Aterramento residencial: como funciona, a conta da tensão de toque e por que o DR é obrigatório
O aterramento residencial é o caminho de baixa resistência que leva para a terra a corrente que escapa de um aparelho com defeito. Quando um fio encosta na carcaça de uma máquina de lavar, é o fio terra que dá à corrente um destino que não seja o corpo de quem encosta nela. Sozinho, ele nem sempre basta: numa casa com haste própria e sem ligação ao neutro, o esquema TT, a corrente de falta fica pequena demais para o disjuntor desarmar, e a carcaça pode ficar com mais de 100 V. Quem resolve esse caso é o dispositivo DR de 30 mA, obrigatório pela NBR 5410 em banheiros, cozinhas, áreas de serviço e tomadas externas.
Este artigo explica os esquemas de aterramento, faz a conta da resistência de uma haste e da tensão de toque numa falta, e mostra o que a norma exige numa casa.
Os esquemas de aterramento
A NBR 5410 classifica as instalações por duas letras: a primeira diz como a fonte se liga à terra, a segunda, como as carcaças dos aparelhos, chamadas massas, se ligam. Os esquemas são descritos num material da UNESP, e o TN-C-S, também num da UDESC.
| Esquema | Como funciona | O que acontece numa falta |
|---|---|---|
| TN-S | neutro e condutor de proteção (o fio terra) separados em toda a instalação, com as massas ligadas, pelo fio terra, ao ponto aterrado da fonte, em geral o neutro | a corrente volta pelo fio terra com pouca resistência e o disjuntor desarma |
| TN-C | neutro e proteção num só condutor, o PEN | se o PEN rompe, as massas podem ficar energizadas |
| TN-C-S | PEN num trecho, separado em neutro e terra no restante | como no TN-S, a partir do ponto de separação |
| TT | massas ligadas a uma haste própria, independente do aterramento da fonte | a corrente passa pela terra, fica pequena, e só o DR desarma com segurança |
O esquema depende da distribuidora e do padrão de entrada. O neutro já chega aterrado do transformador do poste, e a haste do padrão de entrada costuma ser ligada a ele; a Celesc, por exemplo, define o condutor de aterramento como o que liga o eletrodo à primeira conexão com o neutro, segundo a norma de padrão de entrada da empresa.
A conta da resistência de uma haste
A resistência de uma haste vertical cravada no solo é estimada pela fórmula de Dwight:
R = ρ / (2π × L) × [ln(4L / a) − 1]
com ρ a resistividade do solo, L o comprimento da haste e a o seu raio, segundo a EEPower. Para os valores, usamos a haste padrão da Copel, de 2,4 m e 1/2 polegada de diâmetro, segundo a especificação NTC 917040, e a resistividade aparente de cerca de 87 Ω·m, calculada a partir de medições num terreno de Curitiba, segundo um laudo publicado pelo CRM-PR.
- raio: 12,7 mm (1/2 polegada; a Copel arredonda para 12,8 mm) / 2 = 6,35 mm, ou 0,00635 m;
- ln(4 × 2,4 / 0,00635) = ln(1.512) ≈ 7,32;
- R = 87 / (2π × 2,4) × (7,32 − 1) ≈ 5,77 × 6,32 ≈ 36 Ω.
O solo muda tudo: tabelas de referência dão cerca de 10 Ω·m para argila úmida e milhares de Ω·m para areia seca e rocha, segundo a Elek. A mesma haste que dá 36 Ω em Curitiba passa de 1.200 Ω em areia de 3.000 Ω·m, valor típico da tabela da Elek. Hastes adicionais, interligadas e afastadas entre si, baixam a resistência menos do que o número de hastes sugere, segundo o material da UNESP.
A conta da falta: por que o disjuntor não protege
Premissas nossas para um esquema TT: haste da casa com 40 Ω, aterramento do neutro no transformador com 10 Ω, circuito de 127 V e um fio encostando na carcaça de uma máquina de lavar.
- corrente de falta, passando pela terra: I = 127 / (40 + 10) ≈ 2,54 A;
- tensão na carcaça em relação ao chão: 2,54 × 40 ≈ 102 V;
- o disjuntor de 20 A do circuito não percebe 2,5 A, e a carcaça fica energizada por tempo indeterminado, à espera de quem encoste nela.
A condição de segurança num esquema TT é que a resistência do eletrodo vezes a corrente de atuação do dispositivo de proteção fique abaixo de 50 V, o limite convencional de tensão de contato para massas que não são seguradas na mão (25 V para as empunháveis), segundo um material da UNESP sobre o DR:
- com o disjuntor de 20 A, que só desarma rápido acima de 100 A (curva B) ou 200 A (curva C): 40 × 100 = 4.000 V, muito acima de 50 V;
- com um DR de 30 mA: 40 × 0,030 = 1,2 V, com folga;
- com o DR, a haste pode ter até 50 / 0,030 ≈ 1.667 Ω, ou cerca de 833 Ω onde o limite é 25 V, e ainda cumprir a condição.
No esquema TN-S, a corrente de falta volta pelo fio terra até o neutro, por um caminho metálico. Com uma impedância de malha de 0,5 Ω, premissa nossa, a falta chega a 127 / 0,5 ≈ 254 A, acima da faixa de disparo instantâneo de um disjuntor de 20 A de curva B ou C, que vai até 200 A, e ele desarma em fração de segundo. Por isso a ligação do fio terra ao neutro no padrão de entrada pesa mais que a resistência da haste: com ela, quem desliga é o disjuntor; sem ela, só o DR. Mesmo no TN-S, o DR continua obrigatório nos locais da lista abaixo, porque também serve de proteção complementar para quem toca direto num fio energizado e leva choque para a terra, segundo o material da UNESP sobre o DR.
O que a norma exige numa casa
- DR de alta sensibilidade, de até 30 mA, nos circuitos de locais com chuveiro ou banheira, nas tomadas externas e nas internas que possam alimentar equipamentos usados do lado de fora, e em cozinhas, copas, lavanderias, áreas de serviço, garagens e áreas internas molhadas, pelo item 5.1.3.2.2 da NBR 5410, segundo o catálogo de DR da Siemens.
- Tomada de três pinos: o padrão NBR 14136 virou obrigatório em etapas, e a venda de aparelhos no padrão antigo acabou em julho de 2011. A tomada tem dois diâmetros de pino, um para aparelhos de até 10 A e outro para os de 10 a 20 A, segundo o CREA-SC. O terceiro pino só protege se houver fio terra ligado a ele.
- Para-raios é outro sistema: a proteção contra descargas atmosféricas segue a NBR 5419. A edição de 2015 não menciona valor de resistência de aterramento (os 10 Ω, exigidos em 1977, já eram só recomendação desde 1993) e passou a cobrar a configuração do eletrodo, segundo a revista O Setor Elétrico.
A divisão da casa em circuitos e a escolha dos disjuntores estão no artigo sobre projeto elétrico residencial, e a lista das normas de projeto, no guia de normas da ABNT.
Por que 30 mA
A norma internacional sobre os efeitos da corrente no corpo, a IEC 60479-1, divide o risco em zonas de corrente e tempo, e uma corrente acima de 30 mA passando perto do coração representa perigo sério se não for interrompida em tempo muito curto, segundo o guia de instalações da Schneider. O DR mede a diferença entre a corrente que vai pela fase e a que volta pelo neutro; se uma parte da corrente some pelo caminho, ela está passando por algum lugar que não devia, talvez uma pessoa, e o dispositivo de 30 mA desliga antes de chegar a esse valor.
O risco é real: em 2025, o Brasil registrou 646 mortes por choque elétrico, 150 delas em ambientes residenciais, segundo o anuário da Abracopel resumido pelo Canal Solar. O chuveiro elétrico, maior carga da casa, está no artigo sobre o que mais consome energia em casa, e é justamente um dos circuitos em que o DR é exigido.
Perguntas frequentes
Para que serve o aterramento residencial?
Para dar à corrente de um aparelho com defeito um caminho até a terra e permitir que a proteção desligue o circuito antes que alguém leve choque.
Qual deve ser a resistência do aterramento de uma casa?
A NBR 5410 não fixa um número único: no esquema TT, a resistência vezes a corrente de atuação do DR deve ficar abaixo de 50 V. Com DR de 30 mA, isso permite até cerca de 1.667 Ω, ou metade disso onde o limite é 25 V.
Só o fio terra protege contra choque?
Nem sempre. Numa casa com haste própria e sem ligação ao neutro, a corrente de falta fica pequena e o disjuntor não desarma. Por isso o DR é obrigatório em banheiros, cozinhas, lavanderias e tomadas externas.
Quantas hastes de aterramento uma casa precisa?
Depende do solo. Uma haste de 2,4 m dá cerca de 36 Ω num solo de 87 Ω·m, e muito mais em solo arenoso. A medição com terrômetro, feita por profissional, é que diz se é preciso mais hastes.
O pino do meio da tomada é o terra?
É. Na tomada de três pinos da NBR 14136, o pino central é o de aterramento, e ele só funciona se houver um fio terra ligado a ele na instalação.
Aterramento seguro é a combinação de três peças: o fio terra em todas as tomadas, a ligação correta com o neutro na entrada e o DR nos circuitos de risco. Numa reforma, vale conferir as três antes de trocar qualquer tomada, e qualquer intervenção no quadro deve ser feita por eletricista habilitado.
