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Aterramento: O que você deve saber

Publicado 17. Mar, 2011 por PU2LAA - Junior Zappia como Artigos

Por PY2ADN – Adinei Brochi

Pessoal, o assunto é complexo demais para ser resumido em poucas palavras, mas vou tentar “simplificar” alguns conceitos da forma mais breve possível:

Aterramento de rede elétrica é uma coisa, aterramento de antena (aterramento de RF) é outra, aterramento de pára-raios é outra coisa completamente diferente, e nenhum dos três devem ser confundidos entre si!

Aterramento de rede elétrica

No aterramento de rede elétrica, também chamado de “aterramento de segurança”, o que acontece basicamente é termos o neutro da entrada de força aterrado para evitar choques e prevenir danos elétricos nos equipamentos, algo que já deve existir na entrada de eletricidade da residência. Também para evitar choques elétricos, alguns aparelhos eletrônicos também têm suas caixas metálicas ligadas a um fio verde para serem aterrados (em regra, aparelhos que funcionam com tensões altas, como os valvulados).

Para conhecer mais sobre aterramento de rede elétrica, dê uma olhadinha nas seguintes páginas:

Net Saber

Lab Industrial

Professor Potierj

Forum PCs

Music Center

Clube do Técnico (procure por “novidades”e “cursos relâmpago”)

Clube do Hardware

Elétricazine

Micromais

Normas NBR (comentários sobre a norma NBR-5410)

Aterramento de RF

Já o aterramento para RF é outra coisa. Em antenas longwire e verticais sem radiais para as faixas baixas de HF, como 160, 80 e 40 metros, que precisam de um “terra” como retorno de RF, este tipo de aterramento é muito importante, pois faz parte do sistema irradiante, sendo que essas antenas não funcionam sem um bom sistema de aterramento. Como bem explica o Roland, PY4ZBZ, “o aterramento de RF permite que a indutância do fio que vai até a haste de terra seja cancelada na frequência de RF de operação, basicamente por um capacitor variável em série, ou ainda, por um acoplador de antenas adequado. Pode portanto não ter contato DC com o terra, que no caso, deve ser completado pelo terra DC de proteção pessoal”.

O aterramento de RF deve ser feito individualmente, ligando um condutor (de preferência uma tira larga de cobre) do chassi do equipamento até o ponto de aterramento, para evitar que ocorra um “loop” que provoque realimentação de RF. Você deve ligar todos os aparelhos num único ponto de aterramento.

E quando moramos em prédios de apartamentos, como poderemos ter um bom aterramento de RF?

Se não puder ter um bom aterramento, principalmente se residir num apartamento ou num prédio onde não disponha de um quintal, você poderá usar um aparelho chamado “terra artificial” ou “sintonizador de terra”. A Soundy, tradicional fabricante de equipamentos para radioamador, produz um excelente equipamento para essa finalidade, o sintonizador artificial de terra SD-330: Soundy SD-330

Caso você tenha material adequado e conhecimentos suficientes para montar seu próprio “sintonizador de terra” ou “terra artificial”, aqui vai uma sugestão: Terra Artificial

Aterramento de pára-raios

Já o terceiro tipo (aterramento de pára-raios) é um sistema de proteção contra raios. Serve para “salvar tua vida” contra descargas elétricas da atmosfera (raios). Nesse caso, devemos relembrar que, em regra (observe bem a ressalva!), raios ocorrem do solo para as nuvens e muito raramente das nuvens para o solo (apenas um ínfima fração de raios ocorrem nesse sentido, além dos também raros raios entre nuvens). Por esse mesmo motivo, o pára-raios serve apenas para canalizar um ponto de aterramento eficiente do terra (solo) para as nuvens (vide as palavras grifadas!). Sobre o que é um raio, eis a definição da Wikipédia: Wikipedia (Raio)

O colega Manuel Jesus fez referências a um “aterramento de nível profissional”. Se pudéssemos contar com um pára-raios de tal nível, realmente poderíamos nos sentir um pouco mais seguros. No entanto, um aterramento de pára-raios correto e bem feito não fica por menos do que alguns milhares de dólares, e qualquer “improvisação” nesse sentido é puro suicídio!

Por outro lado, não podemos nos esquecer de que não existem “garantias” em termos de eficiência para pára-raios, sendo que até os mais bem elaborados deles falham, pois descargas atmosféricas podem ter magnitudes imprevisíveis. Prova disso é o fato de raios já terem atingido, por duas vezes (em situações diferentes), a plataforma de lançamento do ônibus espacial Atlantis: Link

Nas duas respectivas situações, o lançamento teve que ser adiado devido aos danos provocados. Portanto, se nem a NASA, que é um dos mais avançados (senão o mais avançado de todos!) institutos de pesquisas do mundo, consegue ter um pára-raios absolutamente eficiente, o que poderemos dizer de uma “improvisação” de fundo de quintal? Não, não dá pra arriscar!

Alguns exemplos práticos de aterramento:

Apesar de não recomendar a improvisação de um aterramento para pára-raios, aqui estão algumas dicas para fazermos um bom aterramento:

Aterramento 1 (N8SA)

Aterramento 2 (fotos de um bom sistema de aterramento)

Aterramento 3

Aterramento 4

Apenas despreze a indicação de usar uma barra cobreada tipo coperweld, pois estes artigos se baseiam em literatura estrangeira, não levando em conta como são (porcamente) fabricados aqui no Brasil essas barras, com uma mísera camada de cobre adicionada por deposição eletrolítica (que em menos de seis meses estará decomposta!). Use um cano de água de ferro de seis metros de comprimento, daqueles de parede grossa, que os antenistas usam para fazer antenas. Não use canos finos, daqueles chamados “galvanizados”, mas sim aqueles grossos, geralmente zincados a fogo. Esses canos podem ser encontrados com facilidade em ferro-velhos.

Para enfiá-los no solo, cave um buraco com uma cavadeira para facilitar o início. Não jogue sal grosso, carvão ativado ou gel para aterramento, pois esses materiais agridem violentamente o metal, e com uma barra de seis metros isso será desnecessário. Bata a barra no buraco. Se martelar a parte superior do cano, sempre injetando água, ele entra facilmente na terra.

Com um parafuso no cano, conecte uma cinta ou tira larga de cobre e ligue-a numa chapa localizada no shack que permita conexão de aterramento para os chassis de todos os equipamentos, que devem ser ligados todos individualmente a este ponto. Melhor do que usar um fio grosso é usar cinta feita de chapa de  cobre com 3 a 4 centímetros  para diminuir a indutância. Procure consultar um Handbook da ARRL, e procure fazer as ligações da forma como estão lá especificadas.

Com um instrumento chamado megômetro, verifique se o aterramento está correto. Se não conseguir um megômetro, use um multímetro, na posição da menor escala, e verifique se a resistência está abaixo de 10 Ohms . Se quiser simplificar, ligue uma lâmpada incandescente com um pólo na fase e o outro pólo no aterramento, verificando se a mesma acende com brilho (brilho máximo você conseguirá apenas se morar na praia, a beira do mar ou ao lado de um brejo).

Como verificar a estratificação do solo para aterramento:

O colega Caio Paulucci, engenheiro eletrônico com mais de 30 anos de experiência em aterramentos na CPFL nos repassou há algum tempo numa mensagem na lista QRP-BR algumas dicas importantes de como verificar a estratificação do solo para fazermos um aterramento:

“Para um bom aterramento o ideal é fazer uma estratificação do solo, ou seja, é necessário um terrômetro (nada mais é que um ohmimetro que gera uma tensão relativamente alta, cerca de 130 Volts) e no mínimo 5 hastes de 50 centímetros de cobre.

O terrômetro é usado da seguinte forma: colocam-se eletrodos em espaços de 0, 2, 8, 16 e 32 metros, coloca-se um eletrodo de referência em zero metro e liga-se do zero ao eletrodo de 2 metros e anota-se a resistência do solo, depois do zero ao segundo eletrodo há 8 metros e assim por diante…..

Anotam-se os valores e traça-se um gráfico.

A estratificação é feita primeiro na horizontal depois na vertical (em cruz), ou vice-versa, para ver qual a área que apresenta menor resistência; ai escolhe-se os melhores pontos.

O melhor sistema de aterramento dos quais eu já executei e pesquisei é o seguinte:

Usando barras de cobre ou cantoneiras de aço zincado (dessas usadas em aterramento de rede elétrica), são geralmente de 2,44 metros.

Faz-se um aterramento “básico” excelente colocando-se as barras á uma distancia de 3 metros entre uma e outra. Faz-se 2 círculos, um de 60 cm de raio e outro há 3,6 metros de raio (desenho de um alvo , onde o centro é a referência das medidas).

Desenha-se uma cruz nesses dois círculos onde a intersecção dos pontos são os pontos onde devem ser colocadas as hastes ou cantoneiras.

Todos os pontos de intersecção devem ser interligados juntamente com o centro onde está o objeto a ser aterrado, no caso, o mastro.

Quem quiser um terra mais perfeito é só adicionar mais círculos e interliga-los entre si sempre seguindo a regra de 3 metros entre uma haste e outra.

Em terreno arenoso (pior tipo de solo), com um módulo com 3 círculos se obtém uma resistência de aproximadamente 32 ohms, isto melhora à medida que o solo seja mais consistente ou que possua propriedades mais condutoras.

Uma curiosidade que durante minhas pesquisas e testes me surpreendeu é que todo mundo pensa que quanto mais próximo de um córrego ou rio o aterramento melhora, mas isso na maioria das vezes é falho.

As hastes mais longas de 6 a 8 metros são usadas para aterramentos profundos onde será buscada na profundidade do solo uma melhor composição para menor resistência. Sempre usando a “regra dos 3 metros.”

Como funciona o para raios: o sistema de para raios oferece o “melhor caminho” para a descarga elétrica do raio; se o sistema de pára-raios não estiver bem dimensionado ou não tiver manutenção adequada, a instalação de uma antena (juntamente com o cabo coaxial “descendo”) pode vir a oferecer esse “melhor caminho”.

Quando “cai um raio” a corrente “desce” pelos cabos de cobre do para raios e pelo cabo coaxial da antena. Lembrando que um raio é uma descarga de altíssima energia, 0,00001% dessa energia pode ser suficiente para queimar (literalmente) seu equipamento.

Muito pior: uma antena instalada em local errado (por exemplo: mais alta do que o pára-raios) pode vir a funcionar como se ela fosse o pára-raios!! Imagine o que acontece….

Sobre pára-raios existem excelente publicações da própria Embratel. A melhor delas é:

Telecomunicações: Sistemas de Energia
A.Ferreira da Silva e O. Barradas
Embratel
Editora LITEC

Tem tudo que se imagina sobre aterramentos e pára-raios.

A experiência (mais de 20 anos trabalhando com transmissão de dados via RF) me ensinou que um bom instalador de antena coletiva (especialmente de pequenas e antigas empresas) é capaz de instalar uma antena de RF (um AP, p.ex.) com mais de 99% de certeza de “sobreviver” a raios.

Esse pessoal vive disso! Já instalaram centenas de antenas; já viram instalações que “queimam” no primeiro raio e instalações que “sobrevivem” vários anos… sabem, pela prática, o que podem e o que não podem fazer.

Diante de todas essas considerações, o que recomendo:

– A não ser que você resida numa área rural isolada e completamente desprotegida de pára-raios, jamais instale um, pois dificilmente você conseguirá montar um da forma correta com baixo custo (um pára-raios eficiente te custará milhares de dólares!)

– Jamais instale antenas verticais em posições muito altas (até mesmo porque dessa forma elas não terão grande eficiência, devido às perdas de atenuação pelo grande comprimento do cabo coaxial, em regra, 7 dB por 100 metros, no caso do KMP RG-58); da mesma forma, jamais as instale no topo de torres (se observarem as antenas de VHF da polícia e de órgãos governamentais, verão que sempre estão sempre abaixo do topo da torre. O motivo é óbvio: segurança!)

– Adquira o hábito de ao desligar o equipamento, desconectar o microfone e também o conector de antena. Desconectado da antena, o rádio não correrá riscos de ser danificado por um raio (a menos que você caia na besteira de transmitir durante tempestades!). Por que desconectar também o microfone? Para que por descuido você não corra o risco de transmitir sem antena. Simples, não?

Espero ter sido útil!

73,

PY2ADN – Adinei Brochi, ZZ2-0652 (Radioescuta oficial desde 1978)
www.py2adn.com