Como é o ensaio de aterramento de aerogerador

Por que os aerogeradores são alvos preferenciais de descargas atmosféricas

Um aerogerador reúne praticamente todas as condições que a engenharia de proteção contra descargas atmosféricas associa a maior probabilidade de incidência de raios. A altura total, que em parques modernos ultrapassa 150 metros até a ponta da pá, coloca a estrutura muito acima do relevo e da vegetação ao redor, funcionando como um captor natural. Some-se a isso a localização típica dessas instalações, quase sempre em áreas abertas, cristas de morros ou regiões costeiras, onde a atividade de tempestades e a exposição a ventos carregados de eletricidade estática são mais intensas. A própria metodologia de avaliação de risco da NBR 5419 reforça esse ponto: estruturas altas e isoladas recebem um fator de exposição significativamente maior que edificações comuns.

Outro agravante é a pá em rotação. As extremidades das pás, equipadas com receptores metálicos, descrevem um arco de grande diâmetro e velocidade tangencial elevada, o que aumenta a região de captura efetiva do raio e submete o conjunto a esforços mecânicos e térmicos adicionais no instante da descarga. Quando a corrente de raio não encontra um caminho de baixa impedância até o solo, os danos não se limitam à pá: podem atingir o sistema de controle, os rolamentos do gerador, os cabos de potência e a eletrônica de conversão instalada na nacele e na base da torre.

A anatomia do sistema de aterramento de uma torre eólica

O caminho percorrido pela corrente de raio começa nos captores das pás, segue por condutores internos de descida até o cubo do rotor, passa pela nacele através de escovas ou contatos deslizantes que garantem continuidade elétrica mesmo com o eixo em rotação, e chega à torre metálica propriamente dita. A torre atua como condutor de descida natural, sendo em geral suficiente para conduzir correntes de raio de dezenas de quiloampères sem necessidade de cabos externos adicionais, desde que as flanges de união entre seções estejam eletricamente contínuas.

Na base, a corrente é dissipada pelo sistema de aterramento da fundação, normalmente composto por um anel de cabo de cobre nu embutido no radier de concreto armado, complementado por hastes radiais e, em muitos projetos, pela própria armadura da fundação atuando como eletrodo adicional. Esse aterramento não fica isolado: interliga-se à malha de aterramento do parque eólico, formada pelas blindagens dos cabos de média tensão que ligam os aerogeradores à subestação coletora, criando um sistema equipotencializado que abrange todas as torres.

Como é feito o ensaio na prática

O ensaio de resistência de aterramento em aerogeradores parte dos mesmos princípios da NBR 15749, mas exige adaptações por causa das dimensões e da interligação do sistema. O método da queda de potencial, com cravação de hastes auxiliares de corrente e potencial afastadas na proporção adequada da diagonal da fundação, é o mais indicado quando é possível isolar temporariamente a torre da malha coletiva, o que costuma exigir a abertura de conexões nos cabos de média tensão em coordenação com a operação do parque.

Quando essa desconexão não é viável, emprega-se o terrômetro de alicate, que mede a resistência de laço sem necessidade de interromper o sistema, aproveitando o fato de que a torre está em paralelo com as demais unidades da malha. Essa abordagem é útil para diagnósticos periódicos, mas deve ser complementada, em intervalos maiores, por medições convencionais que avaliem o eletrodo de forma isolada, já que valores obtidos em malhas interligadas tendem a mascarar problemas pontuais em uma única fundação.

Além da resistência de aterramento propriamente dita, o ensaio inclui a verificação de continuidade elétrica entre o receptor da ponta da pá e o anel de aterramento da fundação, normalmente por medição de baixa resistência ôhmica em toda a cadeia de descida. Também se avalia a integridade das conexões nas flanges da torre e nos pontos de aterramento da nacele, pontos frequentes de afrouxamento por vibração e corrosão.

Cuidados específicos que fazem diferença no resultado

Pela complexidade do arranjo, alguns cuidados metodológicos são determinantes para que o ensaio reflita a condição real de proteção da torre:

• Confirmar a resistividade do solo na área da fundação antes de interpretar o valor de resistência medido, já que o concreto armado de grande volume tende a reduzir naturalmente a resistência de aterramento
• Registrar as condições de umidade do solo no dia do ensaio, pois a variação sazonal pode alterar significativamente o resultado em relação a medições anteriores
• Verificar separadamente a continuidade dos condutores de descida internos das pás, já que falhas nesse trecho não aparecem na medição de resistência da fundação
• Inspecionar torque e oxidação nas conexões de aterramento da nacele e das flanges da torre antes de qualquer medição elétrica
• Documentar a topologia da malha do parque para permitir a correta interpretação de medições feitas com terrômetro de alicate em sistemas interligados

O ensaio de aterramento de aerogerador não é, portanto, um procedimento genérico de medição de resistência de eletrodo: é uma verificação de todo o percurso da corrente de raio, da ponta da pá até o solo, passando por elementos mecânicos, estruturais e elétricos que precisam operar como um único condutor confiável. A manutenção de registros periódicos desses ensaios, alinhados às exigências da NBR 5419 e da NBR 15749, é o que sustenta a disponibilidade do ativo e reduz a exposição a paradas não programadas decorrentes de descargas atmosféricas.