Aterramento do sistema solar: NBR 5419 e boas praticas

Por que o aterramento é o item de segurança mais crítico de um sistema solar

O aterramento elétrico é, ao mesmo tempo, o componente mais negligenciado pelos instaladores apressados e o mais crítico para a segurança de qualquer sistema fotovoltaico. Um aterramento inadequado não apenas coloca a instalação fora das normas técnicas — pode provocar incêndio, choque elétrico fatal e danos permanentes ao inversor.

Em sistemas fotovoltaicos, o risco é ainda mais elevado do que em instalações elétricas convencionais, por três razões específicas:

Tensão contínua no telhado: Os painéis geram tensão CC (corrente contínua) de 300 a 900 V dependendo do sistema. Diferente da CA (corrente alternada) da rede, a CC não passa por zero a cada ciclo — portanto, uma falha de arco elétrico na CC não se extingue naturalmente.
Exposição atmosférica: A estrutura metálica dos painéis fica exposta ao céu por 25 anos. Descargas atmosféricas podem atingir o sistema diretamente ou por indução. Sem aterramento adequado, o surto elétrico percorre o sistema até o ponto de menor resistência — muitas vezes o inversor, a instalação elétrica da casa ou o próprio usuário.
Grandes superfícies metálicas: A estrutura de alumínio que fixa os painéis ao telhado forma uma malha extensa no topo da edificação. Sem equipotencialização, essa malha pode acumular cargas eletrostáticas que representam risco em manutenção.

Quais normas regem o aterramento de sistemas fotovoltaicos?

O aterramento de sistemas FV no Brasil é regulado por um conjunto de normas técnicas que o instalador e o engenheiro responsável precisam conhecer integralmente:

NBR 5419:2015 — Proteção contra descargas atmosféricas (SPDA)

Esta é a norma principal quando se fala em aterramento de sistemas FV. A NBR 5419 define os requisitos para:

Análise de risco de descarga atmosférica (método probabilístico por município)
Dimensionamento de captores (para-raios)
Condutores de descida e suas seções mínimas
Malha de terra: eletrodo (haste ou anel) e resistência máxima
Separação mínima entre SPDA e instalações elétricas internas
Equipotencialização de todas as partes metálicas

Para sistemas fotovoltaicos: A estrutura metálica dos painéis deve ser conectada ao sistema de aterramento existente da edificação. Se a edificação não possui SPDA instalado, é necessário avaliar se o risco calculado pela NBR 5419 exige a instalação de um.

NBR 16690:2019 — Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos

A norma específica para sistemas FV define:

Aterramento funcional: conexão de um polo do gerador FV à terra (exigido em alguns tipos de inversores transformeless)
Aterramento de proteção: conexão de todas as partes condutoras expostas
Seção mínima do condutor de proteção (PE): proporcional à seção dos condutores CC ativos

NBR 5410:2004 — Instalações elétricas de baixa tensão

Aplicável ao lado CA do sistema, após o inversor:

Esquemas de aterramento (TN-S, TT)
Proteção por dispositivos de corrente residual (DR)
Equipotencialização suplementar

NBR 16274:2014 — Sistemas FV conectados à rede: requisitos mínimos

Inclui requisitos de aterramento para a conexão com a rede da distribuidora e especificações de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS).

Como funciona o sistema de aterramento na prática

Componentes do aterramento de um sistema FV

1. Eletrodo de aterramento

O ponto de partida é o eletrodo de terra — a conexão física com o solo. Existem três tipos:

Haste de cobre: cravada no solo a 2,4 m de profundidade mínima. Resistência típica: 5 a 25 Ω dependendo do solo
Anel de terra: condutor de cobre nu enterrado ao redor da fundação da edificação. Melhor distribuição de surtos que haste única
Eletrodo em malha: grade de condutores soterrados sob a edificação. Para instalações com maior risco

Resistência máxima aceitável: A norma NBR 5419 recomenda resistência ao solo inferior a 10 Ω. Para instalações com DPS classe I (proteção contra descarga direta), recomenda-se menos de 5 Ω. Em solos resistivos (areia seca, granito), pode ser necessário usar aditivos de redução de resistividade ou múltiplas hastes interligadas.

2. Barramento principal de terra (BEP)

O BEP é o ponto de junção de todos os condutores de terra: eletrodo, condutor de proteção CA, estrutura dos painéis, carcaça do inversor e stringbox. Deve ser acessível para medição periódica de resistência.

3. Condutores de equipotencialização

A estrutura de alumínio dos painéis precisa ser eletricamente contínua e conectada ao BEP. Isso é feito com:

Grampos de equipotencialização entre trilhos adjacentes
Condutor de cobre nu (mínimo 6 mm²) conectando a estrutura ao BEP
Parafusos de inox ou alumínio — evitar bimetálicos (cobre + alumínio direto gera corrosão galvânica)

4. DPS — Dispositivos de Proteção contra Surtos

O DPS não é exatamente parte do aterramento, mas é complementar a ele. Funciona desviando surtos de tensão para o condutor de terra antes que cheguem ao inversor.

Para sistemas FV, são necessários dois tipos:

DPS Classe I (T1): na entrada da stringbox no telhado, protege contra surtos de descarga atmosférica próxima. Corrente de descarga: 100 kA ou mais
DPS Classe II (T2): no quadro do inversor ou quadro geral de CA, protege contra surtos de manobra da rede elétrica. Corrente de descarga: 40 kA típico

Marcas confiáveis no mercado brasileiro: Phoenix Contact, Clamper, Weidmuller, Hager.

Dimensionamento do aterramento: exemplo numérico

Situação: casa em São Paulo, sistema de 8 kWp, telhado cerâmico

Dados:

Solo: argiloso (resistividade ~50 Ω·m)
Edificação: existente, com SPDA simples (haste + cabo de descida)
Sistema FV: 14 painéis de 580 W, inversor trifásico 8 kW, 3 strings

Avaliação de risco (NBR 5419):

O cálculo de risco da NBR 5419 considera: área do telhado, frequência de relâmpagos na região, tipo de construção, consequências de um incêndio. Para São Paulo, a densidade de relâmpagos é de 8 a 12 relâmpagos/km²/ano (dados do INPE/CRESESB). O cálculo geralmente indica que o SPDA existente é suficiente — o sistema FV deve ser integrado ao aterramento existente.

Condutor de equipotencialização da estrutura:

Seção dos cabos DC: 6 mm²
Seção do condutor PE (NBR 16690): mínimo 6 mm² (equivalente ao condutor ativo CC)
Material: cobre nu (sem isolação, para reduzir resistência)
Percurso: da estrutura do painel → BEP no quadro do inversor → eletrodo de terra

DPS necessários:

3 DPS Classe I no telhado (um por string, entre polo positivo/negativo e terra)
1 DPS Classe II no quadro elétrico CA
Custo total dos DPS: R$ 800 a R$ 1.500 dependendo das marcas e capacidades

Verificação da resistência de terra:

Após a instalação, o engenheiro deve medir a resistência do eletrodo com terrômetro. Meta: abaixo de 10 Ω. Se estiver acima, considera-se:

Adicionar segunda haste interligada (distância mínima: 3 metros entre hastes)
Usar gel condutor no furo da haste
Instalar anel de terra ao redor da casa

Erros comuns de aterramento em sistemas FV — e suas consequências

Erro 1: não equipotencializar os trilhos entre si

Se os trilhos de alumínio não estiverem eletricamente conectados, cada painel flutua independentemente. Em caso de descarga próxima, a diferença de potencial entre painéis adjacentes pode provocar arco elétrico que danifica os conectores MC4 e os cabos.

Erro 2: usar cabo de cobre muito fino

Condutores de aterramento subdimensionados (ex: 2,5 mm² quando a norma exige 6 mm²) fundem-se em caso de corrente de surto, deixando o sistema sem proteção no momento crítico.

Erro 3: conectar terra em apenas um ponto da estrutura

A estrutura de alumínio tem resistência não negligenciável. Conectar apenas em um ponto cria gradiente de potencial ao longo dos trilhos — em caso de falha, partes da estrutura ficam energizadas.

Erro 4: omitir DPS

O inversor é o componente mais caro do sistema (R$ 3.000 a R$ 8.000). Um surto único de descarga próxima pode queimá-lo em milissegundos. O custo dos DPS (R$ 500 a R$ 1.200) é insignificante comparado à proteção que oferecem.

Erro 5: não medir a resistência de terra após a instalação

Sem medição, não há como saber se o eletrodo está dentro das especificações. Solo seco ou rochoso pode apresentar resistências acima de 50 Ω — completamente fora das normas.

Manutenção do sistema de aterramento

O aterramento precisa de verificação periódica porque:

Conexões de cobre-alumínio podem sofrer corrosão galvânica ao longo do tempo
Parafusos de fixação dos trilhos podem afrouxar com a dilatação térmica (ciclos dia/noite)
O solo pode secar em períodos de estiagem, aumentando a resistividade

Frequência recomendada:

Verificação visual das conexões: a cada 2 anos
Medição de resistência de terra: a cada 5 anos ou após eventos de relâmpago próximo
Aperto de todas as conexões mecânicas: a cada 3 anos

A manutenção do aterramento deve constar no plano de manutenção preventiva do sistema, junto com a limpeza dos painéis e a verificação do desempenho do inversor.

Fontes e referências

ANEEL — NBR 16690:2019 via Normas ABNT: requisitos de instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos, incluindo aterramento
INPE/CRESESB — Mapas de densidade de relâmpagos por estado: dados necessários para cálculo de risco NBR 5419 por município
ABSOLAR — Guia Técnico de Segurança em Instalações FV: boas práticas de aterramento e proteção contra surtos em sistemas residenciais e comerciais