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MEDICA DA RESISTIVIOADE DO SOLO PELO 03.094

MCTODO DOS WATRD PONTOS IWENNERI NBR 7117

Proodimento DE211981

SUMARID

1 08JETIVO

1.1 Esta Norma fixa as condi@hs exigiveis para a medig& de resistividade do solo pelo metodo dos quatro pontos (mitodo de Wenner), corn as seguintes finalida - des:

a) c~lculo da resistincia de terra;

b) c~lculo das tensoes de passe e toque (potenciais perigosos) e, de urn mo do geral, os grsdientes de potential;

c) determina& dos parhtros de linhas de transmissso.

1.2 Al&m do titodo de medi$so, sao descritas as caracteristicas principais dos instrumentos necessirios e sao prescritos cuidados a serem observados durante a mediqio.

2 NORMAS E DOCUMENTOS COMPLEMENTARES

Na aplicasao desta Norma 6 necessjrio consultar:

NER 5456 - Eletrotknica e eletrsnica - Eletricidade geral - Terminologia

NER 5460 - Eletroticnica e eletrhica - Sistemas eletricos de pothcia - Te_r. minologia

3 DEFlNlCdES

0s termos tknicos utilizados nesta Norma estso definidos na NBR 5456 e na NBR 5460 e complementadas pelas definigoes 3.1 a 3.4.

Orignn: AENT 3:1021-001/13 C&3 - Cornit 8ruilairo da Eletricidada CE.3:102.1- Camis& de Estudo de Atemmmto l Squn~ em Subesta~Sa de Cowma Alternads

SISTEMA NACIONAL DE ABNT - ASSOCIACAO BRASILEIRA METROLOGIA, NORMALIZACAO

E OUALIDADE INDUSTRIAL DE NORMAS TECNICAS

(P

Palawaech~: resistividda . sob I NER 3 NORMA ERASILEIAA REGIETRADA

CDU: 831.317.33S31.4 Todos oa dimita -ol 15 P&has

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2 NBR 7it7nm

3.1 Atermr

tigar intencionalmente uma parte eletricamente condutora 5 terra.

3.2 Eletrodo eventual de aterrwnento

Blersento metilico ligado direta ou indiretamente s terra, cujo protisito nao foi de aterramento, tais coma tubulagoes. perfilados de ago estrutural, etc.

3.3 Potenciais perigosos

potencia is que podem provocar efeitos danosos ao corpo human0 quando a ele apfi- cados.

3.4 Corrente de interferikci~ (~13 processo de medip?o da resistividade do solo:

Qualquer corrente estranha ao process0 de medicso que possa influenciar os resui tados.

3.5 Consulta

para facilidade de consulta, sk reproduzidos de 3.5.1 a 3.5.9 as definicoes contidas nas NBR 5456 e NBR 5460 consideradas mais necessirias oara 0 perfeito entendimento desta Norma.

3.5.1 Terra

Massa condutora da terra

3.5.2 Terra (de refeP;ncia)

Buperficie equipotencial que se considera coma o potential zero para refe&cia de tenGes elitricas.

3.5.3 Sistema de atermento

Conjunto de todos os condutores e pegas condutoras corn OS quais i constituido urn aterramento, num determinado local.

3.5.4 c”tetro& de atemmento

Condutor ou conjunto de condutores em contato corn a terra, para fazer urn aterramento.

3.5.5 Ten& de wn ei!etrok de aterramento

Ten&o entre urn eletrodo de aterramento e a terra de referkcia quando percorri- do por uma corrente de terra.

3.5.6 Ten&o de toque TenGo entrr uma parte metilica aterrada que pode ser alcangada pelo braGo de uma pessoa. e urn ponto da superficie da terra onde se encontra essa pessoa, causada por uma corrente de terra.

3.5.7 Tens<o de passe

Tensso entre dois pontos da superficie da terra separados por uma distincia igual ao passo de uma pessoa, causada pela passagem de corrente no solo.


3.5.8 Resisti&&&

Resist&la elitrica entre faces opostas de urn cube homogkeo e isotropo, cuja aresta mede ma unidade de comprimento.

3.5.3 Resisth?ia de te~a

ResistGncia elitrica entre urn eletrodo de aterramento e urn outro eletrodo de aterramento, situado a uma dist&cia teoricamente infinita.

4 GENERALIDADES

A resistividade da terra depende do tipo de solo (Ver Tabela 1) e de suas condi @es naturais tais coma umidade, temperatura a salinidade. Urn example de varia $50 da resistividade em fungao destes parametros i mostrado na Figura I. Al& disso, a resistividade do solo pode ser alterada devido a contaminagso e compac- tagio do so10 .

Regra geral o terreno 6 formado de vsrios tipos de camadas,cada qua1 tendo urn va lor de resistividade. Em virtude disso a medigao dew abranger desde a camada superficial, ate as camadas mais profundas.

TABELA 1 - Variaqb da msirtividdr corn o tipa do solo

Tipo de solo Resistividade (a .‘m)

Solos alagadigos, limo, humo, lama at8 150

Solos ariveis, argi lo-arenosos 50 a 500

Arai la 300 a 5000

,Areia

Calcario

Granito e Arenito

IO00 a 8000

500 a 5000

100 a 10000

Basalt0 10000 a 20000


4 NBR 7117/1061

(b) Umidadn

FIGURA 1 - Variaq& tipica da mistiviide do solo


NBR 7117/19Sl 5

5 PRECAUCdES DE SEGURANFA DURANTE AS MEDl$6ES DE RESISTIVIDADE

Devem ser tomadas medidas de seguranga relativas a potenciais perigosos, que podem aparecer pr&imos a sistemas de aterramento ou a estruturas condutoras aterradas passiveis de serem energizadas acidentalmente.

Coma medida de seguranga, durante as medic&s de resistividade do solo, i reco- mend&e I :

a) a utilizagao de calgados e luvas corn isola@io da ordem de 5 Mill o que pro picia correntes de choque 1 imitadas a I mA (limiar da percep$ao do corpo humane ao choque elitrico), para potenciais da ordem de 5 kV comumente en contra&s em sistemas de aterramento;

-

b) evitar a realiza$ao de medi$es sob condi@es atrwsf&icas adversas, ten do em vista a possibilidade de ocorr6ncia de descargas atmosfericas; -

c) evitar que pessoas estranhas e animais se aproximem dos eletrodos.

S DESCRICAD DO MltTODO DE MEDICA

6.1 .M&>do dos quatro pontos lwenncr)

Quatro eletrodos alinhados e dispostos simetricamente em relacso ao oonto de me diGso (A) e espasados entre si par uma mesma listgncia (d) +o cravados ‘irwmen te no solo, todos 5 mesma profundidade (p) conforme a Figura 2. Atraves dos doi; cletrodos externos faz-se circular uma corrente (I) e, entre OS dois eletrndos internos, 6 medida a tensso (V). A relagio (V/l) fornece a resistencia CR), em ohms, corn a qua1 6 calculada e resistividade do solo at6 uma vrofundidade aproxi madamente igual a distancia (d) entre eletrodos.

-

FIGURA 2 - Diqmi#o dor eletmdor PM msdi@o

6.1.1 A resistividade em termos de (p) e (d) 6 dada pela equa,+ 1:


se d > 2Op, a formula de resistividade pode ser simplificada para:

p = 2 sdR (Rm) (2)

IJm conjunto de leituras, para varies espacamentos entre eletrodos, mostra COM

“aria a res istividade do solo em fungao da profundidade.

lvotas : a)A resistincia de contato dos eletrodos de potential. especialmente se elevada, pode ter influ6ncia na medicao.

b)Em alguns instrumentos hi uma compensagao automstica para este efeito. Em outros instrumentos 6 pOSSiVei, dentro de certos I imite:, ajustar a resistkcia do circuit0 de potential para o valor de referencia.

c)De modo geral, OS fabricantes dos instrumentos fornecem as inforrna$es necesJr ias.

Deve ser montado o circuit0 da Figura 3a.

/Figura 3

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(a) - Yadidw dr tisliridoda de wb wm 4 Imineh

cl - terminal de corrente p1 - terminal de potential

c2 - terminal de corrente p2 - terminal de potential

G - terminal de terra

FIGIJRA 3 - Divesi@ pur madi@e oom medidor de rasistiiidade

ho caw do madidor de resistividade do solo apresentar urn 50 terminal (G) (Figu- ra jb), o mesmo deve ser conectado e um i-letrodo cravado no ponto de medi$o(A).

o terminal (G) visa minimizar o efeito de correntes de interferincia do solo que influenciam na medi$o, servindo ainda para aterramento da carcaga do aparelho.

0 valor de resi sthcia obt ido deve ser apl,icado “as equa+s (1) ou (2) obtendo- se o valor da resistividada no ponto (A) para urn espaGamento (d) entre eletrodos.


8 NER 7117/1881

A mediG& da resistividade do solo tamb6.m pode ser efetuada por meio de um volti mtro o de urn amparimetro, conform a Figura 2, ut i I izando-se uma fonte adequada.

0 valor da resistividade do solo 6 dado Pelas equag6es (1) ou (2) determinando- se o valor da resisthcia (R) par meio da equa@o R = V/I.

7 APLICACAO DO MtTOOO

7.1 Posiciomnento fisico

As medi@es de resistividade devem cobrir toda a irea a ser abrangida pelo eletrodo de aterramento.

0 nhero de pontos onde deverao ser efetuadas estas medi@es i estabelecido em funggo da dimensao do terreno.

Recomenda-se coma cinco o mimero minim0 de pontos para uma area de at6 10.000 1712 dispostos corn3 nas Figuras 4 e 5. Para o ponto central indicado tlas Figuras devem ser Podem ser ~necessirias novas [email protected] disco, a part ir da an51 ise dos resul tados obtidos, ‘podem ser necessarias nova 5 med i toes corn criterios diferentes dos aqui prescritos para o posicionamento fisico dos pontos.

T b

FlOURA 4 - Disposidoddospcwtordr m&i+

V

f c

I

9:

I

7.1.1 &so a irea em quest50 apresente uma geometria diferente da proposta pe la Figura 4, deve-se tragar urn retsngulo circunscrito 5 mesma e locar OS cinc; pontos coma na Figura 5.


NER 7117/1991 n

- perimetro da srea ----- perimetro do retsngulo circunscrito

7.1.2 Para areas superiores a 10.000 m2, inSCreVem-Se ret$ngulos corn aproximada mente esta area e dispoem-se OS pontos de mediCso nestes retangulos coma descri- to anteriormente.

7.1.3 NO case de aterramentos pontuais, coma em I inhas de transmissao e distri bui$o, subesta@es unitarias e para-raios, as !medisGes devem ser efetuadas no? pontos em questso. Devem ser executadas em direGoes ortogonais, salvo no case de linhas quando deverao ser feitas nas direGoes dos eixos das mesmas.

7.1.4 No case de mediqoes de resistividade proximas a subesta@es, linhas de transmissao, elementos condutores enterrados ou cercas aterradas. deve ser obser vada uma distsncia minima entre o ponto de medi@io e esses elementos (Figura 6):


10 NBR 711?/1981

y > 1.5 d ndx.

x Sdm&.

z = qualquer

d mdx = espagamanto tiximo entre 05 eletrodos (item 7.2)

FIGURA 6 - Ditincia deobjetotenterrcdos

A presensa desses elementos. provoca interferzncia nas mediF6es ocasionando erros nos valores obtidos. No case de materiais condutores enterrados, estes pode rao ser detectados pela nao variagso do valor da resist&cia medida para 05 di= verses espagamentos.

7.2 ~spk'a~entos entre ektrodos

OS espagamentos entre eletrodos devem variar entre I metro e o maior valor possl vel. recomandando-se OS seguintes valores: (I, 2, 4, 8, 16, 32, 64) m.

!llXkZ: Em alguns cases podera ser necessario efetuar medi$es tom espacamentos maiores que 64 m.

7.3 aofudidade ii? cfravapio dos eletrodos de medi@o

A profundidade de crava$o dos eletrodos deve ser suficiente para assegurar 0 contato dos mesmos corn o solo. Nos locais onde seja impossivel a crava$o dos eletrodos ou em solos arenosos, pode-se envolver 05 eletrodos corn panes molhados visando obter urn contato adequado.

As medi@?s de campo devem canter o mkimo de informag%s cteis para o projeto do eletrodo de aterramento tais cow:


NBR 7117l1991 11

a) solo terraplenado ou nk; b) solo compactado ou &o; c) caracteristicas da camada superficial (tipo de solo conforme Tabela I); d) solo fimido ou nao (camada superficial); e) 6poca do ano (seca ou chuvosa).

7.4.1 Oeve ser tambern identificada a dire& de medi@es, a posi$So aproximada do instrumento de medigao e o tipo de instrumento.

Para cada mediG& deve ser indicada a profundidade de cravagk dos eletrodos (p), a dista^ncia entre eletrodos (d) e CI valor da resistkia medida (R). no case de ser empregado o medidor de resistividade,ou os valores datensk (V)e da corrente

(I), no case de ser usado o mktodo voltimetro-amperimetro.

Posteriormente o valor de resistividade calculado de acordo corn as equa@es (I) e (2) deve ser indicado.

Deve tambern ser fornecido urn croquis da instala$k onde serao indicados OS eixos de medi$es e a posi@ aproximada dos instrumentos durante a medigao.

No Anexo i apresentado urn exemplo tipico de folha de medig&.

7.5 Condip5es do terreno

Para fins de dimensionamento da malha de terra, as mediqoes da resist ividade de vem ser efetuadas corn o terreno sew, terraplenado e compactado. Se possivel: deve ser efetuada mais de uma medi$ de resistividade em epocas diferentes sendo pelo mews uma durante a estagk seca.

A necessidade da medig de resistividade ap6s a terraplenagem e compactagao do solo 6 devida 5 altera$& dos potenciais perigosos que sao fun@, pr inc ipalme_l te, da camada superior do mesmo. A necessidade desta medig% ser efetuada CO” 0 terreno seco 6 devida 5 varia$o da resistividade em fun& da umidade do solo (ver Figura lb) i

a APARELHAGEM

Na especificagao da aparelhagem para a medi& da resistividade do solo, deve-se

levar em conta as peculiaridades de qua se reveste esta medisk. OS fatores g? ralmente considerados no projeto e especifica$o deste tipo de aparelhagem, de maneira geral, s.So:

a) a caracteristica da corrente a ser utilizada . Devido ‘a natureza eletroll tica do solo, a condugao de corrente continua pode dar origem a potenciais de polarizagk que certamente irk ocasionar erros na medig&;

b) correntes de interferincia (CA) ou (CC), podem ester presentes no solo on de se efetuam as medi@es. Estas correntes podem introduzir erros na medI @J e t&m fre?L]encia da mesma ordem que o sistema que as esta qerando;

c) as medi$es da resistividade do solo sao feitas, geralmente, em locais on de &I existem fontes de potkia disponiveis.

Uma aparelhagem projetada para a medig% de resistividade do solo deve constar basicamente de tres componentes, quais sejam: fonte de pot&cia, dispositivo para eliminar correntes de interferkcia e medidor. Levando-se em consideragk o que foi dito anteriormente, devem apresentar as caracteristicas descritas de 8.2

a 8.1.3.

8.2 Caracteristticao du qarcLhagem de medi&io


12 NBR 7117INIB1

8.2.1 Fonte de pot%%

A fonte de potkcia deve preencher os seguintes requisitos:

a) ter capacidade de fornecer uma corrente es&e1 adequada Ss caracterist i cas do circuit0 de medigso;

b) a corrente fornecida deve ter uma freq&cia diferente de 60 Hz e de qua1 quer outra frequ&cia de eventuais correntes de interferencia presentas.- Esta frequkcia n6o deve ser tie alta que introduza erros devidos Gs indu ta’ncias p&prias e mkuas dos condutores e terra. Alim disso, Go deve ser utillzada a corrente continua devido ao efeito de polarizagso do solo.

Esta fonte tanto pode ser constituida por urn conversor transistorizado por uma bateria, coma por urn gerador manual de (CA).

operado

8.2.2 Dispositivo para eZimimr correntes de interfer&ncia

E de suma importincia, para se obter resultados confiiveis, que o instrumanto de ensaio disponha de algum dispositivo que possa evitar o efeito das correntes de interferkcia.

Quando existir uma corrente de interfergncia circulando nas proximidades do pon- to de medig~o, a diferenga de potential we aparecer entre P1 e P2 i devida S resultante vetorial de todas as correntes no solo (medigso + interfersncia) Posto que o que se pretende i o resultado baseado somente na corrente de medi&, i,necessirio apllcar-se urn filtro de mode a serem suprimidos OS sinais interfe- rentes. 0 filtro 6 inserido entre OS eletrodos de tensa’o (P, e P,) e o medidor, conforme indicado nas Figuras 7 e 8.

/Figuras 7 e 8


NBR 7117/1981 13

FIGURA 7 - Esquema para mediqh arav6r de ponte

V V

6% 6% filtro parso fair.0 filtro parso fair.0 f’f, f’f,

FIGURA 8 - Esquema para madi+ cam voltimetro-amperimetro


14

8.2.3 Medidor

0s instrumentos normalmente utilizados empregam duas formas de medigS que se baseiam na relagao entre a diferenqa de potential (V) qua aparece entre os el$ trodos de potential P1 e P2 e a corrente (I) que circula oelos eletrodos de car _ rente Cl e C2.

a) medi$zo atravis de ponte. - este sistema de medisao i mostrado esquematicamente na Figura 7.

A corrente que passa pela terra,via terminais Cl e C2,provoca uma difc renqa de potential que i medida entre OS terminais P1 e P2.

Esta d.d.p. e equil ibrada por outra. igual e oposta, produzida pela pal sagem da corrente atravis de uma resisthcia ajustavel Rx, pertencente a0 instrurwnto. 0 galvan6metro g ligado de forma a indicar uma corrente nula quando for conseguido o equillbrio entre estas tenGes pela va- r ia$Zo da res isthcia ajustsvel. Nesse momenta: o valor da resistkia de terra medida i igual ao da resistkia ajustavel;

b) medi$o atravis de voltimetro - amperlmetroi - este sistema de medi$o i mostrado ksquematicamente na Figura 8.

Quando $0 util izados urn voltimetro e urn amperimetro, a resisthcia apfi rente (R) i a relagso entre as leituras (V) e’(l).

0 amperimetro deve ter sensibilidade suficiente para as correntes de me di$o e resisthcia interna suficientemnte baixa de mode a nao influe! ciar o resultado da mediszo.

0 voltimetro deve ter impedsncia suficientemente elevada em rela$so i impedsncia dos eletrodos e faixas de medigao compativeis corn as grande

zas envolvidas.

8.3 Acess&ios

0.3.1 Etetrodos

0s eletrodor devem possulr ponteira e ter aproximadamente 50 cm de comprimento. Devem ser revestidos corn material condutor nao sujeito ‘a corrotio e possuir resistincia mecinica suficiente para resistir aos impactos de cravagao.

8.3.2 Cabos de intertigacao

0s cabos de interligagso devem ter isolagao adequada para o nivel de tensso da fonte, bitola, flexibilidade e resisthcia mecinica adequadas.

Devem ser munidos de garras do tipo compressso numa das extremidades, visando a facil idade de conexao aos el etrodos.

/Anexo

C6pia hpressa pelo Sistema CENWIN

NBR 711711981

ANEXO - EXEWLO DE FOLHA DE MEDIM DA RESl9llVlDADE

15

LOCAL :

DATA DA MEOICAO: / / ---

DIRECAO: PONTO DE MEDI@O:

I KSTRUH ENTO :

pOs~$Ao APROXIMADA DO INSTRUMENTO:

CARACTERfSTlCAS DO SOLO

Terraplenado m m

Compactado plry m

Tipo de camada superficial

Estado aparente de umidade IsEco( m

Esta-$o do ano m 1-4

CROQU IS

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