A corrosão do sistema de aterramento é um fenômeno que ocorre em decorrência do material metálico(cobre) das hastes e cabos em contato com a terra que é um meio eletrolítico
Decorrente desse contato irá ocorrer o fenômeno de óxido-redução em que um dos elementos irá ceder elétrons(cátodo) e o outro irá receber esses elétrons(ânodo), levando ao processo de corrosão das hastes. Estes tipos de corrosão podem ser:
- Heterogeneidade dos materiais que formam o sistema de aterramento;
- Heterogeneidade dos solos abrangidos pelo sistema de aterramento;
- Heterogeneidade do tipo e concentração de sais, e da umidade no sistema de aterramento;
- Heterogeneidade de temperaturas no sistema de aterramento;
- Aeração diferencial;
- Ação das correntes elétricas dispersas
Heterogeneidade dos materiais que formam o sistema de aterramento
O sistema de aterramento pode ser composto de cabos de aço cobreado(ferro), cabos de cobre, hastes de cobre e copperweld (interior de ferro e cobreado no exterior. O solo possui sais dissolvidos em água tornando-o um bom condutor de elétrons. Sendo assim esse sistema interage de forma que há uma transferência de elétrons da haste para o cabo através do solo conforme pode ser visto na imagem abaixo:
Caso a parte cobreada se desgaste começará a ter um fluxo de elétrons do cobre para a parte desgastada ocasionando em uma pilha eletrolítica.
Heterogeneidade dos solos abrangidos pelo sistema de aterramento
Esse tipo de corrosão geralmente só ocorre quando os solos são heterogêneos e a malha de aterramento possui grande extensão, com diferentes concentrações de sais, temperatura e umidade ao longo do seu comprimento, formando zonas anódicas (formado pelo solo de menor resistência) e zonas catódicas (formado pelo solo de maior resistência). A corrosão acontecerá na zona anódica da malha. Geralmente esse tipo de corrosão acontece em malhas de aterramento de linhas de transmissão e distribuição, devido a diferença da resistividade do solo ao longo da sua extensão, o que gera zonas anódicas que quando percorrido uma corrente causa a corrosão do metal envolvido.
Heterogeneidade do tipo e concentração de sais, e da umidade no sistema de aterramento
A diferença de concentrações de sais minerais e umidade podem produzir zonas anódicas e catódicas. As zonas anódicas estarão suscetíveis a corrosão.
Heterogeneidade de temperaturas no sistema de aterramento;
Para um solo que está sobre diferentes temperaturas pode ocorrer a corrosão em consequência da formação de uma pilha termogalvânica, onde o ânodo ficará na região quente o cátodo na região fria. A zono anódica estará sofrerá corrosão.
Aeração Diferencial
Esse tipo de corrosão é mais comum em solos arenosos, de forma que a concentração de oxigênio na parte (superior) da haste forma uma zona catódica (mais oxigenada) e a parte (inferior) uma zona anódica (menos oxigenada). Onde o ânodo sofrerá corrosão.
Ação de correntes elétricas dispersas no solo
Pode haver várias correntes circulando pelo solo com diferentes origens, como correntes parasitas, de falta, de fuga e dispersas. Como um dos princípios da eletrodinâmica a corrente sempre procura o caminha com menor resistência.
A região em que a corrente deixa o condutor como vimos é chamado de catódica e a região em que recebe essa corrente é chamada da anódica, que é onde acontece a corrosão.
A característica da corrente pode potencializar a degradação do material condutor por corrosão. Para a corrente contínua por exemplo, tem-se um efeito muito mais expressivo do que para a corrente alternada. Se compararmos correntes de mesma magnitude, percebe-se que para a corrente alternada a corrosão é equivalente a 1% da produzida pela corrente contínua. Sendo assim, pode-se afirmar que quanto menor a frequência da corrente maior será o efeito corrosivo.
As fontes que podem gerar correntes dispersas:
- Corrente alternada de retorno a terra do Sistema Monofásico com retorno pela terra (MRT), usada na alimentação de distribuição rural;
- Corrente continua de curtos-circuitos no sistema de transmissão em corrente continua;
- Correntes telúricas, geradas pelas variações de campos magnéticos provenientes da movimentação do magma da Terra;
- Correntes alternadas provenientes dos curtos-circuitos no sistema elétrico de energia;
- Correntes devido à tração elétrica de corrente contínua, com retorno pelos trilhos;
- Correntes galvânicas devido a pilhas eletroquímicas formadas no solo, geradas por qualquer processo apresentado anteriormente;
Proteção Contra a Corrosão
A corrosão é um processo inevitável, porém existem métodos e ações que podem aumentar a vida útil do sistema de aterramento. Algumas das técnicas mais utilizadas são:
- Construir todo o sistema de aterramento com um único metal;
- Isolar do eletrólito o metal diferente do sistema de aterramento;
- Usar ânodo de sacrifício para se obter a proteção catódica;
- Usar corrente impressa ou forçada
Isolar do eletrólito o metal diferente do sistema de aterramento
Este método consiste em tirar um dos fatores que transformam o sistema de aterramento em uma pilha eletroquímica. No sistema de aterramento é mais fácil isolar o cabo de descida do equipamento aterrado.
Usar ânodo de sacrifício para se obter a proteção catódica
Esse método tem como base utilizar outro metal com maior eletronegatividade para sofrer o processo de corrosão no lugar da haste que será utilizada no aterramento. Com a tabela de eletronegatividade observa-se que os melhores metais para a utilização nesse método é o zinco e o magnésio. Os anodos de sacrifício devem ter uma grande área, para produzirem a proteção catódica. Geralmente utiliza-se o ânodo de sacrifício de zinco em solos cuja resistência vai até 100Ω.m e magnésio para solos até 3000ohms.m.
Proteção por corrente Impressa
Em solos com uma alta resistência elétrica, a proteção catódica com um ânodo de sacrifício torna-se ineficiente pelo fato da corrente galvânica ser muito baixa. Para isso utilizamos o método por corrente impressa, que utiliza uma haste resistente a corrosão que pode ser de grafite (solos normais), Ferro-silício (solos normais) ou ferro-Silício-Cromo (em solos com salinidade). Utiliza-se uma corrente contínua nas hastes da malha de aterramento para que a corrente transforme a haste de cobre em catodo e a haste de grafite em ânodo, protegendo as hastes do sistema de aterramento da corrosão.
Conclusão
A corrosão na malha de aterramento é um assunto pouco discutido, porém de extrema importância. Conhecer a origem desse fenômeno e aplicar boas práticas de proteção/mitigação contra corrosão, pode aumentar a vida útil da malha e sua eficiência na dissipação de correntes transitórias provenientes da operação do sistema elétrico.
Compartilhe este conteúdo para que mais pessoas possam levar em consideração a malha de aterramento no dimensionamento da malha de aterramento!
Referências Bibliográficas:
Aterramento elétrico – Geraldo Kindermann e Jorge Mário Campagnolo;
Um abraço e até a próxima,
Equipe Mesh Engenharia
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