidade. Ao observar qualquer anormalidade no aterramento de segurança, você deverá informar imediatamente ao seu supervisor imediato para que sejam tomadas as medidas necessárias à sua regularização.
RESERVADO
59
Alta Competência
• Os principais problemas operacionais vericados em qualquer tipo de aterramento são a falta de continuidade e a elevada resistência elétrica de contato; • Grande parte dos problemas envolvendo aterramento de segurança pode ser identicada a partir de uma inspeção visual e física;
60
• Durante o manuseio do cabo de aterramento e da carcaça, quando não forem tomadas as medidas de segurança adequadas, o prossional poderá estar em contato com duas condições de risco: sofrer um choque elétrico por contato indireto ou provocar a ignição de uma mistura explosiva, através do centelhamento provocado pela modicação da condição de contato entre a carcaça do equipamento e o cabo de aterramento.
RESERVADO
Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
3.3. Exercícios 1) Cite os principais problemas relacionados ao aterramento de segurança: ________________________________________________________________
________________________________________________________________ 2) Descreva as possíveis situações de risco durante a inspeção de aterramento em equipamentos elétricos: ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
________________________________________________________________ 3) Quais os cuidados necessários quando tratamos de aterramento de segurança? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
4) Assinale com X a(s) alternativa(s) que apresenta(m) relação direta com a proteção quanto ao choque elétrico: ( )
Proteger contra os efeitos provocados por contatos indiretos.
( )
Oferecer um caminho seguro, controlado e de baixa impedância em direção à terra para escoar descargas atmosféricas e as correntes induzidas por estas.
( )
Controlar tensões com relação à terra, protegendo equipamentos e instalações contra sobretensões.
( )
Oferecer um caminho para a circulação de corrente que irá permitir a detecção de uma ligação indesejada entre condutores vivos e a terra, possibilitando a atuação rápida de dispositivos de proteção.
( )
Minimizar possíveis fontes de ignição em equipamentos e componentes da instalação localizados em atmosferas potencialmente explosivas.
RESERVADO
61
Alta Competência
5) Esta armativa é verdadeira ou falsa? Justique sua resposta. A vericação da condição de xação do cabo jamais poderá ser executada sem a garantia de desenergização do equipamento inspecionado. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
62
RESERVADO
Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
3.4. Glossário Choque elétrico - conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Ohm - unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica. Ohmímetro - instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm. SI - Sistema Internacional.
63
RESERVADO
Alta Competência
3.5. Bibliografia ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Instalações elétricas de baixa tensão, NBR-5410. 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas, NBR-5419. 2005. CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos: inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004.
64
NORMA PETROBRAS N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. NORMA REGULAMENTADORA NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: . Acesso em: 14 mar 2008.
RESERVADO
Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
3.6. Gabarito 1) Cite os principais problemas relacionados ao aterramento de segurança: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato.
2) Descreva as possíveis situações de risco durante a inspeção de aterramento em equipamentos elétricos: O operador ou mantenedor pode: • Sofrer um choque elétrico por contato indireto; • Provocar a ignição de uma mistura de gás, através do centelhamento devido
à modificação da condição de contato entre a carcaça do equipamento e o cabo de aterramento. 3) Quais os cuidados necessários quando tratamos de aterramento de segurança? Garantir que o equipamento sob inspeção física esteja devidamente desenergizado, conforme determinado no item 10.5.1 da Norma Regulamentadora NR-10 do Ministério do Trabalho e Emprego. 4) Assinale com X a(s) alternativa(s) que apresenta(m) relação direta com a proteção quanto ao choque elétrico: (X)
Proteger contra os efeitos provocados por contatos indiretos.
(X)
Oferecer um caminho seguro, controlado e de baixa impedância em direção à terra para escoar descargas atmosféricas e as correntes induzidas por estas.
( )
Controlar tensões com relação à terra, protegendo equipamentos e instalações contra sobretensões.
( X)
Oferecer um caminho para a circulação de corrente que irá permitir a detecção de uma ligação indesejada entre condutores vivos e a terra, possibilitando a atuação rápida de dispositivos de proteção.
(X)
Minimizar possíveis fontes de ignição em equipamentos e componentes da instalação localizados em atmosferas potencialmente explosivas.
5) Esta armativa é verdadeira ou falsa? Justique sua resposta. A vericação da condição de xação do cabo jamais poderá ser executada sem a garantia de desenergização do equipamento inspecionado. A afirmativa é falsa. Se o equipamento estiver energizado e apresentar uma falha de isolamento para a terra, ao manusearmos seu cabo de aterramento, poderemos nos expor a um choque elétrico e também gerar um arco elétrico com energia suficiente para colocar em ignição uma atmosfera potencialmente explosiva, caso ela esteja presente.
RESERVADO
65
Anotações
66
Anotações
Anotações
67
Anotações
68
Anotações
Anotações
69
Anotações
70
Anotações
Anotações
71
Anotações
72
Anotações
Anotações
73
Anotações
74
Anotações
Anotações
75