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Medição de Resistência de Aterramento Convencional

É a resistência oferecida a passagem de corrente elétrica quando é aplicada uma tensão ao sistema de aterramento (condutores, cabos, hastes, barramentos, conectores, placas e etc). A medição é constituída na relação medida entre o eletrodo da terra remoto e a corrente injetada no eletrodo. O aparelho usado para a medição é o terrômetro e o método aplicado é o da queda de potencial. A Norma IEEE81 (Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Ground System). NBR 15749 (Medição de Resistência de Aterramento e Potenciais na Superfície do Solo em Sistemas de Aterramento).

A determinação da resistência de aterramento pode ser realizada por diversos métodos, sendo necessário escolher qual apresenta as condições de aplicabilidade mais adequadas para a situação apresentada. Assim, há métodos que são melhores para pequenos sistemas de aterramento, outros para grandes (subestações), outros para locais onde as áreas envolvidas são limitadas (centros urbanos), etc. Abaixo, são descritas alguns métodos de medição de resistência de aterramento, de acordo com a sua aplicação e geometria.

– Método da Queda de Potencial

Se cravarmos dois eletrodos na terra, situados a uma distância e fizermos circular uma corrente alternada de amplitude constante entre eles, poderemos obter, cravando na mesma linha em vários pontos, um terceiro eletrodo entre os dois primeiros, um gráfico de tensão e função da distância.

Assim, se medirmos com um voltímetro a diferença de potencial entre o ponto 0 e uma quantidade suficiente de pontos entre 0 e A, de tal maneira que nos permita fazer uma curva de tensão V em função da distância d interpolando os pontos de medição, poderemos observar que entre os pontos B e C existe uma zona de potencial constante e que as zonas OB e CA são gradientes de potencial elevado.

Efetivamente, observamos que quando se está perto das estacas, existe alto gradiente de potencial. Estas zonas chamam-se zonas de influência. Finalmente podemos verificar que o valor da resistência de aterramento da estaca Ex está dado pelo valor de tensão VI dividida o valor de I. Rx = VI / I . Desta simples experiência podemos deduzir o método da queda de tensão, que consiste em cravar uma estaca auxiliar que atua como eletrodo de corrente e realizar várias leituras de resistência com o terrômetro, cravando outra estaca auxiliar e em diferentes pontos alinhados entre o ponto a medir e o eletrodo de corrente.

Normalmente devemos realizar três medições, tendo em conta que a estaca de corrente deve cravar-se fora da zona de influência da estaca incógnita.

Estima-se como zona de influência aquela cujo raio está compreendido entre três a cinco vezes o valor da maior dimensão aterrada.

Assim, uma estaca de 3 m de profundidade terá 3 × 5 = 15 m de raio de zona de influência.

Um conjunto de três estacas de 3 m de profundidade, separadas 5 m entre elas, terão uma zona de influência com um raio calculável através da seguinte equação: 3 (10 + 3) ~ 30 metros. Feitas as três determinações se calcula a medida: (R1 + R2 + R3) / 3 = R media (01).

Se esse valor está com um erro de 5% com relação a cada um dos valores, poderemos adotar esse valor como verdadeiro.

Caso não seja conhecido o comprimento do eletrodo enterrado ou a geometria do conjunto do aterramento, mas estimamos serem estes de pequeno porte, podemos proceder da seguinte maneira:

– Cravar a estaca de corrente Ec a uma distância de aproximadamente 30 m do ponto de aterramento a ser medido (estaca incógnita Ex).

– Cravar a esta de tensão a 12, 15 e 18 m da estaca Ex. Assim, obteremos três valores da resistência de aterramento da estaca Ex, e poderemos calcular o valor médio com a seguinte equação: Rx = (R12 + R15 + R18) / 3, onde Rx e o valor médio da resistência de aterramento da estaca incógnita Ex; R12 e o valor da resistência de aterramento da estaca Ex com a estaca Et a 12 m da estava Ex; R15 e a resistência de aterramento a 15 m; e R18 e o valor a 18 m.

Após o cálculo, devemos verificar que cada um dos valores R12, R15 e R18 deve diferir em menos de 5% do valor médio achado para Rx com a equação (02). Só então teremos obtido o verdadeiro valor da resistência de aterramento Rx.

Se o erro for maior que 5%, devemos aumentar a distância entre as estacas Ex e Ec, e realizar três determinações aumentando proporcionalmente as distâncias da estaca Et (por exemplo, 40 m para estaca Ec; 18, 20 e 22 m para Et).

Devemos voltar a calcular o valor médio com a equação (01) e verificar que cada um dos valores achados esteja com uma diferença inferior a 5%. Ainda assim, se o erro achado não for satisfatório, devemos aumentar as distâncias aumentando lances dos cabos até encontrar valores com erro inferior ao razoável permitido para a determinação do valor da resistência de aterramento. Em última análise, devemos passar a outro método.

Esta técnica é útil para a determinação da resistência de pequenos aterramentos e para fins didáticos, já que é a mais simples de compreender. Para grandes aterramentos, seriam necessários lances de cabos muito grandes e distâncias livres perpendiculares ao aterramento, o que dificulta, geralmente, a utilização deste método.

– Método da regra de 62%

Este método e útil tanto para pequenos como para médios aterramentos (vários eletrodos enterrados e conectados entre si). Para uma simples compreensão, explicaremos o método utilizando um único eletrodo. Este método foi desenvolvido por G. F. Tagg e publicado em Proceeding of the IEEE, volume III no 12, de dezembro de 1964.

Nas considerações que faz o autor, é importante destacar que este supõe um solo homogêneo e considera conhecida a localização do centro elétrico.

As zonas de influência de aterramentos múltiplos podem ser tão grandes que para evitar que não exista superposição das áreas, o operador deve tomar distâncias muito grandes entre a estaca incógnita e a estaca de corrente. É fundamental para o método que as áreas não se sobreponham entre si. Também não devemos aplicar o método se a zona de influência é desconhecida.

Assim, conhecidas as zonas de influência, podemos cravar a estaca de corrente a uma distância DC previamente determinada e fora da zona de influência. A estaca de potencial deve ser cravada a 61,8% dessa distância, ou seja, 0,618 x DC.

Existem restrições deste método para grandes sistemas como: Parques eólicos, linhas de transmissão etc.

– As grandes distâncias que devem ser tomadas para cravar a estaca de corrente (podendo chegar a valores de 1 km), e por lógica isto trará muitos problemas práticos para resolver, tais como carregar o peso de um cabo com estas dimensões, a indutância que pode afetar as medições e o mais importante as prováveis obstruções físicas que impedirão um caminho livre na direção pretendida.

– O desconhecimento da verdadeira posição do centro elétrico, já que assumimos para ele, a mesma posição do centro geométrico, mas que para grandes sistemas podem diferir grosseiramente.

– Assumimos que o solo é homogêneo e à medida que englobamos áreas maiores, distanciamo-nos mais desta suposição.

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