FACULDADE SATC

DANNY DA SILVA FORMENTIN

METODOLOGIA PARA PROJETO DE SISTEMAS DE ATERRAMENTO EM

LINHAS DE SUBTRANSMISSÃO

Criciúma

Outubro - 2016

DANNY DA SILVA FORMENTIN

METODOLOGIA PARA PROJETO DE SISTEMAS DE ATERRAMENTO EM

LINHAS DE SUBTRANSMISSÃO

Anteprojeto para desenvolvimento do Trabalho de

Conclusão de Curso apresentado ao Curso de

Graduação em Engenharia Elétrica da Faculdade SATC,

como requisito parcial à obtenção do título de

Engenheiro Eletricista.

Orientador: Prof. Dr. Eng. Vilson Luiz Coelho.

Coordenador do Curso: Prof. Dr. André Abelardo Tavares.

Criciúma

Outubro - 2016

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Mapa de solos simplificado para o estado de Santa Catarina [10]. .......................... 13

Figura 2: Efeito da umidade na resistividade do solo [15]. ...................................................... 17

Figura 3: Hastes cravadas no solo para análise do método de Wenner [12]. ........................... 20

Figura 4: Método das imagens aplicado ao método de Wenner [12]. ...................................... 20

Figura 5: Megger aplicado ao método de Wenner [16]. ........................................................... 22

Figura 6: Disposição das hastes para duas medições [16, adaptado]. ...................................... 23

Figura 7: Estratificação do solo em duas camadas [11, adaptado]. .......................................... 24

Figura 8: Esquemático dos agentes do sistema elétrico de potência [19]. ............................... 27

Figura 9: Modelo de torre de subtransmissão [20]. .................................................................. 28

Figura 10: Topologia de aterramento por cabo contrapeso [21]. ............................................. 29

Figura 11: Topologia de aterramento por haste aterrada [16]. ................................................. 30

Figura 12: Análise de aterramento pelo modelo de linhas de transmissão [16]. ...................... 34

Figura 13: Forma de onda da corrente de uma descarga atmosférica [27]. .............................. 35

Figura 14: Faltas anuais em função da resistência de aterramento da torre [20, adaptado]. .... 37

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Influência na concentração de sais na resistividade para um solo arenoso [11]....... 19

Tabela 2: Parâmetros das estruturas de subtransmissão [20]. .................................................. 29

Tabela 3: Mediana dos parâmetros de uma descarga atmosférica [3]. ..................................... 36

Tabela 4: Estimativa de faltas anuais por comprimento da linha devido ao aterramento [20]. 38

Tabela 5: Custos de execução para o projeto [Do autor, 2016]. ............................................... 40

LISTA DE ABREVIAÇÕES

SIGLAS

SATC ___ Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina

IEEE ___ Institute of Electrical and Electronics Engineers

CIGRÈ ___ International Council on Large Electric Systems

ELAT ___ Grupo de Eletricidade Atmosférica

INPE ___ Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

LIS ___ Lightning Imaging Sensor

SÍMBOLOS

U [%] Umidade gravimétrica

ma [g] Massa da água

mu [g] Massa da amostra úmida

ms [g] Massa da amostra seca

23V

[V] Diferença de potencial entre as hastes dois e três

[Ω.m] Resistividade elétrica do solo

I [A] Corrente elétrica

a [m] Espaçamento entre as hastes

p [m] Profundidade das hastes cravadas

R [Ω] Resistência elétrica

1 [Ω.m] Resistividade da primeira camada do solo

2 [Ω.m] Resistividade da segunda camada do solo

)( y [Ω.m] Resistividade elétrica do solo em uma profundidade y

h [m] Profundidade da primeira camada do solo

mediy )( [Ω.m] Resistividade medida para uma profundidade iy

a [Ω.m] Resistividade aparente

CPL

[m] Comprimento do cabo contrapeso

1L

[m] Comprimento da haste cravada na primeira camada do solo

2L [m] Comprimento da haste cravada na segunda camada do solo

CPR [Ω] Resistência de aterramento para cabo contrapeso

CPK

[m-1

] Coeficiente geométrico para o cabo contrapeso

CPp

[m] Profundidade do cabo contrapeso

HR

[Ω] Resistência de aterramento para a haste aterrada

HK [m

-1] Coeficiente geométrico para a haste aterrada

HL [m] Comprimento da haste

Hd [m] Diâmetro da haste

CCR [Ω] Resistência de aterramento da torre

inZ

[Ω] Impedância de aterramento

cZ

[Ω] Impedância característica

[rad/m] Constante de propagação

l [m] Comprimento do aterramento

L [H/m] Indutância

C [F/m] Capacitância

G S/m] Condutância

[rad/s] Velocidade angular

N [raios/100

km/ano]

Taxa de coleta de descargas atmosféricas

gN [raios/km²/

ano]

Densidade de descargas atmosféricas da região

Th

[m] Altura da estrutura

b [m] Largura

in [faltas/100

km/ano]

Número equivalente de faltas devido aos flashovers, por torre

eqin [faltas/100

km/ano]

Número equivalente de faltas devido aos flashovers, para a linha de

subtransmissão

iin

[faltas/100

km/ano]

Número de faltas por flashovers, para a torre i

to

[adim.] Número de torres da linha

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 10

1.1 JUSTIFICATIVA E CONTRIBUIÇÕES ........................................................................ 10

1.2 OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 11

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................................................... 11

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................... 12

2.1 SOLOS ............................................................................................................................. 12

2.1.1 Tipos de solos ............................................................................................................... 13

2.1.1.1 Cambissolos ................................................................................................................ 14

2.1.1.2 Podzólicos................................................................................................................... 14

2.1.1.3 Latossolos Brunos ...................................................................................................... 15

2.1.1.4 Terra Bruna Estruturada ............................................................................................. 15

2.1.2 Características elétricas do solo ................................................................................. 16

2.1.3 Umidade no Solo .......................................................................................................... 16

2.1.4 Determinação da umidade do solo ............................................................................. 18

2.1.5 Sais minerais no solo ................................................................................................... 18

2.2 RESISTIVIDADE DO SOLO ......................................................................................... 19

2.2.1 Método de Wenner ...................................................................................................... 20

2.2.2 Medição de resistividade do solo ................................................................................ 22

2.2.3 Estratificação do solo .................................................................................................. 23

2.2.4 Resistividade aparente do solo ................................................................................... 25

2.2.4.1 Cabo contrapeso ......................................................................................................... 26

2.2.4.2 Haste aterrada ............................................................................................................. 27

2.3 SISTEMAS DE SUBTRANSMISSÃO ........................................................................... 27

2.3.1 Características estruturais ......................................................................................... 28

2.4 SISTEMA DE ATERRAMENTO ................................................................................... 29

2.4.1 Topologia de aterramento .......................................................................................... 29

2.4.2 Resistência de aterramento ........................................................................................ 31

2.4.2.1 Cabo de contrapeso..................................................................................................... 31

2.4.2.2 Haste aterrada ............................................................................................................. 32

2.4.2.3 Resistência de aterramento da torre ............................................................................ 33

2.4.3 Impedância de aterramento ....................................................................................... 33

2.5 DESCARGAS ATMOSFÉRICAS .................................................................................. 35

2.5.1 Incidência de descargas atmosféricas na linha ......................................................... 36

2.5.2 Faltas em função do aterramento da torre ............................................................... 37

2.6 ANÁLISE ECONÔMICA ............................................................................................... 39

2.6.1 Custos de execução ...................................................................................................... 39

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 41

10

1 INTRODUÇÃO

O sistema de aterramento é um parâmetro fundamental ao bom funcionamento dos

componentes elétricos em geral. Um projeto adequado de aterramento proporciona maior

segurança, tanto ao usuário, quanto aos equipamentos e máquinas elétricas, além de

possibilitar um melhor desempenho dos sistemas de geração, transmissão e distribuição de

energia elétrica.

Os sistemas de subtransmissão compreendem um dos ramos da distribuição de

energia elétrica, o qual opera em níveis de tensão que variam de 34,5 a 138 kV [1]. Esses

sistemas são responsáveis por interligar os sistemas de transmissão e distribuição em um nível

de tensão intermediário, e em alguns casos, atendem grandes consumidores de energia

elétrica.

Estima-se que o aterramento apropriado das estruturas de subtransmissão

possibilita uma melhor operação dessas redes, com desempenho elevado frente a descargas

atmosféricas. Essa condição atribui um menor número anual de interrupções no fornecimento

de energia à rede, que resulta em um retorno financeiro à distribuidora [2].

Contudo, os investimentos necessários para implantar um sistema de aterramento

eficaz devem ser levados em conta, em vista que os custos aumentam na medida em que se

especifica uma menor resistência de aterramento. Pondera-se, em projetos de aterramento de

linhas de subtransmissão, uma resistência de terra em torno de 15 ohms, valor esse

comumente utilizado pelas concessionárias brasileiras.

Objetiva-se, por meio dessa pesquisa, arquitetar o projeto de aterramento para

uma linha de subtransmissão, para duas especificações de resistência de terra, a fim de avaliar

a viabilidade técnico-econômica do acréscimo dos custos de implantação de um aterramento

com menor resistência de terra, com relação aos lucros provenientes da melhoria do

desempenho da rede. A pesquisa realizada se fundamenta em um âmbito qualitativo-

quantitativo, embasada em dados de medição e fundamentação teórica acerca do assunto.

1.1 JUSTIFICATIVA E CONTRIBUIÇÕES

O projeto adequado do sistema de aterramento de uma linha de subtransmissão é

essencial para o pleno funcionamento da rede. A execução do projeto segue um alto rigor

técnico, em vista que a compreensão da resistividade do solo, obtida por meio de métodos de

medição, influencia de forma direta no comportamento do aterramento.

11

Ressalta-se que, em função da necessidade de aterramento em cada uma das torres

de subtransmissão, o custo de um aterramento eficiente pode se tornar elevado, dependendo

das condições do solo em que se situa a linha. Deve-se ponderar, em vista da questão técnico-

econômica, se o aperfeiçoamento do aterramento é viável, em comparação aos ganhos obtidos

com a melhoria do desempenho da rede.

A pesquisa realizada teve como finalidade avaliar o projeto do sistema de

aterramento de uma linha de subtransmissão, em bases técnicas e econômicas, o que permitiu

estimar os custos necessários para melhoria de um aterramento, em consonância aos ganhos

financeiros referidos a essa ação.

1.2 OBJETIVO GERAL

Conceber o projeto de um sistema de aterramento para uma linha de

subtransmissão, para resistências de aterramento de oito e quinze ohms, com a finalidade de

ponderar a questão técnico-econômica do comparativo entre o incremento do investimento

necessário para melhoria do aterramento, e o benefício gerado pela diminuição das

interrupções no fornecimento de energia elétrica devido às descargas atmosféricas.

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Determinar as equações que regem o comportamento do aterramento;

- Realizar medições de resistividade elétrica do solo, na região em que se situa a

linha de subtransmissão;

- Conceber fluxograma de execução do projeto de aterramento, com base nas

características do solo, obtidas por meio do tratamento dos dados de medição;

- Realizar uma análise técnico-econômica da melhoria do sistema de aterramento,

frente aos ganhos financeiros provenientes da redução das interrupções no fornecimento de

energia elétrica, referentes à incidência de descargas atmosféricas na rede.

12

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O projeto de um sistema de aterramento para uma linha de subtransmissão leva

em conta a avaliação das condições climáticas e ambientais da localidade em que essa será

inserida, a estratificação das camadas do solo com relação à resistividade, a análise da

resistividade aparente para as topologias de aterramento utilizadas, e os respectivos cálculos

inerentes a cada uma dessas configurações.

Como parâmetro inicial, estima-se a avaliação das características do solo em que

será implantada a linha de transmissão.

2.1 SOLOS

O solo, também chamado de terra, pode ser considerado como um condutor de

corrente elétrica, o qual possibilita a dissipação da mesma. Sendo o solo uma mistura

heterogênea, e existindo variações climáticas de temperatura e umidade, suas características

elétricas são influenciadas por esses parâmetros [4].

Em função do ramo da ciência, encontram-se definições diferentes para a palavra

solo. Na Engenharia Civil, o solo tem como definição um material granular que pode ser

escavado, sendo formado por matéria orgânica, água, ar e rocha decomposta. A rocha é

considerada um material impossível de ser escavado de forma manual, o que torna necessária

a utilização de explosivos para sua desmontagem [5; 6].

Com relação à Engenharia Elétrica, o solo representa uma baixa impedância para

fins de equipotencialização e proteção contra surtos eletromagnéticos em geral. Por meio dos

sistemas de aterramento, faz-se possível prover uma conexão à terra das partes condutivas que

se encontram isoladas das componentes energizadas, o que oferece maior confiabilidade e

segurança à operação do sistema elétrico [7].

Com relação à sua estrutura, as rochas, devido às fortes ligações de minerais, são

compactas, enquanto os solos apresentam uma porosidade considerável. No estudo da

geologia, porosidade é a característica que define a capacidade que um determinado tipo de

solo tem para armazenar fluidos em seus espaços interiores (poros). Em função da quantidade

de água ou ar contido nos poros de um solo, é que se define a sua umidade, que pode variar de

0 a 100% (ou, de forma prática, de seco a saturado) [8].

Os solos também são classificados em função de sua profundidade, sendo

considerados rasos para profundidades menores ou iguais a 50 cm; pouco profundos, para

13

profundidades maiores que 50 cm, e menores ou iguais a 100 cm; profundos, para

profundidades maiores que 100 cm e menores ou iguais a 200 cm; ou muito profundos, para

profundidades maiores que 200 cm [9].

Segregam-se os tipos de solo predominantes encontrados na região de Santa

Catarina, objeto de análise desse estudo de caso.

2.1.1 Tipos de solos

Em função da formação e das características geológicas, os tipos de solo

apresentam atributos físico-químicos diversificados. Em vista que o estudo se atenta ao estado

de Santa Catarina, centra-se a pesquisa em torno dos principais tipos de solo presentes no

estado. A Fig. 1 demonstra um mapa dos tipos de solo referente à Santa Catarina.

Figura 1: Mapa de solos simplificado para o estado de Santa Catarina [10].

Observa-se que os tipos de solo predominantes para a região de Santa Catarina são

os Cambissolos, Podzólicos, Latossolos Brunos e a Terra Bruna Estruturada. As

características desses estão assentadas conforme a seguir.

14

2.1.1.1 Cambissolos

O Cambissolo se particulariza por abarcar solos minerais não hidromórficos e

heterogêneos, no que tange à sua cor, textura, espessura e características químicas, tais como

a fração de argila e a saturação por bases. Sua derivação parte de materiais bastante

diversificados frente à sua composição e natureza, desde as mais antigas, as quais

fundamentam o Complexo Brasileiro; às de procedência contemporânea, da base metamórfica

do Complexo do Brusque, até às sedimentares do Paleozóico, intrusivas graníticas com alusão

ao Eo-Paleozóico, dentre outras formações geológicas [9].

Observa-se que sua drenagem varia de boa a moderada, enquanto a profundidade

em que se encontra é determinada em profunda a pouco profunda. Entretanto, verifica-se que

há histórico de também constituir perfis rasos, menores que cinquenta centímetros; ou até

muito profundos, numa margem maior de dois metros [8; 9].

Ademais, esses solos se distribuem por todo o estado, onde são encontrados em

regiões das mais diversas altitudes e relevos. A predominância do Cambissolo no estado de

Santa Catarina se dá em relevo de caracterização suavemente ondulada, ondulada e

fortemente ondulada [9].

Definidos os parâmetros dos Cambissolos, avaliam-se os solos Podzólicos,

situados de forma predominante no leste do estado.

2.1.1.2 Podzólicos

De forma similar aos Cambissolos, os Podzólicos abrangem solos minerais e não

hidromórficos, de proeminência textural bruno-avermelhado ou vermelho-amarelado.

Observa-se que a atividade de argila dos solos Podzólicos pode variar de baixa a alta, fator

esse que influi nas características de cor e textura do solo [10].

A drenagem desses solos é de moderada a acentuada. Além disso, compreende

solos pouco profundos, até estratificações com profundidade acima de dois metros,

consideradas muito profundas [9].

Com relação ao seu desenvolvimento, esse é oriundo de quase todos os tipos de

rochas situadas no estado, à exceção de rochas efusivas básicas. Sua formação predomina em

relevos suavemente ondulados até fortemente ondulados, em condições climáticas que variam

de subtropical a tropical [5; 9].

15

A seguir, disserta-se sobre as particularidades gerais dos Latossolos Brunos,

distribuídos na região norte, oeste e central de Santa Catarina.

2.1.1.3 Latossolos Brunos

Os Latossolos Brunos envolvem solos minerais, não hidromórficos, com

particularidade de coloração brunada, e horizonte superficial abundante em material orgânico.

Sua derivação parte, de forma principal, das rochas efusivas referentes à Formação Serra

Geral; e, de forma esporádica, é localizado na área sedimentar Paleozólica [8].

Quanto aos seus parâmetros físicos, caracteriza-se por serem muito profundos,

com drenagem que varia de boa a acentuada. Além disso, são muito argilosos, com um

percentual de argila acima de 70% na sua constituição [8].

Sua localização no estado é determinada em regiões quase sempre acima de 900

metros de altitude, e influenciadas por um clima subtropical úmido, com índice de

precipitação anual superior alto, com média em torno de 1600 mm [9].

Por fim, especifica-se o tipo de solo referente à Terra Bruna Estruturada,

protuberante na região central do estado.

2.1.1.4 Terra Bruna Estruturada

A Terra Bruna Estruturada compreende solos minerais, de característica não

hidromórfica, com coloração brunada. Apresentam argila de baixa atividade, sendo solos

argilosos ou muito argilosos. Além disso, verifica-se um teor elevado de material orgânico nas

camadas superficiais do solo. Sua derivação se refere às rochas efusivas da Formação Serra

Geral, e de sedimentos finos provenientes do Paleozóico [8; 9].

Com relação às suas particularidades físicas, a Terra Bruna Estruturada se mostra

como um solo de bem drenado, além de ser profundo ou muito profundo, onde se localiza em

uma profundidade de 1,5 a 2,5 metros [9].

Verifica-se que esse tipo de solo ocorre em relevos de característica suavemente

ondulada, ondulada e fortemente ondulada, em altitudes com valores superiores a 800 metros.

Localizam-se em regiões influenciadas por um clima subtropical úmido, com índice elevado

de precipitação anual [9].

16

Dissertados os parâmetros gerais dos solos predominantes na região de Santa

Catarina, definem-se as características elétricas de importância à análise dos solos para o

projeto de um sistema de aterramento.

2.1.2 Características elétricas do solo

O solo, em sua heterogeneidade, é constituído por materiais isolantes, sais

minerais ionizáveis, água e carbono. Por meio da ionização dos sais existentes na composição

dos solos, propicia-se a condução de corrente elétrica [11].

Para fins de aterramento elétrico, o principal parâmetro é a resistividade elétrica

do solo. Essa grandeza varia em função de sua composição, sofrendo influência direta da

umidade e da temperatura [11; 12].

Em geral, a resistividade elétrica dos solos, tem suas medidas mais baixas em

terrenos que contém resíduos vegetais, pantanosos, situados em fundo de vales e margens de

rios; e suas medidas maiores em terrenos rochosos, arenosos, situados em locais altos e sem

vegetação [4].

A variação de resistividade elétrica, em um determinado tipo de solo, apresenta

pouca representatividade para temperaturas superiores a 0°C; e pode ser significativa para

temperaturas menores, devido ao congelamento da água contida no solo, que acentua de

forma considerável a resistividade do solo [11].

Com relação à umidade, a resistividade sofre variações significativas, para um

determinado tipo de solo que estiver seco ou saturado (úmido). A quantidade de umidade de

um solo depende das condições climático-ambientais às quais o solo está submetido, além da

sua porosidade [8; 13].

Em vista que a umidade do solo é o principal parâmetro de influência na

resistividade elétrica do mesmo, disserta-se a seguir sobre esse comportamento.

2.1.3 Umidade no Solo

A condutividade elétrica do solo varia de forma sensível em função da quantidade

de água nele contida. A água se viabiliza como o principal elemento para possibilitar o

incremento da condução de corrente elétrica no solo, pois, para que a eletrólise se estabeleça,

é necessária a existência de água e sais, que proverão os íons da mistura. Logo, o acréscimo

17

do percentual de água no solo implica em uma diminuição da resistividade (ou aumento da

condutividade) do solo [13; 14].

A presença da água no solo varia em função de diversos fatores, tais como clima,

temperatura, características do solo (porosidade), existência de lençóis subterrâneos, entre

outros. De uma forma geral, a umidade aumenta com a profundidade e, na pratica, é difícil

encontrar os solos em seus estados naturais realmente secos, ou com umidade superior a 40%.

Não se pode presumir que um solo que contém grande quantidade de água tem por

obrigatoriedade pouca resistividade, pois a condutividade elétrica de um solo também varia

em função da concentração de sais minerais ionizáveis. Em caso de congelamento da água, a

estrutura cristalina característica do gelo aumenta de forma significativa a resistividade [11].

O comportamento da resistividade do solo, em função da umidade do mesmo, é

estimado por meio de curvas características, de cunho empírico. A Fig. 2 apresenta a

influência da umidade para a resistividade de diversos tipos de solo.

Figura 2: Efeito da umidade na resistividade do solo [15].

A curva Sm representa um comportamento médio dos solos. Observa-se que, para

uma umidade de 40%, a resistividade do solo apresenta apenas 3% do valor verificado para

uma umidade de 10% [15], o que enfatiza a influência desse parâmetro na resistividade.

0,001

0,010

0,100

1,000

10 20 30 40

Resi

stiv

ida

de (

p.u

.)

Umidade Gravimétrica (%)

PEa

PVa

Ca

Ce

CBHa

LBRa

TBa

LRd

HGP

Ra

Re

TRe

Sm

18

A seguir, enfatiza-se o processo de estimativa da umidade do solo, parâmetro de

influência na correção da resistividade do solo.

2.1.4 Determinação da umidade do solo

Coletam-se amostras do solo em todos os pontos onde se realizam as medições de

resistividade, a fim de determinar a umidade da primeira camada do solo. Por meio de um

processo individual de secagem das amostras coletadas, é possível determinar a umidade

gravimétrica [13].

A umidade gravimétrica (U) é a razão entre a massa de água contida em uma

amostra de solo e a massa seca da mesma amostra de solo [16]. Observa-se esse

comportamento na Eq. (1).

100

ms

msmuU (1)

Onde:

U = umidade gravimétrica, em (%);

mu = massa da amostra úmida, em (g); e

ms = massa da amostra seca, em (g).

Por meio da umidade do solo, possibilita-se a correção de valores medidos de

resistividade elétrica das camadas superficiais do solo [14; 16].

Outro fator de influência na resistividade elétrica é a quantidade de sais minerais

presentes no solo.

2.1.5 Sais minerais no solo

A condutividade elétrica do solo varia de forma significativa em função da água

retida no solo. Sabe-se que a resistividade da água é determinada pela quantidade de sais

dissolvida na solução [11; 12; 16]. Logo, conclui-se que a resistividade do solo é função da

quantidade e dos tipos de sais minerais dissolvidos na água encontrada no mesmo.

19

A areia é, na maioria das vezes, pobre em sais minerais. Em uma análise de

resistividade elétrica, observa-se que essa pouco se altera quando está umedecida em água

destilada, pois o processo de eletrólise é ineficiente devido à falta de sais minerais na água

presente nesse solo [11].

A Tab. 1 apresenta a variação da resistividade para um solo arenoso, em função da

quantidade de sal dissolvido em água, para um solo com umidade de 15% e temperatura

avaliada em 17ºC.

Tabela 1: Influência na concentração de sais na resistividade para um solo arenoso [11].

Sal adicionado

(% em peso) Resistividade (Ω.m)

0,0 107

0,1 18

1,0 1,6

5,0 1,9

10,0 1,3

20,0 1,0

Relata-se que, mesmo que um pequeno percentual de sais seja adicionado ao peso

da amostra de solo, a sua influência é significativa na atenuação da resistividade. Contudo, a

partir de um percentual de 1% do peso do solo em sais, o valor da resistividade pouco varia

com o aumento da quantidade de sais adicionada, o que atribui uma saturação ao efeito de

redução da resistividade do solo.

A seguir, destacam-se as questões referentes às práticas adotadas para estimativa

dos valores de resistividade do solo.

2.2 RESISTIVIDADE DO SOLO

A resistividade do solo condiz com uma resistência elétrica entre faces opostas de

um cubo com arestas de valores unitários [11]. Esse valor pode ser estimado por meio do

tratamento analítico e estatístico de dados de medição, onde se realiza a estratificação do solo

em camadas equivalentes.

Dentre as metodologias para estimativa da resistividade do solo, estima-se a

aplicação do método de Wenner ao estudo em questão.

20

2.2.1 Método de Wenner

O método de Wenner utiliza quatro pontos, onde esses se encontram alinhados e

espaçados de forma simétrica, com hastes cravadas a uma determinada profundidade [17].

Pode-se observar essa configuração na Fig. 3.

Figura 3: Hastes cravadas no solo para análise do método de Wenner [12].

A metodologia estima a aplicação de uma corrente na primeira haste, sendo que o

retorno acontece pela quarta haste, fechando o circuito. As hastes dois e três são responsáveis

por aferir uma diferença de potencial, o que serve de parâmetro para estimativa da

resistividade do solo [11; 12].

A estipulação da tensão entre os pontos dois e três considera o método das

imagens, que leva em conta a influência do solo na análise do campo elétrico. A Fig. 4 mostra

o método das imagens para o sistema de quatro hastes cravadas no solo.

Figura 4: Método das imagens aplicado ao método de Wenner [12].

21

É possível estimar a diferença de potencial entre as hastes dois e três, por meio da

integração dos campos elétricos nesses pontos. A tensão obtida entre essas hastes se encontra

na Eq. (2).

)²2()²2(

2

)²2(²

21

423

papaa

IV

(2)

Em vista que:

23V = diferença de potencial entre as hastes dois e três, em (V);

= resistividade elétrica do solo, em (Ω.m);

I = corrente elétrica, em (A);

a = espaçamento entre as hastes, em (m); e

p = profundidade das hastes cravadas, em (m).

A diferença de potencial pela corrente aplicada fornece um valor de resistência

entre esses dois pontos. Isola-se a resistividade elétrica do solo, em função desse valor de

resistência, que resulta na Eq. (3).

)²2()²2(

2

)²2(²

21

4

pa

a

pa

a

Ra (3)

Sendo que:

R = resistência elétrica, em (Ω).

Ressalta-se que, com base nesse método, calcula-se a resistividade do solo para

uma profundidade de penetração da corrente com um valor aproximado ao espaçamento entre

as hastes. As medições para obtenção das resistividades para as diversas camadas do solo são

realizadas conforme a seguir.

22

2.2.2 Medição de resistividade do solo

A medição da resistividade do solo pelo método de Wenner utiliza um Megger

[18], sendo esse um instrumento que possui terminais que simulam o circuito retratado na Fig.

4. A Fig. 5 apresenta a instrumentação aplicada para realização das medições.

Figura 5: Megger aplicado ao método de Wenner [16].

O Megger insere uma corrente elétrica entre as hastes externas, o que gera uma

diferença de potencial entre as hastes internas. Devido à penetração da corrente no solo, onde

se considera que cerca de 58% dessa corrente circula a uma profundidade igual ao

espaçamento entre as hastes, mede-se um valor equivalente de resistência para essa

profundidade [12].

A realização de medições de resistência para valores diferentes espaçamento,

aplicadas à Eq. (3), permite estimar a resistividade para diferentes camadas do solo.

Embora o ideal seja a realização de medições em diversos pontos e direções, por

fins de praticidade, estima-se um mínimo de duas medições. A disposição das hastes no solo

para a realização de duas medições em direções distintas é demonstrada na Fig. 6.

a

a

P

a/2

a/2

p

23

90,0°

Figura 6: Disposição das hastes para duas medições [16, adaptado].

Algumas considerações devem ser levadas em conta para realizar as medições

[11; 12]. As hastes devem estar alinhadas; espaçadas de forma igualitária; e cravadas no solo

em uma profundidade entre 0,2 e 0,3 metros. Além disso, deve-se posicionar o Megger de

forma simétrica entre as hastes; e avaliar a umidade do solo.

Realizadas as medições de resistência para as configurações estimadas, e

determinadas as resistividades do solo, faz-se a estratificação do solo com base nesses valores.

2.2.3 Estratificação do solo

A metodologia de estratificação prevê uma segregação do solo em diversas

camadas, dispostas de forma horizontal, com resistividades e profundidades específicas. Tal

situação se justifica pela formação geológica do solo, que atribui uma característica de

heterogeneidade ao mesmo [12; 16].

A estimativa da resistividade aparente para um sistema de aterramento, com

topologia complexa, demanda a estratificação do solo em duas camadas. Logo, avalia-se que

24

as camadas de resistividade e profundidade, determinadas a partir das medições e do

tratamento dos dados, devem se adequar a essa condição, conforme exposto na Fig. 7.

ρ1

ρ2

h

∞

Figura 7: Estratificação do solo em duas camadas [11, adaptado].

A estratificação do solo aplicada ao estudo se refere ao método de duas camadas

com aplicação de técnicas de otimização [11; 12; 16]. O coeficiente de reflexão para esse

modelo pode ser calculado, de acordo com a Eq. (4).

12

12

k (4)

1 = resistividade da primeira camada do solo, em (Ω.m); e

2 = resistividade da segunda camada do solo, em (Ω.m).

A resistividade elétrica do solo, para uma determinada profundidade, pode ser

representada conforme a Eq. (5).

122

1

2421

41)(n

nn

y

hn

k

y

hn

ky (5)

25

Pondera-se que:

)( y = resistividade elétrica do solo em uma profundidade y, em (Ω.m); e

h = profundidade da primeira camada do solo, em (m).

Com base nas medições de resistividade do solo obtidas pelo método de Wenner,

que dispõe de valores para determinadas profundidades, aplica-se um método iterativo para

estimar os parâmetros. Utiliza-se uma função de minimização para buscar o menor valor de

desvio entre a medição e o cálculo [12], conforme demonstrado na Eq. (6).

q

i n

i

n

i

n

medi

y

hn

k

y

hn

ky

1 122

1

2421

41)(min (6)

Determina-se que:

mediy )( = resistividade medida para uma profundidade iy , em (Ω.m).

As variáveis da problemática são a resistividade e a profundidade da primeira

camada do solo, e o coeficiente de reflexão. Logo, a função de minimizar atribui os valores

ideais para essas variáveis, a fim de aproximar o modelo estratificado de solo aos dados de

medição obtidos.

Realizada a estratificação do solo em duas camadas, avalia-se a resistividade

aparente do solo.

2.2.4 Resistividade aparente do solo

Em vista que o solo não é uniforme, deve-se considerar a integração das camadas

estratificadas à produção de uma resistência para cada topologia de aterramento. A

resistividade aparente condiz com a interligação do modelo de solo estratificado ao sistema de

aterramento, onde essa representa uma resistividade elétrica homogênea que, para uma mesma

topologia de aterramento, produz uma resistência de terra equivalente à do modelo de solo

estratificado [11; 12].

26

Como a resistividade aparente considera a conexão do aterramento ao solo, cada

topologia de aterramento apresenta uma metodologia distinta para o cálculo dessa grandeza.

Ponderam-se, para as torres de subtransmissão, as topologias de aterramento por cabo

contrapeso em consonância à de haste aterrada.

2.2.4.1 Cabo contrapeso

O cálculo da resistividade aparente considerado para o sistema de cabo contrapeso

[11; 12] está exposto na Eq. (7).

1)]2()(2[ MMa (7)

Sendo que:

a = resistividade aparente, em (Ω.m).

O termo M(α), presente na Eq. (7), pode ser determinado conforme a Eq. (8).

12

21

)(21)(

n

n

n

kM

(8)

É possível estimar o termo α, constituinte da Eq. (8), por meio dos parâmetros de

do sistema de aterramento a ser modelado. Essa condição está exposta na Eq. (9).

h

LCP

2 (9)

Considera-se:

CPL = comprimento do cabo contrapeso, em (m).

Definida a resistividade aparente para o sistema de cabo contrapeso, determina-se

a essa grandeza para a haste aterrada.

27

2.2.4.2 Haste aterrada

Para um solo estratificado em duas camadas, conforme exposto na Fig. 7, calcula-

se a resistividade aparente para um sistema de aterramento por haste aterrada [11; 12], de

acordo com a Eq. (10).

1221

2121

LL

LLa

(10)

Estima-se que:

1L = comprimento da haste cravada na primeira camada do solo, em (m); e

2L = comprimento da haste cravada na segunda camada do solo, em (m).

Determinados os parâmetros do solo que influem no aterramento, disserta-se sobre

os sistemas de subtransmissão.

2.3 SISTEMAS DE SUBTRANSMISSÃO

O sistema elétrico de potência, em um contexto geral, é segregado em três grandes

áreas, conforme demonstrado na Fig. 8.

Figura 8: Esquemático dos agentes do sistema elétrico de potência [19].

O sistema de subtransmissão, objeto de estudo desse trabalho, compreende níveis

de tensão superiores a 34,5 e inferiores a 138 kV [1; 19]. Embora abarque o sistema de

distribuição, as estruturas mecânicas utilizadas por esse sistema são de caráter similar às do

sistema de transmissão.

28

A seguir, apresentam-se as configurações estruturais da torre de subtransmissão

considerada à pesquisa.

2.3.1 Características estruturais

As estruturas de subtransmissão compreendem determinadas topologias de torre,

que apresentam características distintas. A Fig. 9 representa o modelo de estrutura de

subtransmissão utilizado no estudo.

Figura 9: Modelo de torre de subtransmissão [20].

Essa tipo de torre de subtransmissão abrange níveis de tensão de 69 kV e 138 kV,

sendo que as dimensões mecânicas variam entre ambos, devido às distâncias mínimas entre

condutores, isoladores e à altura da torre. A Tab. 2 abrange as grandezas de interesse para as

estruturas consideradas, com base no estudo correlato [20].

29

Tabela 2: Parâmetros das estruturas de subtransmissão [20].

Parâmetros 69 kV 138 kV

CFO (kV) 360 570

Vão (m) 260 350

Determinados os modelos de torre de subtransmissão, definem-se os fatores de

influência no sistema de aterramento dessas estruturas.

2.4 SISTEMA DE ATERRAMENTO

O aterramento é definido como a ligação proposital das partes condutoras de um

equipamento elétrico, não energizadas, à terra. Essa conexão pode ser realizada de forma

direta, por meio de condutores elétricos; ou indireta, por meio da inserção de uma impedância

no caminho da corrente à terra [4; 7].

Os sistemas de aterramento podem apresentar diversas topologias, em função da

aplicação em que esse sistema será submetido. Definem-se, na sequência, as topologias de

aterramento empregadas nos sistemas de subtransmissão.

2.4.1 Topologia de aterramento

As topologias de aterramento, difundidas às estruturas de subtransmissão,

compreendem a utilização de cabos contrapesos em paralelo a hastes cravadas no solo. A Fig.

10 segrega o modelo à topologia de cabo contrapeso.

Figura 10: Topologia de aterramento por cabo contrapeso [21].

30

O cabo contrapeso é conectado no pé da torre, sendo que esse é constituído, de

forma geral, de um material condutor. Considera-se um ângulo de partida dos cabos

contrapesos no valor de 45º, a fim de diminuir a influência da impedância mútua entre esses

condutores. Ademais, estima-se que o comprimento do cabo contrapeso seja múltiplo de dez

[21; 22].

Com relação à topologia de haste aterrada, observa-se esse modelo demonstrado

na Fig. 11.

Solo

à p

rote

ção

da

red

e

L0

,5 m

Cabo

Haste f (mm)

Figura 11: Topologia de aterramento por haste aterrada [16].

A haste fica situada abaixo do solo, a uma profundidade de meio metro. Ressalta-

se que as hastes são constituídas de material condutor, podendo ser de cobre ou arame [16].

Determinadas as topologias de aterramento, estipulam-se as equações que regem o

comportamento da resistência de terra, com base na teoria de campos eletromagnéticos.

31

2.4.2 Resistência de aterramento

A resistência de aterramento condiz com um valor de resistência elétrica, que é

função da topologia do aterramento e da resistividade aparente [12; 22]. Em vista que se

estima a aplicação de duas topologias, que geram resistividades aparentes distintas, faz-se a

análise de forma pontual, e ao fim, correlacionam-se esses valores.

A seguir, avalia-se o comportamento da resistência de aterramento, por meio do

método de análise de campos eletromagnéticos, para a topologia de cabo contrapeso.

2.4.2.1 Cabo de contrapeso

Com base na disposição do cabo contrapeso, conforme retratado na Fig. 10,

realiza-se o cálculo da resistência de terra. A Eq. (11) representa o comportamento da

resistência de aterramento para esse sistema, de acordo com a topologia e a resistividade

aparente do solo [11; 12; 22].

aCPCP KR (11)

Sendo que:

CPR = resistência de aterramento para cabo contrapeso, em (Ω); e

CPK = coeficiente geométrico para o cabo contrapeso, em (m-1

).

O coeficiente geométrico, referente ao cabo contrapeso, é função das suas

dimensões. Observa-se, na Eq. (12), como estimar esse coeficiente.

422

2

122

4ln

2

1

CP

CP

CP

CP

CP

CP

CPCP

CP

CP

CPL

p

L

p

L

p

pd

L

LK

(12)

Onde:

CPp = profundidade do cabo contrapeso, em (m).

32

Definidos os parâmetros para estimativa da resistência de aterramento para o cabo

contrapeso, aplica-se a mesma metodologia à haste aterrada.

2.4.2.2 Haste aterrada

A partir da topologia de aterramento por haste cravada no solo, demonstrada na

Fig. 11, estima-se o cálculo da resistência de terra. A Eq. (13) rege o comportamento da

resistência para essa topologia [11; 12].

aHH KR (13)

Em vista que:

HR = resistência de aterramento para a haste aterrada, em (Ω); e

HK = coeficiente geométrico para a haste aterrada, em (m-1

).

Assim como para o cabo contrapeso, o coeficiente geométrico, alusivo à haste

aterrada, varia com as dimensões do sistema. A Eq. (14) apresenta o cálculo para avaliação

desse parâmetro.

1

4ln

2 H

H

H

RH

d

L

L

KK

(14)

Onde:

HL = comprimento da haste, em (m);

Hd = diâmetro da haste, em (m); e

RK = 1, para uma haste.

Ressalta-se que, na aplicação de duas hastes, sendo essas situadas nas

extremidades de um cabo contrapeso, a haste localizada no final do cabo influência apenas no

comprimento do cabo contrapeso [23]. Esse comportamento é descrito na Eq. (15).

33

HCPCP LLL 15,1 (15)

Observa-se que a haste aumenta o comprimento do cabo contrapeso. Logo, a

partir das resistências de aterramento do cabo contrapeso e da haste aterrada, calcula-se a

resistência de terra equivalente para a torre.

2.4.2.3 Resistência de aterramento da torre

A topologia de aterramento completa, a ser implantada, sugere um cabo

contrapeso e uma haste por pé de torre, ambos em paralelo entre si. Estima-se que, com base

no sistema de aterramento, o cálculo da resistência de terra da torre pode ser definido,

conforme a Eq. (16).

)(4 CPH

CPHCC

RR

RRR

(16)

Pondera-se que:

CCR = resistência de aterramento da torre, em (Ω).

A resistência de aterramento, referente às baixas frequências, é definida como o

parâmetro de projeto do sistema. Contudo, para altas frequências, presentes em surtos

atmosféricos, as reatâncias influenciam no comportamento do aterramento. A seguir, modela-

se o sistema de aterramento para esse caso, com base na teoria de linhas de transmissão.

2.4.3 Impedância de aterramento

O comportamento do sistema de aterramento, com referência à frequência, é

definido como impedância de aterramento. Essa grandeza pode ser analisada por meio de

metodologias diversas, como pela teoria de circuitos, de campos eletromagnéticos (TCE) e de

linhas de transmissão [21; 24; 25].

Dentre as metodologias estimadas para a análise com parâmetros dependentes da

frequência, faz-se alusão ao modelo de aterramento por linhas de transmissão [21; 24]. Esse

modelo é retratado na Fig. 12.

34

Figura 12: Análise de aterramento pelo modelo de linhas de transmissão [16].

Ressalta-se que, pela teoria de linhas de transmissão, o aterramento é segregado

em parâmetros elétricos distribuídos. A impedância de terra, representada pela impedância de

entrada dessa linha de transmissão equivalente, é calculada conforme a Eq. (17).

lZZ cin coth (17)

Determina-se que:

inZ = impedância de aterramento, em (Ω);

cZ = impedância característica, em (Ω);

= constante de propagação, em (rad/m); e

l = comprimento do aterramento, em (m).

A impedância de entrada da linha, por sua vez, considera a impedância própria, e

mútua em relação aos outros elementos do aterramento. A impedância característica e a

constante de propagação são funções dos parâmetros distribuídos do aterramento e da

frequência [21; 24]. A Eq. (18) representa a impedância característica; e a Eq. (19), a

constante de propagação.

CjG

LjZC

(18)

)( CjGLj (19)

GC

RL

Solo

Zin

35

Onde:

L = indutância, em (H/m);

C = capacitância, em (F/m);

G = condutância, em (S/m); e

= velocidade angular, em (rad/s).

Estudos correlatos [21; 25; 26] sugerem que, para a topologia de aterramento por

cabo contrapeso, a impedância de aterramento passa a se alterar de forma significativa apenas

após uma frequência de 100 kHz. Em frequências menores, seu valor permanece constante,

com um comportamento similar à teoria de campos eletromagnéticos.

Em vista que o aterramento influi no desempenho da linha com relação às

descargas atmosféricas, definem-se os parâmetros de interesse desse fenômeno.

2.5 DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

As descargas atmosféricas compreendem um fenômeno eletromagnético, que diz

respeito ao escoamento das cargas elétricas acumuladas na nuvem à terra, devido à ruptura da

rigidez dielétrica do meio. Representa-se esse evento como uma onda de corrente elétrica [2;

27; 28], conforme exposto na Fig. 13.

Figura 13: Forma de onda da corrente de uma descarga atmosférica [27].

36

Os parâmetros em análise se referem à corrente de pico; ao tempo de frente

efetivo; e ao tempo de cauda efetivo. Com base na IEEE standard 1410/2010 [3], que

referencia um estudo correlato do CIGRÉ Working Group 33.01, retratam-se os valores de

mediana para esses parâmetros, de acordo com a Tab. 3.

Tabela 3: Mediana dos parâmetros de uma descarga atmosférica [3].

Parâmetro Mediana

Corrente de pico (kA) 31,1

Tempo de frente (µs) 3,83

Tempo de cauda (µs) 77,5

Determinados os parâmetros da forma de onda da descarga atmosférica, estima-se

a incidência de descargas atmosféricas na linha de subtransmissão.

2.5.1 Incidência de descargas atmosféricas na linha

A incidência de raios em uma determinada estrutura é função das características

estruturais da linha, e dos fatores ambientais do local em que essa linha se situa [2; 3]. A Eq.

(20) representa esse comportamento.

10

286,0

bhNN T

g (20)

Sendo que:

N = taxa de coleta de descargas atmosféricas, em (raios/100 km/ano);

gN = densidade de descargas atmosféricas da região, em (raios/km²/ano);

Th = altura da estrutura, em (m); e

b = largura, em (m).

Ressalta-se que, no âmbito nacional, os dados de densidade de descargas

atmosféricas são disponibilizados pelo Grupo de Eletricidade Atmosférica (ELAT) [29], uma

divisão do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Esses valores são embasados nas

informações do sensor orbital LIS (Lightning Imaging Sensor), objeto de uma missão espacial

conjunta norte-americana e japonesa.

37

Pondera-se que, em vista das características da rede de subtransmissão, é possível

estimar uma correlação entre os parâmetros da linha e as interrupções. Enfatiza-se esse

comportamento em função do aterramento, objeto de análise da pesquisa.

2.5.2 Faltas em função do aterramento da torre

O aterramento influencia de forma direta no desempenho do sistema de

subtransmissão frente às descargas atmosféricas. Devido à reflexão de ondas

eletromagnéticas, a resistência de aterramento atenua as sobretensões geradas pela descarga

atmosféricas, resultando no aumento da robustez da rede [2; 12].

O desempenho da rede em relação aos raios diz respeito à quantidade de

flashovers anuais por comprimento de linha. O flashover, por sua vez, se caracteriza por ser

uma descarga disruptiva por um meio isolante, gerando um arco elétrico devido à grande

diferença de potencial entre dois pontos. Esse fenômeno, significativo nos isoladores da

estrutura, pode ocorrer da fase para a terra (flashover); ou da terra para a fase (back flashover)

[2; 3].

Um estudo correlato [20] relaciona o número de faltas referentes aos flashovers,

em função da resistência de aterramento do pé da torre. A Fig. 14 apresenta esse

comportamento, para as linhas de 69 e 138 kV.

Figura 14: Faltas anuais em função da resistência de aterramento da torre [20, adaptado].

0

2

4

6

8

10

12

14

0 10 20 30 40 50

Fa

lta

s/1

00

km

/An

o

Impedância de Pé de Torre (Ω)

69 kV Sim 138 kV Sim

38

A Tab. 4 concatena uma estimativa desses dados, para uma resistência de terra de

oito e de quinze ohms.

Tabela 4: Estimativa de faltas anuais por comprimento da linha devido ao aterramento [20].

Resistência de aterramento RCC Faltas/100 km/ano

Linha 69 kV Linha 138 kV

8 Ω 2,0 1,0

15 Ω 5,5 2,8

Ressalta-se que a densidade de descargas atmosféricas da análise possui valor

unitário. Além disso, a melhoria da resistência de aterramento, de quinze para oito ohms,

resulta numa diminuição de faltas anuais em torno de 64% para ambas as linhas de

subtransmissão.

Contudo, a análise pontual de faltas, relativa à resistência de terra projetada para

cada torre, permite uma estimativa mais próxima da realidade. Com base no comportamento

das faltas em relação à resistência de aterramento [20], estima-se uma curva de tendência para

essas grandezas, até uma resistência de terra de 50 ohms, conforme a Eq. (21).

wRqRpin CCCC 2

(21)

Em vista que:

in = número de faltas devido aos flashovers, por torre, em (faltas/100 km/ano).

Correlação de 0,9975, para 69 kV; e de 0,9961, para 138 kV;

p = 0,0061, para 69 kV; e 0,0029, para 138 kV;

q = 0,5805, para 69 kV; e 0,4129, para 138 kV;

w = 2,1726, para 69 kV; e 2,3546, para 138 kV; e

Se (Rcc < g), in = 0, sendo que: g = 3,65, para 69 kV; e g = 6,00, para 138 kV.

A Eq. (21) representa uma análise da resistência de terra de cada uma das torres.

Em função da diversidade de valores para esse parâmetro, faz-se uma análise da contribuição

da resistência de aterramento de cada torre no número de faltas, de acordo com a Eq. (22).

to

i

igeq

to

inNin

1

(22)

39

Sendo que:

eqin = número equivalente de faltas devido aos flashovers, para a linha de

subtransmissão, em (faltas/100 km/ano);

iin = número de faltas por flashovers, para a torre i, em (faltas/100 km/ano); e

to = número de torres da linha.

Esse parâmetro permite, para cada cenário, estimar o número de faltas equivalente

para a totalidade da linha de subtransmissão em análise. Com isso, para cada projeto de

sistema de aterramento, é possível quantificar a melhoria do desempenho da linha devido às

ações tomadas.

A seguir, determina-se a metodologia de análise econômica, para avaliação dos

valores inerentes ao projeto.

2.6 ANÁLISE ECONÔMICA

A análise econômica se embasa nos custos de execução do projeto, referentes aos

materiais e à mão de obra necessária para construção do sistema de aterramento; e nos custos

de interrupção no fornecimento de energia, que compreendem a parcela de energia que a

concessionária deixa de faturar, devido à interrupção, e as possíveis multas, relativas ao índice

de continuidade no fornecimento.

2.6.1 Custos de execução

A implantação do sistema de aterramento gera custos de materiais e de mão de

obra, que devem ser quantificados de forma pontual para cada torre. Com relação aos

materiais, foram realizados três orçamentos distintos, onde se expõem os preços de fábrica e

os custos de mão de obra. Foram expostos apenas os custos de mão de obra praticados pela

Prevenfor, situada em Içara.

Ademais, os custos de mão de obra foram segregados entre a primeira haste, para

as torres sem contrapeso, e considera quatro metros de condutor aço-cobre 25 mm² para

conexão à torre; e, caso necessário o cabo contrapeso, estima-se um custo de mão de obra

para instalação do contrapeso e das duas hastes. O agregado desses custos está exposto na

Tab. 5.

40

Tabela 5: Custos de execução para o projeto [Do autor, 2016].

Item Orçamento 1 Orçamento 2 Prevenfor

Haste Aço-Cobreado 5/8” 2,4 m

(R$/unid) 42,72 44,74 -

Conector SACG 1258-35 (R$/unid) 14,97 14,22 -

Conector YA 25 mm² (R$/unid) 0,99 0,92 -

Condutor Aço-Cobreado 25 mm²

(R$/m) 3,62 3,56 -

Caixa de Inspeção (R$/unid) 41,50 37,20 -

Mão de Obra 1H (R$/haste) - - 476,19

Mão de Obra CP + 2H (R$/m) - - 39,62

Ressalta-se que o conector SACG é utilizado para interligar a haste ao cabo

contrapeso; e o conector YA, para realizar a interligação do aterramento à torre. A mão de

obra para uma haste leva em consideração a instalação da haste, do condutor para conexão à

torre, da caixa de inspeção e as conexões necessária; e a mão de obra distribuída por metro de

contrapeso considera a preparação do terreno, a disposição do contrapeso e das hastes, a

instalação da caixa de inspeção e as conexões entre os elementos.

Estipulados os custos de execução do projeto, disserta-se sobre os métodos

aplicados à resolução do projeto de aterramento.

41

REFERÊNCIAS

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McGraw-Hill, 1986.

[2] IEEE. Standard 1410/2010: Guide for Improving the Lightning Performance of Electric

Power Overhead Distribution Lines. New York: IEEE, 2011.

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Power Overhead Distribution Lines. New York: IEEE, 2011.

[4] COTRIN, A. M. B. Instalações Elétricas. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2003.

[5] IBGE. Manual Técnico de Pedologia. Rio de Janeiro, IBGE, 2007.

[6] MACHADO, S. L.; MACHADO, M. F. C.. Mecânica dos Solos: Conceitos Introdutórios.

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de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica). Rio de Janeiro: Universidade

Federal do Rio de Janeiro, 2013.

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[9] EMBRAPA. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento 46: Solos do Estado de Santa

Catarina. ISSN 1678-0892, Rio de Janeiro, 2004.

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Tensão Frente à Ação das Descargas Atmosféricas. 2010. 169 f. Tese (Doutorado em

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[12] KINDERMANN, G.; CAMPAGNOLO; J. M. Aterramento Elétrico. 6ª ed.

Florianópolis: UFSC, 2011.

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resistivity and power distribution grounding systems. Electric Power Systems Research

118 (2015) 76–82, 2015. (no prelo)

42

[14] COELHO, V. L et al. Methodology for Determination of Soil Resistivity Map. In: 7th International Conference on Lightning Physics and Effects, Porto de Galinhas, Brasil,

jun. 2016. (no prelo)

[15] COELHO, V. L et al. Influência da Umidade nos Comportamentos da Resistividade

do Solo e de Sistemas de Aterramento de Redes de Distribuição. In: VIII CITENEL -

Congresso de Inovação Tecnológica em Energia Elétrica. Costa do Sauípe, ago. 2015.

[16] COELHO, V. L. Estudo do Comportamento dos Aterramentos de Redes de

Distribuição Frente a Correntes de Descargas Atmosféricas. Projeto de Pesquisa (Pós-

Doutorado em Engenharia Elétrica). São Paulo: Universidade de São Paulo, 2014.

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National Bureau of Standards. v. 12. Washington D.C., 1916.

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http://www.megabras.com.br/pt-br/produtos/terrometro/terrometro-digital-MTD20KWe.php>

Acesso em: 18 set. 2016.

[19] ANEEL. Agência Nacional de Energia Elétrica. Disponível em:

<http://www.aneel.gov.br> Acesso em: 18 set. 2016.

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of Sub Transmission Lines in High Flash Density Areas. In: International Conference on

Grounding and Earthing 2016 &7th

International Conference on Lightning Physics and

Effects. Porto de Galinhas: GROUND’2016 & 7th

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