Como funciona o aterramento quando a terra está seca?

A ligação à terra destina-se a fornecer um contato confiável de um aparelho elétrico à terra, de modo que, se houver uma falha de isolação, a corrente entre na terra e não no corpo de uma pessoa. Isso requer que a ligação à terra seja feita de condutores grossos conduzidos profundamente na terra.

Veja como um bom aterramento foi descrito em um manual de bomba doméstica (tenho certeza de que ele se correlaciona bem com os códigos de construção locais): três tubos de aço cada um com pelo menos uma polegada de diâmetro e vinte pés (seis metros) de comprimento devem ser conduzidos à terra verticalmente em um padrão triangular com pelo menos dois pés de distância entre cada dois tubos. A parte superior de cada tubo deve estar pelo menos dois pés abaixo da superfície do solo. Uma haste de aço comum deve ser soldada nas três e o equipamento aterrado deve ser conectado a essa haste. Os pontos de solda devem ser pintados para protegê-los da corrosão.

Agora isso é bastante metal e parece impressionante. Mas como garante um caminho de baixa resistência para correntes de falha de isolamento? O que acontece se a terra estiver seca e não condutora o suficiente?

Quando a terra está seca. às vezes, o aterramento funciona mal.

Um argumento patológico para o aterramento são as coisas no topo das montanhas.

Os cumes das montanhas tendem a ser bem secos. Pessoas gostam de instalar observatórios no topo de montanhas. Em uma vida passada, trabalhei com observatórios.

As hastes de aterramento são dispostas em um anel ao redor do observatório com um cabo enterrado ligando-as. As varas têm topos altos no ar; O objetivo é obter alguma proteção contra raios e uma terra que funcione. (O raio gosta de coisas altas e metálicas, como observatórios.)

O ar está muito seco no topo das montanhas. A ESD é normalmente evitada com o aterramento.

O protocolo padrão era que os funcionários urinassem nos picos de terra em vez de usar o porta-penico (sempre que possível sem perturbar os turistas).

Para dificultar, muitos sites compartilham o topo da montanha com transmissores de rádio. Todo o RF irradiado é difícil de rastrear quando não há terra funcional para se conectar. (Pessoal da rádio, você tem os mesmos problemas, mas causou a minha droga!)

Um colega de trabalho teve problemas semelhantes ao aterramento em uma vida passada, com dunas de areia e aterramento. Conseguir drenar as fossas sépticas para as dunas pode ajudar.

Não há garantias. Os sistemas de aterramento serão trabalhados com base na teoria e nos resultados empíricos obtidos com a longa experiência. A terra que você descreve é ​​extremamente impressionante e muito superior ao que vi em alguns outros padrões.

O aterramento NÃO garante a segurança pessoal

Observe que, embora a segurança pessoal seja invocada em considerações de aterramento, a eficácia de uma Terra não é passível de desempenhar um papel importante na melhoria de muitos resultados relacionados a choques e pode tornar muitos deles piores e não melhores.

A capacidade de lidar com correntes de falha sem causar aumento local do potencial de aterramento e, assim, desarmar equipamentos de interrupção de energia (fusíveis ou disjuntores) é a principal consideração. Dentro das instalações, o caminho para a terra para uma pessoa que entra em contato com um condutor ativo pode ser um objeto de metal aterrado (chaleira ou torradeira, etc.) ou via terra local distribuída - chão molhado ou superfície semicondutora aparentemente não aterrada. um corpo de aparelho aterrado, o aterramento destina-se a oferecer um curto-circuito a qualquer corrente de falha de dentro do aparelho e funcionará sem referência ao aterramento do edifício, desde que o condutor de retorno esteja com resistência ao aterramento, ou seja, por exemplo, na Nova Zelândia ( meu país), operamos um sistema MEN ou "Neutro de Terra Múltipla", onde o terra e o neutro são conectados a cada quadro de distribuição. Alguns sistemas podem conectar-se apenas neutro e terra à caixa de distribuição do edifício e, em alguns sistemas, NÃO há conexão neutra com a terra - por exemplo, pelo menos alguns sistemas de bordo flutuam por todo o sistema em solo local (água do mar e casco). Em um sistema conectado ao aterramento, os corpos locais do aparelho aterrados aumentarão a chance de choque elétrico para uma pessoa tocar um fio elétrico de outra fonte que não o aparelho em questão, pois oferecem um caminho de aterramento rígido, independentemente da eficácia do aterramento.

No caso de terra distribuída dentro de uma instalação, uma situação semelhante à anterior surge com a corrente de um condutor exposto à terra, através do solo local informal e depois à terra. Um bom aterramento de construção pode piorar o choque.

ou seja, construir aterramento terá pouco efeito direto na proteção dos ocupantes de choques. O seu efeito é garantir que o equipamento de proteção funcione.

ELCBs - salva-vidas Onde funciona é se os ELCBs (disjuntores de fuga à terra) estão equipados. Um ELCB detecta o desequilíbrio de corrente entre fase e neutro (ir e voltar) que ocorre quando uma pessoa desvia parte da corrente do circuito ativo para o terra. Os ELCBs são projetados para disparar em correntes abaixo da que pode ser puxada por uma pessoa que entra em contato com a rede elétrica. Eles são projetados para disparar em menos do que o tempo necessário para um "batimento cardíaco", removendo (teoricamente) a capacidade de causar fibrilação cardíaca. Você ainda pode sentir o chute! - pergunte-me como eu sei :-). [[O teste de punho fechado provavelmente permite que você verifique isso. YMMV. Não tente isto em casa. Ai!]]

O diagrama acima é de "Proteção contra choque elétrico"

Indo para o chão

A resistência à terra baseia-se em fornecer um meio de acessar uma terra de resistência efetivamente zero que está "lá fora". "Lá fora" é acessado fornecendo uma conexão suficientemente grande para o zero terra, para que a resistência do meio (solo) não adicione muito à resistência alcançada. Freqüentemente, um terra de "X" ohm é direcionado para onde "X" é definido pela experiência como sendo adequado para a proteção necessária. O método descrito para obter "X" (aqui varas de 3 x 20 pés, etc.) baseia-se nas condições aceitáveis ​​dos piores casos (ou deveria ser).

Um grupo linear de condutores espaçados "não muito longe e nem muito próximos" um do outro, forma um cilindro eficaz com aproximadamente o diâmetro do feixe - sendo muito longe e muito próximo baseado na teoria e na prática. Esse cilindro pode ser concebido para conectar-se por "quadrados curvilíneos" do meio circundante a um cilindro maior do meio circundante, que cresce em uma meia esfera eficaz à medida que você se afasta. A resistência de cada "quadrado" é igual (quando construída corretamente), pois um quadrado com N unidades de largura também terá N unidades de profundidade.

A transição de efetivamente um cilindro de condutor para uma meia esfera ocorre em alguns raios do feixe de condutores original. Cabe às autoridades especificadoras garantir que os lençóis freáticos, tipos de solo, tipo de condutor, arranjos de condutores especificados e fases da Lua sejam tais que o arranjo atenda à necessidade com frequência suficiente para ser seguro o suficiente para as aplicações consideradas. isto é, sob condições muito secas com alguns tipos de solo sob algumas condições de falha, os resultados podem não ser bons o suficiente em algumas ocasiões. Custo e praticidade contribuem para determinar com que frequência "algumas vezes" pode ser. Como a falha pode levar à morte ou incêndios, os requisitos dos sistemas de aterramento tendem a errar no lado generoso do sensível.

tl: dr; Como a "terra" é um fator comum a você e ao condutor, não é um problema.

Não é que a "terra" esteja seca e não seja muito condutora nesse ponto de contato, porque, se esse fosse o caso, por que meu corpo seria um condutor melhor, visto que ele está em algum substrato diretamente acima da "terra" que o corpo cobre / aço / etc é acionado. A principal coisa que estamos vendo aqui é quanto mais três peças gigantes de metal condutor querem absorver essa corrente do que o seu pobre corpinho, e aqui elas querem muito mais.

"Terra seca" é um termo relativo. O que parece estar seco ainda pode levar a um certo nível. A terra seca real pulveriza e deixa apenas grãos arenosos. E o solo seco não é profundo. Na Bélgica, a norma de aterramento (documento em holandês) é uma haste de 1,5 m verticalmente enterrada com 60 cm de profundidade ou uma haste de 2,1 m que atinge a superfície (portanto, ambas atingem 2,1 m de profundidade). Na maioria dos casos, isso é suficiente para atingir o solo úmido. Uma alternativa aceita é um loop enterrado com pelo menos 60 cm de profundidade, o que é ainda menos. Vale ressaltar, porém, que a Bélgica tem um clima moderado e nenhum lugar possui solo extremamente seco, nem mesmo no solo arenoso do Kempen .
Um tubo de 6 m de comprimento (!) Oferece segurança extra. (Eu só estou pensando em como você vai levar isso para o solo rochoso ..)

Russell é o mais próximo a corrigir aqui: não é o aterramento que o salva de choque. Em vez disso, é a ligação dos condutores de aterramento do equipamento à rede neutra na entrada de serviço (e somente na entrada de serviço!) Que fornece o caminho de retorno para que a corrente flua de um chassi "aterrado" de volta à fonte (entrada de serviço neutro) através do EGC e, assim, acionar um disjuntor ou queimar um fusível em um curto-circuito ao vivo - isso funciona mesmo se o sistema estiver flutuando (ou seja, não aterrado), como no lado secundário de um transformador de isolamento (a " sistema derivado separadamente "no palavreado NEC).

Como já foi afirmado, os dispositivos de disparo diferencial de proteção de pessoal (ELCBs, RCDs e GFCIs que estão em conformidade com UL943 Classe A ou curvas de disparo equivalentes) são muito superiores ao aterramento e à ligação isolados na proteção contra choques; de fato, a NEC 2014 406.4 (D) (2) (b) e (c) autoriza a proteção GFCI como um substituto para a presença de um condutor de aterramento do equipamento quando é impraticável ou indesejável substituir a fiação não aterrada existente.

Além disso, quando se trata de conectar a rede elétrica de um edifício à terra - isso é necessário para proteger contra certos efeitos relacionados a surtos e raios, mesmo que a ligação EGC funcione muito bem sem um eletrodo de aterramento conectado à entrada de serviço como geradores portáteis os usados ​​"fora da rede" são conectados desta maneira, de acordo com as especificações da OSHA / ... - as hastes de aterramento não são os meios mais eficazes para realizar esta tarefa. Em vez disso, o que é conhecido como um terreno Uferou mais genericamente como um "eletrodo de aterramento revestido de concreto" é usado. Nesse arranjo, a matriz de reforço de um grande objeto de concreto armado em contato com o solo, como uma fundação de construção, é colada em vez de acionar uma haste de aterramento e colada a ela. Isso é permitido para toda a construção nos EUA de acordo com a NEC 250.52 (A) (3) e é ainda necessário em novas construções em alguns códigos de construção locais.

"A ligação à terra destina-se a fornecer um contato confiável de um aparelho elétrico à terra, de modo que, se houver uma falha de isolação, a corrente entra na terra e não através do corpo de uma pessoa. Isso exige que o aterramento seja feito de condutores grossos conduzidos profundamente à terra".

Isto está errado. A conexão real com o solo físico é uma haste cujo objetivo é proteger um edifício contra raios. Não tem absolutamente nada a ver com proteção contra falhas de isolamento.

Além disso, em uma condição de falha, a corrente está passando para o condutor de aterramento de segurança, para que a condutividade do solo real não entre nele.