Sistemas de Medição: Medição da Resistividade do Solo

Nota O material a seguir é um slide de aula apresentado pelo prof William Caires Silva Amorim como material pedagógico do IFMG dentro de suas atividades curriculares ofertadas em ambiente virtual e presencial de aprendizagem Seu uso cópia e ou divulgação em parte ou no todo por quaisquer meios existentes ou que vierem a ser desenvolvidos somente poderá ser feito mediante autorização expressa deste docente e do IFMG Caso contrário estarão sujeitos às penalidades legais vigentes SISTEMAS DE MEDIÇÃO Aula 7 Medição da Resistividade do Solo Prof Me William Caires Silva Amorim SISTEMAS DE MEDIÇÃO SISTEMAS DE MEDIÇÃO SISTEMAS DE MEDIÇÃO 3 Sumário Principais Objetivos do Aterramento Resistividade do Solo Principais Esquemas de ligação de condutores Método de Wenner Redução da Resistência de Terra Sistema de Aterramento SISTEMAS DE MEDIÇÃO 4 SISTEMAS DE MEDIÇÃO 5 Sistema de Aterramento Um aterramento elétrico consiste em uma ligação elétrica de um sistema físico elétrico eletrônico corpos metálicos etc ao solo com o objetivo de equiparar os potenciais entre o sistema físico e o solo Constituise basicamente de 3 componentes As conexões elétricas que ligam um ponto do sistema aos eletrodos Os eletrodos de aterramento O referencial Terra que envolve os eletrodos SISTEMAS DE MEDIÇÃO 6 Principais Objetivos do Aterramento Segurança das pessoas contra choque elétrico Proteção dos equipamentos SISTEMAS DE MEDIÇÃO 7 Choque Elétrico SISTEMAS DE MEDIÇÃO 8 Resistência do corpo humano SISTEMAS DE MEDIÇÃO 9 Curto Circuito para a carcaça dos equipamentos SISTEMAS DE MEDIÇÃO 10 Curto Circuito para a carcaça dos equipamentos SISTEMAS DE MEDIÇÃO 11 Curto Circuito para a carcaça dos equipamentos SISTEMAS DE MEDIÇÃO 12 Dispositivos DR Diferencial Residual SISTEMAS DE MEDIÇÃO 13 Objetivos do Sistema de Aterramento O Sistema de Aterramento tem a finalidade de criar um caminho condutor de eletricidade para correntes geradas por ligações incorretas descargas atmosféricas transientes ou para escoamento de cargas acumuladas na carcaça de equipamentos sem que qualquer destes eventos ofereça perigo às pessoas ou animais Também é capaz de sensibilizar rapidamente os equipamentos de proteção isolando as faltas curtoscircuitos à terra fornecendo um caminho de baixa impedância para tais correntes Nenhum Sistema de Aterramento é 100 seguro devido às variáveis que o envolvem tensão de descarga resistência do solo etc SISTEMAS DE MEDIÇÃO 14 Resistividade do Solo Vários fatores influenciam na Resistividade do solo sendo os principais 1 Tipo de solo 2 Solos constituídos por camadas estratificadas com profundidades e materiais diferentes 3 Teor de umidade 4 Temperatura SISTEMAS DE MEDIÇÃO 17 Tipos de Aterramento Os principais tipos são 1 Uma simples haste cravada no solo 2 Hastes alinhadas 3 Hastes em triângulo quadrado ou circulo 4 Malha de aterramento SISTEMAS DE MEDIÇÃO 18 Hastes de Aterramento Características dos materiais das hastes de aterramento 1 serem bons condutores de eletricidade 2 serem inertes às ações dos ácidos e sais dissolvidos no solo 3 possuírem resistência mecânica compatível com a cravação e movimentação do solo O cobre e suas ligas é o metal mais utilizado nestas hastes pelos seguintes fatores possui pequena resistividade somente a prata tem valor inferior porém o seu elevado preço não permite seu uso em quantidades grandes possui características mecânicas favoráveis possui baixa oxidação para a maioria das aplicações SISTEMAS DE MEDIÇÃO 19 Principais Esquemas de ligação de condutores NBR5410 SISTEMAS DE MEDIÇÃO 20 Principais Esquemas de ligação de condutores NBR5410 De acordo com a NBR 5410 a classificação é feita por letras Primeira Letra Especifica a situação da alimentação em relação a Terra T A alimentação do lado da fonte tem um ponto diretamente aterrado I Isolação de todas as partes vivas da fonte de alimentação em relação à Terra ou aterramento de um ponto através de impedância elevada Segunda Letra Especifica a situação das massas carcaças das cargas ou equipamentos em relação à Terra T Massas aterradas com Terra próprio isto é independente da fonte N Massas ligadas ao ponto aterrado da fonte SISTEMAS DE MEDIÇÃO 21 Principais Esquemas de ligação de condutores NBR5410 Outras Letras Forma de ligação do aterramento da massa do equipamento usando o aterramento da fonte S Separado isto é o aterramento da massa é feito com um fio separado do neutro C Comum isto é o aterramento da massa é feito utilizando o fio neutro O percurso e a intensidade da corrente de falta será determinado diretamente pelo esquema de aterramento adotado SISTEMAS DE MEDIÇÃO 22 Esquemas Básico e Geral de um Aterramento TNS SISTEMAS DE MEDIÇÃO 23 Esquemas Básico e Geral de um Aterramento TNC SISTEMAS DE MEDIÇÃO 24 Esquemas Básico e Geral de um Aterramento TNCS SISTEMAS DE MEDIÇÃO 25 Esquemas Básico e Geral de um Aterramento TT SISTEMAS DE MEDIÇÃO 26 Esquemas Básico e Geral de um Aterramento IT SISTEMAS DE MEDIÇÃO 27 Quando utilizar cada esquema de aterramento SISTEMAS DE MEDIÇÃO 28 Projeto do Sistema de Aterramento Instalações Elétricas Para projetar adequadamente o Sistema de Aterramento devese seguir as seguintes etapas 1 Definir o local do aterramento 2 Providenciar várias medições da Resistência de Terra no local 3 Definir o tipo de aterramento desejado 4 Calcular a Resistividade Aparente do Solo para o respectivo Sistema de Aterramento 5 Dimensionar o Sistema de Aterramento levando em conta a sensibilidade dos equipamentos e os limites de segurança pessoal isto é da fibrilação ventricular do coração SISTEMAS DE MEDIÇÃO 29 Resistividade do Solo Na localização do sistema de aterramento devem ser analisados os seguintes itens 1 Centro geométrico de cargas 2 Local com terreno disponível 3 Terreno acessível economicamente 4 Local seguro às inundações 5 Não comprometer a segurança da população O levantamento do valor da Resistividade do solo é feito através das medições em campo O método mais utilizado é o Método de Wenner Terrômetro SISTEMAS DE MEDIÇÃO 30 Método de Wenner Uma corrente elétrica I é injetada no Ponto 1 pela primeira haste e coletada no Ponto 4 da última haste Esta corrente passa pelo solo entre os Pontos 1 e 4 e produz uma diferença de potencial entre os Pontos 2 e 3 SISTEMAS DE MEDIÇÃO 31 Medição da resistência de aterramento SISTEMAS DE MEDIÇÃO 32 Método de Wenner O cálculo da Resistência do solo entre os Pontos 2 e 3 é dado por SISTEMAS DE MEDIÇÃO 33 Método de Wenner Utilização do Terrômetro para determinar a Resistência do solo SISTEMAS DE MEDIÇÃO 34 Medição da resistência de aterramento SISTEMAS DE MEDIÇÃO 35 Medição da resistência de aterramento O cálculo exato da resistência de aterramento requer desenvolvimentos analíticos que podem ser mais simples ou mais complicados conforme a configuração dos eletrodos Para uma haste temos que SISTEMAS DE MEDIÇÃO 36 Redução da Resistência de Terra Analisandose a fórmula da resistência podemse saber os parâmetros que influenciam na redução do valor da resistência da mesma 1 Aumento do diâmetro da haste 2 Aumento do comprimento da haste 3 Redução da ρa utilizando tratamento químico SISTEMAS DE MEDIÇÃO 37 Redução da Resistência de Terra A resistência total de um aterramento é composta por a resistência da conexão do cabo de ligação com o equipamento b impedância do cabo da ligação c resistência da conexão do cabo de ligação com o sistema de aterramento empregado d resistência da haste e resistência de contato da haste com a terra f resistência da terra circunvizinha Desse total a última parcela que é a resistência de terra é a mais importante Seu valor é mais significativo e depende do solo e das condições climáticas SISTEMAS DE MEDIÇÃO 38 Redução da Resistência de Terra As hastes em paralelo ajudam a diminuir a resistência do aterramento Neste caso as hastes são interconectadas por um condutor de ligação normalmente um cabo de cobre nu que devem ficar cerca de 50 cm abaixo do nível do solo SISTEMAS DE MEDIÇÃO 39 Redução da Resistência de Terra SISTEMAS DE MEDIÇÃO 40 Redução da Resistência de Terra Na utilização de Hastes Profundas vários fatores ajudam a melhorar a qualidade do aterramento 1 Aumento do comprimento da haste 2 Camadas mais profundas com resistividade menores 3 Condição de água presente estável ao longo do tempo Obrigado pela atenção Bons estudos Dúvidas Email williamamorimifmgedubr 41 SISTEMAS DE MEDIÇÃO O seu sucesso como engenheiro será diretamente proporcional à sua habilidade em se comunicar Charles K Alexander