Medição da Resistividade de Solo e Resistência de Terra · Os sistemas de aterramento das...

Resistividade de Solo e Resistência de Terra

Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI Disciplina ELE505 – Medidas Elétricas

Prof. Fernando Belchior – Abril/2014

Medição da Resistividade de Solo

e

Resistência de Terra

Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI

Prof. Dr. Fernando Nunes Belchior [email protected] [email protected]




1. Medição de Resistividade de Solo

Os sistemas de aterramento das instalações elétricas

de grande porte são devidamente projetados e calculados,

levando-se em consideração os fatores técnico e

econômico. No cálculo são utilizados alguns parâmetros,

sendo um deles a ‘resistividade do solo’. É feita para se

projetar uma futura malha de terra:

A resistividade do solo tem largas faixas de variação,

principalmente em função de:

(a) Tipo do solo;

(b) Composição química do solo;

(c) Umidade do solo;

(d) Temperatura do solo.





(a) Tipo de solo (b) Composição química

do solo, quantidade de

sais nele dissolvidos





(c) Umidade do solo (d) Temperatura do solo





1.1. Método de Medição

1.2. Condições de Medição





Basicamente existe o método dos 4 eletrodos (2 de corrente, 2 de

potencial) chamado também de Megger de terra.





Para deflexão zero no galvanômetro obtém-se R.



.K R 2 2 2 2

4

2 21

4 4 4

. .aK

a a

a b a b

ρ – resistividade do solo [Ω.m];

R – medida pelo instrumento [Ω];

a e b – metros;

Para b ≤ a/20 → 2. . .a R





a) Normalmente, b ≥ 70 cm;

a = 2, 4, 8, 16, 32 m, perfazendo um conjunto de medidas;

b) Fazer medições em dias secos (pior situação);

c) Manter a haste J em seu lugar e movimentar as outras

longitudinalmente;

d) Durante a medida, desenergizar linhas de transmissão ou

subestações muito próximas (centenas de metros), para evitar ruídos.







Valores

numéricos de K

para vários

afastamentos ‘a’

e

correspondentes

aprofundamentos

‘b’, em metros

2 2 2 2

4

2 21

4 4 4

. .aK

a a

a b a b






Exemplo de

medição de

resistividade

do solo




Quantidade e localização das medições:

Geralmente os projetistas das malhas de aterramento indicam as

direções em que devem ser efetuadas as medições.

1ª leitura: afastamento entre hastes: a=2m;

2ª leitura: afastamento entre hastes: a=4m;

3ª leitura: afastamento entre hastes: a=8m

Repetem estes afastamentos para as novas leituras nas outras direções.






Ampliação de subestações (SE) existentes:

Devem ser feitos pelo menos 2 grupos de medições, sendo o ideal 4

grupos de medições. A SE deve estar desenergizada por ocasião das medições.






2. Medição de Resistência de Terra

É feita para se medir o aterramento de uma malha de terra já

existente.

2.1. Materiais necessários;

2.2. Tipos de aterramento;

2.3. Curva de distribuição de potenciais entre dois eletrodos;

2.4. Ordem de grandeza;

2.5. Melhoria da resistência de terra;

2.6. Método de medição da resistência de terra.





• Assegurar proteção do material;

• Segurança do pessoal das instalações em geral;

• Melhoria dos serviços elétricos.

Um aterramento para desempenhar satisfatoriamente a

sua finalidade deve ter baixa resistência de terra, afim de

que uma corrente elétrica que chegue ao mesmo possa

facilmente circular para uma terra circunvizinha.





a) Eletrodo de aterramento:

• tubo de ferro galvanizado de 3m de comprimento e ¾’’ de diâmetro;

• cantoneira de ferro galvanizado de 3m;

• haste copperweld: varão de aço recoberto com uma camada de

cobre;

• chapa de cobre.

b) Condutor de ligação entre o equipamento e o eletrodo de

aterramento;

c) Terra envolvente ao eletrodo de aterramento.

Uma vez medida a resistividade do solo,

calculada a malha de terra e tendo-a feita, mede-se a

resistência de terra, ou seja, da malha de terra.

2.1. Materiais necessários




2. Medição da Resistência de Terra

Esquema de aterramento

2.1. Materiais necessários




2. Medição da Resistência de Terra

2.2. Tipos de Aterramento

a) Aterramento de serviço: (parte integrante dos circuitos elétricos)

• aterramento do ponto neutro dos transformadores trifásicos ligados

em estrela;

• aterramento do fio neutro das redes de distribuição elétrica;

• aterramento que serve de retorno nos circuitos elétricos.

b) Aterramento de segurança: (evitam acidentes)

• aterramento da carcaça dos motores;

• aterramentos das partes metálicas não-energizadas das instalações

elétricas;

• aterramento dos medidores de energia elétrica, dos cubículos de

medição, do secundário dos transformadores para instrumentos.





Distribuição de

potencial entre

2 eletrodos

2.3. Curva de Distribuição de Potenciais

entre dois eletrodos

XH

X

VR

I

X

H





Varia-se a posição do

eletrodo C até atingir o

patamar onde se mede

a resistência de terra.

A distância depende do

tipo de aterramento

(singelo ou maIha),

normalmente é

superior a 30 metros.

2.3 Curva de Distribuição de Potencial

entre dois eletrodos





Excelente: RT ≤ 5 Ω

Bom: 5 Ω < RT ≤ 15 Ω

Razoável: 15 Ω < RT ≤ 30 Ω

Condenável: RT > 30 Ω

E depende de:

. ρ sob Ω.m ;

. profundidade das hastes ;

. dimensão das hastes ;

. qualidade do material das hastes.

2.4. Ordem de grandeza da






. aprofundamento das hastes;

. aumento da quantidade de hastes;

. tratamento do solo;

. aumento da área própria das hastes.

2.5. Melhoria da






Métodos:

. Voltímetro / amperímetro;

. Instrumento tipo universal;

. Instrumento tipo zero central.

2.6. Método de Medição da






Voltímetro

Amperímetro

2.6. Método de Medição da Resistência de

Terra

X

X

VR

I





Instrumento

Tipo Universal

2.6. Método de Medição da Resistência de Terra

Utiliza um galvanômetro

quocientímetro onde a

deflexão θ do ponteiro é

proporcional ao

quociente das correntes

que entram em suas

bobinas.

XV

KI

.




Instrumento

Tipo Universal

E - gerador C.C. à manivela;

D e F - comutadores (CA/CC

ou CC/CA);

C1 e C2 - terminais de

corrente;

P1 e P2 - terminais de

tensão;

S - Mudança de escala.







Instrumento

Tipo Universal


Prefere-se corrente

alternada no ensaio para

evitar a eletrólise do solo e

a polarização dos eletrodos

durante o ensaio e

conseqüentemente obter

um falso valor.





Instrumento Tipo

Zero Central


No equilíbrio, Rx . I = r . i

. .x x

iR r R K r

I

E = fonte de tensão alternada;

H = capacitor para evitar entrada

de correntes parasitas;

C1 e C2 = bornes de corrente;

P1 e P2 = bornes de tensão;

RG = resistência graduada em Ω.





Instrumento Tipo

Zero Central


Os instrumentos dos tipos

universal e ‘zero central’ são os

mais utilizados, tendo em vista:

. Robustez;

. Facilidade de operação;

. Fonte de corrente no próprio

corpo do instrumento;

. Classe de exatidão da ordem de

3, perfeitamente aceitável nestas

medições.





Tanto os instrumentos dos tipos universal, como

‘zero central’ podem ser empregados para medição de

resistência de terra e de resistividade do solo, sendo

que para este segundo caso eles devem ser sempre

providos de 4 terminais;

É interessante observar que o condutor L fica em

série com o eletrodo X, devendo, portanto, o valor da

sua resistência elétrica ser subtraído do valor medido

pelo instrumento para se obter o valor correto da

resistência de terra.




Obrigado pela atenção !!

FIM

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