Existe uma normativa específica que reconheça a utilização da soldadura exotérmica na execução de sistemas de ligação à terra? E normas que se apliquem ao desenho e à verificação das próprias redes de terra? A resposta é sim em ambos os casos. As principais normas internacionais referem expressamente a soldadura exotérmica como método de ligação válido, precisamente pela fiabilidade e durabilidade que garante face a outras soluções. E, no que diz respeito aos sistemas de ligação à terra, a normativa abrange todo o ciclo: desde a medição da resistividade do solo mediante um estudo geoelétrico, até aos requisitos de segurança, dimensionamento, montagem e verificação periódica.
As redes de terra tornaram-se um elemento imprescindível de qualquer instalação elétrica. Do seu estado geral dependem múltiplas variáveis que podem afetar tanto o desempenho como a duração dos equipamentos ligados à rede elétrica e, em última instância, a segurança das pessoas que se encontram nessas instalações e nas suas imediações.
A norma IEC 60364 é a referência internacional para instalações elétricas de baixa tensão em edifícios, que define os requisitos de segurança, desenho, montagem e verificação para evitar choques elétricos e incêndios. Nas suas diferentes partes, define os requisitos dos condutores de terra, equipotencialidade, secções mínimas e métodos de ligação (IEC 60364-5-54), além de incluir, por exemplo, especificações para instalações concretas, tais como centrais solares fotovoltaicas (IEC 60364-7-712). A IEC 60364, tal como outras normas internacionais, serve de referência para normas e regulamentos em todos os países, mas não é obrigatória nem implica a anulação das normas próprias de cada país.
A norma IEEE 81 (IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System) é o guia de referência global para medir a resistividade do solo, a impedância de ligação à terra e os potenciais superficiais em sistemas elétricos. A medição da resistividade do solo mediante um estudo geoelétrico é um passo que marca a diferença na execução de um sistema de rede de terra eficiente desde o primeiro momento.
Os sistemas de proteção contra o raio (SPCR) devem ter a sua própria rede de terra, independente do sistema de ligação à terra geral, e as características que a sua instalação deve possuir estão contempladas na norma internacional IEC 62305 e nas suas diferentes transposições nacionais.
Normativa sobre soldadura exotérmica
A soldadura exotérmica, também chamada soldadura aluminotérmica, é um processo que consegue a união molecular entre os materiais a soldar através de um metal de adição. No caso das redes de terra, o metal é cobre fundido, que provoca a fusão total ou parcial das extremidades dessas peças. Dado que o cobre resultante da reação apresenta um elevado grau de pureza e gera um sólido de maior secção do que o próprio condutor, as propriedades elétricas da união igualam-se e até superam as do condutor original. Isto traduz-se numa maior durabilidade e numa elevada resistência ao desgaste, qualidades indispensáveis para conseguir um sistema de ligação à terra eficiente e fiável.
Este tipo de soldadura está previsto como tal em normativas nacionais e internacionais. Embora não seja o único tipo contemplado nestes regulamentos, as suas características superiores face a outros tipos de uniões tornam-na a opção mais recomendável.
A norma IEC 60364-5-54, dedicada às instalações de ligação à terra e aos condutores de proteção em instalações elétricas de baixa tensão, refere expressamente a soldadura exotérmica como método válido para a execução de determinadas ligações em sistemas de terra. O ponto 542.2.8 estabelece que, quando uma rede de terra for formada por várias partes que devam ser ligadas entre si, essa ligação pode ser realizada mediante soldadura exotérmica, conectores de pressão, abraçadeiras ou outros conectores mecânicos adequados. Do mesmo modo, o ponto 542.3.2 indica que a ligação entre o condutor de terra e o elétrodo deve estar corretamente executada e ser eletricamente satisfatória, citando novamente a soldadura exotérmica como uma das soluções admitidas.
O processo de soldadura exotérmica deve ser sempre realizado da forma mais segura para o trabalhador que a executa. Apliweld® Secure+ da Aplicaciones Tecnológicas conta com um sistema eletrónico à distância que permite que a pessoa que realiza a soldadura se encontre a uma distância segura durante o momento da ignição. Em Espanha, concretamente, a NTP 1028 recomenda este tipo de ignição como medida de segurança laboral.
Apliweld® Secure+ também cumpre a certificação norte-americana UL 467 Grounding and bonding equipment, específica para uniões utilizadas em sistemas de ligação à terra e que reflete a fiabilidade dessas uniões. Para obter este distintivo de qualidade e segurança emitido pela Underwriters Laboratories (UL), as ligações realizadas pela soldadura exotérmica de Aplicaciones Tecnológicas passaram por um ensaio de corrente e por um severo teste mecânico composto por duas partes: uma prova de torção e outra de tração.
Normativa sobre redes de terra
Os projetos de sistemas de ligação à terra também devem cumprir determinados requisitos normativos para poderem desempenhar a sua função principal. Estes estão contemplados, principalmente, na norma IEC 60364-5-54.
Esta norma, nos pontos 542.1, 542.2, 542.3 e 542.4, complementados pelos pontos 543 e 544, define que um sistema de ligação à terra geral deve ser fiável, duradouro, resistente à corrosão e aos esforços mecânicos, dimensionado segundo as condições do terreno e as correntes previsíveis, corretamente unido mediante ligações eletricamente satisfatórias — entre elas, a soldadura exotérmica — e ligado a uma barra principal de terra que integre a proteção e a equipotencialidade da instalação.
Em Espanha, a ITC-18 do Regulamento Eletrotécnico de Baixa Tensão (REBT) estabelece dimensões mínimas para elétrodos como piquetes, placas e condutores nus, e regula as instalações de ligação à terra com o objetivo de limitar as tensões que possam aparecer nas massas metálicas, assegurar a atuação das proteções e reduzir o risco derivado de uma avaria elétrica.
Esta instrução estabelece que a instalação deve evitar diferenças de potencial perigosas no edifício e no seu entorno, permitir a passagem à terra das correntes de defeito ou de origem atmosférica e manter a sua resistência de ligação à terra ao longo do tempo. Para tal, contempla elétrudos como barras, tubos, pletinas, condutores nus, placas, anéis, malhas metálicas ou armaduras de betão enterradas, e exige que os materiais e a execução não vejam comprometida a sua resistência mecânica e elétrica por efeito da corrosão.
Além disso, o Guia Técnico de aplicação da ITC-BT-18 recomenda dimensões mínimas para os elétrodos e considera eletricamente corretas as ligações realizadas, entre outros métodos, mediante soldadura exotérmica, desde que não danifiquem nem os condutores nem os elétrodos de terra.
Os projetos de sistemas de ligação à terra da Aplicaciones Tecnológicas S.A. estão especialmente desenhados para cumprir todos os requisitos que uma rede de terra preparada para a indústria 4.0 deve cumprir. Isto inclui, na fase de desenho, a realização de um estudo geoelétrico do subsolo. Este estudo permite a sua caracterização elétrica, mediante a determinação do número de estratos, da sua espessura e da resistividade de cada um. A medição da resistividade permite estimar a resistência de ligação à terra de uma estrutura ou de um sistema e os gradientes de potencial, incluindo tensões de passo e de contacto. Por outro lado, favorece o cálculo do acoplamento indutivo entre circuitos de potência e comunicação próximos, bem como o desenho de sistemas de proteção catódica.
A medição da resistividade baseia-se na injeção de corrente entre dois elétrodos externos e na medição de potencial entre outros dois internos. A relação entre o potencial e a corrente permite obter um valor de resistividade conhecido como resistividade aparente; ao separar os elétrodos entre si, obtém-se uma curva de variação da resistividade aparente com a separação entre os elétrodos. A interpretação destas curvas permite obter a estratificação do terreno. Existem diversos métodos de medição da resistividade, mas os mais utilizados são a configuração de Wenner e a de Schlumberger. A metodologia seguida pelos estudos geoelétricos da Aplicaciones Tecnológicas S.A. fundamenta-se nos procedimentos normalizados pela IEEE Std 81-2012.
Normativa referente às redes de terra de para-raios
Os sistemas de proteção contra o raio (SPCR) cumprem a função principal de proteger edifícios e estruturas dos efeitos destrutivos das descargas atmosféricas, conduzindo a corrente para a terra.
Embora a estrutura a proteger já conte com um sistema de rede de terra, a norma internacional IEC 62305 e as suas transposições nacionais estabelecem que os SPCR devem contar com a sua própria rede de terra. Esta normativa estabelece também que deve existir uma rede de terra por cada condutor de baixada, com o número de elétrodos determinado pelo nível de proteção exigido e pelo tipo de disposição escolhida (tipo A ou tipo B), segundo a IEC 62305-3. Esta deve estar unida à rede de terra geral mediante uma via de faíscas quando não for possível fazê-lo de forma direta e com uma resistência exclusiva inferior a 10 ohms. Além disso, devem estar sempre orientadas para o exterior do edifício.
