Medição da resistência de aterramento: visão geral dos métodos de medições práticas

O aterramento é utilizado na implementação de diversos projetos de sistemas elétricos. O próprio conceito de “aterramento” é esquematicamente considerado como a conexão de uma parte do circuito elétrico ao potencial da terra.

O loop de aterramento contém um condutor e um eletrodo inserido profundamente no solo. Uma ação tradicional na prática eletrotécnica é a medição da resistência de aterramento de redes que estão sendo iniciadas e já em operação. Explicaremos como e de que maneira é realizada essa importante ação.

Para que são necessárias as medições?

Uma solução brilhante para as tarefas listadas abaixo é alcançada com resistência zero ideal no circuito de aterramento:

1. Evitar o aparecimento de tensão no invólucro das máquinas tecnológicas.
2. Obter um potencial de referência eficaz do equipamento elétrico.
3. Eliminar completamente as correntes estáticas.

No entanto, a experiência eletrotécnica mostra: é impossível obter um resultado ideal de zero.

Procedimento para realizar as medições necessárias com o instrumento para determinação da resistência do barramento de aterramento. Tais procedimentos são realizados de acordo com um cronograma aprovado pela direção da organização de manutenção.

Em qualquer caso, o eletrodo aterrado apresenta alguma resistência.

O valor específico da resistência é determinado por:

• a resistência do eletrodo no ponto de contato com a barra condutora;
• a área de contato entre o eletrodo de terra e o solo;
• a estrutura do solo, que oferece diferentes resistências.

A prática de medição da resistência do loop de aterramento observa que os dois primeiros fatores podem ser desprezados, desde que sejam atendidas condições lógicas:

1. O eletrodo de aterramento é feito de metal com alta condutividade elétrica.
2. O corpo da haste do eletrodo está cuidadosamente limpo e firmemente inserido no solo.

Resta o terceiro fator – a superfície resistiva do solo. Este é visto como o principal elemento de cálculo para as medições de resistência do loop de aterramento.

É calculado pela fórmula:

R = pL / A,

onde: p – resistividade do solo, L – profundidade condicional, A – área de trabalho.

Para proteger os proprietários de casas/apartamentos, todos os tipos de equipamentos elétricos domésticos potentes devem ser equipados com aterramento:

Ao testar a resistência, cada uma das linhas de aterramento é verificada separadamente. A resistência entre o elemento de aterramento e cada parte não condutora do equipamento elétrico que possa ficar sob tensão deve ser inferior a 0,1 ohm.

Visão geral dos métodos de medição

Existem várias opções para medir a resistência do circuito de aterramento, cada uma das quais permite determinar o valor desejado com bastante precisão.

Sistema de determinação de 3 pontos

Assim, por exemplo, é frequentemente aplicado o método do esquema de 3 pontos, baseado no efeito de queda de potencial.

Esquema gráfico do chamado sistema de três pontos, que é frequentemente aplicado quando se necessita medir o valor da resistência do circuito de aterramento

As medições são realizadas em três etapas principais:

1. Medição da tensão no eletrodo E1 e na sonda E2.
2. Medição da corrente no eletrodo E1 e na sonda E3.
3. Cálculo (pela fórmula R = E / I) da resistência do eletrodo de aterramento.

Para este método, a precisão das medições depende logicamente do local de instalação da sonda E3. Recomenda-se inseri-la no solo a uma distância – idealmente fora da chamada área de resistência efetiva dos eletrodos (RE) E1 e E2.

Medições pela tecnologia «62%»

Se a estrutura do solo para a colocação do eletrodo de aterramento possui conteúdo homogêneo, o método «62%» para determinação das resistências dos circuitos de aterramento promete boa eficácia.

Esquema para a tecnologia de medição com o interessante nome «62%». No entanto, o nome é derivado do valor ótimo de afastamento entre os eletrodos, com o qual se obtém um resultado aceitável.

O método é aplicável a esquemas com um único eletrodo de aterramento. A precisão das leituras aqui se deve à possibilidade de posicionar as sondas de trabalho em um trecho retilíneo, em relação ao eletrodo de aterramento.

Pontos de instalação das sondas de controle

Método simplificado de dois pontos

A aplicação deste método de medição requer a existência de outro aterramento de qualidade além do que será submetido à pesquisa. A técnica é relevante para áreas densamente povoadas, onde muitas vezes não é possível operar amplamente com eletrodos de trabalho auxiliares.

A metodologia simplificada de medição é realizada pelo esquema de dois pontos. Com essa tecnologia, são necessárias menos manipulações com equipamentos e cálculos, mas a precisão dos cálculos não é alta.

O método de medição de dois pontos se diferencia por mostrar simultaneamente o resultado para dois dispositivos de aterramento ligados em série. Isso explica os requisitos de alta qualidade do segundo aterramento, para não considerar sua resistência.

Para realizar os cálculos, também é medida a resistência da barra de aterramento. O resultado obtido é subtraído dos resultados das medições gerais.

A precisão deste método deixa a desejar em comparação com os dois anteriores. Aqui, a distância entre o eletrodo de aterramento cuja resistência é medida e o segundo aterramento desempenha um papel significativo. Normalmente, essa técnica não é aplicada. É uma espécie de alternativa quando não é possível usar outros métodos de medição.

Medições precisas com quatro pontos

Para a maioria das opções de medição de resistência, a maneira mais ideal, além dos métodos de 2 e 3 pontos, é considerada a tecnologia de 4 pontos. Instrumentos como o testador da série 4500 são equipados com essa tecnologia de medição. Pelo nome do método, na área de trabalho, quatro eletrodos de trabalho são colocados em linha reta e a distâncias iguais.

Com esse esquema – de quatro pontos, são realizadas as medições mais precisas. Utiliza-se equipamento moderno e há a possibilidade de realizar trabalhos sem desconectar o circuito de aterramento.

O gerador de corrente do instrumento é conectado aos eletrodos extremos, resultando em uma corrente fluindo entre eles, cujo valor é conhecido. Nas outras terminais do instrumento, estão conectados dois eletrodos de trabalho internos.

Nessas terminais, está presente o valor da queda de tensão. O resultado final das medições – a resistência de aterramento (em Ohms), cujo valor o instrumento exibe no visor.

Instrumentos da série 4500 são frequentemente usados para medir a tensão de toque. O dispositivo, por meio de um módulo especial, gera uma pequena tensão no solo – simulando um dano no cabo.

Ao mesmo tempo, a escala do instrumento indica a corrente que flui pelo circuito de aterramento. As leituras na tela são tomadas como base e multiplicadas pelo valor presumido da corrente no solo. Dessa forma, calcula-se a tensão de toque.

Execução de medidas de controle do estado dos equipamentos eletrotécnicos e das linhas de aterramento. Para o trabalho, utiliza-se o instrumento de medição tipo 4500.

Por exemplo, o valor máximo da corrente esperada no ponto de falha é de 4000 A. Na tela do instrumento, é indicado o valor 0,100. Então, a tensão de toque será igual a 400 V (4000 * 0,100).

Medição com o instrumento S.A6415 (6410, 6412, 6415)

A singularidade deste método é a possibilidade de realizar medições sem desconectar o circuito de aterramento. Também se destaca a vantagem de que a resistência total do dispositivo de aterramento pode ser medida pelo método de inclusão no circuito de aterramento da componente resistiva de todas as conexões.

O princípio de funcionamento é aproximadamente o seguinte:

1. Um transformador especial cria corrente no circuito.
2. A corrente flui no laço formado.
3. O sinal medido é registrado por meio de um detector síncrono.
4. O sinal obtido é convertido pelo ADC.
5. O resultado é exibido no display LCD.

O dispositivo é equipado com um módulo (amplificador seletivo), graças ao qual o sinal útil é efetivamente limpo de vários tipos de interferências – ruídos de baixa e alta frequência. As garras do alicate, em seu estado articulado, formam um laço excitado que envolve o condutor de aterramento.

Instruções de medição com o instrumento S.A6415

A sequência de operações ao trabalhar com o instrumento da série C.A6415 é descrita claramente no manual fornecido com este dispositivo exclusivo.

Instrumento de medição exclusivo – alicate, que permite medir de forma relativamente simples e fácil a resistência do laço de terra em várias condições.

Por exemplo, há necessidade de medir a resistência de aterramento de algum módulo elétrico (transformador, medidor de energia, etc.).

Sequência de ações:

1. Abra o acesso ao barramento de aterramento removendo a tampa protetora.
2. Agarre com o alicate o condutor (barramento ou diretamente o eletrodo) de aterramento.
3. Selecione o modo de medição 'A' (medição de corrente).

O valor máximo de corrente do instrumento é de 30 A, portanto, se este valor for ultrapassado, a medição não pode ser realizada. Remova o instrumento e tente novamente a medição em outro ponto.

O processo de realização de medições com dispositivos de medição do tipo S.A6415 e 3770. Os resultados das medições são registrados em uma tabela e comparados na próxima manutenção.

Quando o valor da corrente obtido na escala está dentro da faixa admissível, pode-se continuar o trabalho alternando o instrumento para a medição de resistência «?».

O resultado exibido no visor mostrará o valor total da resistência, incluindo:

• o eletrodo e a barra de aterramento;
• o contato do neutro com o eletrodo de aterramento;
• o contato das conexões na linha entre o neutro e o eletrodo de aterramento.

Ao trabalhar com alicates, deve-se ter em mente: leituras elevadas do instrumento na resistência de aterramento geralmente são devidas ao mau contato do eletrodo de aterramento com o solo.

Também pode ser causa de alta resistência uma barra condutora rompida. Números elevados de resistência nos pontos de conexão (emendas) dos condutores também podem influenciar as leituras do instrumento.

Recomendações gerais para medição de USG

Antes de construir um circuito de aterramento, por exemplo, para uma caldeira a gás, é necessário obter informações precisas sobre em que tipo de solo o eletrodo de aterramento será instalado. Frequentemente, para determinar os valores de “p” do solo, é sugerido consultar tabelas existentes.

No entanto, esta opção com tabelas fornece dados meramente indicativos. Portanto, não vale a pena confiar nelas. Os valores reais da resistividade do solo podem diferir em várias vezes.

Opção #1: solo de camada única

Se o solo tem uma composição homogênea, sua resistividade é medida pelo método do «eletrodo de teste».

Estrutura do solo homogêneo. Nessas condições, medir e calcular a resistência é significativamente mais fácil do que fazer o mesmo trabalho em solos com múltiplas camadas.

O método envolve a execução de um procedimento específico em duas etapas:

1. Pega-se uma sonda de controle tipo haste com comprimento ligeiramente maior que a profundidade de instalação projetada.
2. Mergulha-se a sonda no solo estritamente na vertical até a profundidade de instalação projetada.
3. A extremidade que permanece acima da superfície do solo é usada para medir a resistência de espalhamento (Rr).
4. Determina-se a resistividade do solo pela fórmula p = Rr * Ψ.

É desejável realizar o procedimento várias vezes em diferentes pontos da área de trabalho. Medições alternativas ajudam a obter resultados precisos da resistividade do solo.

Opção #2: solo multicamada

Para essa situação, a medição da resistividade do solo é realizada pelo método de sondagem em etapas. Ou seja, a sonda de controle é mergulhada até a profundidade de trabalho em etapas e, na posição de cada etapa, são feitas medições da resistividade. O cálculo da resistividade média é feito usando fórmulas para cada medição individual.

Solo com múltiplas camadas. Nessas condições, é necessário calcular a resistência de cada camada individual. Os cálculos para solos com múltiplas camadas exigem mais trabalho.

Em seguida, com base nas características climáticas da região, determinam-se os valores para as variações sazonais. Dessa forma (bastante complexa), obtêm-se os valores calculados da resistividade do solo das camadas superiores. As camadas subjacentes são consideradas como não sujeitas a variações sazonais, portanto, o cálculo para elas limita-se a uma medição e cálculo um tanto simplificados.

Requisitos para a execução dos trabalhos

Trabalhos desse tipo, evidentemente, são realizados por pessoal qualificado, representando organizações especializadas. Assim, pela operação dos quadros de força em residências, geralmente, respondem os serviços públicos. Realizar quaisquer medições nesses pontos só é permitido mediante contato com esses serviços.

Circuitos elétricos são sistemas perigosos. Apesar de as instalações do setor residencial serem projetadas para tensões inferiores a 1000 V, essa tensão é letal para o ser humano. É necessário cumprir todas as medidas de segurança ao lidar com equipamentos elétricos. Muitas vezes, essas medidas são simplesmente desconhecidas para o leigo.

As particularidades da construção do aterramento para banheira em um apartamento urbano são apresentadas no seguinte artigo, que contém regras e orientações para a realização do trabalho.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Realização de medições na prática com o auxílio do instrumento:

A execução de trabalhos relacionados à verificação da resistência de aterramento é obrigatória, independentemente da complexidade do esquema elétrico e da categoria do objeto onde o equipamento elétrico é instalado ou já está instalado e em operação. Muitas organizações especializadas estão dispostas a oferecer esses serviços.

Por favor, deixem comentários no bloco abaixo. Não é impossível que você conheça uma forma simples e eficaz de medir a resistência dos circuitos de aterramento não mencionada no artigo. Façam perguntas, compartilhem informações úteis e fotos sobre o tema.