Qual é a Resistência do Solo?

Qual é a Resistência do Solo?

Definição de Resistência do Solo

Um eletrodo de aterramento é uma haste ou placa de metal enterrada no solo e conectada ao terminal de aterramento de um sistema elétrico. Ele fornece um caminho de baixa resistência para correntes de falha e surtos de raios dissiparem-se no solo. Também ajuda a estabilizar a tensão do sistema e reduzir a interferência eletromagnética.

Os eletrodos de aterramento podem ser feitos de materiais como cobre, aço ou ferro galvanizado, escolhidos por sua condutividade e resistência à corrosão. O tamanho, forma, comprimento e profundidade do eletrodo dependem das condições do solo, da classificação de corrente e da aplicação específica do sistema de aterramento.

Fatores que afetam a resistência de aterramento

A resistência do solo depende principalmente da resistividade do solo entre o eletrodo e o ponto de potencial zero (solo infinito). A resistividade do solo é influenciada por vários fatores, como:

• A condutividade elétrica do solo, que é principalmente devido à eletrólise. A concentração de água, sal e outros componentes químicos no solo determina sua condutividade. O solo úmido com alto teor de sal tem menor resistividade do que o solo seco com baixo teor de sal.

• A composição química do solo, que afeta seu valor de pH e propriedades de corrosão. O solo ácido ou alcalino pode corroer os eletrodos de aterramento e aumentar sua resistência.

• O tamanho dos grãos, uniformidade e compactação das partículas do solo afetam sua porosidade e capacidade de retenção de umidade. O solo de grãos finos com distribuição uniforme e compactação apertada tem menor resistividade do que o solo de grãos grosseiros com distribuição irregular e compactação solta.

• A temperatura do solo, que afeta sua expansão térmica e ponto de congelamento. Altas temperaturas podem aumentar a condutividade do solo aumentando a mobilidade de íons. Baixas temperaturas podem diminuir a condutividade do solo congelando seu conteúdo de água.

• A resistência do solo também depende da resistência do próprio eletrodo e da resistência de contato entre a superfície do eletrodo e o solo. No entanto, esses fatores geralmente são negligenciáveis em comparação com a resistividade do solo.

Medida da Resistência do Solo

Existem diversos métodos para medir a resistência do solo em sistemas existentes. Alguns dos métodos comuns são:

Método de Queda de Potencial

Este método, também chamado de método de três pontos ou queda de potencial, requer dois eletrodos de teste (corrente e potencial) e um tester de resistência de aterramento. O eletrodo de corrente é colocado a uma distância do eletrodo de aterramento, correspondendo à sua profundidade. O eletrodo de potencial é colocado entre eles, fora de suas áreas de resistência. O tester injeta uma corrente conhecida através do eletrodo de corrente e mede a tensão entre os eletrodos de potencial e de aterramento. A resistência do solo é então calculada usando a lei de Ohm:

Onde R é a resistência do solo, V é a tensão medida e I é a corrente injetada.

Este método é simples e preciso, mas requer desconectar todas as conexões ao eletrodo de aterramento antes do teste.

Método de Pinça

Este é também conhecido como teste de frequência induzida ou método sem estacas. Não requer nenhum eletrodo de teste ou desconexão de qualquer conexão ao eletrodo de aterramento. Usa duas pinças que são colocadas em torno do eletrodo de aterramento existente. Uma pinça induz uma tensão ao eletrodo e outra pinça mede a corrente que flui através dele. A resistência do solo é calculada usando a lei de Ohm:

Onde R é a resistência do solo, V é a tensão induzida e I é a corrente medida.

Este método é conveniente e rápido, mas requer uma rede de aterramento paralela com múltiplos eletrodos.

Método de Haste Acessória

Este método envolve um eletrodo de teste (eletrodo de corrente) e um tester de resistência de aterramento. O eletrodo de corrente é conectado ao eletrodo de aterramento com um fio. O tester injeta uma corrente conhecida através do fio e mede a tensão entre o fio e o eletrodo de aterramento. A resistência do solo é então calculada usando a lei de Ohm:

Onde R é a resistência do solo, V é a tensão medida e I é a corrente injetada.

Este método não requer desconectar nenhuma conexão ao eletrodo de aterramento, mas requer bom contato entre o fio e o eletrodo de corrente.

Método Estrela-Delta

Este método usa três eletrodos de teste (eletrodos de corrente) dispostos em um triângulo equilátero em torno do eletrodo de aterramento existente. Um tester de resistência de aterramento injeta uma corrente conhecida através de cada par de eletrodos de teste por vez e mede a tensão entre cada par de eletrodos de teste por vez. A resistência do solo é calculada usando as leis de Kirchhoff:

Onde R é a resistência do solo, V_AB, V_BC, V_CA são as tensões medidas entre cada par de eletrodos de teste, e I é a corrente injetada.

Este método não requer desconectar nenhuma conexão ao eletrodo de aterramento, mas requer mais eletrodos de teste do que outros métodos.

Método de Terra Morta

Este método usa dois eletrodos de teste (eletrodos de corrente) conectados em série com um tester de resistência de aterramento. Um eletrodo de teste é inserido perto do eletrodo de aterramento existente, e outro eletrodo de teste é inserido longe dele. O tester injeta uma corrente conhecida através de ambos os eletrodos de teste no solo e mede a tensão entre eles. A resistência do solo é calculada usando a lei de Ohm:

Onde R é a resistência do solo, V é a tensão medida e I é a corrente injetada.

Este método não requer desconectar nenhuma conexão ao eletrodo de aterramento existente, mas requer um fio muito longo entre ambos os eletrodos de teste.

Método de Inclinação

Este método usa um eletrodo de teste (eletrodo de potencial) e um tester de resistência de aterramento. O eletrodo de potencial é movido ao longo de uma linha reta afastando-se do eletrodo de aterramento existente em intervalos regulares. O tester injeta uma corrente conhecida através do eletrodo de aterramento existente no solo e mede a tensão entre ele e o eletrodo de potencial em cada intervalo. Um gráfico de tensão versus distância é plotado e extrapolado para encontrar a interseção no eixo de tensão. A resistência do solo é calculada usando a lei de Ohm:

Onde R é a resistência do solo, V₀ é a interseção no eixo de tensão e I é a corrente injetada.

Este método não requer desconectar nenhuma conexão ao eletrodo de aterramento existente, mas requer mover o eletrodo de potencial ao longo de uma linha reta.

Melhoria da Resistência do Solo

A resistência do solo pode ser melhorada reduzindo a resistividade do solo ou aumentando a área superficial do eletrodo. Algumas das maneiras comuns de melhorar a resistência do solo são:

• Adicionar sal ou outras substâncias solúveis ao redor do eletrodo para aumentar a condutividade do solo por eletrólise.

• Adicionar carvão ou outras substâncias que retem umidade ao redor do eletrodo para manter o solo úmido durante todo o ano.

• Usar múltiplos eletrodos conectados em paralelo para aumentar a área total em contato com o solo.

• Usar eletrodos mais longos ou mais profundos para alcançar camadas inferiores do solo com menor resistividade.

• Usar eletrodos com seções transversais maiores ou formas ocos para reduzir a resistência do eletrodo.

• Usar eletrodos com revestimentos especiais ou ligas para prevenir a corrosão e aumentar a resistência de contato.

Recomenda-se medir a resistência do solo periodicamente (anualmente ou semestralmente) e tomar as ações necessárias se ela exceder o valor desejado para a aplicação.

Conclusão

A resistência do solo é um parâmetro importante para o projeto e manutenção de sistemas de aterramento. Ela depende de vários fatores, como a resistividade do solo, o tamanho, a forma, a profundidade, o material do eletrodo, etc. Existem diversos métodos para medi-la em sistemas existentes, como o método de queda de potencial, o método de pinça, o método de haste acessória, o método estrela-delta, o método de terra morta e o método de inclinação.

A resistência do solo pode ser melhorada adicionando sal, carvão ou outras substâncias ao redor dos eletrodos, usando múltiplos eletrodos, usando eletrodos mais longos ou mais profundos, usando eletrodos maiores ou ocos, ou usando revestimentos ou ligas especiais para eletrodos. A resistência do solo deve ser medida periodicamente e mantida dentro de limites aceitáveis por razões de segurança e desempenho.