Relatorio Aterramento

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Sistemas de Aterramento e Medição de sua Resistência RT
Resumo — Este relatório experimental tem como objetivo apresentar e explorar os conceitos e funcionamento de um sistema de aterramento elétrico, focando-se na compreensão e discussão a respeito da resistência de um aterramento. 
O procedimento experimental foi realizado em um sistema de aterramento elétrico didático, usando-se como ferramentas os dispositivos eletrônicos apropriados as medidas necessárias, como tensões, temperatura e a resistência de aterramento. 
Para a aquisição de dados, foram selecionadas duas direções nas quais foram efetuadas as medidas. Com o auxílio de hastes de prova introduzidas na terra, foram coletados os valores das resistências de aterramento para ambas as direções. 
Os valores obtidos foram coerentes. Todavia, os valores obtidos nas duas direções discordaram entre si. 
INTRODUÇÃO
O aterramento elétrico é uma infraestrutura de suma importância em instalação elétricas, já que sua presença e operação adequada garantem a prevenção de danos e falhas e protegem os circuitos elétricos presentes nas instalações, bem como pessoas, estruturas e demais que estejam em sua proximidade. Além disso, o aterramento elétrico é responsável por garantir que a referência de um circuito elétrico opere como projetada, de modo a permitir que a tensão fase-neutro tenha valor o mais próximo possível da tensão nominal requerida, por exemplo, pela carga do consumidor. 
O sistema de aterramento elétrico é a conexão física entre a instalação elétrica e o solo, sendo que tal conexão é efetuada por meio de dispositivos condutores adequados. São aceitas várias opções para o eletrodo de aterramento, como o uso das próprias armaduras do concreto das fundações, o uso de fitas, barras e/ou cabos metálicos inseridos no concreto das fundações, o uso de malhas metálicas enterradas, ao nível das fundações, desde que estas cubram a área da edificação e que sejam, caso necessário, complementadas por hastes verticais e/ou cabos com disposição radial, e, também, o uso de anéis metálicos enterrados, sendo que estes devem circundar o perímetro da edificação e que sejam, caso necessário, complementados por hastes verticais e/ou cabos dispostos radialmente. [1: Denomina-se eletrodo de aterramento a infraestrutura de aterramento.]
O aterramento elétrico deve ser confiável e deve cumprir os requisitos de segurança das pessoas. Deve também, conduzir correntes à terra sem oferecer riscos de danos térmicos, termomecânicos e eletromecânicos, ou mesmo de choques elétricos que possam vir a ser causados por tais correntes. Ainda, o aterramento deve funcionar eficientemente sem alterar o funcionamento adequado das instalações elétricas a ele conectadas. 
Um aterramento elétricos eficiente deve ser capaz de oferecer um caminho de baixa resistência para as correntes que serão direcionadas ao solo, deve ter a capacidade de dispersar estas correntes no solo e, deve ser resistente e suportar a corrosão causada por sais e ácidos presentes no solo. 
O aterramento elétrico deve, ainda, cumprir uma função de grande importância. Seu funcionamento deve garantir a atuação imediata dos dispositivos de proteção contra sobrecorrentes e sobretensões, quando os mesmos forem acionados de acordo com o comportamento da instalação elétrica. [2: O sistema de aterramento elétrico é parte integrante dos circuitos através dos quais as correntes, em momento de funcionamento inadequado da instalação elétrica, irão circular. Cabe aos Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), integrante ao Sistema de Aterramento Elétrico, escoar e absorver as correntes ocasionadas por descargas atmosféricas. ][3: Fusíveis, Disjuntores, DRs, DPSs, Relés de Sobretensão. ]
RESISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE ATERRAMENTO
A qualidade e a eficiência de um aterramento elétrico são determinadas principalmente pelo valor da resistência do aterramento. Para analisar este parâmetro, deve-se efetuar a medida da resistência do aterramento existente. 
A resistência do aterramento pode ser medida pelo método conhecido como Método da Queda de Potencial, ou Método dos Três Terminais, método este utilizado no experimento deste relatório. 
Este método consiste na utilização de um eletrodo de aterramento sob ensaio, T, o qual será fincado em um ponto estratégico do sistema de aterramento. Um outro eletrodo, T1, é aterrado a uma distância do eletrodo T tal que não haja influência mútua entre eles. A distância recomendada entre os dois eletrodos deve ser superior a 3 ou 4 vezes a maior dimensão linear do aterramento (pelo menos 40 metros para pequenos aterramentos) e, caso seja um aterramento de malha, esta distância deve ao menos 100 metros. 
Um eletrodo auxiliar, T2, é inserido no solo na metade da distância entre o eletrodo T e o eletrodo T1. Mede-se então a queda de tensão entre T e T2. A resistência de aterramento do eletrodo T é dada pela queda de tensão entre T e T2 dividida pela corrente que flui entre T e T1. [4: O eletrodo T2 deve ser cravado em um ponto sobre o patamar da curva de potencial, ou seja, no ponto em que a tensão entre os eletrodos T e T1 seja o mais linear possível. ]
Para garantir que os valores obtidos estão corretos, repete-se o procedimento de medida deslocando-se T2 em 6 metros na direção de T e, depois, deslocando-o 6 metros na direção de T1. Se as três medidas forem concordantes entre si, tem-se que o valor obtido é a resistência de aterramento do eletrodo T. Caso as medidas divirjam entre si, deve-se repetir o procedimento para uma distância maior entre T e T1. A figura 1 mostra o esquemático do procedimento de medida. 
Figura 1: Esquemático do procedimento de medição da resistência de aterramento. Fonte: NBR-5410/2004
RESULTADOS
Para obter o valor da resistência do aterramento didático estudado, foi utilizado o Método dos Três Terminais. Para isso, os eletrodos usados foram na forma de hastes de aço de alta camada de cobre por eletrodeposição (254μm de espessura), copperweld, com as seguintes dimensões: 5/8 de polegada de diâmetro e 3m de comprimento. Foi utilizado também, um dispositivo eletrônico para medida da resistência ("Terrômetro" MTD 20KW), fios para realizar as conexões necessárias, trena para medida das distâncias entre os condutores e um termômetro para aquisição da temperatura na qual as medidas foram tomadas. 
O procedimento de medição é como segue:
Posicionou-se o "Terrômetro" próximo ao aterramento, certificando-se que este estava desconectado da instalação. 
Selecionou-se uma direção de medida.
Fincou-se o eletrodo T1 a uma distância de 40 metros do centro elétrico do aterramento, eletrodo T. 
Cravou-se o eletrodo T2 na metade da distância linear entre T e T1 (20m). 
Após o procedimento ser realizado, o "Terrômetro" foi conectado aos eletrodos e o valor para a resistência de aterramento foi obtida. 
O procedimento foi repetido deslocando-se o eletrodo T2 em 6 metros na direção de T (posição X) e, depois, 6 metros na direção de T1 (posição Y). 
Os valores coletados, para uma temperatura de 27°C ambiente e 25°C no solo, são mostrados na tabela 1.
Tabela 1 - Resistência de Aterramento (Direção 1)
	Posição do eletrodo T2
	Resistência (Ω)
	Ponto médio
	628
	Posição X
	637
	Posição Y
	606
O procedimento de medição foi repetido para uma nova direção. Como o aterramento estudado possui geometria quadrada, as duas direções tomadas foram de acordo com a maior distância entre os vértices do quadrado formado pelas hastes do aterramento. Ou seja, as duas direções escolhidas devem ser perpendiculares entre si. 
Os valores obtidos para a segunda direção escolhida, para uma temperatura de 28°C ambiente e 26°C no solo, são mostrados na tabela 2.
Tabela 2 - Resistência de Aterramento (Direção 2)
	Posição do eletrodo T2
	Resistência (Ω)
	Ponto médio
	546
	Posição X
	549
	Posição Y
	542
DISCUSSÃO
Analisando os valores obtidos por meio das medidas da resistência do aterramentoelétrico, pode-se discutir a respeito dos resultados adquiridos. 
As resistências mostradas na tabela 1 estão dentro do desvio máximo tolerado, 10% em relação ao valor obtido para o eletrodo no ponto médio. Logo, a resistência de aterramento é tomada como sendo aquela medida no ponto médio, 628Ω. 
O mesmo é observado para as resistências mostradas na tabela 2, as quais, também, estão dentro do desvio máximo tolerado. A resistência do aterramento, medida na segunda direção, é, então, 546Ω. 
A resistência do aterramento estudado, então, é dada pela média entre os dois valores encontrados. Logo, o valor da resistência média de aterramento é 587Ω.
Observa-se que os valores obtidos para a resistência do aterramento variam amplamente entre as duas direções nas quais foram tomadas as medidas. Este fenômeno não é o esperado, visto que como o aterramento possui geometria quadrada, ambas as direções escolhidas deveriam resultar em valores próximos um do outro. Diversos fatores podem ser responsáveis por essa variação encontrada, entre eles, falhas no procedimento de medição, imprecisão das direções escolhidas, aparelhagem utilizada, composição química e física do solo, temperatura e umidade, entre outros. 
Segundo o IEEE, a resistência de aterramento deve ter valor próximo a 5Ω. A indústria de telecomunicações utiliza valores próximos ao estipulado pelo IEEE, enquanto que o ramo elétrico de potência utilizada valores menores que 5Ω. 
Para se obter uma resistência de aterramento aceitável, deve-se analisar e corrigir o solo onde o sistema de aterramento será construído, de modo a impedir que sua composição interfira no funcionamento adequado do escoamento de correntes. 
CONCLUSÃO
Por meio do método dos Três Terminais obteve-se o valor da resistência de aterramento para duas direções escolhidas. Embora os valores encontrados para a resistência do aterramento em cada direção tenham divergido entre si, foi observado que para cada direção os valores encontrados variando a posição do eletrodo T2 não excederam o limite de tolerância aceitado. 
A resistência média de aterramento foi calculada como sendo a média entre os dois valores encontrados para as duas direções escolhidas. O valor obtido foi igual a 587Ω, o qual é muito superior ao valores estipulado pelo IEEE. Todavia, deve-se levar em consideração que trata-se de um aterramento didático, sem fins industriais ou para usos que requerem proteção altamente confiável. Assim, o valor encontrado é razoável para o tipo de aterramento em questão. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 [1]	DORF, R.C; SVOBODA, J.A. "Introdução aos circuitos elétricos". Editora LTC (2012).
[2]	ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão - Março de 2008
[3]	BUENO, EULER. Material disponibilizado pelo professor, UFG, 2016.