Princípios e Medidas Práticas para a Obtenção
de Aterramentos Seguros e Confiáveis por meio
de Eletrodos Cravados
Departamento de Engenharia e Produto e Mercado - Grupo Intelli
Palavras-chaves — Haste de Aterramento, Aterramento, Eletrodo, Solo, Resistência Elétrica.
III. PRINCÍPIOS DE ATERRAMENTO
Para assegurar um aterramento de baixa resistência é necessário mais que boas hastes de terra. A condutância dos
solos, especialmente dos subsolos é um fator importante na
resistência do aterramento e esta condutância pode variar em
uma escala bem ampla. Os vários fatores que afetam a condutância do solo ou a resistência de terra são aqui revistos,
pois constituem os princípios básicos a serem considerados
ao fazermos contato elétrico com a terra.
I. INTRODUÇÃO
Quando ocorrem sobre tensões ou perturbações atmosféricas nas linhas de transmissão e distribuição de energia,
ligações terra seguras e de baixa resistência elétrica são essenciais para o restabelecimento das condições normais.
Quanto mais baixa a resistência das ligações terra mais rapidamente a normalidade retorna.
Bom aterramento, associado a dispositivos de proteção e
ligações apropriadas, garante a continuidade do serviço,
danos mínimos aos equipamentos e maior segurança pessoal.
Progressos anteriores e recentes, particularmente no campo de aterramento profundo, trouxeram o aterramento de
baixa resistência a muitas localidades onde altas resistências
tinha sido previamente aceitas como inevitáveis.
Este artigo revê os princípios e práticas de aterramento.
Relata como e onde usar o aterramento profundo e auxilia
no planejamento de ligações terra seguras e de baixa resistência.
III.1. Efeito do Solo na Resistência
Não podemos considerar que todas as ligações com a terra
terão as mesmas características porque a condutância elétrica do solo é determinada, em grande parte, pelos ingredientes químicos e pelo teor de umidade do solo.
Uma série de medições de resistência da terra feita pelo
Bureal of Stardards, nos EUA, está resumida na Tabela 1 e
ilustra a grande variação de resistência para diferentes tipos
de solo. Valores variando de 2 ohms até 3.000 ohms foram
obtidos. Mesmo maiores variações são possíveis e ocorrem
freqüentemente, dependendo do tipo de solo, ingredientes
químicos e teor de umidade.
A figura 1 mostra como a resistência da ligação terra depende principalmente do tipo de solo que envolve o eletrodo. Isto é representado por várias camadas cilíndricas de
terra de igual espessura. Supondo-se tratar de um solo de
resistividade uniforme, a maior resistência encontra-se na
camada mais adjacente ao eletrodo, que tem a menor seção
de solo normal ao percurso da corrente através do solo.
II. HASTES DE TERRA
O eletrodo terra tipo cravado praticamente substituiu todos os outros tipos. É mais econômico na compra, na instalação, adequado a boas instalações elétricas e pode ser facilmente inspecionado e testado. Além disso, presta-se a
diversos métodos eficazes para tornar mais baixa a resistência do aterramento; pelo cravamento de eletrodos prolongáveis, usando hastes padrão em múltiplo ou usando hastes em
combinação com tratamento de solo.
As hastes são os eletrodos cravados ideais. São protegidos contra a corrosão por uma camada exterior de cobre
permanentemente ligada a uma alma de aço de alta resistência. O aço dá rigidez para que seja fácil cravar a haste com
um martelo leve, ou com ferramentas de cravação mecânica
para hastes de terra, inclusive martelos pneumáticos.
As hastes de terra são recomendadas para instalações em
linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica, linhas de telecomunicação e sinalização, usinas de força, subestações, prédios, antenas, aterramentos de cercas, na verdade, em todos os casos em que haja necessidade de ligações
terra confiáveis.
Tanto as hastes de terra padrão, as prolongáveis, assim
como seus acessórios, foram aprovados pela Underwriter’s
Laboratories, Inc (UL ).
Figura 1. Resistência de terra que envolve um eletrodo.
Cada camada subseqüente tem maior seção e portanto
menor resistência.
A uma distancia de 2,5 a 3 metros da haste, a área de passagem é tão grande que a resistência das camadas sucessivas
®
1
é quase insignificante, comparada à camada que envolve
diretamente a haste.
A resistência varia na razão inversa da seção e, dentro de
alguns metros de distancia do eletrodo onde a área de passagem condutora é menor, a resistividade do solo é um fator
importante. As medidas mostram que 90% da resistência
elétrica total em volta o eletrodo situa-se dentro de um raio
de 2 a 3 metros do eletrodo.
Terrenos
Testados
Solo
Isto pode ser visto na Figura 2. Para valores superiores a
20%, a resistividade não é grandemente afetada, mas abaixo
de 20% aumenta rapidamente com um decréscimo no teor
de umidade.
O teor normal de umidade varia para diferentes localidades mas geralmente é de 10% na estação das secas e cerca
de 35% em épocas de chuvas com uma média aproximada
de 16 a 18%.
Estudos provam que o período de estiagem é seguido por
um aumento acentuado na resistência da ligação terra.
Em relação ao teor de umidade, os testes de campo indicam que, com um revestimento de terra de 3 metros ou mais,
apoiados por uma plataforma de pedra, as hastes de terra
cravadas até onde possível na plataforma de rocha, geralmente dão bons aterramentos. Acredita-se que isto seja explicado por serem plataformas de pedra freqüentemente impermeáveis e acumularem água, dando assim um alto teor de
umidade.
Resistência [Ohms]
Med
Min
Máx
Aterros e terrenos contendo mais ou menos
24
14
3,5
41
refugo como cinza, escória e sais minerais.
Argila, xisto, adobe,
205
terra preta arenosa sem
24
2,0
98
pedras ou cascalho.
Argila, adobe, terra preta
237
pegajosa misturada com
93
6.0
800
areia, cascalho e pedras.
Areias, pedras, cascalhos
com pouca ou nenhuma
72
554
35
2700
argila ou marga.
Tabela 1. Resistência de diferentes tipos de solo do Bureal
of Standards – Trabalho tecnológico 108.
III.3. Efeito da Temperatura no Solo
III.2. Efeito da Umidade no Solo
O teor de umidade no solo é de grande importância. Uma
variação de uns poucos por cento na umidade fará diferença
marcante na eficácia da ligação terra feita com eletrodos de
um determinado tamanho.
Isto é especialmente verdadeiro para teores de umidade
abaixo de 20%. Por exemplo, experiências feitas com solo
de argila vermelha indicaram que, com somente 10% de teor
de umidade, a resistividade era de mais do que 30 vezes a do
mesmo solo com teor de umidade de cerca de 20%.
Figura 3. Variação de resistividade do solo com a temperatura. Solo com 18,6% de umidade.
A figura 3 mostra a variação na resistividade do solo com
temperatura para solo de barro vermelho tendo um teor de
umidade de 18,6%. Isto é um fator importante nas localidades onde os invernos são muito rigorosos e a terra gela até
uma profundidade considerável abaixo da superfície.
Abaixo de 0oC a água no solo congela e isto um causa
aumento enorme do coeficiente de temperatura do solo. Este
coeficiente é negativo e conforme abaixa a temperatura a
resistividade se eleva e a resistência da ligação terra é aumentada.
Eletrodos de aterramento que não são cravados abaixo da
linha de congelamento em tais localidades mostraram grande variedade na resistência durante as estações do ano.
Mesmo quando cravados abaixo da linha de congelamento,
há alguma variação pois o solo superior, quando congelado,
tem o efeito de diminuir o comprimento útil da haste. Conseqüentemente, para aterramentos que precisam funcionar
Figura 2. Variação de resistividade do solo com o teor de
umidade.
2
durante o ano todo, a profundidade é importante para que se
obtenha proteção em todas as épocas.
III.5. Efeito do Tamanho do Eletrodo
O uso de eletrodos de maior diâmetro resultaria em mudança muito pequena na resistência.
III.4. Vantagens da Profundidade
A profundidade do eletrodo de aterramento é um fator
importante no desempenho elétrico. Eletrodos cravados devem ser suficientemente compridos para alcançar um nível
de umidade permanente no solo.
Quando esta umidade não é alcançada, o resultado pode
ser não somente alta resistência de aterramento mas também
pode causar grandes variações na mesma durante as mudanças de estação. O solo raramente tem resistividade uniforme
através das diferentes profundidades.
Geralmente os primeiros poucos metros próximos à superfície tem resistência relativamente alta e estão sujeitos a
serem alternadamente molhados e secados devido às variações das chuvas. O solo mais profundo é mais estável e menos sujeito a flutuações.
Figura 5. Efeito do diâmetro de um eletrodo na resistência
de um aterramento cravado.
Principalmente, é o solo que cerca o eletrodo que determina a resistência e não o diâmetro.
Cada fonte de testes consultada mostrou que a diferença
de resistência é tão pequena entre eletrodos cravados de todos os diâmetros usados comercialmente, que a questão do
diâmetro é praticamente fator desprezível no que diz respeito a resistência elétrica.
Por exemplo na Figura 5, comparando-se hastes de ½
polegada e 1 polegada de diâmetro, que tem duas vezes o
diâmetro e quatro vezes a área e o volume da terra deslocada, verifica-se que a resistência diminui somente cerca de
10% para esta última.
Considerando-se as variações em resistência que podem
ocorrer num período de tempo, como resultado de variações
naturais não controladas de condições de tempo e de solo,
pode-se ver que qualquer pequena mudança no diâmetro
seria insignificante. Uma boa regra é escolher um eletrodo
de diâmetro suficientemente grande e forte para ser cravado
no solo sem entortar-se ou danificar-se de qualquer outro
modo.
Figura 4. Relação entre profundidade e resistência para um
solo com umidade constante em todas as profundidades.
Em condições usuais, na natureza, os solos mais profundos
tem teor mais alto de umidade e a vantagem da profundidade é mais acentuada.
IV. MEDIDAS DE RESISTÊNCIA
A medição de resistência de uma ligação terra é a única
maneira segura de determinar se o aterramento é satisfatório.
Geralmente não é preciso saber o valor exato da resistência
mas saber, no entanto, se é da ordem de 1 ohm, 100 ohms ou
1000 ohms.
Os códigos especificam que a resistência de um eletrodo
cravado não deve exceder 25 ohms, mas isto serve principalmente como orientação, já que menores resistências são
desejáveis e mesmo essenciais em muitos casos.
Para ter certeza de bons aterramentos a resistência de cada
aterramento deve ser medida. A condutância dos solos particularmente a dos sub-solos é o principal fator na resistência
de aterramento.
Medidas nos próprios locais são a única maneira de determinar a natureza e a condutância dos solos.
As medidas de resistência tomadas no momento em que a
haste está sendo cravada ajudam a determinar se as hastes
adicionais ou outras medidas corretivas são necessárias.
A Figura 4 mostra o efeito calculado sobre a resistência
com eletrodos a várias profundidades. Isto é baseado em
solo uniforme em todas as profundidades.
A maior redução na resistência foi obtida nos primeiros 2
metros de profundidade. Embora a resistência ainda esteja
diminuindo para o eletrodo de 2,4 metros, a diminuição não
é tão acentuada como para a haste de 1,8 metros de comprimento.
O comprimento mais usado de um eletrodo cravado é de
2,4 metros. Hastes mais longas são necessárias algumas vezes, mas, na maioria dos locais, o comprimento de 2,4 metros é suficiente para alcançar a umidade permanente.
3
Geralmente estas leituras iniciais indicam o desempenho
do aterramento, embora leituras subseqüentes possam ser
um pouco mais baixas, pois são afetadas pela compactação
do solo e pelas variações de umidade sazonais. Para indicações precisas da eficácia dos aterramentos, medidas periódicas são vantajosas.
Os testes são feitos mais adequadamente com instrumentos completos, de leitura direta. Testar todos os aterramentos
é a melhor garantia de proteção positiva do aterramento.
A análise do aterramento indica, cada vez mais, que cada
aterramento necessita de atenção individual. Os requisitos
gerais para um aterramento são relativamente simples, mas
testar cada aterramento é essencial para garantir aterramentos adequados.
Figura 6. Terrenos mais profundos tem menor resistividade.
O gráfico mostra a relação entre o tipo de solo e a resistência do eletrodo cravado a profundidades crescentes.
IV.1. Métodos para Melhorar a Resistência
O melhor método para diminuir a resistência das ligações
terra não é o mesmo para cada aterramento. As condições di
solo variam grandemente, não só em localidades diferentes
mas também dentro de uma localidade determinada. Um
método que seja mais apropriado para melhorar aterramentos em uma localização pode não ser aplicável para o aterramento na área seguinte. Vários métodos estão sujeitos à
nossa disposição para alcançar resultados desejáveis.
A haste prolongável ilustrada na Figura 7 é feita em
comprimentos de 1,5; 2,4 e 3,0 metros, e de vários diâmetros, rosqueadas em ambas as extremidades.
Na prática, a primeira seção é cravada usando-se uma luva rosqueada e um parafuso de cravamento na extremidade
superior. Quando esta seção é cravada até a linha do terreno,
uma segunda seção é acoplada à primeira e o cravamento
prossegue. Desta maneira, hastes longas são manuseadas tão
facilmente como hastes de comprimento comum. Além disso seções adicionais podem ser acrescentadas e o cravamento pode prosseguir até que a resistência desejada seja obtida.
1) Aterramentos Cravados Profundamente
Aterramentos cravados profundamente se tornou o método mais popular e mais econômico para obter melhores ligações terra.
Esse tipo metodologia oferece um método simples para
alcançar estratos de solo de melhor condutância que, muitas
vezes, acham-se a uma profundidade considerada abaixo da
superfície. Este tipo de aterramento é especialmente aplicável em áreas onde é difícil obter ligações terra de baixa resistência por meio de hastes isoladas de 2,4 a 3,0 metros de
comprimento, e freqüentemente é mais conveniente e eficaz
que hastes múltiplas ou tratamento do solo.
A Figura 6 mostra a teoria do aterramento profundo e
porque ele é eficaz. Está baseada em testes reais nos quais
perfurações de teste foram feitas para determinar porque
hastes mais compridas alcançam seu propósito. Nesta localização, os primeiros 3 metros da haste penetram apenas a
leve e arenosa superfície do solo e a resistência foi de 250
ohms ou mais.
O 1,5 metro seguinte da haste começou a penetrar os solos de melhor condutância mas ainda não era suficientemente profunda para assegurar uma boa ligação terra. Entretanto, com 4,6 metros adicionais de haste ou 6 metros ao todo,
a ligação terra tornou-se uma ligação com bom nível de segurança e uniformidade o ano inteiro.
Para aterramentos necessitando eletrodos de 4,6 a 6,1 metros de comprimento é possível usar hastes de um único
comprimento contínuo. Entretanto o manuseio e o cravamento destas hastes longas são um problema, e haste prolongáveis possibilitam uma solução prática e conveniente
para se conseguir aterramentos profundos.
Figura 7. Instalação de hastes prolongáveis.
4
A Tabela 2 mostra algumas leituras de resistência típicas
obtidas com hastes prolongáveis e ilustra boas aplicações
para o aterramento profundo.
No segundo exemplo, uma haste de 4,9 m tem uma resistência de 230 ohms. Prolongando-se a profundidade para 7,3
metros, a resistência cai para 48 ohms indicando que a haste
tinha penetrado no solo de melhor condutância. Com uma
haste de 14,6 metros a resistência do solo foi ainda reduzida
para 6 ohms.
Em alguns casos, as hastes foram cravadas até 30 metros
ou mais antes de penetrarem em solo e menor resistência.
Prof
[m]
Resistência medida a cada seção instalada [ohm]
A
B
C
D
E
F
G
H
2,4
4,9
7,3
9,8
12,2
14,6
17,1
19,5
29
14
8
4,5
3
3
3
3
270
230
48
13
10
6
140
45
15
5,5
Argila
Argila
Arggil
75
45
21
8
4
50
23
18
8,5
5,5
2,5
200
22
11
9
Argila
Argila
Areia
45
30
9
2
Argila
200
55
40
33
16
Figura 8. Resistência comparada de eletrodos múltiplos.
Para o espaçamento usual, a média de resultados usando
hastes múltiplas são mostrados na Figura 9. Duas hastes tem
aproximadamente 60% da resistência de uma haste, três hastes, 40% e quatro hastes cerca de 33%.
Hastes múltiplas são muito convenientes para melhorar
instalações já existentes. Quando a resistência de uma única
haste é conhecida, pode ser calculado o número aproximado
de hastes necessárias para dar a resistência desejada.
Areia
Tabela 2. Leituras típicas de resistências obtidas com eletrodos profundos.
2) Eletrodos Múltiplos
Outro método para melhorar a resistência dos aterramentos é o uso de hastes múltiplas.
Quando duas ou mais hastes cravadas estão bem separadas uma da outra, elas estabelecem passagens paralelas para
terra. Elas tornam-se na realidade, resistências em paralelo e
tendem a seguir a lei das resistências metálicas em paralelo.
Por exemplo duas hastes múltiplas tendem a ter 1/2 da resistência de haste, três hastes, 1/3 da resistência, etc.
Entretanto, essa relação recíproca direta não chega a ser
alcançada na prática porque o espaçamento das hastes é necessariamente limitado e as passagens condutoras ou cilindros de terra envolvendo as hastes tendem a sobrepor-se até
certo ponto. Por exemplo, como mostrado Figura 8, duas
hastes espaçadas uma da outra de 30 metros teriam resistência de 50% da de uma haste.
Espaçamentos desta ordem obviamente não são práticos.
Também a resistência e a reatância de ligações longas diminuíram a eficácia de hastes múltiplas.
Figura 9. Resultados médios obtidos com hastes múltiplas.
5
3) Tratamentos Químico dos Aterramentos
Os materiais de tratamento devem ser colocados de preferência numa vala em volta da haste mas não devem ficar em
contato direto com ela. Isso possibilita a melhor distribuição
do material de tratamento e o menor efeito corrosivo.
Sulfato de magnésio, sulfato de cobre, sal-gema comum e
bentonita, são todos usados como materiais de tratamento. O
sulfato de magnésio e a bentonita são especialmente indicados por serem menos corrosivos.
O tratamento do solo não é permanente porque os produtos químicos são levados pela chuva e pela drenagem natural
através do solo. O material de tratamento pode ser substituído depois de um período de vários anos, dependendo da
porosidade do solo e das chuvas. Dessa maneira este método
de melhoria de resistência só é usado quando aterramentos
profundos ou eletrodos múltiplos não são práticos.
O tratamento químico do solo que envolve uma haste cravada é útil para melhorar a resistência de um aterramento
onde não é exeqüível um aterramento profundo devido a
pedras adjacentes.
O tratamento diminui resistividade do solo adjacente à
haste, proporcionando uma passagem condutora, bastante
boa até o ponto onde a área do cilindro da terra envolvendo
a haste é relativamente grande.
A Figura 10 mostra a redução de resistência de um determinado aterramento após tratamento químico do solo que
o envolve. A porcentagem de redução de resistência é alta
neste caso e é típica de resultados obtidos em circunstâncias
onde a resistência do solo é extremamente alta.
Aterramentos de resistência mais baixa podem ser melhorados por tratamentos mas não na mesma proporção. O tratamento químico do solo é também benéfico para reduzir as
variações sazonais da resistência de um aterramento devido
a ficar o solo periodicamente molhado e seco em seguida.
Figura 12. Variação da resistência a terra com o tempo de
eletrodos adjacentes em solo tratado e não tratado.
A Figura 12 mostra a variação da resistência em relação
ao tempo para hastes tratadas não tratadas em um local. Repare que os efeitos do tratamento químico gradualmente
desaparecem e depois de um período de cerca de 5 anos, os
dois aterramentos tem a mesma resistência.
Figura 10. Resistência do solo reduzida por tratamento de
solo.
V. APROFUNDANDO NO ATERRAMENTO PROFUNDO
Aterramento profundo com hastes prolongáveis é um método simples e eficaz de se obter melhores ligações terra.
Com estas hastes é possível penetrar profundamente na terra
para alcançar solos melhor condutores que podem ficar a
uma profundidade considerável abaixo da superfície.
Para aterramentos profundos são usados hastes prolongáveis em comprimentos de 1,5; 2,4 ou 3,0 metros. São unidas,
extremidade com extremidade, por meio de luvas de bronze
e são cravadas do mesmo modo que as hastes comuns, isto
é, a primeira seção é cravada no solo no seu comprimento
total, depois, a segunda seção é acoplada e o cravamento
prossegue.
Tantas hastes quantas forem necessárias podem ser acrescentadas para alcançar a profundidade requerida ou a resistência desejada.
O último, é o método usual para determinar o número de
seções necessárias, pois a resistência pode ser aferida com
um instrumento de teste de aterramentos depois que cada
seção é cravada.
Figura 11. Tratamento de solo diminui variações sazonais.
A Figura 11 mostra os resultados de testes feitos em aterramentos tratados e não tratados na mesma localidade. Os
aterramentos não tratados mostram uma grande variação de
resistência.
A resistência foi alta durante os meses secos de verão,
exatamente na época em que uma baixa resistência seria
especificamente desejável para a proteção contra raios. O
aterramento tratado mostra apenas um pequeno aumento
durante a estação das secas. Mas não tão acentuado como
para a haste não tratada.
6
V.1. Resistência Calculada e Real
As condições do solo variam grandemente e não é possível predizer quantas seções de hastes serão necessárias para
uma dada resistência ou quão profundamente a haste precisa
ser cravada para alcançar solos melhor condutores.
Cada aterramento precisa ser tratado como caso individual. Se o solo fosse todo de natureza homogênea e tivesse a
mesma resistividade em todas as profundidades, seria possível predizer, com razoável precisão, o comprimento da haste
que teria que ser cravada para dar a resistência desejada.
Isto pode ser visto no gráfico da Figura 13, que mostra
curvas de resistência calculadas para vários comprimentos
de hastes, supondo-se um solo homogêneo, com três valores
diferentes de resistividade. Por exemplo, em um solo, tendo
uma resistividade de 10.000 ohms por centímetro cúbico,
seria necessário uma haste de 27 metros para dar resistência
de 5 ohms.
Este gráfico mostra que, teoricamente, resistências mais
baixas podem ser obtidas pelo uso de hastes mais compridas
cravadas profundamente no solo. Isto também acontece na
prática. Além disto a melhoria na prática é quase sempre
maior que na teoria, porque solos mais profundos tendem a
ter resistividade menor que o solo da superfície.
A experiência demonstrou que cabos de terra ligados a aterramentos de baixa resistência nas estruturas de sustentação, reduzem consideravelmente o numero de desligamentos
em tais linhas. Em outras palavras, aterramentos de baixa
resistência e melhoria de desempenho andam passo a passo.
Em muitos casos, a resistência de aterramento ao longo de
uma linha de transmissão tende a ser muito alta e pode ser
necessário o uso de vários métodos para reduzir as resistências dos pés de torre.
Figura 13. Decréscimo de resistência com a profundidade
calculada, em solo uniforme.
Um estudo foi realizado com resultados de teste obtidos
com instalações reais de hastes longas cravadas em diferentes regiões dos Estados Unidos. Os dados foram obtidos
medindo-se a resistência depois de cada seção de haste ter
sido cravada.
Os dados mostraram a resistência em várias profundidades. Em todos os casos, enquanto as hastes estavam sendo
cravadas, a taxa real de diminuição da resistência foi maior
que a teórica. Isto prova que o solo melhor condutor fica em
níveis mais profundos. Em algumas localizações foi necessário cravar hastes até uma profundidade considerável para
alcançar solos de menor resistência enquanto em outros,
hastes mais curtas foram suficientes para garantir um aterramento seguro.
Centenas de instalações deste tipo foram em feitas praticamente todas as regiões do Leste, Centro-Oeste e Sul e, em
geral, as curvas de profundidade-resistência mostram a
mesma tendência.
Uma das muitas aplicações de aterramento profundo é
melhorar o desempenho de linhas de transmissão de alta
tensão. As estatísticas mostram que aproximadamente 65%
de todos os desligamentos em linhas de transmissão operando na tensão de 100 kV e acima, são devido a raios.
Figura 14. Hastes prolongáveis para aterramento de pés de
torre.
7
Com resistência de pé de torre variando de 400 a 1400
ohms, aterramentos cravados profundamente, ligados aos
pés das torres, reduziram as resistências em cerca de 5 a 15
ohms por estrutura.
Para certo trecho dessa linha foram usadas hastes de 12 a
49 metros de comprimento e, em algumas posições, duas
hastes compridas ligadas em paralelo, para diminuir a resistência da base até o valor desejado.
A operação experimental dessa linha mostrou que os aterramentos cravados mais profundamente foram mais eficazes
que os fios contrapeso, para dissipar as correntes dos raios.
A superfície do solo era arenosa, com uma resistência muito
alta e como os cabos contrapeso foram instalados a pequena
distância abaixo da superfície, a resistência obtida com eles
tendia a ser muito alta. Por outro lado, os aterramentos cravados profundamente penetraram no solo melhor condutor e
puderam dissipar correntes e raios mais rapidamente e com
menos perigo de descargas e conseqüentes desligamentos,
do que os cabos contrapeso, nestes solos de superfície muito
resistente.
Cravando hastes individuais a até mesmo 30 metros e
colocando em paralelo hastes razoavelmente profundas em
grupos de duas a quatro, as resistências foram reduzidas em
aproximadamente 400 quilômetros de linha para a ordem de
5 a 7 ohms por estrutura.
Estes aterramentos de baixa resistência foram vantajosos
para minorar o efeito de raios nestas linhas, os desligamentos sendo reduzidos de cerca 12 a 15 para um ou menos por
160 km de linha por ano.
Para sistemas de distribuição, aterramentos cavados profundamente são também muito eficazes para melhor desempenho operacional do equipamento nestas linhas. Por exemplo, em um caso real, os registros de operações em um período de anos, mostrou uma redução substancial nas interrupções depois que aterramentos profundos foram instalados.
Interrupções devidas a raios, a cada 100 transformadores,
foram reduzidas de cerca de 10 ou 11 por ano para cerca de
1,5 por ano. Também danos aos equipamentos dos clientes
foram reduzidos.
Os sistemas de telecomunicação e sinalização empregados por companhias telefônicas, ferrovias, oleodutos, e outras, também necessitam de aterramentos de baixa resistência.
Eles são necessários para o funcionamento apropriado dos
pára-raios, relés de aterramento, blocos, fusíveis e outros
dispositivos de proteção durante tempestade de raios, contatos acidentais com condutores de eletricidade e outros riscos. Aterramentos profundos, propiciam meios eficazes para
garantir aterramentos de baixa resistência necessários para
minimizar interrupções devidas a falhas nas linhas, cabos e
equipamentos e para proteção da vida e da propriedade.
Em demonstrações de aterramento profundo através de
todo o Leste, Centro-Oeste e Sul dos Estados Unidos foram
colhidos dados abundantes sobre resistências de aterramentos profundo, pois a resistência foi medida depois do cravamento de cada seção.
Em alguns casos foram cravadas hastes numa localização
específica onde considerável dificuldade tinha sido experimentada em obter-se bom aterramento. Praticamente em
todos estes casos, o aterramento cravado profundamente
tinha uma resistência muito abaixo da obtida por outros métodos.
Alguns dos dados obtidos destes testes sobre o aterramento profundo individual demonstram que uma tendência ou
padrão bem definidos existe com respeito ao comprimento
da haste e às resistências; isto é, começando nos estados
Leste e movendo-se em direção Oeste dos Estados Unidos
uma diminuição da resistência foi constatada.
Desta forma, pode-se constatar que aterramentos profundos possibilitam meios simples e eficazes de melhorar a
resistência das ligações de aterramentos cravados.
VI. CONCLUSÃO
Os dados deste artigo foram desenvolvidos do ponto de
vista de aterramento de linhas aéreas porque muito trabalho
pioneiro em proteção terra tem sido feito neste campo. Entretanto, os princípios aplicam-se a uma grande variedade de
usos onde aterramentos adequados protegerão pessoas e
propriedades dos riscos com raios e fogo.
Como engenheiros especializados em segurança demonstraram, atualmente bons aterramentos afetam tantas pessoas
que há uma necessidade de maior compreensão de sua importância, garantindo uma passagem a terra de baixa resistência.
O proprietário de uma casa, particularmente em áreas suburbanas ou rurais tem probabilidades de ter diversos aterramentos em sua propriedade. Suas linhas de eletricidade e
de telefone podem ter aterramento, assim como sua antena
de televisão e seus equipamentos eletro/eletrônicos como
geladeiras, televisores, microcomputadores entre outros.
Se o mesmo estiver em uma localidade exposta, ele pode
ter aterramentos para raios em seu prédio ou em uma árvore
especialmente apreciada, ou inclusive na cerca elétrica de
sua residência ou fazenda.
Estabelecimentos industriais e comerciais devem ter aterramento não apenas para riscos usuais de raios, mas também
para evitar faíscas produzidas por eletricidade estática onde
materiais inflamáveis são manuseados.
Detalhes sobre dispositivos de proteção estão fora do escopo deste artigo. Entretanto proteção de aterramento é um
assunto de grande interesse e todos os sistemas de proteção
precisam ser ligados a aterramentos confiáveis e seguros.
Para todas estas aplicações as hastes de aterramento são
disponíveis e largamente utilizadas
VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Special Reprint 7 from Electrical Engineering. Ground
Principles and Practice, 1945.
[2] J.G. HEMSTEET, W.W. LEWIS and C.M. FOUST.
“Study of Driven Rods and Counterpoise Wires in HighResistance Soil on Consumers Power Company 140kV”,
Electrical Engineer Transaction, vol. 61, 1942.
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Ground Rod Depth for Any Resistance in Advance”, Electrical World, 1940.
[4] R.C. STEVENSON. “Thorough Grounding Pays Dividends in Service”, Jr. Electrical Word, 1947.
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