Aula 5 e 6 - Tipos de aterramentos

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Definições básicas sobre aterramento
Universidade de Fortaleza
Aula do Curso Energias Renováveis
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4.2. Tensão de toque
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4. 3 Tensão de Passo
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Resistividade do solo
Em termos teóricos a resistividade de um solo não é mais do
que a resistência medida entre duas faces opostas de um
cubo, de composição homogénea, com um metro de aresta.
A sua unidade é o ohm.metro. A resistividade do solo
depende essencialmente da composição do terreno (solo
arável, areia húmida, betão, gravilha...) e também do
comportamento sazonal. Um solo húmido apresenta uma
resistividade inferior a um terreno seco.
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Resistividade do solo
Resistividade elétrica do solo ou resistividade do solo é a
resistência entre faces opostas do volume de solo,
consistindo em um cubo homogêneo e isótropo cuja aresta
mede uma unidade de comprimento.
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Fatores que afetam resistividade do solo
O solo tem uma composição bastante heterogênea, sendo
que o valor da sua resistividade pode variar de local para
local em função do tipo (argila, calcário, areia, granito, etc.),
do nível de umidade (seco, molhado), da profundidade das
camadas, da idade de formação geológica, da temperatura,
da salinidade e de outros fatores naturais.
Fatores intrínsecos
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Fatores que afetam resistividade do solo
Fatores extrínsecos
A resistividade do solo geralmente é afetada também por
fatores externos, como contaminação e compactação do
solo.
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Fatores que afetam resistividade do solo
Umidade
A resistividade varia bastante com a umidade no solo. Com
isso conclui-se que a resistividade acompanha os períodos
de chuva e seca das regiões, melhorando consideravelmente
em períodos chuvosos, conforme se verifica no quadro.
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Fatores que afetam resistividade do solo
Temperatura
A temperatura influencia na variação de resistividade do solo.
Verifica-se que o valor da resistividade não varia muito entre
as temperaturas de 10 a 60°C, porém aumenta seu valor
significativamente quando esta temperatura chega próximo a
100°C, onde o estado de vaporização deixa o solo mais
seco, com formação de bolhas internas, dificultando a
condução de corrente. Essa resistividade aumenta também
bruscamente e de maneira significativa quando a
temperatura fica abaixo de zero, tendo em vista que com o
gelo ocorre uma mudança brusca no estado de ligação entre
os grânulos que formam a concentração eletrolítica, tornado
o solo mais seco.
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Fatores que afetam resistividade do solo
Extratificação
O solo é, geralmente,
constituído por diversas
camadas, sendo que
cada camada
apresenta um valor de
resistividade e uma
espessura.
A determinação destes valores e a estratificação do solo são
muito importantes para o cálculo das características do
sistema de aterramento, essenciais para o desenvolvimento
dos projetos e estudos, assim como para a determinação de
potenciais de passo e solo.
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Fatores que afetam resistividade do solo
Extratificação
Como resultado da variação da resistividade das camadas
do solo, tem-se a variação da dispersão de corrente. A figura
abaixo apresenta o comportamento dos fluxos de dispersão
de corrente em um solo heterogêneo, em torno do
aterramento.
As linhas pontilhadas são as
superfícies equipotenciais. As
linhas cheias são as corrente
elétricas fluindo no solo.A
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5. Ligação a Terra
Quando ocorre um curto-circuito envolvendo a terra, espera-
se que a corrente seja elevada para que a proteção possa
operar e atuar com fidelidade e precisão, eliminando o defeito
o mais rapidamente possível.
Durante o tempo em que a proteção ainda não atuou, a
corrente de defeito que escoa pelo solo, gera potenciais
distintos nas massas metálicas e superfície do solo.
Portanto, procura-se uma adequada ligação dos
equipamentos elétricos a terra, para se ter o melhor
aterramento possível, dentro das condições do solo, de modo
que a proteçãoseja sensibilizada e os potenciais de toque e
passo fiquem abaixo dos limites críticos da fibrilação
ventricular do coração humano.
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6. Componentes e acessórios
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6. Componentes e acessórios
Molde (cadinho) de grafite
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6. Componentes e acessórios
Haste - Cabo Passante e Derivação
Haste - Cabo em X no TopoHaste - Cabo em X no Topo
Haste – Cabo em X no topo
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6. Componentes e acessórios
Haste - Cabo Lateral
Haste - Cabo em X no TopoHaste - Cabo em X no Topo
Haste – Cabo em T
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
MÉTODO DE WENNER
Este método utiliza um Megger (Terrômetro / Telurímetro)
para medir os valores de resistência necessários para o
cálculo de resistividade do solo. Este instrumento possuí
dois terminais de corrente e dois de potencial. As medidas
são realizadas fazendo circular, por meio da fonte interna
do aparelho, uma corrente elétrica entre as duas hastes
externas que estão conectadas aos terminais de corrente
C1 e C2. O aparelho indica na leitura o valor da resistência
elétrica medido entre as hastes ligadas aos terminais de
potencial P1 e P2. A resistência medida pode ser expressa
pela formula abaixo:
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
O método considera que praticamente 58% da distribuição
de corrente que passa entre as hastes externas ocorre a
uma profundidade igual ao espaçamento entre as hastes. A
corrente na verdade atinge uma profundidade maior, porém
sua dispersão é muito grande, e seu efeito pode ser
desconsiderado. Portanto podemos considerar para este
método que o valor da resistência medida é relativa a
profundidade "a" do solo.
MÉTODO DE WENNER
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
MÉTODO DE WENNER
Para se efetuar uma medição correta deve-se tomar alguns
cuidados, conforme abaixo:
- as hastes deverão ter aproximadamente 50 cm de
comprimento com diâmetro entre 10 e 15 mm;
- durante a medição as hastes deverão estar sempre
alinhadas, igualmente espaçadas , cravadas a uma mesma
profundidade (20 a 30 cm) e bem limpas, isentas de óxidos
ou gorduras;
-o aparelho e a carga da bateria deverão estar em boas
condições, e durante a medição ele deverá estar
posicionado simetricamente entre as hastes;
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
MÉTODO DE WENNER
- as condições do solo deverão ser levadas em
consideração (seco ou úmido);
- por questões de segurança não devem ser realizadas
medições em dias que houver riscos de descargas
atmosféricas, não deixar que pessoas estranhas ou
animais se aproximem do local e utilizar calçados e luvas
de isolação para executar as medições.
Para uma medição correta da resistividade do solo,
devemos em cada direção considerada efetuar diversas
medições, sendo recomendado para "a" os seguintes
espaçamentos 1 ; 2 ; 4 ; 6 ; 8 ; 16 e 32, onde teremos a
leitura dos diverso valores de resistência em ohms e
poderemos então calcular os valores de resistividade em
ohms metro de acordo com a formula abaixo:
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
MÉTODO DE WENNER
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
MÉTODO DE WENNER
O número de direções em que as medidas deverão ser
realizadas depende da importância e das dimensões do
sistema de aterramento, e das variações dos valores
encontrados durante as medições. Para cada ponto do
aterramento, ou posição do aparelho, recomenda-se efetuar
medidas em três direções, com ângulo de 60° entre si. No
caso de subestações deve-se efetuar medidas em vários
pontos, cobrindo toda a área da malha pretendida.
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
MÉTODO DE WENNER
Após a medição, devemos juntar os dados em uma tabela, e
avaliar quais deverão ser considerados e quais deverão ser
desprezados. Essa avaliação deverá ser realizada da
seguinte forma:
a) Calcular a média aritmética dos valores de resistividade
calculados para cada espaçamento;
b) Com base nessas médias calcular a diferença entre cada
valor de resistividade e a média de seu espaçamento;
c) Desprezar todos os valores de resistividade que tenham
desvio maior que 50% em relação a média Todos os valores
com desvio abaixo de 50% serão aceitos;
do solo.
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7. MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO
MÉTODO DE WENNER
d) Caso seja observado um elevado número de desvios
acima de 50%, recomenda-se realizar novas medidas no
local. Se a ocorrência dos desvios persistir, deveremos
considerar esta região independente para efeito de
modelagem;
e) Com os dados já analisados, calcula-se novamente a
média aritmética das resistividades remanescentes;
f) Com as resistividades médias para cada espaçamento,
tem-se os valores definitivos para traçar a curva r x a ,
necessária ao procedimento das aplicações dos métodos de
estratificação do solo.