Medição da Resistividade de Solo e Resistência de Terra · Os sistemas de aterramento das...
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Resistividade de Solo e Resistência de Terra
Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI Disciplina ELE505 – Medidas Elétricas
Prof. Fernando Belchior – Abril/2014
Medição da Resistividade de Solo
e
Resistência de Terra
Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
Prof. Dr. Fernando Nunes Belchior [email protected] [email protected]
Resistividade de Solo e Resistência de Terra
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1. Medição de Resistividade de Solo
Os sistemas de aterramento das instalações elétricas
de grande porte são devidamente projetados e calculados,
levando-se em consideração os fatores técnico e
econômico. No cálculo são utilizados alguns parâmetros,
sendo um deles a ‘resistividade do solo’. É feita para se
projetar uma futura malha de terra:
A resistividade do solo tem largas faixas de variação,
principalmente em função de:
(a) Tipo do solo;
(b) Composição química do solo;
(c) Umidade do solo;
(d) Temperatura do solo.
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1. Medição de Resistividade de Solo
(a) Tipo de solo (b) Composição química
do solo, quantidade de
sais nele dissolvidos
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1. Medição de Resistividade de Solo
(c) Umidade do solo (d) Temperatura do solo
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1. Medição de Resistividade de Solo
1.1. Método de Medição
1.2. Condições de Medição
Resistividade de Solo e Resistência de Terra
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1. Medição de Resistividade de Solo
Basicamente existe o método dos 4 eletrodos (2 de corrente, 2 de
potencial) chamado também de Megger de terra.
1.1. Método de Medição
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Para deflexão zero no galvanômetro obtém-se R.
1. Medição de Resistividade de Solo
1.1. Método de Medição
.K R 2 2 2 2
4
2 21
4 4 4
. .aK
a a
a b a b
ρ – resistividade do solo [Ω.m];
R – medida pelo instrumento [Ω];
a e b – metros;
Para b ≤ a/20 → 2. . .a R
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1. Medição de Resistividade de Solo
a) Normalmente, b ≥ 70 cm;
a = 2, 4, 8, 16, 32 m, perfazendo um conjunto de medidas;
b) Fazer medições em dias secos (pior situação);
c) Manter a haste J em seu lugar e movimentar as outras
longitudinalmente;
d) Durante a medida, desenergizar linhas de transmissão ou
subestações muito próximas (centenas de metros), para evitar ruídos.
1.2. Condições de Medição
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1. Medição de Resistividade de Solo
1.2. Condições de Medição
Valores
numéricos de K
para vários
afastamentos ‘a’
e
correspondentes
aprofundamentos
‘b’, em metros
2 2 2 2
4
2 21
4 4 4
. .aK
a a
a b a b
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1. Medição de Resistividade de Solo
1.2. Condições de Medição
Exemplo de
medição de
resistividade
do solo
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1. Medição de Resistividade de Solo
1.2. Condições de Medição
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Quantidade e localização das medições:
Geralmente os projetistas das malhas de aterramento indicam as
direções em que devem ser efetuadas as medições.
1ª leitura: afastamento entre hastes: a=2m;
2ª leitura: afastamento entre hastes: a=4m;
3ª leitura: afastamento entre hastes: a=8m
Repetem estes afastamentos para as novas leituras nas outras direções.
1. Medição de Resistividade de Solo
1.2. Condições de Medição
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Ampliação de subestações (SE) existentes:
Devem ser feitos pelo menos 2 grupos de medições, sendo o ideal 4
grupos de medições. A SE deve estar desenergizada por ocasião das medições.
1. Medição de Resistividade de Solo
1.2. Condições de Medição
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2. Medição de Resistência de Terra
É feita para se medir o aterramento de uma malha de terra já
existente.
2.1. Materiais necessários;
2.2. Tipos de aterramento;
2.3. Curva de distribuição de potenciais entre dois eletrodos;
2.4. Ordem de grandeza;
2.5. Melhoria da resistência de terra;
2.6. Método de medição da resistência de terra.
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2. Medição de Resistência de Terra
• Assegurar proteção do material;
• Segurança do pessoal das instalações em geral;
• Melhoria dos serviços elétricos.
Um aterramento para desempenhar satisfatoriamente a
sua finalidade deve ter baixa resistência de terra, afim de
que uma corrente elétrica que chegue ao mesmo possa
facilmente circular para uma terra circunvizinha.
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2. Medição de Resistência de Terra
a) Eletrodo de aterramento:
• tubo de ferro galvanizado de 3m de comprimento e ¾’’ de diâmetro;
• cantoneira de ferro galvanizado de 3m;
• haste copperweld: varão de aço recoberto com uma camada de
cobre;
• chapa de cobre.
b) Condutor de ligação entre o equipamento e o eletrodo de
aterramento;
c) Terra envolvente ao eletrodo de aterramento.
Uma vez medida a resistividade do solo,
calculada a malha de terra e tendo-a feita, mede-se a
resistência de terra, ou seja, da malha de terra.
2.1. Materiais necessários
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2. Medição da Resistência de Terra
Esquema de aterramento
2.1. Materiais necessários
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2. Medição da Resistência de Terra
2.2. Tipos de Aterramento
a) Aterramento de serviço: (parte integrante dos circuitos elétricos)
• aterramento do ponto neutro dos transformadores trifásicos ligados
em estrela;
• aterramento do fio neutro das redes de distribuição elétrica;
• aterramento que serve de retorno nos circuitos elétricos.
b) Aterramento de segurança: (evitam acidentes)
• aterramento da carcaça dos motores;
• aterramentos das partes metálicas não-energizadas das instalações
elétricas;
• aterramento dos medidores de energia elétrica, dos cubículos de
medição, do secundário dos transformadores para instrumentos.
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2. Medição de Resistência de Terra
Distribuição de
potencial entre
2 eletrodos
2.3. Curva de Distribuição de Potenciais
entre dois eletrodos
XH
X
VR
I
X
H
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2. Medição de Resistência de Terra
Varia-se a posição do
eletrodo C até atingir o
patamar onde se mede
a resistência de terra.
A distância depende do
tipo de aterramento
(singelo ou maIha),
normalmente é
superior a 30 metros.
2.3 Curva de Distribuição de Potencial
entre dois eletrodos
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2. Medição de Resistência de Terra
Excelente: RT ≤ 5 Ω
Bom: 5 Ω < RT ≤ 15 Ω
Razoável: 15 Ω < RT ≤ 30 Ω
Condenável: RT > 30 Ω
E depende de:
. ρ sob Ω.m ;
. profundidade das hastes ;
. dimensão das hastes ;
. qualidade do material das hastes.
2.4. Ordem de grandeza da
Resistência de Terra
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2. Medição de Resistência de Terra
. aprofundamento das hastes;
. aumento da quantidade de hastes;
. tratamento do solo;
. aumento da área própria das hastes.
2.5. Melhoria da
Resistência de Terra
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2. Medição de Resistência de Terra
Métodos:
. Voltímetro / amperímetro;
. Instrumento tipo universal;
. Instrumento tipo zero central.
2.6. Método de Medição da
Resistência de Terra
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2. Medição de Resistência de Terra
Voltímetro
Amperímetro
2.6. Método de Medição da Resistência de
Terra
X
X
VR
I
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2. Medição de Resistência de Terra
Instrumento
Tipo Universal
2.6. Método de Medição da Resistência de Terra
Utiliza um galvanômetro
quocientímetro onde a
deflexão θ do ponteiro é
proporcional ao
quociente das correntes
que entram em suas
bobinas.
XV
KI
.
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Instrumento
Tipo Universal
E - gerador C.C. à manivela;
D e F - comutadores (CA/CC
ou CC/CA);
C1 e C2 - terminais de
corrente;
P1 e P2 - terminais de
tensão;
S - Mudança de escala.
2. Medição de Resistência de Terra
2.6. Método de Medição da Resistência de Terra
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2. Medição de Resistência de Terra
Instrumento
Tipo Universal
2.6. Método de Medição da Resistência de Terra
Prefere-se corrente
alternada no ensaio para
evitar a eletrólise do solo e
a polarização dos eletrodos
durante o ensaio e
conseqüentemente obter
um falso valor.
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2. Medição de Resistência de Terra
Instrumento Tipo
Zero Central
2.6. Método de Medição da Resistência de Terra
No equilíbrio, Rx . I = r . i
. .x x
iR r R K r
I
E = fonte de tensão alternada;
H = capacitor para evitar entrada
de correntes parasitas;
C1 e C2 = bornes de corrente;
P1 e P2 = bornes de tensão;
RG = resistência graduada em Ω.
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2. Medição de Resistência de Terra
Instrumento Tipo
Zero Central
2.6. Método de Medição da Resistência de Terra
Os instrumentos dos tipos
universal e ‘zero central’ são os
mais utilizados, tendo em vista:
. Robustez;
. Facilidade de operação;
. Fonte de corrente no próprio
corpo do instrumento;
. Classe de exatidão da ordem de
3, perfeitamente aceitável nestas
medições.
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2. Medição de Resistência de Terra
Tanto os instrumentos dos tipos universal, como
‘zero central’ podem ser empregados para medição de
resistência de terra e de resistividade do solo, sendo
que para este segundo caso eles devem ser sempre
providos de 4 terminais;
É interessante observar que o condutor L fica em
série com o eletrodo X, devendo, portanto, o valor da
sua resistência elétrica ser subtraído do valor medido
pelo instrumento para se obter o valor correto da
resistência de terra.