4 SISTEMAS DE ATERRAMENTO

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1 4 SISTEMAS DE ATEAMENTO 4. esistênci de terr Bix frequênci considerr o solo resistivo CONEXÃO À TEA Alt frequênci considerr cpcitânci indutânci e resistênci Em lt frequênci inclui-se s áres de telecomunicções e descrgs tmosférics A figur bixo ilustr o efeito d intensidde de corrente no vlor d impedânci impulsiv (relção entre os vlores de pico ds onds de tensão e corrente) de um terrmento.

2 A quntificção do vlor d resistênci de terrmento é o vlor d tensão resultnte no eletrodo e o vlor d corrente injetd no solo trvés do mesmo. T V T / I Componentes principis d resistênci de terrmento: esistênci própri do eletrodo (vlor bixo) esistênci de contto entre eletrodo e terr djcente o mesmo (desprezível se o eletrodo estiver livre de tints óleos gordurs etc.) esistênci d terr circunvizinh (componente fundmentl) Considerndo um eletrodo de formto hemisférico recorre-se um estilizção que bord de form simplificd constituição d resistênci de terrmento.

3 Cd fti de solo present um certo vlor de resistênci. terrment o ftis Como espessur de cd fti é mesm qunto mis próxim do eletrodo estiver fti mior será su resistênci. As ftis mis mpls e mis distntes tem resistênci desprezível. A corrente I que se distribui rdilmente e que trvess cd fti (em direção o infinito) é mesm. O mesmo tipo de estilizção é válido pr outrs configurções de eletrodos.

4 É sbido que o potencil promovido em um ponto p qulquer do solo um distânci r d fonte produzid por um eletrodo semi-hemisférico é ddo pel seguinte expressão: V r I r Qundo se consider o ponto p sobre superfície do eletrodo pode-se determinr elevção de potencil do eletrodo em relção o infinito devido o fluxo de corrente I. V eletrodo r eletrodo I A prtir dí se determin o vlor d resistênci de terrmento T V eletrodo I T r eletrodo

5 4. Dimensionmento de um sistem de terrmento com um hste verticl 4 hste ln d Figur 4.. Hste crvd no solo esistividde prente do solo Comprimento d hste d Diâmetro do círculo equivlente áre d seção trnsversl d hste

6 Exemplo de seção trnsversl Figur 4.. Seção circulr d hste circulr e em cntoneir No cso d cntoneir deve-se efetur o cálculo d áre de su seção trnsversl e igulr à áre do círculo S cntoneir S círculo d d S cntoneir d diâmetro do círculo equivlente à áre d seção trnsversl d cntoneir

7 Exemplo 4.. Determinr resistênci de terr de um hste de 4 m de comprimento com diâmetro 5 mm crvd verticlmente em um solo Com = 00.m. = 00.m Ø = 5 mm 4 hste ln d hste ln hste 4 85 Nem sempre o terrmento com um únic hste fornece o vlor d resistênci desejd

8 Prâmetros que influencim n redução do vlor d resistênci elétric: Aumento do diâmetro d hste Colocndo-se hstes em prlelo Aumento do comprimento d hste edução do utilizndo trtmento químico no solo A resistênci elétric totl de um sistem de terrmento prtir do equipmento é compost d: ) esistênci d conexão do cbo de ligção com o equipmento b) Impedânci do cbo de ligção c) esistênci d conexão do cbo de ligção com o sistem de terrmento empregdo d) esistênci do mteril que form o sistem de terrmento e) esistênci de contto do mteril com terr f) esistênci d cvidde geométric do sistem de terrmento com terr Deste totl últim prcel é mis importnte seu vlor é mior e depende do solo condições climátics etc.

9 Trfo poste b solo d c e Figur 4..4 esistênci elétric totl do equipmento

10 4.3 Aumento do diâmetro d hste Aumentndo-se o diâmetro d hste tem-se um pequen redução n resistênci que pode ser observd trvés d fórmul 4 hste ln d Figur 4.3. edução d resistênci em função do umento do diâmetro

11 4.4 Interligção de hstes em prlelo A interligção de hstes em prlelo diminui sensivelmente o vlor d resistênci do terrmento. Não segue lei simples do prlelismo de resistêncis elétrics em função d interferênci ns zons de tução ds superfícies equipotenciis. Figur 4.4. Superfícies equipotenciis de um hste

12 No cso de dus hstes crvds no solo homogêneo distncids de tem-se s seguintes superfícies equipotenciis: Figur 4.4. Zon de interferênci ns linhs equipotenciis de dus hstes

13 A figur bixo mostr s linhs equipotenciis resultntes do conjunto formdo pels dus hstes. Figur Superfícies equipotenciis de dus hstes A zon de interferênci ds linhs equipotenciis cus um áre de bloqueio de form que resistênci elétric de um conjunto de hstes é: hste hste hste

14 4.5 esistênci equivlente de hstes prlels Pr este cálculo deve-se levr em cont o créscimo de resistênci ocsiondo pel interferênci entre s hstes. h hh m n hm mh Onde: h - esistênci d hste h inserid no conjunto considerndo interferênci ds outrs hstes n - Número de hstes prlels hh esistênci individul de cd hste sem presenç ds outrs hstes hm Acréscimo de resistênci n hste h devido interferênci mútu d hste m dd pel expressão bixo: hm b hm ehm ln 4 ehm bhm

15 E hm - Espçmento entre hste h e hste m - Comprimento d hste [m] Figur Prâmetros ds mútus entre s hstes h e m b hm e hm

16 Em um sistem de terrmento normlmente empregm-se hstes iguis pr fcilidde de cálculo. Pr cd hste tem-se: = n = n.. n = n + n + n nn Determind resistênci individul de cd hste com créscimos

17 Prlelismo ds resistêncis... eq 3 n eq 3... n n i i 4.5. Índice de proveitmento ou índice de redução (K) É definido como relção entre resistênci equivlente do conjunto ( eq) e resistênci individul de cd hste. K eq hste eq K hste Pr fcilitr o cálculo de eq os vlores de K são tbeldos ou obtidos trvés de curvs (vide tbels)

18 4.6 Dimensionmento do sistem de terrmento formdo por hstes linhds em prlelo igulmente espçds. Figur 4.6. Hstes linhds em prlelo É um sistem simples e eficiente muito empregdo n distribuição e terrmento de equipmentos isoldos. N áre urbn utiliz-se o meio fio d clçd.

19 Exemplo 4.6. Clculr resistênci equivlente do terrmento de qutro hstes linhds conforme mostr figur bixo em função de. Determinr o índice de redução K Figur 4.6. Sistem com qutro hstes linhds = = = =

20 Como s hstes são tods do mesmo formto tem-se: ln ln d 4 / Devido zon de bloqueio s resistêncis mútus de créscimo são obtids usndo fórmul d interferênci mútu entre h e m. b e ln 4 e b b e m ln b 3 e ln 4 e3 b3 e m b 6 46m 3 6 3

21 e 4 = 9 m ln b 4 e4 4 ln 4 e4 b b m ln

22 Cálculo de 3 e 4 Devido simetri = 4 e = 3 Cálculo d resistênci equivlente eq4h : h eq h eq

23 Índice de redução K: K eq4h hh % Isto signific que resistênci equivlente de 4 hstes é igul 3% d resistênci de um hste isold. Pr evitr o cminho trblhoso o coeficiente de redução K se encontr tbeldo. Exemplo 4.6. Um sistem de terrmento consiste de oito hstes espçds de 3 m crvds em um solo com = 00.m. O comprimento ds hstes é de 4 m e o diâmetro de ½. Pede-se: ) esistênci do sistem de terrmento hste 4 ln d 00 ln

24 hste Pr 8 hstes K = 074 conforme tbel A.O.5

25 eq 8 h K. hste b) Qunts hstes devem ser crvds pr se ter um resistênci máxim de 0 eq 0 eq K 0 0 hste K 44 K 0 7 D tbel A.O.5 obtém-se 6 hstes ou mis c) Fzer um curv eq x N o de hstes em prlelo com e = 3 m Figur Curv eq x N o de hstes em prlelo

26 4.7 Dimensionmento de sistem de terrmento com hstes em triângulo. Pr este sistem s hstes são crvds nos vértices de um triângulo equilátero. Todo o dimensionmento do sistem em triângulo bsei-se n definição do índice de redução eq K hste hste esistênci elétric K Índice de redução do sistem de terrmento eq esistênci equivlente presentd pelo sistem de terrmento em triângulo com ldo e

27 Os índices de redução K são obtidos diretmente ds curvs d figur bixo Figur Curvs do K x e pr hstes em triângulo

28 Exemplo 4. Num solo onde = 00.m determinr resistênci do sistem de terrmento com três hstes crvds em triângulo com ldo de m sendo o comprimento d hste 4 m e o diâmetro ½. 4 ln d ln hste hste / A relção cim pode ser tird diretmente d tbel A.0.5 K eq hste eq Pel figur nterior tem-se: K = 046 eq

29 4.8 Dimensionmento de sistems com hstes em qudrdo vzio. e e Figur 4.8. Qudrdo vzio A resistênci equivlente do sistem é dd pel expressão conhecid eq K hste Com o índice de redução K obtido ds figurs seguir

30 Figur 4.8. Oito hstes em qudrdo vzio Figur Trint e seis hstes em qudrdo vzio Exemplo 4. Oito hstes de 30 m e d = formm um qudrdo vzio com e = m. Determinr o vlor de eq hste 0 37 eq K hste eq

31 4.9 Dimensionmento de sistem com hstes em qudrdo cheio e e

32 Figur Qutro hstes em qudrdo cheio (vzio) Figur Trint e seis hstes em qudrdo cheio

33 4.9 Dimensionmento de sistems com hstes em circunferênci Figur Hstes em circunferênci Figur Hstes em circunferênci com 9 metros de rio.

34 Exemplo 4.3 Determinr resistênci equivlente do sistem formdo com 0 hstes com = 4 m e d = ½ que estão crvds o longo de um circunferênci de rio 9 m. A resistividde prente é igul 80.m hste d figur têm-se K = 0095 eq Hstes profunds Aumentndo o comprimento d hste o vlor d resistênci deci n ordem invers de conforme expressão bixo: 4 hste ln d

35 N utilizção do sistem com hstes profunds vários ftores judm melhorr ind mis qulidde do terrmento: Aumento do comprimento d hste Cmds mis profunds com resistividdes menores Condição de águ presente estável o longo do tempo Condição de tempertur constnte e estável o longo do tempo Produção de grdientes de potencil miores no fundo do solo tornndo os potenciis de psso n superfície prticmente desprezíveis. Métodos pr implntção ds estcs: ) Bte-estc b) Moto-perfurtriz 4. esistênci de terrmento de condutores enroldos em form de nel e enterrdos horizontlmente no solo A figur seguir mostr um terrmento em form de nel que pode ser usdo proveitndo o burco feito pr colocção do poste.

36 Figur Aterrmento em form de nel A resistênci de terrmento em nel é dd pel fórmul bixo 4 ln r dp nel p = profundidde em que est enterrdo o nel r = rio do nel d = diâmetro do círculo equivlente à som d seção trnsversl dos condutores que formm o nel

37 Exemplo 4.4 Determinr resistênci de um nel com 50 cm de rio diâmetro do condutor de 0 mm enterrdo 60 cm em um solo com resistividde prente de.000.m nel ln nel Sistems com condutor enterrdo horizontlmente no solo A resistênci de terrmento de um condutor enterrdo horizontlmente no solo é dd pel fórmul: p solo p Profund. do condutor Comprim. do condutor r io equivl. do condutor p p p ln rp 4

38 Fórmuls pr obtenção d resistênci de terrmento dos condutores enterrdos horizontlmente no solo em diferentes configurções. ) Dois condutores em ângulo reto: b) Configurção em estrel com três ponts c) Configurção em estrel com 4 ponts p p p rp ln p p p rp ln p p p rp ln

39 d) Configurção em estrel com seis ponts e) Configurção em estrel com oito ponts p p p rp ln p p p rp ln

40 Exemplo 4.5 Tendo-se disponível 60 m de um condutor com diâmetro de 6 mm fzer tods s configurções proposts pr terrmento 60 cm d superfície em um solo com resistividde prente de.000.m Os resultdos são obtidos n tbel bixo: Configurção esistênci (.m) fio 3500 fios em ângulo reto 6477 Estrel 3 ponts 673 Estrel 4 ponts 73 Estrel 6 ponts 877 Estrel 8 ponts 083