O que é uma ligação à terra e como funciona?

É aí que a energia do raio deve ser dissipada de forma segura... ou tornar-se um risco importante. 

Mas uma ligação à terra para pára-raios não tem nada a ver com uma ligação à terra elétrica convencional. O seu design deve responder a um fenómeno completamente diferente, extraordinário em termos elétricos: uma corrente extremamente rápida, intensa e de frequência muito alta. Neste artigo, explicamos por que, a partir da física do raio, a ligação à terra deve ser projetada de forma específica para garantir a segurança de pessoas, estruturas e equipamentos. 

O que entendemos por aterramento?

Uma ligação à terra é um sistema concebido para estabelecer uma ligação física controlada entre uma instalação elétrica ou de proteção e o solo. O seu objetivo é derivar correntes indesejadas para o solo, a fim de evitar tensões perigosas e garantir o funcionamento correto dos sistemas de segurança. Uma ligação à terra bem concebida permite: 

• • Evitar descargas elétricas em pessoas.
• • Proteger equipamentos e componentes eletrónicos sensíveis.
• • Ativar proteções como interruptores diferenciais e automáticos.
• • Igualar o potencial elétrico (equipotentialidade).
• • Reduzir o risco de incêndios elétricos.

Um raio se comporta mais como um impulso de alta frequência do que como uma corrente contínua ou alternada. 

Enquanto uma instalação elétrica funciona a 50 Hz, um raio: 

• • Pode ultrapassar os 200.000 amperes. 
• • Atingir vários milhões de volts.
• • E desenvolver uma frente de onda em microssegundos. 

Este comportamento faz com que a corrente do raio contenha componentes de frequência muito alta (da ordem de centenas de kHz a MHz).  

Projeto de um aterramento para descargas atmosféricas. 

Em um pulso tão rápido, a corrente tende a circular pela superfície do condutor, e não pelo seu interior.  Por este motivo: 

• • Os condutores devem ter uma grande superfície de contacto, não apenas uma secção grande. 
• • As curvas fechadas aumentam a impedância e podem provocar saltos de arco. 
• • As ligações devem ser retas, curtas e com raios amplos. 

Em caso de raio, é muito mais importante uma ligação à terra de baixa impedância do que uma baixa resistência. 

Numa instalação elétrica, uma baixa resistência é sempre sinónimo de boa ligação à terra. 

Em fenómenos de alta frequência, como uma descarga de raio, o relevante não é apenas a resistência, mas a impedância, que engloba: 

• Resistência elétrica.
• Capacitância.
• E indutância, especialmente esta última. 

Uma instalação pode apresentar uma excelente resistência... e mesmo assim ser incapaz de dissipar um raio porque a sua impedância é demasiado elevada. 

Exemplo típico: Um único elétrodo vertical de 3 metros pode medir 5 ohmios (valor baixo de resistência), mas o seu comportamento face a um impulso de alta frequência pode ser ineficaz, obrigando a corrente a procurar caminhos alternativos perigosos. 

Outro ponto importante: em alta frequência, a corrente do raio não penetra profundamente no solo. A dissipação ocorre nas camadas superficiais do solo. 

Isto significa que: 

• Uma rede ou anel perimetral é mais eficiente do que apenas estacas verticais. 
• Distribuir elétrodos horizontais e verticais em forma de pata de ganso permite distribuir a energia por uma superfície maior, reduzindo tensões perigosas. 

Por isso, as normas nacionais e internacionais de proteção contra raios recomendam claramente este tipo de soluções em edifícios e estruturas de certa envergadura. 

A equipotencialidade é a melhor solução para evitar diferenças de potencial

Quando um raio atinge o solo, gera uma queda de tensão no solo que pode atingir milhares de volts entre dois pontos separados por apenas alguns metros. Isso pode criar riscos como: 

• • Tensão de passagem: diferença de potencial entre os pés de uma pessoa. 
• • Tensão de contacto: diferença entre um ponto do solo e um elemento metálico próximo. 

Um projeto inadequado pode fazer com que essas tensões: 

• Atingam áreas movimentadas. 
• Entrem em equipamentos sensíveis. 
• Ou gerem arcos através de estruturas metálicas. 

Uma ligação à terra física para o sistema de proteção contra descargas atmosféricas, ligada equipotencialmente à rede geral de ligação à terra do edifício, reduz esses gradientes, distribuindo a corrente de forma homogénea e segura. 

Conclusão

A ligação à terra é um elemento essencial para a segurança elétrica e para a proteção contra raios. No entanto, nem todas as ligações à terra são iguais: A elétrica protege contra falhas internas e a do pára-raios contra descargas atmosféricas. 

Confundi-las ou projetá-las incorretamente pode gerar riscos graves, desde descargas em pessoas até danos estruturais ou falhas em equipamentos críticos. Se desejar aprofundar mais ou conhecer soluções profissionais, pode visitar a nossa secção de sistemas de aterramento, onde encontrará informações técnicas, produtos e recursos especializados para download. 

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