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.

É justamente essa visão de conjunto que a ABNT NBR 17176-1, publicada em 2024 e específica para o sistema de aterramento de parques eólicos, coloca no centro do projeto. A norma trata o aterramento da planta como um sistema integrado (fundações das torres, torres anemométricas, rede de média tensão e a interligação com a subestação coletora), dimensionado considerando a extensão do parque, a configuração distribuída, solos de alta resistividade e a forte exposição a descargas atmosféricas. Por isso o ensaio de campo precisa ser planejado e interpretado à luz desse arranjo integrado, e não como a medição isolada de um eletrodo qualquer.

Como é feito o ensaio na prática

O ensaio de resistência de aterramento em aerogeradores parte dos princípios de medição da NBR 15749, mas é conduzido dentro da lógica de sistema integrado que a NBR 17176-1 estabelece, e exige adaptações por causa das dimensões e da interligação. 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.

Como a NBR 17176-1 exige a caracterização geoelétrica do terreno por campanhas de medição de resistividade (apoiadas na NBR 7117-1), o valor de resistência só é corretamente interpretado quando associado ao modelo estratificado do solo daquela fundação. Por isso o planejamento do ensaio prioriza o isolamento do eletrodo de interesse e a estratificação do solo, evitando que valores obtidos com a malha ainda interligada mascarem problemas pontuais em uma única fundação. Sempre que a interligação não puder ser aberta, o resultado é tratado como referência do conjunto e confrontado, em medição posterior com o eletrodo isolado, para avaliar cada fundação individualmente.

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 e o modelo geoelétrico do solo, para permitir a correta interpretação das medições em um sistema interligado, como preconiza a NBR 17176-1

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 à NBR 17176-1 (específica para o aterramento de parques eólicos) e às normas complementares de proteção contra descargas atmosféricas (NBR 5419) e de medição de aterramento (NBR 15749), é o que sustenta a disponibilidade do ativo e reduz a exposição a paradas não programadas decorrentes de descargas atmosféricas.