# Dispositivo de proteção contra fuga à terra

Um dispositivo de proteção contra fuga à terra é um dispositivo de segurança utilizado em instalações elétricas para prevenir choques elétricos. Ele consiste em um mecanismo de detecção de corrente ou de tensão, projetado para identificar qualquer fuga de corrente para a terra. Esses dispositivos podem ser encontrados em várias formas, como o disjuntor de fuga à terra (ELCB), que desarma o circuito quando detecta uma fuga de corrente, ou em versões embutidas em soquetes (também conhecidos como receptáculos), proporcionando proteção adicional para aparelhos conectados. A função principal desses dispositivos é interromper o fornecimento de eletricidade ao circuito sempre que uma fuga à terra é detectada, evitando riscos de choques elétricos e incêndios.
ELCBs operados por tensão ainda podem ser encontrados no mercado, embora tenham caído em desuso após a invenção da tecnologia RCD baseada em detecção de corrente (também conhecida como GFCI) .

## História

Os primeiros ELCBs (Disjuntores de Fuga à Terra), introduzidos há cerca de sessenta anos, eram dispositivos operados por tensão (VO-ELCBs). Esses dispositivos funcionavam detectando um aumento de tensão entre a estrutura metálica da instalação elétrica e um eletrodo externo, o que indicava uma possível fuga de corrente para a terra. Quando uma fuga era detectada, o ELCB interrompia automaticamente o fornecimento de energia, evitando choques elétricos e outros riscos associados. Embora os ELCBs de tensão tenham sido uma solução importante no início, os modelos modernos de ELCBs, conhecidos como RCDs (Dispositivos de Corrente Residual), são mais sensíveis e operam com base na detecção de corrente residual, oferecendo uma proteção ainda mais eficaz.
Se o tipo errado de dispositivo for usado em uma instalação elétrica, o nível de proteção fornecido pode ser consideravelmente inferior ao pretendido. Em particular, o tipo operado por tensão (VO-ELCB) só oferece proteção contra falhas ou choques em partes metálicas conectadas ao aterramento do circuito. Isso significa que ele pode detectar uma fuga de corrente que ocorre entre a estrutura metálica e o aterramento, mas não pode identificar uma situação em que a corrente saia de um fio energizado e siga para o aterramento por outro caminho, como através de uma pessoa em contato com o solo. Portanto, ao escolher um dispositivo de proteção, é essencial garantir que ele seja adequado para detectar todos os tipos de falhas de fuga à terra, especialmente aquelas que envolvem correntes perigosas fluindo por caminhos alternativos. Para uma proteção mais eficaz, os dispositivos modernos, como os RCDs (Dispositivos de Corrente Residual), são mais sensíveis e podem detectar falhas em qualquer ponto de fuga, incluindo situações de contato com o solo.
Os primeiros ELCBs foram gradualmente substituídos, cerca de quarenta anos atrás, pelos dispositivos modernos de detecção, que são mais eficazes na proteção contra fugas à terra. Durante algum tempo, ambas as formas de dispositivos — os antigos ELCBs operados por tensão e os novos dispositivos de detecção — foram chamadas de ELCBs, o que gerou alguma confusão. Para resolver essa ambiguidade, a IEC (International Electrotechnical Commission) introduziu o termo "dispositivo de corrente residual" (RCD).
A corrente residual refere-se à diferença entre a corrente que sai do circuito (corrente de fase) e a corrente que retorna (corrente de neutro). Em um circuito monofásico, isso é simplesmente a diferença entre a corrente da fase e a corrente do neutro. Em um circuito trifásico, todos os condutores que conduzem corrente precisam ser monitorados para garantir que qualquer fuga de corrente seja detectada corretamente. Os RCDs são projetados para detectar essa corrente residual e, em caso de desequilíbrio, interrompem o fornecimento de energia, protegendo assim os usuários de choques elétricos e outros riscos.
Na literatura moderna, o termo ELCB é algumas vezes usado incorretamente para se referir especificamente a VO-ELCBs, enquanto quase nunca é usado para se referir a dispositivos de detecção de corrente, que são quase exclusivamente chamados de termos como RCD, RCCB e GFCI.

## Operação

Um ELCB é um tipo especializado de relé de travamento que tem a energia elétrica de entrada de um edifício conectada por meio de seus contatos de comutação para que o ELCB desconecte a energia quando um vazamento à terra for detectado.
O ELCB detecta correntes de falha entre condutores line e terra (aterramento) dentro da parte da instalação que ele protege. Se características suficientes de uma falha aparecerem no mecanismo de detecção do ELCB, ele desligará a energia e permanecerá desligado até ser reiniciado manualmente.

### Dispositivos operados por tensão

Um ELCB (Disjuntor de Fuga à Terra) operado por tensão detecta um aumento de potencial entre a estrutura metálica interconectada protegida (como estruturas de equipamentos, conduítes, gabinetes) e um eletrodo de referência de aterramento isolado e distante. Quando esse aumento de potencial, geralmente em torno de 50 volts, é detectado, o ELCB opera para abrir o disjuntor principal e isolar o fornecimento de energia para as instalações protegidas. Esse tipo de dispositivo foi projetado para proteger contra falhas de isolamento que causam correntes de fuga para a estrutura metálica conectada ao aterramento, oferecendo uma proteção básica contra choques elétricos. No entanto, como mencionado anteriormente, o ELCB operado por tensão não é eficaz para detectar falhas de fuga que envolvem correntes fluindo por outros caminhos, como através de uma pessoa em contato com o solo, o que limita sua eficácia em algumas situações.
Um ELCB operado por tensão tem um segundo terminal para conexão à conexão de aterramento de referência remota.
Quando um ELCB (Disjuntor de Fuga à Terra) operado por tensão é utilizado, o circuito de aterramento da instalação é modificado para incluir o dispositivo. A conexão com a haste de aterramento passa através do ELCB, conectando-se aos seus dois terminais de aterramento. Um dos terminais é conectado ao CPC (Condutor de Proteção do Circuito), também conhecido como fio terra, que é responsável por proporcionar o aterramento da instalação. O outro terminal é ligado diretamente à haste de aterramento, ou, em alguns casos, a outro tipo de conexão de aterramento.
Essa modificação permite que o ELCB detecte a diferença de potencial entre a estrutura metálica protegida e o sistema de aterramento. Se houver um aumento de tensão que ultrapasse o limiar preestabelecido (geralmente 50 volts), o ELCB desarmará o circuito, desconectando a instalação da fonte de alimentação para evitar o risco de choques elétricos e proteger os usuários da instalação. Essa ação é crucial para garantir a segurança em caso de falhas no isolamento, onde uma corrente de fuga possa ocorrer para a estrutura metálica da instalação.

### Dispositivos de detecção de corrente

Existem vários subtipos de RCDs, mas a forma mais básica consiste simplesmente em um transformador de corrente, no qual os condutores line e neutro do circuito são enrolados em torno de um núcleo de transformador toroidal e, caso haja um vazamento de corrente entre line e a terra (aterramento), ignorando o neutro, o desequilíbrio no fluxo de corrente entre a line e o neutro causará um fluxo magnético no núcleo, que então, se for forte o suficiente, ativará um relé que abre o interruptor.

## Comparação

Vantagens dos dispositivos de detecção de tensão em relação aos de detecção de corrente:
* Eles são menos sensíveis a condições de falha e, portanto, apresentam menos disparos incômodos. (Isso não significa que sempre o façam, pois o desempenho prático depende dos detalhes da instalação e da filtragem de melhoria da discriminação nos dispositivos.) Portanto, ao separar eletricamente a blindagem do cabo do condutor de proteção do circuito do cabo, um dispositivo pode ser organizado para proteger apenas contra danos ao cabo e não disparar em falhas em instalações posteriores.
* Dispositivos de detecção de tensão também dispararão em falhas de corrente contínua para aterramento que um RCD/RCCB com interface de transformador não consegue detectar, com problemas semelhantes com frequências significativamente acima da frequência da rede elétrica. Isso pode levar à não detecção de falhas de aterramento em acionamentos de velocidade variável entre a eletrônica de acionamento e o motor, por exemplo.
Desvantagens dos dispositivos de detecção de tensão em relação aos de detecção de corrente:
* Uma ruptura de fio na seção de falha para carga, ou na seção de aterramento, desabilitará a operação dos dispositivos.
* Necessidade de um terceiro fio adicional da carga para os dispositivos.
* Dispositivos separados não podem ser aterrados individualmente.
* Qualquer conexão adicional ao Terra no sistema protegido pode desabilitar o detector.
* Resistência adicional e um ponto de falha adicional adicionados ao sistema de aterramento .
* Os dispositivos detectam falhas no equipamento e não conseguem detectar se uma pessoa toca acidentalmente em uma parte energizada dos dispositivos.

## Desvio da Terra

Não é incomum que uma instalação protegida por ELCB tenha uma segunda conexão não intencional com a Terra em algum lugar, uma que não passe pela bobina de detecção do ELCB. Isso pode ocorrer por meio de tubulações metálicas em contato com o solo, estruturas metálicas, eletrodomésticos externos em contato com o solo e assim por diante.
Quando uma conexão secundária de aterramento está presente, permitindo que a corrente de falha passe para a Terra por outro caminho, a corrente de falha pode não ser detectada diretamente pelo ELCB. No entanto, isso não compromete o funcionamento do ELCB, ao contrário do que poderia ser intuitivo. O principal objetivo do ELCB é proteger contra tensões perigosas que podem ser induzidas nas partes metálicas de equipamentos aterrados durante uma falha no sistema. Mesmo com a corrente de falha sendo desviada para a Terra por outros caminhos, o ELCB continua a cumprir sua função de desconectar a alimentação quando a tensão perigosa atinge um nível crítico.
A diferença é que, com a conexão secundária, uma corrente de falha maior será necessária para causar o aumento de tensão suficiente para acionar o ELCB. Isso ocorre porque o caminho adicional de aterramento oferece uma "via" alternativa para a corrente de falha, reduzindo a quantidade de corrente que flui diretamente pelo ELCB. Contudo, a função do ELCB de proteger contra riscos de choque elétrico ao isolar a instalação em caso de falha permanece intacta, desde que o nível de tensão limite (geralmente 50 volts) seja atingido no CPC (condutor de proteção do circuito).

## Viagens incômodas

Embora a tensão e a corrente no condutor de proteção de aterramento geralmente sejam correntes de falha de um fio energizado, isso nem sempre acontece, portanto, há situações em que um ELCB pode causar um disparo incômodo.
Quando uma instalação tem duas conexões com a Terra, um raio de alta corrente próximo causará um gradiente de voltagem no solo, fornecendo à bobina de detecção do ELCB voltagem suficiente para causar seu disparo.
Se a haste de aterramento da instalação for colocada perto da haste de aterramento de um edifício vizinho, uma alta corrente de fuga de aterramento no outro edifício pode aumentar o potencial de aterramento local e causar uma diferença de voltagem entre os dois aterramentos, desarmando novamente o ELCB. Por esse motivo, hastes de aterramento próximas não são adequadas para uso em ELCB, mas na vida real tais instalações são algumas vezes encontradas.
Tanto RCDs quanto ELCBs são propensos a disparos incômodos devido a fugas de aterramento normais e inofensivas até certo ponto. Por um lado, os ELCBs são, em média, mais antigos e, portanto, tendem a ter uma filtragem menos desenvolvida contra disparos indesejados e, por outro lado, os ELCBs são inerentemente imunes a algumas das causas de disparos falsos que os RCDs sofrem e geralmente são menos sensíveis que os RCDs. Na prática, disparos incômodos de RCD são muito mais comuns.
Outra causa de disparos incômodos é devido a correntes acumuladas ou de carga causadas por itens com resistência de isolamento reduzida. Isso pode ocorrer devido a equipamentos mais antigos, ou equipamentos com elementos de aquecimento, ou até mesmo fiação em edifícios nos trópicos, onde condições prolongadas de umidade e chuva podem fazer com que a resistência do isolamento diminua devido ao rastreamento de umidade. Se houver um 30 mA dispositivo de proteção em uso e há um 10 mA de carga de várias fontes, então a unidade irá desarmar em 20 mA. Cada item individual pode ser eletricamente seguro, mas um grande número de pequenas correntes de carga se acumula e reduz o nível de disparo. Isso era mais um problema em instalações anteriores, onde vários circuitos eram protegidos por um único ELCB.
Os elementos de aquecimento em formato tubular são preenchidos com um pó muito fino que pode absorver umidade se o elemento não for usado por algum tempo. Nos trópicos, isso pode ocorrer, por exemplo, se uma secadora de roupas não for usada por um ano ou se uma grande chaleira usada para café, etc. estiver armazenada. Nesses casos, se a unidade for ligada sem proteção RCD, ela normalmente secará e passará na inspeção com sucesso. Esse tipo de problema pode ser observado até mesmo em equipamentos novos.

## Falha em responder

Alguns ELCBs não respondem à corrente de falha retificada. Esse problema é o mesmo, em princípio, com VO-ELCBs e RCDs, mas os VO-ELCBs são, em média, muito mais antigos e as especificações melhoraram consideravelmente ao longo dos anos, então um VO-ELCB antigo tem mais probabilidade de ter alguma forma de onda de corrente de falha à qual não responderá.
Com qualquer dispositivo mecânico, ocorrem falhas, e os ELCBs devem ser testados periodicamente para garantir que ainda funcionam.
Se qualquer um dos fios terra for desconectado do VO-ELCB, ele não desarmará mais e a instalação geralmente não estará mais devidamente aterrada.