Relatório 5 - Lab EB

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Disciplina: Laboratório de Eletricidade Básica 2016 / 2

Disciplina: Laboratório de Eletricidade Básica 2016 / 2

Professor

Professor: Edvaldo Paniago: Edvaldo Paniago Matrícula:

Matrícula: 14/0048316 14/0048316 Aluna:Aluna: Natália Lopes Piauilino. Natália Lopes Piauilino. Turma:Turma: C C Data:Data: 20/09/2016 20/09/2016

Experimento nº 5 – M

Experimento nº 5 – Medição de Resistência de Aterramento

edição de Resistência de Aterramento

1.

1. ObjetivosObjetivos

O ensaio em questão tem como objetivo O ensaio em questão tem como objetivo  proporcionar

 proporcionar a a prática prática na na medição medição dede resistência de aterramento de um eletrodo de resistência de aterramento de um eletrodo de aterramento, usando o método da queda de aterramento, usando o método da queda de  potencial, a partir do uso do terrômetro.

 potencial, a partir do uso do terrômetro.

2.

2. Materiais e componentesMateriais e componentes - Condutor de cobre

- Condutor de cobre

- Terrômetro – Megabras MTD-20kWe - Terrômetro – Megabras MTD-20kWe - Eletrodo de aterramento;

- Eletrodo de aterramento;

- Eletrodo auxiliar (sonda de tensão); - Eletrodo auxiliar (sonda de tensão); - Eletrodo auxiliar de corrente. - Eletrodo auxiliar de corrente.

3.

3. Fundamentos teóricosFundamentos teóricos

O sistema de aterramento tem como O sistema de aterramento tem como  principal

 principal objetivo objetivo a a segurança segurança humana,humana, evitando a energização por meio de evitando a energização por meio de escoamento de corrente para a terra. A baixa escoamento de corrente para a terra. A baixa resistência do sistema de aterramento facilita a resistência do sistema de aterramento facilita a  passagem e escoamento de corrente.

 passagem e escoamento de corrente.

Servem, também, para proporcionar Servem, também, para proporcionar um caminho de escoamento das descargas um caminho de escoamento das descargas atmosféricas ou sobretensões devidas a atmosféricas ou sobretensões devidas a manobras de equipamentos.

manobras de equipamentos.

Dentre outros objetivos pode-se citar Dentre outros objetivos pode-se citar também: controle das tensões envolvidas no também: controle das tensões envolvidas no solo quando um curto-circuito fase-terra solo quando um curto-circuito fase-terra retorna para terra; estabilizar tensão durante retorna para terra; estabilizar tensão durante transitórios no sistema elétrico provocado por transitórios no sistema elétrico provocado por falta para a terra; escoar cargas estáticas falta para a terra; escoar cargas estáticas acumuladas em estruturas, suportes e acumuladas em estruturas, suportes e equipamentos no geral; para sistemas equipamentos no geral; para sistemas eletrônicos, deve fornecer plano de referência eletrônicos, deve fornecer plano de referência quieto, sem perturbações

quieto, sem perturbações

Podem ser considerados desde Podem ser considerados desde excelentes (resistências inferiores a 5Ω) até excelentes (resistências inferiores a 5Ω) até condenáveis (resistências superiores a 30Ω). condenáveis (resistências superiores a 30Ω).

A falta de cuidado e manutenção de A falta de cuidado e manutenção de sistemas de aterramento oferecem sérios sistemas de aterramento oferecem sérios  perigos

 perigos não não somente somente a a performance performance dosdos aparelhos que estão utilizando a rede aparelhos que estão utilizando a rede

elétrica, mas também por questões de elétrica, mas também por questões de segurança humana. Sem aterramento ou com segurança humana. Sem aterramento ou com um aterramento mal estruturado, é possível um aterramento mal estruturado, é possível energizar a carcaça metálica de um energizar a carcaça metálica de um equipamento, com um potencial mais elevado equipamento, com um potencial mais elevado do que o da terra, colocando as pessoas em do que o da terra, colocando as pessoas em risco de choque ao tocarem no equipamento, risco de choque ao tocarem no equipamento,  juntamente

 juntamente com com um um componente componente aterrado aterrado dada estrutura.

estrutura.  Na

 Na prática, prática, existem existem dois dois tipos tipos dede classificação de sistemas de aterramento: classificação de sistemas de aterramento:

Aterramento de Segurança

Aterramento de Segurança  – Feitos  – Feitos

objetivando a segurança humana e suas objetivando a segurança humana e suas complicações. É usado, por exemplo, nas complicações. É usado, por exemplo, nas carcaças de motores, peças metálicas de carcaças de motores, peças metálicas de componentes eletrônicos cotidianos (vide componentes eletrônicos cotidianos (vide Figura 1).

Figura 1).

Figura 1. Aterramento de carcaça motora¹ Figura 1. Aterramento de carcaça motora¹

Aterramento de Serviço

Aterramento de Serviço – Serve  – Serve parapara

melhorar a performance de serviços elétricos. melhorar a performance de serviços elétricos. Como exemplo tem-se o aterramento do ponto Como exemplo tem-se o aterramento do ponto neutro de transformadores elétricos, assim neutro de transformadores elétricos, assim como redes de distribuição elétrica.

como redes de distribuição elétrica.

O método da queda de potencial é O método da queda de potencial é recomendado para medições por meio de recomendado para medições por meio de equipamentos específicos, por exemplo, o equipamentos específicos, por exemplo, o terrômetro. O método consiste basicamente em terrômetro. O método consiste basicamente em fazer circular uma corrente por meio de um fazer circular uma corrente por meio de um circuito compreendido pela malha de circuito compreendido pela malha de aterramento que queremos saber o valor da aterramento que queremos saber o valor da resistência ôhmica de aterramento, um trecho resistência ôhmica de aterramento, um trecho da terra e um eletrodo auxiliar de corrente. da terra e um eletrodo auxiliar de corrente. Simultaneamente deve-se medir a tensão entre Simultaneamente deve-se medir a tensão entre

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2 a malha e o terra de referência (terra remoto)  por meio de uma sonda ou eletrodo auxiliar de  potencial. Mais a frente no relatório na seção

4, este método será melhor explanado.

 Na Figura 2, tem-se um terrômetro que será utilizado neste experimento.

Figura 2. Terrômetro

 -

Dependendo da maneira como o sistema é aterrado e qual é tipo de dispositivo de proteção utilizado, os esquemas podem ser classificados em:

a) Esquema TT

O neutro da fonte é ligado diretamente à terra, estando as massas da instalação ligadas a um eletrodo de aterramento independente do eletrodo da fonte. O percurso de uma corrente fase-massa inclui a terra, dessa maneira, limita o valor da corrente, já que a terra possui alta resistência (vide Figura 3).

Figura 3. Esquema TT3 b) Esquema TN

 Neste caso, o neutro é diretamente ligado à terra, estando as massas da instalação ligadas a esses pontos por meio de condutores metálicos. O percurso de uma corrente fase-massa é de baixa impedância, logo, a corrente  pode atingir valores altos. Isso não é um  problema, pois essa corrente elevada pode ser detectada facilmente por um disjuntor. Este é o mais comum no Brasil (vide Figura 4).

Figura 4. Esquema TN3 c) Esquema IT

 Neste caso o aterramento da fonte é realizado através de inserção de uma impedância de valor elevado. Dessa forma, a corrente é limitada a um valor desejado. Esse esquema é importante e restrito em locais onde uma primeira falha não pode desligar imediatamente a alimentação, como em salas cirúrgicas(vide Figura 5).

Figura 5. Esquema IT3 Sequência da montagem

4.1 Construção do eletrodo de aterramento

Com as hastes de aterramento e condutores de cobre deve-se montar um eletrodo de aterramento no formato retangular com dimensões de 2m x 1m. As hastes dele devem ser firmemente cravadas no solo e interligadas com os condutores de cobre.

4.2 Ligação do terrômetro

Após a construção do eletrodo de aterramento, ligar do terrômetro, que deverá ser posicionado próximo do eletrodo construído.

Com o procedimento adequado para ligar o terrômetro, deve-se verificar o calor medido por ele. Se esse valor for pequeno,  procure selecionar a escala mais adequada, testando-as em ordem decrescente.

  Dessa

forma, s

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3 valor medido é maior que o valor máximo da escala selecionada.

Para que as medições sejam feitas de maneira correta, o operante do aparelho deve ficar atento a um alarme acústico. Se ele tocar significa que existe alguma anormalidade nas conexões das estacas que impede a circulação da corrente de medição ou que há necessidade aprofundar ainda mais a estaca auxiliar de corrente. Sendo assim, deve ser revisada a instalação e corrigir o erro.

4.3 Realização das medições

Devem ser realizadas medições em direções perpendiculares entre si e nos quatro sentidos, a partir da periferia do eletrodo de aterramento construído.

O eletrodo auxiliar de corrente, mostrado na Figura 6, deverá ser cravado a uma distância mínima de 3 vezes a maior dimensão do eletrodo a ser medido, que no  presente caso, corresponde à diagonal do retângulo. Sugere-se então que esse eletrodo auxiliar seja instalado a uma distância de 20m, a partir da periferia do eletrodo construído.

Figura 6. Disposição dos eletrodos de medição4

O eletrodo auxiliar de tensão deve ser deslocado ao longo da direção estabelecida, em linha reta, no sentido do eletrodo auxiliar de corrente de 1,0 m em 1,0 m.

Deve-se fazer a leitura do valor da resistência em cada posição, a partir disso obtém-se a curva de resistência em função da distância, conforme ilustra a Figura 7, onde Rv representa o valor verdadeiro do aterramento,  para o sentido em que as medições foram realizadas. Este procedimento deve ser repetido para os demais três sentidos escolhidos.

Figura 7. Curva característica teórica da resistência de aterramento4

4.4 Cálculo da resistência de aterramento

Após as medições deve-se preencher uma planilha com os valores, e também fazer um gráfico da curva de resistência em função da distância a partir dos dados obtidos. Com o gráfico, pode-se conhecer o valor da resistência do eletrodo de aterramento em cada direção e sentido.

A média aritmética dos quatro valores encontrados representará o valor da resistência de aterramento do sistema sob análise.

4. O que se espera do experimento A aprendizagem da importância de um sistema de aterramento e os seus métodos de medição é o grande objetivo desse experimento. Espera-se que o seja alcançado com a ajuda do professor.

5. Conclusão do Pré-relatório

Após a realização do pré relatório, consegue-se ter uma noção básica do funcionamento do sistema de aterramento. Assim, conclui-se que as montagens e respectivos cuidados com esse tipo de sistema são bastante importantes para a otimização e melhor uso de aparelhos domésticos.

6. Respostas às questões do roteiro

a) Qual a diferença entre eletrodo de aterramento e malha de aterramento?

Eletrodo de aterramento é um elemento

unitário condutor metálico em contato

direto com a terra de modo a garantir

ligação com o solo. Usado em

aterramentos de pequeno e médio porte.

Já a malha de aterramento é um

trançado entre condutores e estacas que

 podem dissipar correntes de valores

elevados. Esta é utilizada em instalações

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de grande porte, como por exemplo,

subestações.

b) Verificar se a distância para a qual foi encontrado o valor da resistência de aterramento para cada sentido de medição, se situa a cerca de 62% da distância do eletrodo auxiliar de corrente para o eletrodo sob medição, conforme cita a NBR 15749, para sistemas de pequenas dimensões em solo homogêneo.

A região de estabilização da resistência de aterramento variou entre 55% e 70% da distância para as direções norte e sul, e ficou entre 40% e 85% para a direção leste. Sendo assim , nota-se que o valor 62% foi uma tendência central para as regiões, validando a  NBR 15749.

c) Por que o terrômetro injeta corrente alternada (CA) no eletrodo auxiliar, e não corrente contínua (CC), para realizar as medições?

A corrente alternada é utilizada, pois evita a corrosão do eletrodo e a polarização, também evita a criação de correntes residuais no solo resultantes da polarização gerada.

d) Considerando que o terrômetro funciona a bateria, portanto com corrente contínua (CC), qual a denominação do circuito que realiza a transformação desse tipo de corrente em corrente alternada (CA)? Inversor. 7. Referências [1]. Site http://forum.monzeiros.com/viewtopic.php?t=3 0261 , acessado em 16/09/2016 [2]. Site http://www.eletricouniao.com.br/equipamentos , acessado em 16/09/2016

[3]. Procobre; Aterramento elétrico.São

Paulo-SP.

[4]. Laboratório de Eletricidade Básica – 5°  Roteiro experimental . Brasília: UnB, 2016

[5].NBR 15749, ABNT, 2009.

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