Medição da resistividade do solo, métodos e medição

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Medição da resistividade do solo, métodos e medição
1
 
 
Márcio Luís de SOUZA
2
 
Joildo F. COSTA JÚNIOR
3
 
 
Instituto Tecnológico de Caratinga - Caratinga MG 
 
 
 
RESUMO 
 
Dentro do conceito de Instalações Elétricas, os sistemas de aterramento foram criados para 
proteger pessoas, animais e materiais, trazendo segurança, contra uma possível falha de um 
determinado sistema energizado e consequentemente a choques elétricos. Essa falha pode ser 
desde uma fuga de corrente elétrica de baixa intensidade até mesmo algo mais sério e visível 
que pode provocar defeitos em equipamento, motores e ocasionar um incêndio numa situação 
grave. A maior preocupação, de fato, é proteger a vida dos seres vivos a potencias elétricos 
perigosos. É importante, pois, também dizer que um bom aterramento elétrico, ou seja, bem 
dimensionado, dependerá de estudo de diferentes técnicas de como fazer a medição da 
resistividade do solo de acordo com o local, distância e o tipo de solo. 
PALAVRAS-CHAVE: Aterramento; Choque elétrico; Segurança; Resistividade e Solo. 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
 
 Este trabalho mostra de forma rápida e concreta a importância de um sistema de 
aterramento bem dimensionado, visto que esse é um importante aliado à segurança. Segundo 
Creder (2007), a malha de aterramento, ou simplesmente um eletrodo individual tem o 
objetivo de estabelecer um caminho, uma referência para a corrente elétrica, estabelecendo o 
fluxo de correntes desconhecidas ou indesejadas para a terra. Sendo estas: correntes de raios, 
descargas eletrostáticas, correntes de curto-circuito, entre outras. Mamede Filho (2010) vem 
ao encontro ao dizer que para a realização de um projeto de um sistema de aterramento, é de 
essencial importância que se conheça as características físicas do solo, principalmente no que 
diz respeito à sua constituição e resistividade elétrica, uma vez que conforme publicado na 
 
1 Trabalho submetido à disciplina de Instalações Elétricas Industriais referente à terceira etapa de notas, junho 2015. 
2
 Estudante do 7º. Semestre do Curso Engenharia Elétrica, email: <marciodesouza.luiz@gmail.com>. 
3 Orientador do trabalho. Professor do curso de Engenharia Elétrica, e-mail: <joildo.fernandes@doctum.edu.br>. 
2 
 
NBR 5419
[1]
 recomenda-se, para eletrodos artificiais, uma resistência de aterramento no solo 
de aproximadamente 10 Ω. Dessa forma, estando o projeto abaixo desse valor, será reduzido o 
gradiente de potencial do solo e a probabilidade de centelhamento. 
 Este trabalho mostrará os conceitos e técnicas de projetos de aterramento, composição 
do solo, nível de umidade e serão apresentados diferentes métodos de medição de resistência 
para que possa ser feita a correção do solo através de agentes físicos e/ou químicos, 
estabelecendo que a resistência do mesmo esteja conforme a norma para a efetividade do 
projeto de aterramento. 
 
2 OBJETIVO 
 
 
Apresentar os seguintes métodos de medição: 
 
 Amostragem física do solo; 
 Método da variação de profundidade; 
 Método dos dois pontos; 
 Método dos quatro eletrodos, com os seguintes arranjos: 
 O Arranjo do eletrodo central; 
 O Arranjo de Lee; 
 O Arranjo de Wenner; 
 O Arranjo Schlumberger – Palmer. 
 
 
 3 JUSTIFICATIVA 
 
 
 A tensão de contato limite que uma pessoa pode suportar indefinidamente sem risco 
dependerá da forma como se dá esse contato e critérios como umidade, intensidade e das 
condições ambientes. Um sistema de aterramento bem projetado proporciona uma segurança 
às pessoas e animais nessa área, criando um caminho alternativo para a corrente e facilitar a 
atuação dos dispositivos de proteção. Sendo que o solo tem uma composição bastante 
heterogênea, uma vez que o valor da sua resistividade pode variar de local para local em 
3 
 
função do tipo (argila, calcário, areia, granito, etc.), aí surge a importância do 
dimensionamento e parâmetros de medição. 
 
4. MÉTODOS E TÉCNICAS UTILIZADOS 
 
 
 Conforme proposto pela NBR 7117, o projeto de aterramento deverá obedecer a 
alguns critérios de dimensionamento da malha, sendo que este texto traz considerações sobre 
os diversos métodos de medição com diferentes formas para o método dos quatro eletrodos.
4
 
 O solo apresenta sua resistividade afetada por sua composição e agentes externos 
como a contaminação por produtos químicos e atuadores físicos. A tabela 1 fornece a 
resistividade de diferentes naturezas de solo, compreendida entre o mínimo e o máximo, esses 
valores devem ser usados na elaboração do projeto de malha de aterramento quando o 
projetista não dispor de aparelhos capazes de fazer essa medição de forma adequada. 
 
Tabela 1: Resistividade dos solos. Fonte: PINHEIRO (2013) 
Natureza dos solos 
Resistividade (Ω.m) 
Mínima Máxima 
Solos alagadiços e pantanosos - 30 
Lodo 20 100 
Húmus 10 150 
Argilas plásticas - 50 
Argilas compactas 100 200 
Terra de jardins com 50% de umidade - 140 
Terra de jardins com 20% de umidade - 480 
Argila seca 1.500 5.000 
Argila com 40% de umidade - - 80 
Argila com 20% de umidade - - 330 
Areia com 90% de umidade - - 1.300 
Areia comum 3.000 8.000 
Solo pedregoso nu 1.500 3.000 
Solo pedregoso coberto com relva 300 500 
Calcários moles 100 400 
 
 
4
 Este método é o mais utilizado para medições em grandes áreas como em parques eólicos, linhas de 
transmissão, etc. Sendo que a corrente de ensaio é injetada entre os dois eletrodos externo e a diferença de 
potência V, é medida entre os dois eletrodos internos. 
4 
 
4.1 Amostragem física do solo. 
 
 
 Conforme afirma Modena; Sueta (2011)
[4]
, este método geralmente é utilizado como 
um critério comparativo obtido através das medições em campo, tabela supracitada, pelo 
método dos quatros pontos. "Neste métodos são levantadas, em laboratório, as curvas de 
resistividade, em função da quantidade de água adicionada ao solo e também da capacidade 
que o solo tem de retê-la" (MODENA; SUETA, 2011, p. 2). 
 A partir desse levantamento, torna-se possível conhecer os parâmetros de 
comportamento da variação da resistividade do solo. Conforme dito, a partir dessa análise será 
possível estimar a umidade que o solo terá durante a maior parte do tempo, assim o valor da 
umidade será inversamente ao valor da resistividade desse solo e esses valores poderão ser 
consultados em tabelas. 
 
4.2 Método da variação de profundidade 
 
 
 Este método consiste em fazer ensaios de medições de resistência da terra para 
diferentes profundidades na qual será instalada o eletrodo de aterramento. Modena; Sueta 
(2011)
[4]
 diz que este método também é conhecido como "método de três eletrodos". 
 A resistência de aterramento de uma haste enterrada em um solo uniforme, para fins 
práticos de medição, é dada pela fórmula: 
 
 
 R = 













1
4
ln
2 r
L
xL
 Equação 1. 
 
Onde: 
R = resistência de aterramento. 
L = profundidade. 
r = raio da haste de ensaio. 
 
 
5 
 
 A partir dos dados obtidos na Equação 1 é possível estimar os valores da resistividade 
aparente em função do valor da resistência média e dos valores de comprimento da haste. 
 
4.3 Método dos dois pontos; 
 
 
 Conforme mostrado por Modena; Sueta (2011)
[4]
, este método apresenta valores que 
serão aproximados, servindo para avaliar a ordem de grandeza da resistividade, se tratando de 
pequenos volumes de solo. 
 Neste método, são instaladosdois eletrodos iguais em mesma profundidade, afastados 
a uma distância maior ou igual a 5 x L. Esses eletrodos são interligados por um cabo 
eletricamente isolado e é feita a medição da resistência em série destes eletrodos usando um 
terrômetro tipo alicate. 
 
Rm = 













r
L
x
Lr
L
x
L
xxR eee
2
ln
2
ln
2
22 221 


 Equação 2 
 
ou trabalhando a fórmula, tem-se: 
 







r
L
LRm
2
ln


 Equação 3 
 
 Em que: 
2 = é a resistividade média vista pelos dois eletrodos em (Ω.m); 
Rm = é a resistência medida em (Ω); 
L = é a profundidade de cravação (m); 
 r = é o raio do eletrodo (m). 
 
4.4 Método dos quatro eletrodos, com os seguintes arranjos 
 
 
 Este é considerado por Modena; Sueta (2011)
[4]
 como o método mais utilizado para a 
medição da resistividade média de grandes volumes de terra, para aterramento de grandes 
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estruturas. De uma forma geral, pequenos eletrodos são cravados no solo a pequenas 
profundidades, alinhados e espaçados em intervalos não necessariamente iguais. A corrente de 
ensaio é injetada entre os eletrodos externos e a diferença de potencial V é medida entre os 
eletrodos internos utilizando um voltímetro de alta impedância ou um potenciômetro, 
tornando possível a criação de tabelas referentes a esses valores de resistência. 
 
4.4.1 O Arranjo do eletrodo central 
 
 
 Este método de medição de resistência de aterramento é adequado para aplicações em 
locais em que, a resistividade é muito elevada ou onde é necessário prospectar em grandes 
profundidades. Onde os valores de aterramento podem ser obtidos através da fórmula descrita 
abaixo. 
 
I
V
d
ddd
H
2
211 )(2)(



 Equação 4 
 
Onde: 
H = (d1 + d2 + d3)/3 
Se d1 = d2 
I
V
d14 
 
 
 4.4.2 O Arranjo de Lee 
 
 
 Esse sistema de medição de aterramento utiliza 5 hastes como parâmetro de medição, 
requerendo duas medidas por espaçamento e permitindo detectar a variação nas espessuras 
das camadas do solo. O esquema pode ser visto na ilustração a seguir. 
7 
 
 
Figura 1: Arranjo de Lee. 
 
Para os seguintes dados: 
I = Corrente elétrica; 
P1 e P2 são os terminais para as medições comparativas entre os eletrodos: A - B e B - C; 
C1 e C2 são eletrodos de corrente; 
a = distância entre os eletrodos. 
 
 
4.4.3 O Arranjo de Wenner 
 
 
 Considerado pela NBR 7117 como o método mais utilizado, consistindo, basicamente, 
em quatro eletrodos alinhados e espaçados uniformemente em "a", enterrados a uma 
profundidade que não exceda a 10% do valor de "a ". 
 
 
Figura 2: Arranjo de Wenner. 
 
8 
 
 No arranjo da figura 2, é representado um equipamento em que uma corrente elétrica é 
injetada por meio dos eletrodos externos C1 e C2 e a diferença de potencial produzida é 
medida entre os eletrodos internos P1 e P2. 
 De acordo com Modena; Sueta (2011)
[4]
, quando b ≤ a/10, a equação poderá ser 
utilizada a seguinte fórmula: 
 







I
V
aP a 2)(
 Equação 5 
 
 Devendo ser realizadas várias medições com vários espaçamentos entre eletrodos para 
a obtenção da variação mais correta da resistividade com a profundidade. 
 
 4.4.3 Arranjo O Arranjo Schlumberger – Palmer 
 
 
 Este método de medição de aterramento consiste numa disposição para o método dos 
quatro pontos, onde o espaçamento central é mantido fixo, (geralmente a uma distância de 1 
metro), enquanto os outros espaçamentos variam de forma uniforme. A Figura 3 é um 
esquema deste arranjo. 
 
 
Figura 3 O Arranjo Schlumberger – Palmer. 
 
 De acordo com Modena; Sueta (2011)
[4]
, as curvas padrão para arranjo de 
Schlumberger em duas camadas são obtidas pela fórmula: 
 
9 
 
 
 






 

0
002
22
)()()(
2
),( dxxvxuJxvxuJxK
v
vu
vuas 
 Equação 6 
 
Em que: 
ρas = Resistividade do arranjo de Schlumberger; 
u = metade do afastamento das hastes de potencial = (1,0) / 2 v = metade do afastamento das 
hastes de corrente = (a + 1,0 + a) / 2; 
K(x) = função kernel das camadas; 
J0 (y) = função de Bessel de primeira classe de ordem zero. 
 
 Modena; Sueta (2011)
[4]
 diz que o arranjo de Schlumberger – Palmer é utilizado para 
medição de resistividade com grandes espaçamentos, geralmente em terrenos de alta 
resistividade, da ordem de 3.000 ohm.m ou maior. A Figura 4 apresenta este arranjo em que 
os eletrodos de potencial são situados muito próximos aos eletrodos de corrente 
correspondentes para melhorar a resolução da medida da tensão. 
 
 
Figura 4 O Arranjo Schlumberger – Palmer. Esquemas de ligação. 
Sendo: 
A = amperímetro; 
V = voltímetro; 
b = a profundidade dos eletrodos c distância entre os eletrodos de potencial; 
d = a distância entre os eletrodos de corrente e os eletrodos de potencia. 
 
 
 
10 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 
 Este trabalho tratou de forma rápida alguns dos mais importantes métodos de medição 
de resistência do solo para fim de aterramento elétrico. Mostrou-se a importância de conhecer 
os principais métodos, formas de ligação e esquemas matemáticos, dessa forma é possível 
entender como funciona os esquemas de aterramento em grandes e pequenos setores de 
consumo, bem como a planejar conceitos e técnicas de aplicação e aprimoramento de tais 
estudos . 
 
 
11 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
[1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5419: Proteção de 
 estruturas contra descargas atmosféricas. Rio de Janeiro: ABNT, 2001. Disponível em: 
 <http://www.comservicefire.com.br/docs/Para-raios/NBR%205419%20-%20Para- 
raios.pdf>. Acesso em 21 jun. 2015. 
[2] CREDER, Hélio. Dispositivos de seccionamento, proteção e aterramento. In. _______. 
 Instalações Elétricas. 15 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. p. 105-43. 
[3] MAMEDE FILHO, João. Sistemas de aterramento. In. _______. Instalações Elétricas 
 Industriais. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010. p. 394-21. 
[4] MODENA, Jobson; SUETA, Hélio. Aterramento Elétrico. O Setor Elétrico, s.l., 2011. 
 Disponível em: 
 <http://www.osetoreletrico.com.br/web/documentos/fasciculos/Ed60_fasc_aterramento_ 
 capI.pdf>. Acesso em 21 jun. 2015. 
[5] _______. Medição da resistividade do solo. O Setor Elétrico, s.l., 2011. Disponível em: 
 <http://www.osetoreletrico.com.br/web/documentos/fasciculos/Ed70_fasciculo 
 _aterramentos_cap11.pdf>. Acesso em 19 jun. 2015. 
[6] _______. Procedimentos para medição da resistividade do solo. O Setor Elétrico, s.l., 
 2011. Disponível em: 
 <http://www.osetoreletrico.com.br/web/documentos/fasciculos/Ed71_fasc_aterramentos_c
 ap12.pdf>. Acesso em 21 jun. 2015. 
[7] PINHEIRO, Tiago F. Leão. Sistemas de aterramento em Baixa Tensão. (Graduação em 
Engenharia elétrica). Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro: UFRJ, 2013. 
Disponível em: < http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10006066.pdf>. 
Acesso em 20 jun. 2015.