Todas as minas têm sistemas elétricos aterrados, de forma que, no caso de um raio ou sobretensão da rede elétrica ou falha de aterramento, a corrente seria capaz de encontrar um caminho seguro para a terra ou neutro do transformador. Para garantir uma conexão confiável ao aterramento, os códigos elétricos, os padrões de engenharia e os padrões locais geralmente especificam uma resistência mínima para os eletrodos de aterramento. Esta informação de aplicação examina como uma das principais empresas de mineração e exploração do mundo usa os testadores de aterramento da Fluke para manter um local de trabalho seguro.
A Rio Tinto é uma das maiores empresas de exploração e mineração do mundo. Eles encontram, extraem e processam os recursos minerais da terra, metais e minerais essenciais para a fabricação de milhares de produtos de uso diário que atendem às necessidades da sociedade e contribuem para a melhoria dos padrões de vida.
Os produtos incluem alumínio, cobre, diamantes, produtos energéticos, ouro, minerais industriais e minério de ferro.
As atividades da empresa estão presentes no mundo, porém mais fortemente representadas na Austrália e na América do Norte, com negócios significativos na América do Sul, Ásia, Europa e sul da África.
A região de Pilbara
A Rio Tinto está na vanguarda da inovação sustentada e do crescimento na região de Pilbara há mais de quarenta anos.
As operações de minério de ferro da Rio Tinto em Pilbara se expandiram para uma capacidade anual de 220 milhões de toneladas, com planos avançados de expansão adicional. Com uma rede de 12 minas, três terminais de embarque e a maior rede privada de ferrovias pesadas da Austrália, as operações da empresa em Pilbara representam a maior parte das atividades de minério de ferro em todo o mundo. Suas operações começaram em 1966 e foram expandidas para atender às necessidades crescentes da indústria mundial de ferro e aço.
A Rio Tinto é uma administradora de ativos de classe mundial, operando e mantendo todas as instalações de mineração, ferrovia, energia e portuária em Pilbara em nome dos proprietários dos ativos da Hamersley Iron e Robe River.
Sistemas de aterramento
Testes regulares de aterramento são uma prática muito importante para empresas de mineração, como a Rio Tinto. A finalidade do aterramento, além de proteger as pessoas e os equipamentos, é servir como caminho seguro para a dissipação das correntes de fuga, raios, descargas estáticas, sobretensões transitórias, sinais e interferência de EMI e RFI.
O aterramento é uma conexão condutora, seja ele intencional ou acidental, entre um equipamento ou circuito elétrico e a terra, ou a um corpo condutor em vez da terra. Ele ajuda a estabilizar a tensão à terra durante a operação normal e limita o aumento de tensão criado por raios, picos de linha ou contato não intencional com linhas de alta tensão.
No caso de uma falha elétrica ou queda de raio em qualquer lugar nas proximidades da área de mineração, um eletrodo de aterramento de baixa impedância ajudará a transportar a energia para o solo. Ao manter o gradiente potencial baixo, os danos são minimizados.
Sem um sistema de aterramento eficaz, existe risco de choque elétrico para os funcionários, além de risco de erros nos instrumentos, problemas de distorção harmônica, problemas relacionados ao fator de potência e uma série de outras possíveis complicações. Se as correntes de fuga não tiverem um caminho para descarga na terra através de um sistema de aterramento devidamente projetado e mantido, elas encontrarão outros caminhos não planejados, que podem incluir a passagem por uma pessoa.
O aterramento inadequado gera um tempo de parada desnecessário, mas além disso é muito perigoso e aumenta o risco da ocorrência de falhas nos equipamentos. Um bom sistema de aterramento aumenta o grau de confiabilidade do equipamento e reduz a probabilidade de danos devidos a raios ou correntes de fuga.
A necessidade dos testes de aterramento
Ao longo do tempo, solos corrosivos com alto teor de umidade, alto teor de sal e altas temperaturas deterioram as hastes de aterramento e as conexões. Falhas anteriores podem ter ocasionado conexões derretidas que não são facilmente visíveis. Portanto, embora o sistema de aterramento quando instalado inicialmente tivesse baixos valores de resistência de aterramento, a resistência do sistema de aterramento pode aumentar se as hastes de aterramento forem corroídas por diferentes causas, como à corrosão das hastes de aterramento, quebras nos fios de interconexão e mudanças no lençol freático.
A resistência à terra é a resistência da terra à passagem da corrente elétrica, e os resultados dos testes mostram a resistência oferecida pelas hastes de aterramento com os cabos de conexão, que deve ser inferior a 1 ohm no caso da instalação da Rio Tinto. A resistividade define a capacidade de um material de conduzir corrente, que é uma propriedade complexa de se medir dentro da terra, pois é afetada por vários fatores, isso inclui composição do solo, conteúdo mineral, temperatura e profundidade.
Problemas elétricos intermitentes em uma mina podem ser atribuídos a um aterramento ruim ou baixa qualidade de energia.
É por isso que é altamente recomendável que todos os aterramentos e conexões de aterramento sejam verificados na instalação e anualmente. Durante essas inspeções periódicas, se houver aumento de resistência acima de 20%, o técnico deve averiguar a origem do problema e tomar as medidas necessárias para corrigi-lo de modo a baixar a resistência, o que pode ser feito substituindo-se ou acrescentando-se hastes de aterramento no sistema.
A Rio Tinto realiza testes regulares de aterramento para garantir a segurança operacional de uma mina. Esta é a primeira linha de defesa. A capacidade de detectar e monitorar as conexões de solo pode fornecer dados valiosos para a realização de avaliações de risco adequadas para as operações de mineração.
Os leitos subterrâneos fornecem aterramento de segurança a equipamentos elétricos em minas. O objetivo, no que se refere à resistência de aterramento, é conseguir obter o valor mais baixo possível, considerando-se os fatores econômicos e físicos. Idealmente, o aterramento deve apresentar zero ohm de resistência.
David Oxley, supervisor elétrico do departamento de garantia de confiabilidade da unidade de Cape Lambert da Rio Tinto na região de Pilbara, supervisiona essas inspeções.
David disse: "Precisamos garantir que o aterramento em todas as subestações esteja em seu desempenho máximo e que cumpramos as regras legais no local."
David e sua equipe realizam exames em suas subestações regularmente.
O processo
Instrumentos especiais tornam simples e fácil para as equipes de manutenção e segurança medir a resistência à terra e solucionar problemas.
Para a Rio Tinto, o Fluke 1625 é usado para medir a capacidade do sistema de aterramento nas subestações.
Medição de resistência à terra: a medição de queda de potencial
O clássico método de teste de queda de potencial é usado na instalação de Cape Lambert da Rio Tinto para medir a capacidade de um sistema de aterramento ou de um eletrodo individual de dissipar a energia de um local.
Tipicamente, o eletrodo de aterramento em questão precisa ser primeiro desconectado da instalação. Segundo, o testador é conectado ao eletrodo de aterramento. Em seguida, no caso do teste de queda de potencial tripolar, duas estacas de aterramento são colocadas no solo, em linha reta e afastadas do eletrodo de aterramento, normalmente com um espaçamento de 20 metros. Usando o Fluke 1625 para gerar uma corrente através das duas estacas de aterramento externas (pela estaca de aterramento auxiliar e o eletrodo de aterramento), a queda no potencial de tensão é medida entre as duas estacas de aterramento internas. Com base na lei de Ohm (V=IR), o testador Fluke calcula automaticamente a resistência da terra.
As medição da resistência da terra são frequentemente distorcidas pela existência de correntes de terra e seus harmônicos. Para impedir que isso ocorra, o Fluke 1625 usa o sistema AFC (Automatic Frequency Control, controle automático de frequência). Esse sistema seleciona automaticamente a frequência de teste com a menor quantidade de ruído, possibilitando a obtenção de um valor preciso do valor do aterramento.
Economizar tempo com testes seletivos
O Fluke 1625 é um testador de aterramento distinto. Ele não apenas mede a resistência do aterramento usando o teste clássico de queda de potencial, mas também permite o teste de economia de tempo usando o método seletivo. O teste seletivo não exige que o eletrodo testado esteja desconectado durante a medição, o que aumenta a segurança.
O método seletivo permite que os testadores meçam a resistência de aterramento de um eletrodo de aterramento específico sem desconectá-lo de uma matriz ou do sistema de distribuição de uma estrutura. Isso significa que os riscos à segurança são minimizados, pois não há risco de desconectar o eletrodo de um sistema energizado.
Com a medição seletiva, duas estacas de aterramento são colocadas no solo em uma linha direta, afastada do eletrodo de aterramento, de cerca de 20 metros. Em seguida, o Fluke 1625 é conectado ao eletrodo de aterramento em questão, com a vantagem de que a conexão na instalação não precisa ser desconectada.
Em vez disso, um grampo especial é colocado ao redor do eletrodo de aterramento para eliminar os efeitos das resistências paralelas no sistema aterrado, de modo que seja medido apenas o eletrodo de aterramento desejado. O Fluke 1625 gera uma corrente determinada entre a estaca externa e o eletrodo de aterramento; a queda do potencial entre a estaca interna e o eletrodo é medida. Somente a corrente que circula pelo eletrodo de aterramento é medida usando o grampo/alicate. A corrente gerada também circula por outras resistências paralelas, mas apenas a corrente que passa pelo alicate é usada para calcular a resistência.
"O Fluke 1625 também nos permitiu realizar testes sem a necessidade de desligar nenhuma de nossas 20 subestações. Pode fazer isso minimizou o tempo de inatividade e nos deu a liberdade para realizar testes em todas as subestações ao mesmo tempo."
Steve Hood, diretor administrativo da Fluke Australia disse: "O Fluke 1625 é destinado a concessionárias de energia elétrica ou outros ambientes de alta energia, pois tem versatilidade extra para aplicações mais exigentes.
"Nessas circunstâncias, o método seletivo é muito mais seguro e fácil para os testes de aterramento para a Rio Tinto, pois não há necessidade de desconectar ou desligar nenhuma das subestações para realizar esse teste. O teste de aterramento realizado para garantir um ambiente seguro para todos os trabalhadores e, ao mesmo tempo, maximizar o lucro para os investidores operando de forma responsável, sem tempo de inatividade."
David disse: "A equipe aprendeu a usar a ferramenta Fluke 1625 quase que imediatamente. Houve muito treinamento e suporte da Fluke para garantir que nossos requisitos e necessidades fossem atendidos. Agora é uma ferramenta indispensável para nós nas minas."