O método de Queda de Potencial com Pinças

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Medição da resistência de aterramento é um processo demorado. Fazer este tipo de ensaio requer bastante comprometimento por parte da equipe responsável. Depende da estrutura de aterramento, terreno e muitos outros fatores objetivos. É preciso comprometimento físico e mental. É necessário medir o aterramento precisamente sem omitir qualquer elemento do procedimento de medição. Tomar atalhos pode resultar em erros tão grandes que toda a medição não terá valor metrológico.

É claro que qualquer dispositivo que simplifique ou facilite o teste e possa ser usado nesse caso é particularmente desejado. Os aterramentos, independentemente de suas propriedades, devem ser desconectados se forem uma unidade composta por muitos sistemas de para-raios para medir seletivamente a resistência. Isso não será necessário se usarmos pinças para o método de queda de potencial. O tempo necessário para a medição é significantemente reduzido. Se for possível realizar a medição usando as pinças, precisaremos determinar dois fatores: o circuito elétrico do aterramento e seu design. Vamos lembrar das regras de medição de resistência de aterramento com o método de queda de potencial para seguir o assunto.

Figura 1: Princípios do método de queda de potencial

Se quisermos medir a resistência de aterramento em “E”, devemos forçar a corrente a fluir através dela. Para fazer isso, um sonda de teste auxiliar “H” deve ser colocada no solos a uma certa distância do aterramento a ser testado. Desta forma, o circuito elétrico da nossa unidade é criado. Induzido pela fonte de corrente no medidor, fluxos de corrente alternada e potenciais elétricos são criados em torno do aterramento e da sonda auxiliar H. Isso acontece quando a corrente alternada flui no circuito H através do solo e no aterramento “E” testado. Ocorrerá uma queda de tensão devido a uma certa resistência do aterramento testado. É suficiente para construir um circuito de tensão e medir o valor da queda de tensão para determinar a resistência de aterramento. Usamos a segunda sonda auxiliar de teste S. Colocamos-na no solo entre o aterramento testado e a sonda de corrente auxiliar. O método de teste é ilustrado na Figura 1. Parece simples.

Temos que lembrar de algumas regras necessárias. A sonda de teste deve estar longe o suficiente para que o potencial em torno do aterramento medido não se sobreponha ao potencial da sonda auxiliar H. A sonda de tensão auxiliar S deve ser colocada na área de potencial zero. Nesta fase, este é o primeiro elemento relacionado à precisão e ao consumo de tempo das medições. Um teste não garante que a medição está correta. É necessário pelo menos dois testes a mais para verificar a precisão da medição. Isso deve ser feito colocando a sonda de teste alguns metros mais perto do aterramento testado, e depois aproximando-a da sonda auxiliar de corrente. Podemos considerar a medição correta apenas quando três resultados de testes à aterramento forem iguais ou muito próximos.

Esse método é geralmente usado, mas os princípios de como usá-lo são frequentemente esquecidos. No caso de aterramento simples, não há problemas práticos quando esse método é aplicado. Um poste de linha de média tensão pode ser um exemplo de um único eletrodo de aterramento.

Figura 2: Poste de linha de média tensão

É um típico aterramento único porque aterramentos de postes de linha não são conectados uns aos outros. O uso de um método diferente do descrito acima pode trazer apenas erros de medição. O uso de pinças nesses casos é proibido. Vamos explicar quando o método de queda de potencial pode ser aplicado com uso de pinças.

Se fizermos a medição da unidade resistente que determina os valores individuais de resistência para cada sistema de para-raios, teremos que desconectar a parte medida do aterramento do restante do sistema. É possível determinar que corrente flui pelo elemento de aterramento e a
dimensão da queda de tensão sem desconectar as juntas de teste. Isso pode ser feito utilizando as pinças. Portanto, é exatamente a medição de resistência de aterramento com método de queda de potencial mostrado na Figura 1. A única diferença é que medimos a corrente fluindo através de um único para-raio, com pinças.

Figura 3: Princípios de teste de resistência de solo utilizando pinças.

O para-raios do edifício é mostrado na Figura 3. Há quatro sistemas de para-raios conectados uns aos outros no telhado. A corrente, que induzimos, flui pelo circuito inteiro, mas as pinças podem medir o valor em um elemento individual do sistema de aterramento. Sem dúvidas, é um método muito conveniente. Infelizmente, não pode ser usado em qualquer lugar. A razão disso é o próprio design das pinças – elas têm dimensões específicas. Devemos levar em consideração a espessura e o ângulo dos braços das pinças, não há onde colocá-los. É difícil em casas recém-construídas ou modernizadas (isoladas). Empresas de construção cobrem a instalação de aterramento com isopor e instalam pequenas janelas de inspeção nas juntas de teste. É difícil colocar uma mão dentro, ou pinças razoavelmente grandes. Esta é a primeira limitação: o tamanho da janela de inspeção. A segunda limitação é o circuito elétrico do aterramento.

Figura 4: O aterramento de um poste de baixa tensão.

Um poste de baixa tensão é mostrado na figura 4. Os aterramentos de postes individuais são conectados uns aos outros com cabo PEN. Quando olhamos para a figura 3, podemos imaginar que é suficiente colocar pinças em uma junta de teste e realizar a medição – infelizmente, não podemos fazer isso. O condutor de ligação do poste está conectado ao seu reforço. O concreto em si contém umidade. O teor da água do concreto combinado aos sais minerais presentes cria um eletrólito que conduz a corrente elétrica. Quando induzimos o fluxo da corrente, ela aparecerá em toda a linha. As pinças devem medir o valor da corrente que flui pelo aterramento do poste, porém, há também a corrente que flui pelo reforço do poste e a corrente que flui pelo concreto, que constitui o poste – este último é minucioso, mas temos que lembrar dele.

O medidor medirá o valor da queda de tensão para a soma das correntes que fluem através do reforço, do concreto e do aterramento medido, mas ele medirá a resistência da corrente apenas para a corrente medida com as pinças. Nesse caso, uma corrente mais alta que a que foi medida induz a queda de tensão. Como resultado, o valor obtido da resistência à terra será significativamente maior que os parâmetros padrão. Não é um problema quando se trata de proteção contra eletrocussão, no entanto, isso pode levar a uma modernização desnecessária do aterramento que acarretaria custos adicionais. O aterramento pode ser desmontado, mas, infelizmente, é proibido no caso de linhas energizadas – os regulamentos de segurança proíbem esse tipo de procedimento. Desligar a linha é caro e problemático.

Os problemas são ainda maiores quando relacionados a linhas de alta tensão. Torres de energia são grandes elementos condutores, então, é impossível usar essas pinças neles. Além disso, os sistemas de para-raios para torres de energia são conectados aos aros circundantes, então a corrente flui no aro de metal, tornando impossível analisar os resultados da medição, que foram realizados apenas no condutor de ligação.

Portanto, gostaríamos de apresentar um, talvez não revolucionário, mas certamente inovador, método de medição com pinças de corrente. A Sonel Company projetou pinças flexíveis e as implementou para o uso comum. Elas são significativamente mais finos e têm até 5 metros de comprimento – as pinças usadas até então não podem ter este diâmetro. A novas pinças funcionam de maneira diferente das antigas. O novo método gerou alterações no projeto dos circuitos de medição de entrada, porém, a Sonel não quer forçar os clientes a comprar novos medidores. Se os clientes quiserem usar esse método inovador, poderão adquirir um módulo intermediário que funcione entre o medidor e as pinças: o adaptador Sonel ERP-1.

Figura 5a: Pinças flexíveis (bobinas de Rogowsi).
Figura 5b: Adaptador Sonel ERP-1.

Os clientes podem usar, para testes, grampos flexíveis tipo F, grampos FS dedicados (mais sensíveis) e FSX personalizado (altamente sensível usado em condições extremamente difíceis). O Sonel ERP-1 é vendido com grampos FS de 4 metros de comprimento como uma oferta padrão. O
adaptador tem a opção de ajustar os grampos, basta pressionar o botão escolhido, e a escolha é sinalizada por um diodo LED. Pressionando outro botão, selecionamos o número de bobinas em que o aterramento medido consiste.

Como exemplo, podemos usar as situações representadas nas Figuras 4 e 6 (a seguir).

Figura 6: Medição correta do aterramento do poste de baixa tensão sem desconectar a junta de teste e o ERP-1.

Como mostrado na imagem, cercar todo o poste e o aterramento com as pinças nos permite medir toda a corrente fluindo no circuito até o solo, desta forma, o resultado da medição estará correto. A dificuldade que se manifestava anteriormente em tal situação não mais importa – estava diretamente relacionada às propriedades elétricas do circuito. Postes circulares de concreto são os mais usados hoje em dia. Postes circulares duplos de concreto também são usados, em estações 20/04, por exemplo – antes, era muito difícil medir resistência de aterramento para tais construções. Com o uso das pinças flexíveis e o adaptador Sonel ERP-1, não há mais dificuldades.

Figura 7: Medição para postes circulares de concreto.

Usando pinças, podemos cercar dois postes ao mesmo tempo. Não precisamos nos preocupar se os dois aterramentos estão conectados no subsolo – as pinças medem o valor total da corrente fluindo pelos aterramentos.


Testar em torres de energia é bem mais complicado. A solução inovadora da Sonel permite ao usuário usar o método de queda de potencial sem a necessidade de desconectar a linha de alta tensão. Usando os equipamentos Sonel MRU-200 e Sonel ERP-1, é possível diagnosticar o aterramento de torres de energia. Anteriormente, como uso de pinça única, isto não era possível (em linhas energizadas).

As regras da medição dizem respeito ao método de queda de potencial. O procedimento difere ligeiramente.

Figura 8a: Medição de aterramento de uma torre de energia.
Figura 8b: Medição de aterramento de uma torre de energia.

Cercamos toda a perna da torre ao testar. É possível fazer mais de uma bobina (volta) para atingir resultados mais precisos. Escolhemos o procedimento de teste selecionando o módulo Sonel ERP-1 em uma unidade operacional, então, selecionamos o número de pernas que a torre possui (1, 2, 3 ou 4). A medição é iniciada após conectar o medidor. Devemos lembrar que, quando mudamos a posição das pinças, também devemos mudar a posição da junta de teste que induz o fluxo de corrente. O medidor mostrará, no monitor, a resistência de aterramento de toda a torre após completar uma série de testes. O procedimento automático de cálculo de resistência de aterramento para torres de energia está disponível apenas no equipamento MRU-200.

É importante frisar que o medidor confere a direção da corrente para teste individual, é por isso que as pinças devem estar unidas na mesma direção toda vez que o teste for realizado. O medidor consegue reconhecer danos, como quebra física (ou corrosão total) do conector de ligação conectado ao anel de ligação de uma torre. Essa função do medidor é única e não está disponível em nenhum outro medidor do mercado.

Artigo produzido pela Sonel S.A.

Para saber mais sobre os equipamentos MRU-200 e Sonel ERP-1, visite nosso site ou envie-nos um e-mail em contato@utili.com.br.

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