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ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 0 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br ATERRAMENTO ELÉTRICO - MEDIÇÕES Paulo Edmundo da F. Freire (paulofreire@paiolengenharia.com.br) Engo Eletricista e Mestre em Sistemas de Potência pela PUC-RJ Especialização em Aterramento e Interferências na SES, Montreal, Canadá Doutorando em Geologia/Geofísica pela Unicamp Diretor da PAIOL Engenharia 1. MEDIÇÃO DE RESISTIVIDADE DO SOLO ................................................................. 1 1.1 O TERRÔMETRO ......................................................................................................... 1 1.2 MEDIÇÃO PELA TÉCNICA DE WENNER ................................................................... 2 1.3 MODELAGEM DO SOLO ............................................................................................. 4 2. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO ................................................. 10 2.1 TÉCNICA DA QUEDA DO POTENCIAL .................................................................... 10 2.2 TÉCNICA DA QUEDA DO POTENCIAL COM ALTA FREQUÊNCIA ........................ 15 2.3 MEDIDORES DE “LOOP DE TERRA” ...................................................................... 19 2.4 TESTES DE CONTINUIDADE EM ARMADURAS DE CONCRETO .......................... 23 2.5 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 25 ANEXO I.I - ANEXO D DA NBR-5410/2004 ..................................................................... 26 ANEXO I.II - ANEXO F DA NBR-5419/2015 ..................................................................... 27 ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 1 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br 1. MEDIÇÃO DE RESISTIVIDADE DO SOLO A resistividade é o parâmetro mais importante na análise do comportamento elétrico do solo, sendo determinante do desempenho de eletrodos de aterramento à baixa frequência. Estudos e projetos de aterramento exigem o conhecimento da resistividade do solo, parâmetro este essencial para o cálculo de resistências de aterramento e de potenciais na superfície do solo. 1.1 O TERRÔMETRO Para a medição de resistividades do solo utiliza um equipamento denominado "TERRÔMETRO", que é composto, basicamente, por uma fonte de tensão alternada, por um voltímetro e por um amperímetro, sendo que o mostrador do equipamento é calibrado para fornecer a relação entre a tensão e a corrente (resistência). O equipamento possui 4 bornes, que são interligados aos pontos de medição na superfície do solo através de quatro eletrodos, dois de corrente (C1 e C2) e dois de potencial (P1 e P2). A técnica de medição de resistividade do solo mais difundida para estudos de aterramento elétrico é o método de Wenner, que emprega quatro eletrodos de medição igualmente espaçados, cujo esquema básico de medições é apresentado na Figura 1.1. Figura 1.1: conFiguração Wenner para medição de resistividades aparentes do solo. 1.1.1 Características dos Terrômetros O comportamento do solo em uma situação real de medição de resistividade pode ser aproximado por meio de um circuito equivalente, formado pela associação de cinco resistores, conforme ilustrado na Figura 1.2. As resistências de aterramento das hastes correspondem aos resistores C1, P1, P2, e C2. No que se refere à corrente injetada no solo, o medidor “vê” as resistências de C1 e C2 em série. A tensão entre as hastes de potencial será proporcional à corrente injetada, podendo ser simulada, portanto, pela resistência R, dependente apenas da resistividade aparente e do espaçamento. Esta modelagem desconsidera os efeitos de acoplamento indutivo entre os condutores de corrente e de tensão que são usualmente lançados paralelamente no solo, o que é válido para espaçamentos de medição inferiores a 32 metros. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 2 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br As normas genéricas de aparelhos de medição recomendam a utilização dos mesmos no terço superior da escala, e definem a classe de precisão estipulando um erro máximo em porcentagem do fim-de-escala, mas que se aplica a qualquer medição, isto é, uma medição de 2 usando a escala de 20 de um aparelho de classe 5 %, pode ter seu valor real entre 1 e 3 . No caso específico de medidores de terra, o fabricante deve informar os valores máximos admissíveis de resistência de aterramento das hastes de medição. Os melhores equipamentos, além de informar estes valores para cada escala de medição, que usualmente são distintos para as hastes de corrente e de tensão, possuem alarmes que alertam o usuário quando as condições de medição estão fora da faixa admitida. No caso de não serem disponíveis as informações do fabricante quanto aos valores máximos de resistências das hastes de medição, é recomendável a realização de testes prévios, em bancada, com o auxílio de um circuito como o acima ilustrado, que proporcione o conhecimento das limitações do aparelho. No campo, caso o equipamento não possua um sistema de alarme de condição inadequada de medição, deve-se sempre medir, previamente, a resistência das hastes, o que pode ser feito com o próprio equipamento, antes de se iniciar os procedimentos normais de medição. No caso das hastes apresentarem resistências superiores aos valores máximos previamente determinados, pode-se tentar reduzir estas resistências por umidificação do solo, com maior profundidade de cravação, ou pela utilização de mais de uma haste em paralelo. Figura 1.2: circuito equivalente da medição WENNER. 1.2 MEDIÇÃO PELA TÉCNICA DE WENNER As medições de resistividade do solo permitem a determinação de um modelo de solo, que consistirá na melhor representação possível do meio no qual estão imersos os eletrodos de aterramento, para efeito de cálculos de resistências ou para simulação digital. O modelo a ser obtido será limitado pela quantidade e qualidade das medições de resistividade do solo disponíveis, e pelos recursos a serem utilizados nos cálculos e simulações. C1 P1 P2 C2 R TERRÔMETRO ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 3 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br O método de Wenner foi desenvolvido por Dr. Frank Wenner, do antigo U.S. Buerau of Standards (hoje NIST – National Institute of Standards and Technology), em 1915. Consiste na injeção de corrente entre dois eletrodos externos C1 e C2 e na simultânea medição da diferença de potencial entre os eletrodos internos P1 e P2 (Figura 1.3), com os quatro eletrodos alinhados e igualmente espaçados, cravados a uma profundidade que em geral, é uma pequena fração do espaçamento entre os eletrodos. O procedimento é realizado para diversos valores de espaçamento entre eletrodos (a), que normalmente obedecem à seguinte progressão geométrica: a = 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64m.... Tem-se, portanto, que para cada ponto de medição de resistividade do solo são efetuadas diversas leituras de resistência, correspondentes à variação do espaçamento entre eletrodos, que podem ser associadas à resistividade aparente do solo pela equação a = 2.a.R, onde o termo 2a, designado como fator geométrico, refere-se a distribuição de corrente em um hemisfério isotrópico. O parâmetro R é a resistência lida (em Ohms), dada pela relação entre a queda de tensão V e a corrente injetada I R = V/I. As medições resultam em Tabelas de resistência x espaçamento entre eletrodos, que podem ser plotadas em gráficos. A partir das várias curvas resistência x espaçamentoentre eletrodos, para diversos pontos distribuídos pelo terreno em estudo, pode-se obter um modelo de solo estratificado em camadas, representativo de toda a área de interesse. É importante observar que, para um dado ponto de medição, os valores obtidos de resistividade aparente só serão coincidentes com a resistividade do solo, quando este apresentar resistividade uniforme desde a sua superfície até a profundidade correspondente ao espaçamento dos eletrodos. Na maioria dos casos práticos considera-se que as variações significativas da resistividade do solo no espaço ocorrem principalmente com a profundidade, sendo menos significativas as variações laterais. Figura 1.3: conFiguração de medição de resistividades aparente do solo pela técnica de Wenner e eixos para plotagem dos valores medidos. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 4 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br 1.3 MODELAGEM DO SOLO O cálculo de resistências e potenciais no solo por meio de expressões simplificadas exige a disponibilidade de um modelo de solo uniforme. Ocorre que este modelo só será válido para áreas que apresentam solo de resistividade uniforme até uma profundidade razoável - no mínimo da ordem da maior dimensão dos eletrodos enterrados - situação não muito frequente. Normalmente existem múltiplas camadas de solo com diferentes resistividades. Variações laterais também ocorrem, principalmente devido à existência de camadas de solos inclinadas em relação à superfície, inclinações estas que são normalmente são pouco acentuadas, se levarmos em consideração as dimensões de interesse (área a ser abrangida pelos eletrodos de aterramento). A determinação do modelo do solo de uma determinada região exige a realização de medições de curvas de resistividade aparente para diversos pontos. As medições devem ser feitas num período seco e, se possível, com o local já terraplenado e compactado. Os dados obtidos com estas medições devem ser "filtrados", tendo em vista a eliminação de valores considerados atípicos, resultantes da influência de "acidentes" locais, tais como rochas ou condutores enterrados no solo, não representativos, portanto, do solo local. Para a obtenção de um modelo de solo estratificado em camadas horizontais paralelas utiliza-se um programa de computador, ao qual pode ser fornecida a curva média ou todos os valores medidos considerados bons. As duas alternativas resultam em diferentes modelo de solo, pois a “média” de uma nuvem de pontos obtida pelo programa é baseada em métodos matemáticos (como mínimos quadráticos, por exemplo) e em técnicas de otimização. A curva média obtida pelo programa utilizando recursos matemáticos sofisticados não será, necessariamente, mais representativa do que uma simples curva média aritimética ou geométrica. 1.3.1 Dedução da Expressão Utilizada no Método de Wenner Seja o eletrodo pontual A, colocado à superfície de um meio homogêneo e semi- infinito, onde é injetada uma corrente I. A difusão de corrente a partir deste eletrodo se faz radialmente, sendo a densidade de corrente à distância x do mesmo dada pela expressão: J I S I x 2 2. . I P A x A diferença de potencial entre dois pontos radiais e espaçados de dx é dada por dV = .J dx, e do eletrodo até a distância x será dada pela expressão: ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 5 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br V Jdx I x dx x x . . . .0 20 2 sendo e I constantes, tem-se V I x . . .2 . Se considerarmos quatro eletrodos A, B, C e D alinhados e injetarmos uma corrente I entre A e D teremos o arranjo de Wenner: +I -I A B C D a É possível calcular a diferença de potenciais entre B e C a partir da seguinte expressão: V V V I AB I BD I AC I CD BC B c . . . .( ) . . . . . .( ) . .2 2 2 2 No caso particular do espaçamento constante entre eletrodos AB BC CD a , a expressão VBC reduz-se a: V I a BC . . .2 sendo a resistência dada, então, por R V I a BC BC 2. . . Verifica-se, a partir desta dedução, que esta expressão é aplicável sempre que os eletrodos de medição puderem ser considerados pontuais, o que ocorre quando a profundidade de cravação (p) for muito menor do que o espaçamento entre eletrodos (a), ou seja: p << a. 1.3.2 Modelo de Resistividade de Duas Camadas Um modelo de resistividade estratificado em duas camadas paralelas, conforme apresentado na Figura 1.4, é definido pelos parâmetros: 1 = resistividade da camada superior com espessura h, e 2 = resistividade da camada inferior com profundidade infinita. A expressão que define o potencial de um ponto da superfície do solo devido à uma injeção de corrente por um eletrodo pontual assume a seguinte forma: I P 1 h r 2 V I r k nh r p n n 1 2 1 2 12 1 2 1 2 . . . ( / ) / onde K = coeficiente de reflexão na interface entre as duas camadas de solo K 2 1 2 1 . ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 6 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br O somatório da quatro parcelas que definem a diferença de potenciais entre os eletrodos P1 e P2 de uma medição pela técnica de Wenner (com espaçamento a) resulta na expressão: V I a k n h a n h an n 1 2 1 2 1 12 1 4 1 2 4 2 . . . . . / . . / Desta fórmula obtém-se a expressão que exprime a resistividade aparente do solo, válida para a medição realizada com o espaçamento a: a a V I k n h a n h an n 2 1 4 1 2 4 21 2 1 2 1 1 . . . . . / . . / A divisão a/1 resulta na expressão que define as curvas de solos estratificados em duas camadas. Se considerarmos os solos que possuem a primeira camada com parâmetros unitários (1 = 1.m e h = 1m.) podemos construir as curvas padrão de solos estratificados em duas camadas, definidas por Tagg (Gráfico 1.1), pela plotagem da família de curvas -1 < k < 1, nos eixos a/1 e a/h. O ajuste da curva média de resistividades aparentes medidas, plotada em uma escala bilogarítimica, sobre um conjunto de curvas padrão traçadas na mesma escala, permite a obtenção, por meio gráfico, da estratificação do solo em um modelo de duas camadas. Este ajuste é obtido pelo deslocamento da curva medida sobre o conjunto padrão, com a movimentação nos eixos horizontal e vertical, até que se consiga o melhor casamento possível entre as curvas (Gráfico 1.2), método este que pressupõe considerações subjetivas quanto à escolha da "melhor curva". A plotagem das curvas de Tagg em escala bilogarítimica está associada à representação pela função: ln(a/1) = F[ln(a/h)]. A coordenada de um ponto pertencente a uma das curvas padrão, com parâmetros unitários para a primeira camada do solo, será: y = ln a - ln 1 = ln a --> no eixo Y x = ln a - ln 1 = ln a --> no eixo X Os casos em que 1 e/ou h não são unitários justificam, portanto, a translação vertical (de -ln1) ou horizontal (de -lnh) das curvas. A estratificação do solo em um modelo de duas camadas pode ser também obtida por métodos numéricos, utilizando o ajuste das curvas pelo processo iterativo dos mínimos quadrados, com correções diferenciais, o que elimina a subjetividade da comparação por superposição de curvas e torna mais rápida e precisa a modelagem. A equação das curvaspadrão demonstra que a resistividade aparente é função da resistividade e da espessura da camada superior do solo, e do coeficiente de reflexão, ou seja, a = F(1,k,h). O objetivo é a obtenção dos valores de 1, k e h que minimizam o somatório: [ ( , , )]Y F k hj j i i i j 1 2 , onde ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 7 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Yj = valores medidos e F k hj i i i( , , )1 = valores calculados em cada iteração i. A partir dos valores iniciais estimados de 1, k e h, o processo iterativo gera novos valores para estas variáveis, encerrando-se quando < tolerância admitida, calculada a partir das variações 1, ,k hentre iterações consecutivas com a seguinte expressão: 1 1 k k h h Este programa constitui-se em uma excelente ferramenta para a estratificação do solo em um modelo de duas camadas, quando o resultado das medições evidencia este tipo de solo. NÍVEL DO SOLO H 2 = H 1 1 ( .m) 2 ( .m) Figura 1.4: modelo de solo de dupla camada. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 8 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Gráfico 1.1: curvas padrão para a estratificação de solos em um modelo de duas camadas. 1.3.3 Modelo de Resistividade de Três Camadas A classificação qualitativa de Telford é feita com base nos valores de resistividade do modelo de 3 camadas: curva tipo H – apresenta um valor mínimo (ρ1 > ρ2 < ρ3); curva tipo K – apresenta um valor máximo (ρ1 < ρ2 > ρ3); ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 9 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br curva tipo A – apresenta valores de resistividade crescentes (ρ1 < ρ2 < ρ3); curva tipo Q – apresenta valores de resistividade decrescentes (ρ1 > ρ2 > ρ3); Para classificar uma curva de 3 camadas, toma-se o tipo que corresponde as três primeiras camadas, seguido do tipo que corresponde às 2ª, 3ª e 4ª camadas, seguido do tipo que corresponde às 3ª, 4ª e 5ª camadas, e assim por diante. Por exemplo, uma curva ρ1 > ρ2 < ρ3 > ρ4 > ρ5 é classificada como tipo HKO. Caso a curva de resistividades aparentes seja característica de um solo de três ou mais camadas, e na falta de melhores recursos (curvas padrão ou programa computacional), pode-se eliminar uma ou mais medidas ou fazer a estratificação por etapas (Gráfico 1.2). Cabe observar que o procedimento aparentemente conservativo de se desprezar as camadas intermediárias de mais baixa resistividade, de forma que as medições restantes permitam a caracterização de um modelo de resistividade em duas camadas, pode levar a uma estimativa mais otimista da resistividade da camada mais profunda. a) b) Gráfico 1.2: ajuste gráfico da curva média de resistividades aparentes sobre as curvas padrão (a) e modelagem por etapas em um modelo de três camadas (b). Gráfico 1.3: aproximação de modelos característicos de três camadas por modelos em duas camadas. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 10 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br 2. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO A resistência vem a ser o parâmetro básico de avaliação de um aterramento, sendo que a sua medição visa a confirmação de valores de projeto, o levantamento de dados para a realização de estudos, ou a verificação da integridade dos eletrodos enterrados. Foram desenvolvidas algumas tecnologias para medição de resistências de aterramento, considerando a diversidade de conFigurações que sistemas de aterramento podem apresentar, dentre as quais merecem ser citadas: malhas ou grupo de eletrodos de pequenas dimensões (no máximo com algumas dezenas de metros) - tipicamente aterramentos de pequenas subestações ou de instalações de pequeno porte; malhas de aterramento de instalações de porte - grandes subestações ou instalações industriais; sistemas multiaterrados - redes telefônicas (blindagem dos cabos e mensageiro), redes de distribuição (blindagem dos cabos e fio neutro), redes captoras de descargas atmosféricas com muitas descidas, pára-raios de linhas de transmissão etc. Nos dois primeiros casos aplica-se, usualmente, a técnica da queda de potencial. O princípio de aplicação deste método, envolve a injeção de uma corrente de teste entre a malha a ser medida e um eletrodo auxiliar de corrente, e a realização de uma série de medições de tensões entre a malha e um eletrodo auxiliar de potencial. Para o primeiro caso a utiliza-se o aparelho “Terrômetro”, acionado por uma fonte portátil de tensão contínua (bateria ou pilhas). No segundo caso a medição não pode ser feita com o auxílio do Terrômetro, que não dispõe de fonte com potência suficiente, fazendo- se necessária a aplicação de um curto-circuito controlado para a terra e a utilização de malhas de medição auxiliares em locais remotos. Para os sistemas extensos multiaterrados existem duas tecnologias. A primeira, como as anteriores, faz uso da técnica da queda de potencial, porém utiliza um tipo especial de Terrômetro que opera com frequência elevada (da ordem de dezenas de kHz), sendo tipicamente aplicável para a medição de resistências de pés de torres de linhas de transmissão. As torres são interligadas pelos cabos pára-raios, porém a injeção de uma corrente de medição de alta frequência faz com que a maior parte desta corrente dissipe-se para o solo pelo aterramento da torre que está sendo medida, sendo a sua circulação para as demais torres da linha de transmissão limitada pela elevada impedância do cabo pára- raios para a frequência de medição. A segunda tecnologia para a medição de aterramentos extensos multiaterrados utiliza um equipamento denominado pelos fabricantes “Ground Tester”, que mede “loops de terra”. 2.1 TÉCNICA DA QUEDA DO POTENCIAL A Figura 2.1 apresenta a conFiguração para medição de resistências de aterramento pelo método da queda de potencial, utilizando um Terrômetro. No texto que se segue o termo "malha" designa o elemento cuja resistência deve ser medida, e o termo "eletrodo" designa os elementos auxiliares de medição. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 11 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Figura 2.1: conFiguração para medição de resistências de aterramento pelo método da queda de potencial. Para as medições de resistências de aterramento pelo método da queda de potencial, o eletrodo de potencial é deslocado em uma série de pontos dispostos na superfície do solo, ao longo da reta que une a malha de aterramento e o eletrodo de corrente, com afastamentos crescentes em relação à malha, objetivando a detecção da elevação de potencial da malha em relação à terra remota (potencial zero) devido à corrente de teste. A realização desta medição exige alguns cuidados especiais em relação ao espaçamento entre a malha e o eletrodo de corrente, que devem estar distantes o suficiente para que não ocorra a sobreposição das respectivas áreas de influência, conforme ilustrado na Figura 2.2. O correto afastamento entre estes elementos, dá origem à formação de um patamar de potencial zero (terra remota) entre os mesmos. O eletrodo de potencial deve ser deslocado em relação ao aterramento sob medição, até a estabilização dos valores de resistência medidos, o que significa que a terra remota (o patamar de potencial zero) foi atingida. A Figura 2.3 apresenta as curvas típicas de medição de resistência de aterramento pelo método da queda de potencial, em função do arranjo dos eletrodos decorrente e de potencial. A curva A corresponde a uma medição na qual a malha e o eletrodo de corrente estão suficientemente espaçados para assegurar a formação de um patamar, que corresponde ao valor da resistência de aterramento. A curva B representa um resultado típico de medição efetuada com espaçamento insuficiente entre malha e eletrodo de corrente, em que a não formação do patamar impossibilita a identificação do valor da resistência de aterramento. Neste caso, é possível o deslocamento do eletrodo de potencial em sentido contrário ao do circuito de corrente, o que permite a formação de um patamar, conforme ilustra a curva C. É muito comum, em instalações já existentes, a ocorrência de elementos metálicos enterrados próximos ao eletrodo sob medição, tais como tubulações metálicas, ferragens de fundações e outros aterramentos próximos. Estes elementos, apesar de não estarem interligados à malha, alteram a distribuição das equipotenciais ao seu redor, o que pode resultar na formação de patamares que não correspondem ao valor da resistência de aterramento da malha. Este tipo de patamar é formado devido ao deslocamento do eletrodo de potencial ao longo de uma equipotencial formada pelo elemento metálico enterrado. Desta forma, para a escolha da direção de deslocamento do eletrodo de potencial, é importante a obtenção de informações relativas, não somente à geometria da malha, como também, ao posicionamento dos principais elementos metálicos enterrados próximos. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 12 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br O método da queda de potencial permite que o deslocamento do eletrodo de potencial possa ser efetuado ao longo da mesma direção do circuito ou em outra direção qualquer. Disposições alternativas correspondem ao deslocamento do eletrodo de potencial em direção perpendicular ou oposta com relação ao circuito de corrente, objetivando a eliminação do acoplamento indutivo entre os circuitos de medição (de corrente e de tensão). Entretanto, as interferências nas medições devido a este acoplamento são desprezíveis para pequenos espaçamentos, somente tornando-se significativas em medições de grandes malhas de aterramento, quando esta técnica de medição é utilizada com a injeção de corrente em lugar do Terrômetro. Figura 2.2: perfis de potenciais na superfície do solo para arranjos de eletrodos corrente com (b) e sem (a) acoplamento resistivo mútuo. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 13 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Figura 2.3: curvas típicas de medição de resistências de aterramento, em função da localização dos eletrodos auxiliares. 2.1.1 A Distância Padrão de 62% Frequentemente os manuais de medição de resistências de aterramento pelo método da queda de potencial recomendam que as leituras se façam com o eletrodo de medição de potencial cravado no solo a uma distância de 62% do espaçamento entre a malha e o eletrodo auxiliar de corrente, contados a partir da primeira. Recordando que o potencial em um ponto da superfície do solo, distante x unidades de espaço de uma fonte pontual de corrente I (onde e I são constantes) pode ser calculado pela expressão: V I x . . .2 . Se considerarmos a malha m, cuja resistência desejamos medir, e os eletrodos p e c alinhados, e injetarmos uma corrente I entre m e c teremos o seguinte arranjo: +I -I V V I D m I . . .2 , m p c d1 d2 D onde VI é o potencial da malha com relação ao terra remoto devido à injeção de I. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 14 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br O potencial no ponto p é determinado pela soma de duas parcelas de tensão, resultantes das injeções de corrente I nos pontos m e c, conforme a expressão abaixo: V I d I d I d I D dp . . . . . . . . . . . . ( )2 2 2 21 2 1 1 . O potencial no solo medido pelo terrômetro será: V V V V I D I d I D d m p I . . . . . . . . .( )2 2 21 1 . Porém, se p está localizado no terra remoto entre os pontos m e c, então V = VI, logo: V V I D I d I D d D d D d I . . . . . . . . .( )2 2 2 0 1 1 1 1 1 1 1 Tem-se, então, a equação do segundo grau d D d D1 2 1 2 0 . , cuja solução resulta que d D D1 5 1 2 0 ( ) ,62 . Esta solução significa que o patamar da curva de resistências medida pela técnica da queda de potencial, que caracteriza o valor da resistência de aterramento da malha sob medição, está localizado a uma distância de 62% do espaçamento entre a malha e o eletrodo auxiliar de corrente, sendo válida apenas sob as seguintes condições: a malha deve estar bastante distante do eletrodo auxiliar de corrente, o suficiente para que não ocorram efeitos de acoplamento resistivo mútuo entre os mesmos; e o solo deve ser ideal, uniforme e homogêneo, sem nenhuma estrutura que possa interferir na circulação de correntes (seja enterrada ou aérea, porém multiaterrada). 2.1.2 Aspectos Relativos ao Posicionamento dos Eletrodos de Medição A colinearidade dos eletrodos de corrente e potencial é um requisito básico dos diversos sistemas de medição de resistividade do solo, que envolvem a injeção de corrente no solo entre dois eletrodos e a determinação da resistividade média do solo dos diversos "caminhos" percorridos pela corrente na região entre os eletrodos. Quando os eletrodos de corrente estão próximos, apenas os "caminhos" superficiais são incluídos. Quando estão longe, regiões cada vez mais profunda do solo vão sendo incluídas no processo. Esta geometria longitudinal da medição, exige o alinhamento dos eletrodos de corrente e de potencial, caso contrário mede-se diferenças de potencial em um caminho diferente do caminho principal de percurso da corrente injetada no solo. Este requisito de colinearidade dos eletrodos de teste, é frequentemente extrapolado para a medição da resistência de aterramento, que tem uma geometria semi-esférica e não longitudinal. Na medição da resistência de terra, o circuito de corrente injeta corrente na malha, que difunde-se no solo em todas as direções, aproximadamente dentro de uma semi- esfera (se o solo for relativamente uniforme). Deseja-se medir a elevação de potencial de terra da malha até a Terra Remota, resultante da injeção de corrente. A elevação de potencial medida dividida pela corrente injetada, estabelece o valor de resistência da malha. A Terra Remota, teoricamente é qualquer lugar alem de um circulo imaginário, bem distante das bordas da malha. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 15 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Como não há nenhuma direção previlegiada para se medir a elevação de potencial, não existe qualquer obrigatoriedade de colinearidade dos eletrodos de potencial e de corrente. As medições feitas por Eleck em malhas com valores ohmicos menores que um ohm, exigiam que houvesse perpendicularidade entre os circuitos de corrente e de potencial, com o objetivo de minimizar o efeito indutivo da corrente de medição sobre o circuito de medição de potencial. Tem-se, ainda, que se os circuitos de corrente e potencial estiverem em linha, a medição de potencial até a Terra Remota pode ser completamente alterada pela injeção de corrente no solo nas imediações do eletrodo de corrente, onde ocorre uma elevação de potencial no solo de polaridade contrária daquela criada pela malha, na outra extremidade do circuito de corrente.Este fato dificulta a formação de um patamar de tensão quando a medição de resistência de aterramento é realizada com os circuitos de corrente e tensão alinhados, ao contrário do que ocorre quando os circuitos de corrente e potencial são dispostos em direções perpendiculares, ou inclinadas. O processo de medição pode ser assim resumido: colocação da haste auxiliar de corrente num ponto distante (em relação à dimensão da malha); medição da resistência em 3 pontos intermediários ao longo da distância malha-haste de corrente (deslocamento da haste de 10% em torno de um ponto localizado entre 60% e 70% desta distância); se não é detectado um patamar, aumenta-se a distância, com o deslocamento da haste de corrente para uma nova posição e repete-se o processo até que o patamar seja observado (quando registra-se o valor da resistência medida); passa-se, então, a deslocar a haste de potencial numa direção aproximadamente ortogonal (ou inversa, dependendo das restrições locais), mantendo a haste de corrente na posição original. Adotando-se as mesmas distâncias para a haste de potencial em relação à malha usadas no caso da medição de sucesso na direção anterior, a resistência medida deve ter valor aproximadamente igual à medida naquele caso. Se isto não ocorrer, é recomendável escolher outra direção para a colocação da haste de corrente e repetir todos os passos anteriores. 2.2 TÉCNICA DA QUEDA DO POTENCIAL COM ALTA FREQUÊNCIA Esta metodologia utiliza o método convencional de medição de resistência de aterramento pela queda de tensão, sendo aplicada, porém, com os eletrodos de corrente posicionados “relativamente próximos” à base da torre, uma vez que a alta-frequência restringe a área de circulação de corrente no solo. O levantamento da curva de resistência de aterramento em função da distância do eletrodo de potencial é feito da mesma maneira que na medição com baixa frequência. Essa metodologia pode ser utilizada para a medição de instalações energizadas, sendo aplicável a aterramentos de instalações não muito grandes, tais como torres de linhas de transmissão ou de aerogeradores, sites de telecomunicações, malhas de subestações de sub-transmissão ou de distribuição. Apresenta, ainda, a vantagem de ser aplicável a locais com pouca área disponível para lançamento dos circuitos de corrente e de potencial, em virtude da menor distância requerida para a cravação do eletrodo remoto de corrente. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 16 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br O instrumento de medição deve possuir um módulo gerador de sinal de alta-freqüência (algumas dezenas de kHz), com sinais de corrente da ordem de algumas dezenas de mA, controlado por um cristal que dê estabilidade à freqüência. Filtros seletivos são necessários para eliminar o efeito das correntes parasitas de freqüência industrial presentes no solo. É recomendável que o instrumento permita a medição mesmo com altos valores de resistência dos eletrodos auxiliares. São os seguintes os componentes do circuito de medição com alta-freqüência (Figura 2.4): n1 RR e n1 LL - partes resistiva e indutiva da impedância do circuito formado pelos cabos de aterramento que acompanham as linhas de média-tensão; n1 RatRat - resistências dos aterramentos das torres de aerogeradores; mR e mL - partes resistiva e indutiva da impedância de aterramento da torre sob ensaio; cRE e cLE - partes resistiva e indutiva da impedância do cabo de interligação com o eletrodo de corrente; cRatE - resistência de aterramento do eletrodo de corrente; pRE e pLE - partes resistiva e indutiva da impedância do condutor de interligação com o eletrodo de potencial; pRatE - resistência de aterramento do eletrodo de potencial; C1, C2, C3 - banco de capacitores que pode ser utilizado para compensar a parte reativa do circuito de injeção de corrente. Este último banco de capacitores é necessário, de modo a compensar a indutância série do cabo de interligação com o eletrodo remoto de corrente, que introduz uma elevada impedância em série com a malha a ser medida. A Figura 2.5 ilustra o fato que esta medição é aplicável apenas à malhas que não sejam muito grandes, pois a corrente de alta- frequência restringe a sua circulação na malha às proximidades do ponto de injeção. A prática de medição com terrometros de baixa-frequência (tipicamente da ordem de centos e poucos Hz) revela que o eletrodo remoto de corrente precisa ser cravado a uma distância de 5 a 10 vezes a maior dimensão da malha a ser medida, para que se obtenha o necessário desacoplamento dentre estes dois pontos de aterramento. Com a injeção de uma corrente de alta-frequência esta distância pode ser reduzida, uma vez que a área de influência do aterramento é função inversa da raiz da frequência da corrente nele injetada. A Figura 2.6 ilustra o procedimento de medição da resistência de uma torre de linha de transmissão, que é o mesmo utilizado no método da queda de potencial. A Figura 2.7 ilustra a curva de resistências aparentes medida entre o eletrodo de potencial e a base da torre. A região do patamar caracteriza a resistência da base da torre para uma injeção de corrente de alta-frequência. Se este patamar não for formado, então tem-se que afastar o eletrodo de corrente remoto e recomeçar a medição. A Figura 2.8 ilustra o arranjo dos circuitos de medição, espaçados de modo a reduzir o efeito de acoplamento entre os mesmos, que é amplificado pela alta-frequência da corrente de teste. Em solos com resistividade elevada o eletrodo de corrente pode apresentar elevada resistência de aterramento, sendo recomendável a relação máxima 100:1 entre as resistências das malhas a ser medida e auxiliar. Se necessário pode-se obter a redução da resistência do eletrodo auxiliar pelo aumento da sua área (por meio do uso de um eletrodo composto por um grupo de subeletrodos), pelo aumento da profundidade e/ou pela diminuição da resistividade local com a adição de água, se possível salgada. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 17 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Figura 2.4: esquema simplificado da medição com alta-freqüência. Figura 2.5: medição com injeção de corrente de alta-freqüência – apenas parte da malha “enxerga” a corrente injetada. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 18 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Figura 2.6: procedimento de medição com injeção de corrente de alta-freqüência. Figura 2.7: curva de resistências aparentes medida pelo eletrodo de potencial. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 19 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Figura 2.8: separação mínima entre os eletrodos de corrente e de tensão, para que não ocorram interferências entre as linhas de corrente e de tensão. 2.3 MEDIDORES DE “LOOP DE TERRA” 2.3.1 Princípio de Funcionamento O princípio de funcionamento deste medidor consiste em um gerador CA que aplica uma tensão numa bobina com N espiras, cujo núcleo ferromagnético envolve um circuito fechado, que vem a ser a única espira do secundário de um transformador com relação N:1. A tensão aplicada na bobina produzirá no circuito fechado uma força eletromotriz (f.e.m) conhecida. O uso de uma outra bobina com M espiras, permite a medição da corrente que circula neste circuito secundário de uma única espira (Figura 2.9). A soma das resistências Rx + Rc pode ser obtida pela relação entre a tensão gerada e a corrente circulante. Quando Rc representar um conjunto de eletrodos emparalelo (condição característica de sistemas multiaterrados), pode -se considerar que Rx >> Rc. Nesta condição tem-se que o instrumento indicará um valor conservativo (um pouco mais alto) para a resistência de aterramento Rx a ser medida. A Figura 2.10 representa um sistema multiaterrado, sendo o circuito elétrico correspondente ilustrado na Figura 2.11. Neste circuito, o conjunto de eletrodos R1, R2, ....Rn, substitui Rc da Figura 2.10. Quando se aplica uma tensão E no eletrodo Rx através de um transformador especial sobre o solenóide, circula uma corrente I através do circuito secundário. A Tabela 2.1 apresenta a equação deste circuito, assim como a condição a ser atendida de modo que se possa admitir Rx = E/I. n 1k k x 1 1 R R I E n 1k k x 1 1 R R Tabela 2.1: equações que estabelecem as relações de tensão e corrente na medição com o “alicate terrômetro”. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 20 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Figura 2.9: princípio de funcionamento do terrômetro alicate. Figura 2.10: sistema formado por cabo terra multiaterrado de linha de média tensão. Figura 2.11: circuito elétrico correspondente do sistema ilustrado na Figura 2.15. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 21 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br 2.3.2 Aplicação do Medidor As normas NBR-15.749/2009 - Medição de Resistência de Aterramento e de Potenciais na Superfície do Solo em Sistemas de Aterramento e a revisão de 2011 do USA National Electrical Code, Section 250, regulamentaram o uso deste tipo de medidor. A maioria dos medidores deste tipo se apresenta como um alicate cuja pinça tem dois núcleos partidos dimensionados para envolver o rabicho de aterramento (Figura 2.12). Um dos núcleos gera a f.e.m que por sua vez produz a corrente que circula no circuito, e o outro é um transformador de medida de corrente. Para atenuar as interferências provocadas pela presença de tensões espúrias, os alicates geralmente trabalham com freqüências de medição diferentes da freqüência industrial (tipicamente entre 1,5 e 2,5 kHz) e tem filtros adequados. A aplicação deste equipamento exige que sejam cumpridas as seguintes premissas: para a medição de resistência de aterramento é necessária a disponibilidade de circuito fechado (laço) incluindo à resistência do aterramento que se deseja medir, sendo que a resistência do circuito que fecha o laço deve ser muito menor que a resistência do aterramento sob medição; a distância entre o aterramento sob medição e o mais próximo dos aterramentos que fecham o laço deve ser suficientemente grande para que as respectivas zonas de influencia não apresentem sobreposição; a resistência do aterramento sob medição deve ser percorrida pela totalidade da corrente injetada. Este tipo de equipamento, além de funcionar como alicate amperímetro (“true RMS”), usualmente serve também para a medição de correntes de fuga em rabichos de aterramento, permitindo os seguintes tipos de medições: resistências de aterramento em sistemas multiaterrados, tais como redes telefônicas (blindagem dos cabos e mensageiro), redes de distribuição (blindagem dos cabos e fio neutro), pára-raios de linhas de transmissão etc.; e testes de continuidade em instalações com elementos multiaterrados, tais como redes captoras de descargas atmosféricas com muitas descidas e estruturas metálicas longas (“pipe/cable racks”, esteiras transportadoras) ou em quadros de distribuição e em circuitos elétricos em geral. O equipamento mede a resistência total do “loop”, que inclui a resistência do aterramento que desejamos medir (Rx) ligada em série com a resistência equivalente de todo os demais aterramentos interligados, conforme ilustrado na Figura 2.13. Considera-se que Rx >> Reqv, e que este último pode ser considerado quase nulo. Aproxima-se, portanto, a resistência a ser medida por toda a resistência do “loop” de terra, valor este que é adequado para efeito de avaliação e como teste de continuidade do sistema. Caso o “loop” seja metálico, ou seja, não envolva a circulação de corrente pela terra, e sim apenas por condutores ou estruturas metálicas, a medição presta-se para a avaliação de continuidade elétrica dos condutores e das conexões. Um exemplo deste tipo de aplicação vem a ser o teste do sistema de aterramento e de proteção contra descargas atmosféricas ilustrado na Figura 2.14, que pode ser aplicado também a rabichos de aterramento de estruturas metálicas e em condutores de proteção lançados em calhas ou em dutos de redes de distribuição de energia. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 22 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Os valores medidos em “loops” metálicos devem ser sempre baixos (R<1), podendo chegar a poucos Ohms quando envolvem grandes espiras (da ordem de dezenas de metros). Resistências da ordem de dezenas ou centenas de Ohms denotam conexões deficientes. Resistências superiores a 1k indicam provável seccionamento do cabo ou conexão aberta/isolada. Em um quadro de distribuição pode ser testada a continuidade dos diversos condutores de interligação com aterramentos que convergem para a barra de terra, tais como neutro do alimentador geral, rabicho do aterramento local e outros condutores de ligação equipotencial (aterramentos de pára-raios, estruturas metálicas, tubulações, DG de telefonia etc.). Os fios terra de circuitos de alimentação de equipamentos eletrônicos, ao contrário dos condutores multiaterrados devem apresentar circuito aberto quando medidos com o “Ground Tester”. Este resultado justifica-se pelo fato que estes condutores devem ser radiais, com um único ponto de interligação com a malha, de modo a não formarem “loops de terra” que possam dar origem à circulação de correntes por indução ou em condições transitórias (tipicamente quando da queda de raios). Figura 2.12: medidor de “loop de terra” tipo alicate (Ground Tester). V I Rx Rii n 1 1 1 , sendo Rx Rii n 1 1 1 Figura 2.13: medição de resistência de aterramento em sistema multiaterrado. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 23 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br Figura 2.14: teste de continuidade em “loop” metálico de spda. 2.4 TESTES DE CONTINUIDADE EM ARMADURAS DE CONCRETO O ensaio de continuidade de armaduras de concreto é importante para comprovar que essas armaduras podem ser utilizadas como constituintes da gaiola de Faraday, para efeito da proteção contra descargas atmosféricas, em especial quando essa utilização não foi prevista antes da fase de execução da estrutura de concreto. O item 5.1.2.5.5 da NBR-5419/2005, apresenta o seguinte texto: “Para as edificações de concreto armado existentes poderá ser implantado um SPDA com descidas externas ou, opcionalmente, poderão ser utilizadas como descidas as armaduras do concreto. Neste último caso devem ser realizados testes de continuidade e estes devem resultar em resistências medidas inferiores a 1. As medições deverão ser realizadas entre o topo e base de alguns pilares e também entre as armaduras de pilares diferentes, para averiguar a continuidade através de vigas e lajes. As medições poderão ser realizadas conforme o anexo E.” A norma NBR-5419 não especifica o instrumento a ser utilizado neste ensaio, sugerindo a utilização do microhmímetro. A utilização de equipamento de medição tão sensível não visa a precisão, e sim está associada à magnitude da corrente que estes equipamentos são capazes de injetarno circuito a ser medido. É recomendável limpar as superfícies de contato do ferro antes da medição com uma lixa, caso a corrosão do ferro não tenha sido removida na própria operação de quebrar a cobertura de concreto. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 24 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br 2.4.1 Teste Qualitativo com Máquina de Solda Do ponto de vista prático, a utilização de uma máquina de solda para verificar a continuidade elétrica das armaduras da construção vem a ser uma alternativa. Neste teste promove-se o curto-circuito da máquina de solda sobre a armadura, entre os pontos a ensaiar, e mede-se a tensão aplicada e a corrente resultante. A própria operação de solda normalmente constitui uma prova de que a armadura selecionada é adequada para servir como ponto de aterramento, desde que o terminal de terra da máquina de solda seja ligado num ponto remoto da armadura, (em outro pilar, ou outro andar). Na realidade, a presença de uma resistência no circuito exterior, acima de um limite muito limitado, apaga o arco. A verificação da continuidade com uma máquina de solda elétrica é adequada somente quando não se requer apenas de uma avaliação qualitativa, sem a necessidade de emissão de um laudo de medição. Este ensaio baseia-se na seguinte seqüência básica de procedimentos: imposição da circulação de uma corrente elétrica entre os dois pontos da ferragem em que se deseja fazer o teste de continuidade (utilizando o transformador monofásico da máquina de solda como fonte de corrente alternada sem referência interna de potencial); leitura da corrente de ensaio e da tensão aplicada ao circuito; e elaboração de cálculos simples, que estabeleçam os limites entre os quais se situa o valor do módulo da impedância da ferragem entre os dois pontos de medição. De maneira geral a determinação da impedância entre os dois pontos da ferragem é difícil, em virtude da dificuldade de medir a parcela da tensão que é aplicada à armadura (descontando-se, portanto, a queda de tensão no circuito de injeção de corrente). Pode-se calcular, porém, com segurança, valores limites para a impedância da armadura a ensaiar, em função dos parâmetros do circuito de ensaio. A análise destes parâmetros permite restringir o afastamento dos valores limites. Para exemplificar, em um ensaio com máquina de solda em um prédio, foram obtidas leituras de tensão em vazio e corrente de curto-circuito para duas condições de teste, cuja relação resultou nos seguintes valores de impedância: entre ferros da cobertura e do sub-solo – impedância total do circuito – 0,9985; e sobre um vergalhão - impedância dos cabos da máquina de solda - 0,4876. Com base em duas hipóteses sobre a composição do circuito total medido (armaduras + cabos de interligação) podemos calcular dois valores de resistência para as armaduras metálicas da construção: 1a hipótese – o circuito puramente resistivo – Rarmadura = 0,9985 - 0,4876 = 0,51; 2a hipótese – as armaduras apresentam comportamento predominantemente resistivo e os cabos de interligação comportam-se predominantemente como indutâncias – neste caso temos – (Rarmadura)2 = (0,9985)2 – (0,4876)2 Rarmadura = 0,87. Os dois valores obtidos para Rarmadura delimitam a faixa em que provavelmente a resistência total das armaduras do prédio se encontra. Cabe observar que ambos os valores obtidos para Rarmadura incluem a resistência de contato das garras dos condutores de medição, sendo estes valores, portanto, conservativos. ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 25 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br 2.5 REFERÊNCIAS NBR-5419/2005 – “Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas” "A Estratificação do Solo por Método Numérico" - Celso Gomes Rodrigues, Eletricidade Moderna, dezembro de 1986 “Cuidado com a Resistência de Aterramento das Hastes nas Medições de Resistividade do Solo” – Artigo Técnico Apresentado no Seminário GROUND98 (Belo Horizonte, maio de 1998), Daniel Kovarsky - Paulo E. F. Freire ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 26 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br ANEXO I.I Anexo D (normativo) da NBR-5410/2004 Medição da Resistência de Aterramento D.1 A título de exemplo, os procedimentos a seguir podem ser adotados quando a medição da resistência de aterramento for necessária. D.1.1 Método convencional com medidor de resistência de terra D.1.1.1 Uma corrente alternada de valor constante circula entre o eletrodo de aterramento T e o eletrodo auxiliar T1, localizado fora da zona de influência do eletrodo T (ver Figura 23). D.1.1.2 Um segundo eletrodo auxiliar, T2, que pode ser uma pequena haste enterrada no solo, é inserido a meio caminho entre T e T1 e a tensão entre T e T2 é medida. A resistência de aterramento dos eletrodos é a tensão entre T e T2 dividida pela corrente entre T e T1. Para verificar se não há influência entre os eletrodos, duas novas medições devem ser realizadas com T2 deslocado de 6 m na direção de T e 6 m na direção de T1. D.1.1.3 Se os três resultados forem substancialmente semelhantes, a média das três leituras é tomada como sendo a resistência de aterramento do eletrodo T. Do contrário, o ensaio deve ser repetido com um maior espaçamento entre T e T1. D.1.2 Método por injeção de corrente, com amperímetro e voltímetro D.1.2.1 Neste caso, usam-se também dois eletrodos auxiliares, porém em geral não alinhados, sendo a corrente compatível com uma tensão aplicada máxima de 50V entre o eletrodo de aterramento e um eletrodo auxiliar (ver Figura 24). A queda de tensão no eletrodo a ensaiar é medida relativamente ao segundo eletrodo auxiliar. D.1.2.2 Em geral procede-se como segue: Injeção de corrente entre os dois eletrodos auxiliares para determinar a soma das resistências de aterramento respectivas (divisão da tensão aplicada pela corrente injetada). Injeção de corrente entre o eletrodo a ensaiar e o eletrodo auxiliar 1. Medir as tensões entre cada eletrodo e o eletrodo auxiliar 2 e a corrente injetada. A partir destes valores calcular as resistências de aterramento dos dois eletrodos, a ensaiar e auxiliar 1. Inverter as funções dos eletrodos auxiliares e repetir a operação anterior, determinando as resistências do eletrodo a ensaiar e do auxiliar 2. Comparar os dois valores de resistência obtidos para o eletrodo a ensaiar e também a soma dos valores obtidos para 1 e 2 com a resistência global medida diretamente. Se os valores obtidos por medições diferentes forem semelhantes (caso habitual), esses valores são válidos; caso contrário, devem-se utilizar localizações mais adequadas (mais afastadas) para os eletrodos auxiliares. D.2 Se o ensaio for realizado à freqüência industrial, a fonte utilizada para o ensaio deve ser isolada do sistema de distribuição (por exemplo, pelo uso de transformador de enrolamentos separados). ATERRAMENTO CONCEITOS BÁSICOS MEDIÇÕES Pag. 27 Rua Argemiro Piva 246, Paulínia/SP, CEP 13140-426 Tel: (19) 3844-4488/3844-8399 paulofreire@paiolengenharia.com.br ANEXO I.II Anexo F da NBR-5419/2015 Ensaio de Continuidade de Armaduras O instrumento adequado para medir a continuidade deve injetar corrente elétrica entre 1 A e 10 A, com corrente contínua ou alternada com frequência diferente de 60 Hz e seus múltiplos, entre os pontos extremos da armadura sob ensaio, sendo capaz de, ao mesmo tempo que injeta essa corrente, medir a queda de tensão entre esses pontos. A resistência ôhmica obtida na verificação da continuidade é calculada dividindo-se a tensão medida pela corrente injetada.
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