A Barra Plana de Aço Pode Ser Usada em Sistemas de Aterramento Elétrico em Edifícios?

Conformidade com a NEC e Aceitação Normativa da Barra de Aço Plana para Aterramento

Artigos 250.52 e 250.64 da NEC: Quando a Barra de Aço Plana Qualifica-se como Eletrodo ou Condutor de Aterramento

O Código Elétrico Nacional (NEC) estabelece critérios específicos de dimensões, materiais e instalação para sistemas de aterramento que incluem barras planas de aço. Por exemplo, o Artigo 250.52(A)(7) identifica barras planas de aço como eletrodos de aterramento, desde que sejam barras de aço de baixo teor de carbono posicionadas horizontalmente acima ou abaixo da linha de congelamento do solo. Para utilizar essas barras como condutores de aterramento, o Artigo 250.64 especifica requisitos relativos à proteção mecânica, dimensões e estado dos componentes. O descumprimento desses requisitos pode provocar um aumento na impedância do sistema de aterramento entre 40% e 70%. Esse aumento pode resultar em diversos problemas, tais como falha na detecção de faltas à terra e falha do equipamento. Essa é a principal razão pela qual o Manual do NEC 2023 fornece detalhes aos eletricistas.

Requisitos Mínimos de Dimensões segundo a Tabela 250.66 do NEC: Dimensões, Espessura e Profundidade de Enterramento para Barras Planas de Aço

As barras de aço revestidas devem ter dimensões especificadas após a galvanização. A perda do revestimento não deve resultar em redução do aço base abaixo dos padrões exigidos para segurança. Barras metálicas instaladas em solos com pH inferior a 5,0 sofrerão corrosão quase três vezes mais rápida do que barras padrão, conforme estabelecido na norma IEEE Std. 80-2023. Essa corrosão acelerada representa um risco significativo para a gestão da corrente de falha no sistema. Em áreas onde o solo é excessivamente rochoso para sepultamento completo, as equipes de campo devem documentar todas as medidas adicionais adotadas, incluindo a instalação de camadas mais resistentes à corrosão, aterramentos adicionais, etc. Nesses casos, as medidas adicionais devem ser aprovadas pela autoridade competente.

Resistência à Corrosão e Vida Útil de Barras Planas de Aço para Aplicações de Aterramento

Barra Plana de Aço Galvanizada a Quente: ASTM A123 e Resistência à Corrosão de 30–50 Anos em Solos Típicos

Sistemas de aterramento com barras planas de aço galvanizadas a quente, conformes às normas ASTM A123, apresentaram desempenho bem-sucedido em diversos ensaios de campo. O revestimento de zinco atua como barreira contra a corrosão do solo e sofre a corrosão em primeiro lugar, protegendo assim o aço subjacente. Ensaios independentes indicam que esses revestimentos têm espessura mínima de 85 micrômetros, valor exigido para garantir proteção por 30 a 50 anos em solos com pH entre 5,5 e 8,0 e resistividade superior a 1.000 ohm·cm. Os resultados dos ensaios da matriz em condições extremas indicam que o material permanece íntegro após o equivalente a 1.500 horas de névoa salina, o que corresponde aproximadamente a 20 anos de exposição em regiões costeiras. A instalação adequada dessas barras de aço galvanizadas a quente assegura que os sistemas de aterramento mantenham uma resistência inferior a 25 ohms durante toda a sua vida útil, atendendo aos requisitos da norma IEEE 80 quanto à segurança.

A Degradação de Barras Planas de Aço Nuas e Galvanizadas em Ambientes Costeiros e Áridos

A infraestrutura de aterramento permanente está sujeita a agentes estressores ambientais, começando pela corrosão nos sistemas de aterramento. Agentes estressores, como umidade, flutuações de temperatura e corrosão, tornam cada vez mais importante a galvanização.

Ambientes Costeiros e Áridos

O aço não protegido em áreas costeiras tende a enferrujar a uma taxa de aproximadamente 1,5 mm por ano devido à presença de cloretos, umidade e flutuações de temperatura. Em áreas áridas, espera-se uma vida útil superior a 30 anos, com menos de 15% do revestimento (zinco) perdido, enquanto barras de aço galvanizado (revestidas) têm uma vida útil estimada de cerca de 30 anos nessas regiões.

As superfícies de aço não tratado acabarão por apresentar pitting. O aço sem revestimento sofrerá pitting muito mais rapidamente do que o aço revestido. O aço galvanizado (revestido com zinco) mantém cerca de 98% de sua condutividade após aproximadamente 10 anos.

Testes de diversas condições de vegetação e solo em várias áreas geográficas confirmam a suposição dos engenheiros de que os revestimentos galvanizados duplicam ou triplicam a vida útil de componentes metálicos em condições adversas.

Isso é importante para conexões elétricas e sistemas confiáveis, garantindo a conformidade com as normas de segurança sem complicações de manutenção.

Uso de Barras Planas de Aço em Sistemas de Aterramento de Edifícios

Aplicações Residenciais e Comerciais: Conectores Principais de Equipotencialização, Barramentos de Aterramento e Interconexões de Eletrodos

As barras de aço planas são utilizadas em praticamente todos os tipos de construção, uma vez que apresentam superioridade mecânica, facilidade de terminação e custo inferior ao da maioria das alternativas. Na construção residencial, elas são frequentemente empregadas como condutor principal de equipotencialização, conectando os equipamentos de serviço aos eletrodos de aterramento. Isso é especialmente crítico quando são necessárias várias hastes de aterramento para atingir a resistência-alvo de 25 ohms exigida pela norma IEEE 142. No caso de estruturas comerciais, o perfil plano é útil como barra coletora de aterramento (barramento de terra) em quadros de comando e quadros de distribuição. Esse perfil plano também permite que os eletricistas instalem essas barras em áreas estreitas, mantendo, ao mesmo tempo, as áreas necessárias de barramento de terra onde um grande número de conexões de aterramento deve ser realizado. As barras de aço planas também são adequadas para interconectar diversos tipos de eletrodos de aterramento, incluindo hastes de aterramento, aterramentos embutidos em concreto (aterramentos tipo Ufer) e até mesmo tubulações metálicas de água, às quais algumas pessoas se referem como "aterramento antigo". A interconexão desses eletrodos é o que os eletricistas comumente denominam sistema de "baixa impedância", o qual é muito mais eficaz do que tratá-los como componentes isolados do sistema.

Coordenação com a Autoridade Competente, Garantia de Conexões de Baixa Impedância e Evitação de Danos Mecânicos

Há algumas coisas básicas a serem consideradas para começar: instale barras de aço planas expostas, construídas abaixo de uma profundidade de 750 mm (ou 30 polegadas), utilizando o NEC como orientação. Isso minimiza os efeitos de escavações acidentais e impede que as barras sofram problemas relacionados à temperatura. Para conexões a eletrodos, barramentos ou outros equipamentos, utilize apenas conectores aprovados por norma, como terminais listados pela UL ou soldas exotérmicas, pois esses promovem continuidade elétrica e térmica e reduzem a resistência. Em condições de solo fora da faixa normal, a galvanização a quente torna-se obrigatória. Em particular, se o pH do solo for < 5,0 ou > 10,0, ou se a resistividade do solo for < 1.000 ohm·cm, a galvanização é exigida para atender à norma ASTM A123. Também é recomendável entrar em contato com a Autoridade Competente (AHJ) para verificar se há requisitos especiais aplicáveis ao local do projeto, tais como presença de umidade, ambiente costeiro ou solos quimicamente corrosivos. Essas condições podem exigir ensaios adicionais, revestimentos e/ou medidas complementares de controle de qualidade.

Perguntas Frequentes

1. Qual é a função das barras planas de aço em sistemas de aterramento?

As barras planas de aço atuam como eletrodos de aterramento que ajudam a dissipar com segurança e eficácia a corrente de falha no solo.

2. As barras planas de aço são galvanizadas. Por que isso é feito?

A galvanização confere às barras de aço um revestimento protetor de zinco, aumentando sua resistência à ferrugem e à corrosão. Isso é especialmente importante em ambientes costeiros ou muito secos.

3. Como as barras planas de aço atendem aos requisitos da NEC?

As barras planas de aço devem ser instaladas a uma profundidade mínima de 750 mm (30 polegadas) abaixo do nível do solo. Além disso, devem ser protegidas por uma cobertura metálica contínua para evitar corrosão. Conexões mecânicas abrasivas, juntamente com grampos UL ou soldas exotérmicas, devem ser realizadas nas barras.