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A ABNT NBR 15749, denominada Medio de

resistncia de aterramento e de potenciais na superfcie

do solo em sistemas de aterramento, foi publicada em

agosto de 2009 e, finalmente, estabelece os critrios

e mtodos de medio de resistncia de sistemas de

Captulo VI

Mtodos normalizados para mediode resistncia de aterramentoJobson Modena e Hlio Sueta *

Figura 1 Tenses que podem aparecer em uma instalao.

aterramento e de potenciais na superfcie do solo, bem

como define as caractersticas gerais dos equipamentos

que podem ser utilizados nas medies, assuntos

que se apresentam como polmicos, interessantes

e incrivelmente desconhecidos pela maioria dos

profissionais que atua na rea.

Quando h injeo de corrente eltrica na terra, seja

pela ocorrncia de uma falta na instalao ou por raios, as

correntes dispersas pelo sistema de aterramento provocam

o surgimento de diferenas de tenso entre pontos da

superfcie do solo (tenses superficiais). Dependendo

da forma com que essas tenses forem referenciadas,

aplicam-se os conceitos de tenso de passo e de toque,

embora, conceitualmente ou no, os riscos oferecidos

por esse fenmeno sempre sero considerveis.

H ainda o risco para os circuitos que, de alguma

forma, estejam ligados ao sistema de aterramento e a

pontos distantes da superfcie do solo ou a outros sistemas

de aterramento afastados (por potencial transferido).

Para determinao dos parmetros com finalidade

de pesquisa, verificao de nveis de segurana

em instalaes em funcionamento ou, ainda, no

comissionamento de instalaes novas, os ensaios

de campo so uma forma eficiente para obteno

dos valores da resistncia hmica do eletrodo de

aterramento e dos valores dos potenciais de passo e

toque calculados em projeto. Portanto, a resistncia

do eletrodo de aterramento associada aos potenciais

na superfcie do solo de uma instalao eltrica so

grandezas a serem medidas, visando a:

Legenda:Ie Corrente de ensaio (A)Ve Elevao de potencial da malha de aterramento (V)Et Tenso de toque (V)Ep Tenses de passo (V)h Profundidade da malha de aterramento (m)

41Apoio

verificar a eficincia do eletrodo em dispersar corrente eltrica

no solo em que est inserido;

detectar tenses superficiais que ofeream risco aos seres vivos

e equipamentos;

determinar a elevao de potencial do sistema de aterramento

em relao ao terra de referncia.

Alm dos mtodos da queda de potencial e da queda de

potencial com injeo de alta corrente, a ABNT NBR 15749

normaliza o mtodo sncrono frequncia industrial; o mtodo

do batimento; o mtodo de injeo de corrente com ampermetro,

voltmetro e wattmetro adicional; e mtodos alternativos de

medio com as instalaes energizadas. Trata ainda dos seguintes

assuntos decorrentes: compensao capacitiva, especificao de

equipamentos para execuo dos ensaios e informaes sobre o

terrmetro alicate.

De forma geral, no importando o mtodo escolhido o que

depender da situao de ensaio encontrada certas regras tcnicas

e de segurana so recomendadas:

utilizar calados e luvas com nvel de isolamento compatvel com os

importante ressaltar que o valor da resistncia hmica

do eletrodo no determina a sua integridade fsica, uma

vez que os resultados obtidos dependem, alm do eletrodo,

das condies do solo em que este foi inserido.

valores mximos de tenso que possam ocorrer no sistema sob medio;

evitar a realizao de medies sob condies atmosfricas

adversas, tendo em vista a possibilidade de ocorrncia de descargas

atmosfricas;

impedir que pessoas estranhas ao servio e animais se aproximem

dos eletrodos utilizados na medio;

utilizar aparelhos compatveis aos especificados no Anexo C da

ABNT NBR 15749 a fim de garantir a segurana dos operadores e

fidelidade dos resultados. A utilizao de equipamentos de medio

em desacordo com os requisitos do Anexo C torna necessria a

adoo de medidas de segurana adicionais, tais como aquelas

utilizadas para trabalhos em reas energizadas.

Medio de resistncia de aterramento utilizando o mtodo da queda de potencial

Este mtodo recomendado para medies por meio de

equipamentos especficos, por exemplo, o terrmetro. O

mtodo consiste basicamente em fazer circular uma corrente

por meio de um circuito compreendido pela malha de

aterramento que queremos saber o valor da resistncia hmica

de aterramento, um trecho da terra e um eletrodo auxiliar de

corrente. Simultaneamente deve-se medir a tenso entre a

malha e o terra de referncia (terra remoto) por meio de uma

sonda ou eletrodo auxiliar de potencial. A Figura 2 mostra, de

forma esquemtica, como feita a medio.

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Figura 2 Mtodo da queda de potencial.

Figura 3 Curva caracterstica terica da resistncia de aterramento de um eletrodo pontual.

Figura 4 Curvas tpicas de resistncia de aterramento em funo das posies relativas dos eletrodos auxiliares de potencial e de corrente.

Legenda: I Corrente de ensaioS Borne para a sonda ou eletrodo auxiliar de potencialH Borne para o eletrodo auxiliar de correnteE Borne para a malha de aterramento sob medio

Legenda:X rea de influncia do sistema de aterramento sob medio EY Zona de patamar de potencialZ rea de influncia do eletrodo auxiliar de corrente H Rv Resistncia de aterramento do sistema sob medio (valor verdadeiro da resistncia de aterramento do sistemaa,b,c Curvas de resistncia de aterramento em funo do espaamento e posio relativa dos eletrodos auxiliares de potencial e de corrente

Legenda:R: Resistncia obtida variando a distncia da sonda desde a distncia d = D at d = 0 (o eletrodo a medir)RV: Valor verdadeiro do aterramento

Os eletrodos auxiliares de corrente e de tenso so constitudos

cada um deles por uma ou mais hastes metlicas interligadas

e cravadas no solo, de forma a garantir a menor resistncia de

aterramento do conjunto.

A sonda, ou eletrodo auxiliar de tenso (tambm chamado de

eletrodo de potencial), deve ser deslocada (geralmente em uma reta

entre a malha de aterramento e o eletrodo de corrente) a partir

da periferia do sistema de aterramento sob ensaio em intervalos

regulares de medio iguais a 5% da distncia d mostrada na

Figura 1. Dessa forma, possvel obter uma curva (Resistncia X

distncia), conforme mostrado na Figura 3.

Esta curva caracterstica terica (Figura 3) apresenta duas

partes curvas que so zonas de influncia mtua entre a malha,

o eletrodo auxiliar de corrente e a terra, e uma zona chamada

de patamar de potencial, onde se pode encontrar o valor

verdadeiro de aterramento.

A Figura 4 mostra curvas tpicas de resistncia de

aterramento em funo das posies relativas dos eletrodos

auxiliares de potencial e de corrente.

Esta curva caracterstica terica (Figura 3) apresenta duas

partes curvas que so zonas de influncia mtua entre a malha,

o eletrodo auxiliar de corrente e a terra, e uma zona chamada de

patamar de potencial, onde se pode encontrar o valor verdadeiro

de aterramento.

A Figura 4 mostra curvas tpicas de resistncia de aterramento

em funo das posies relativas dos eletrodos auxiliares de

potencial e de corrente.

As curvas a e b, apresentadas na Figura 4, mostram a

configurao do resultado quando o deslocamento do eletrodo de

potencial foi coincidente com a direo e o sentido do eletrodo de

corrente. Na curva c, o sentido do eletrodo de potencial foi contrrio

ao do eletrodo de corrente. Desta anlise tambm podemos verificar

que nas curvas a e c temos o patamar que corresponde ao valor da

resistncia de aterramento da malha sob ensaio. No caso da curva b,

o eletrodo de corrente est em uma distncia insuficiente, sendo que as

zonas de influncia do sistema de aterramento e do eletrodo de corrente

podem estar se sobrepondo, no sendo possvel obter um valor confivel

da resistncia de aterramento. Neste caso, para viabilizar o ensaio,

necessrio um afastamento do eletrodo de corrente ainda maior que o

utilizado para a medio. Esse expediente pode ser utilizado tambm

para obteno das curvas a e c dependendo das condies do local.

Tomemos como referncia a Figura 2. Em geral, a distncia d da

periferia da malha de aterramento sob ensaio at o eletrodo de corrente

deve ser de, no mnimo, trs vezes a maior dimenso da malha. Para

verificar o trecho horizontal da curva (patamar em que deve ser

tomado o valor da resistncia de aterramento), devem ser tomadas

algumas medies variando a posio do eletrodo de potencial em

5% de d para a direita (S1) e para esquerda (S2) do ponto de medio

inicial S. Se este ponto no estiver na rea de sobreposio das reas

de influncia e a porcentagem entre a diferena dos valores medidos

com o eletrodo de potencial em S1 e S2 e o valor medido em S no

ultrapassar 10%, podemos tomar o valor de resistncia medido em S

como a resistncia de aterramento da malha.

Uma medida importante para evitar erros na medio verificar

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os as influncias externas no local de instalao do eletrodo de corrente. muito importante que entre este eletrodo e o sistema de aterramento sob ensaio no existam condutores metlicos enterrados, tubulaes

metlicas, contrapesos de linhas de transmisso ou armaes de

fundaes de edificaes. Assim, torna-se muito difcil, na maioria das

vezes, impossvel a medio por meio deste mtodo em locais em que

haja reas urbanas densamente ocupadas ou indstrias com eletrodos

de aterramento interligados, etc.

Em relao ao sentido de movimentao do eletrodo de potencial,

existem vantagens e desvantagens nas duas formas de medio. Na

teoria, o deslocamento do eletrodo de potencial no mesmo sentido

do eletrodo de corrente apresenta, para um determinado ponto S, o

valor verdadeiro da resistncia do sistema de aterramento sob ensaio.

Assim, como referncia, temos que, para solos homogneos, sistemas

de aterramentos considerados pequenos (maior dimenso inferior a 10

metros) com distncia de afastamento d adequada entre o sistema

(ponto E) e o eletrodo de corrente (ponto H), o ponto S dista de E

aproximadamente 62% da distncia d.

Em solos no homogneos ou em sistemas de aterramento

complexos, a determinao adequada de S mais difcil. A norma

ABNT NBR 15749 apresenta um exemplo (Figura 5) para sistemas de

aterramento pequenos (para fins tericos, um eletrodo hemisfrico) por

meio de um grfico relacionando p/d (em valores percentuais) com h/d

(sendo h a profundidade da primeira camada do solo no homogneo)

para diversos valores do coeficiente de reflexo K, dado por:

A movimentao do eletrodo de potencial S em sentido contrrio

ao eletrodo de corrente H apresenta, teoricamente, valor de

resistncia inferior ao verdadeiro, denominado como limite inferior

da resistncia real. Apesar disso, este valor pode ser perfeitamente

aceitvel, desde que H esteja adequadamente afastado de E, uma

vez que o valor da resistncia dentro dos procedimentos globais de

anlise dos sistemas pode ser considerado com alguma aproximao.

A grande vantagem deste procedimento a minimizao dos efeitos

Figura 5 Posio do eletrodo auxiliar de potencial para um solo de duas camadas.

de acoplamento entre os circuitos de corrente e potencial, sendo

esta, em muitas situaes, a nica alternativa prtica vivel pelo

mtodo de queda de potencial. Para os sistemas maiores (dimenses

superiores a 10 metros), no se recomenda este procedimento

e, assim, as medies devem ser executadas com os eletrodos de

corrente e de potencial alinhados e na mesma direo e sentido.

Para sistemas de aterramento com valores de resistncia muito

baixos, o efeito do acoplamento entre os cabos de interligao

dos circuitos de corrente e potencial um fator importante nas

medies, principalmente nos sistemas de grande porte, pois estes

necessitam de cabos com grandes comprimentos.

Em muitas medies necessrio o aumento da corrente de ensaio. A

forma mais simples quando se usa equipamento que no permite variao de

corrente reduzir a resistncia de aterramento do eletrodo de corrente, o que

pode ser feito diminuindo a resistncia de contato entre o eletrodo auxiliar e o

solo, aumentando-se o nmero de hastes em paralelo, utilizando-se hastes de

maior comprimento ou diminuindo-se a resistividade do ponto de instalao

do eletrodo auxiliar de corrente. O valor mximo admissvel da resistncia

de aterramento de cada eletrodo auxiliar geralmente especificado pelos

fabricantes dos instrumentos de medio.

Outro problema que pode interferir seriamente nas medies com

instrumentos de corrente contnua so os potenciais galvnicos, polarizao

e correntes contnuas parasitas. De forma geral, os instrumentos utilizam

corrente alternada. Mesmo estes podem ser afetados por correntes parasitas

que circulam no solo, no sistema de aterramento ou nos circuitos sob

ensaio. Como uma forma de minimizar este problema, pode-se utilizar

uma frequncia de ensaio diferente das frequncias das correntes parasitas.

Alguns instrumentos permitem variar a frequncia da tenso aplicada sendo

mais adequada, para estes casos, a utilizao de filtros. Instrumentos de

banda estreita so alternativas viveis.

Como vimos, o mtodo apresentado bastante limitado e no

deve ser utilizado indiscriminadamente. importante lembrar que em

qualquer tipo de ensaio um dos fatores que mais contribuem para o

seu sucesso a experincia e o bom senso de quem o realiza. Outros

mtodos para medies de resistncia de hmica em eletrodos de

aterramento sero apresentados em captulos futuros.

Jobson Modena engenheiro eletricista, membro do Comit brasileiro

de eletricidade (Cobei), Cb-3 da abnT, em que participa atualmente como

coordenador da comisso revisora da norma de proteo contra descargas

atmosfricas (abnT nbR 5419). diretor da Guismo engenharia.

Hlio sueTa engenheiro eletricista, mestre e doutor em engenharia eltrica,

diretor da diviso de potncia do iee-usP e secretrio da comisso de estudos que

revisa a abnT nbR 5419:2005.

Continua na prxima edioConfira todos os artigos deste fascculo em www.osetoreletrico.com.br

Dvidas, sugestes e comentrios podem ser encaminhados para o e-mail redacao@atitudeeditorial.com.br

Regra prtica:

- os problemas de acoplamento so desprezveis nas

medies de resistncias de aterramento acima de 10 ;

- so importantes para as medies abaixo de 1 ; e

- so passveis de anlise, caso a caso, nas medies

envolvendo valores entre 1 e 10 .