IMPRIMIR VOLTAR

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

ESTUDO DE ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO PARA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA NO CAMPUS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL.

Clayton Rodrigues Bernardo 1 (rclayton7@hotmail.com), Cleber Hiroshi Matsuda 1, Jéferson Meneguin Ortega 1 e Luciana Macedo Silva 1

(1. Depto. de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS.)

INTRODUÇÃO: Não existe proteção total (100%), mas seguindo as determinações das Normas Brasileiras (as normas que determinam os projetos e execução no Brasil são NBR5410, NBR5419 e NBR1117.), pode-se atingir graus de proteção da ordem de 98%, se houver um projeto de Instalações de Proteção Contra Descargas Atmosféricas bem elaborado, com um sistema de Aterramento Elétrico adequado. É comum se ver instalações incorretas de Sistemas de Aterramento, e que não exercem a proteção total da edificação, e outros elementos que se encontram sobre a cobertura das edificações, ou mesmo a proteção de todo o contorno da mesma. Um projeto bem elaborado leva em consideração a área da edificação, sua altura, a densidade de descargas atmosféricas previstas na região e o Sistema de Aterramento Elétrico, não sendo em geral bastante possuir um Pára-raios tipo Franklin. É preferível não ter instalação de Pára-raios, a ter uma instalação mal feita, principalmente com mau Aterramento Elétrico, porque estes não protegerão adequadamente no caso de Descargas Atmosféricas, podendo provocar conseqüências desastrosas. Pode até haver explosões subterrâneas provenientes de Aterramentos Elétricos mal feitos, provocando grande evaporação da água do solo em tempo muito curto. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é estudar a estratificação do solo para uma futura implantação de Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul.

METODOLOGIA: A resistência de aterramento de um eletrodo ou conjunto de eletrodos é a relação entre a tensão aplicada entre um eletrodo auxiliar instalado a uma grande distância e a corrente que circula entre eles. Essa grande distância é da ordem de 6,5 a 10 vezes a maior dimensão da malha. A medição foi feita por um aparelho denominado terrômetro, sendo um analógico e um digital, onde a medição é feita por leitura direta. Foram feitas medições durante uma semana do mês de setembro de 2004, durante o período de seca, pois a umidade do solo influenciaria nas medições realizadas. Além disso, tivemos a preocupação com as áreas de interferências, tais como, tubulações de água e calçadas. Como não é possível obter a resistividade do solo por uma única medição, foram necessárias uma série de medições, variando cada uma delas de 60º e a distância d. Com esses dados pôde-se levantar a estratificação do solo, em 2 e 4 camadas. Além disso, foram medidas as resistências dos eletrodos, que quando maiores que 1000 Ohms, deveriam ser imersas em salmoura. Quando o terreno tem uma resistividade uniforme (o que é raro acontecer) o ponto de inflexão está a 61,8% da distância entre o eletrodo auxiliar e o eletrodo sob medição, torna-se difícil de medir a resistência de aterramento, pois raramente há uma distância disponível livre para se medir corretamente. Distância livre é a distância entre o eletrodo de medição e a malha de terra sem nenhuma interferência que possa perturbar a medição.

RESULTADOS: O cálculo da resistência foi feito partindo-se da medição e depois da estratificação das resistividades. Foi utilizada a medição da resistividade pelo método de Wenner. Executando as medidas em várias direções foi possível calcular a resistividade das camadas do solo e a sua estratificação. Utilizou-se para isso uma simulação no software Tecat IV Plus 3.0, que resultou na estratificação, substituindo o solo original por um solo de camadas regulares e resistividades uniformes. A resistência do aterramento influencia na dissipação da corrente do raio até o solo. O valor dessa resistência deve ser o mais baixo possível para o tipo de terreno no qual vai ser implantado. Quanto mais baixo for esse valor, menores serão as tensões de passo e as tensões de toque tanto para descargas atmosféricas como para correntes de curto-circuito que incluam a terra como parte do seu percurso. A estratificação em duas camadas apresentou uma resistência de solo menor na primeira camada, obtendo o valor de 980,50 Ohms a uma profundidade de 22,93m e 58830,99 Ohms a uma profundidade superior a primeira camada, sendo utilizadas cinco iterações no programa Tecat IV Plus 3.0. Na estratificação em quatro camadas, obtivemos os valores de resistência de solo iguais a: 949,32 Ohms, 4701,51 Ohms, 1310,34 Ohms, 5567,01 Ohms, nas profundidades de 0,55m, 1,10m, 33,10m e superior, respectivamente, sendo que a curva foi levantada com uma iteração.

CONCLUSÕES: Os resultados obtidos das medições analógicas diferem das digitais, principalmente por erros de leitura. As normas de uma maneira geral especificam que as resistências de aterramento podem ser calculadas ou medidas. A partir dos resultados obtidos, a curva de estratificação em quatro camadas apresentou melhores resultados em comparação com a estratificação em duas camadas, pois os valores medidos e calculados tiveram desvião padrão menor no primeiro caso. Assim podemos concluir que, a dissipação da descarga atmosférica dar-se-á de maneira mais eficiente próximo a superfície, porém nesta região pode haver um comprometimento da segurança das pessoas e equipamentos, devido às tensões de passo que podem vir a surgir durante a dissipação da descarga atmosférica no solo. Adota-se então a dissipação na terceira camada, a uma profundidade de aproximadamente trinta metros, que apesar de apresentar uma resistência de solo superior a primeira camada, é a mais adequada. O uso de sistemas de aterramento no Estado do Mato Grosso do Sul é de grande importância uma vez que o índice de descargas pode chegar a até 16 descargas/km2/ano em algumas regiões.

Instituição de fomento: SESu/MEC

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave:  Estratificação; Resistividade; Terrômetro.

Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005