Avaliação da resposta transitória de aterramentos encapsulados por concreto - Bezerra, Gabriel Vidal Negreiros (2024)
O correto dimensionamento do sistema de aterramento garante confiabilidade e segurança no funcionamento das linhas de transmissão sob condições de descargas atmosféricas. Quanto a isso, ao longo do tempo, esforços têm sido realizados buscando-se novas técnicas para aprimoramento da resposta transitória dos aterramentos, principalmente para solos de alta resistividade. Nesse sentido, uma das técnicas há muito conhecida é a utilização de materiais de baixa resistividade ao redor dos eletrodos de aterramentos, tais como a bentonita e o concreto. No entanto, apesar do tempo decorrido, poucos trabalhos na literatura realizam um estudo aprofundado sobre a caracterização da resposta transitória de aterramentos encapsulados por concreto, o que teria especial importância na avaliação dos mesmos para uso em aterramentos de torres de linhas de transmissão. Diante do exposto, e visando contribuir com o estado da arte, neste trabalho, a resposta transitória de eletrodos de aterramento encapsulados por concreto é investigada. Para isso, realizaram-se simulações através do método dos elementos finitos, considerando uma rigorosa modelagem eletromagnética. Foram analisados aterramentos encapsulados por concreto do tipo eletrodo vertical (haste) com 3 e 30 m, assim como de eletrodo horizontal (contrapeso) com 15, 30, 45 e 60 m. Consideraram-se excitações de correntes impulsivas de primeira descarga e descarga subsequente. O efeito da dependência da frequência dos parâmetros do solo foi considerado. Além disso, solos com resistividades baixa, média e alta (300 Ω.m a 4000 Ω.m) foram avaliados. Diferentes comprimentos de revestimento de concreto foram levados em consideração, a fim de verificar situações de encapsulamento parcial ou total. Para todos esses casos, a impedância harmônica (de 60 Hz a 4 MHz) foi simulada, sendo calculadas a respectiva elevação de potencial no aterramento e a impedância impulsiva. Ao todo, foram avaliados 150 aterramentos diferentes, sendo cada um submetido a duas descargas, totalizando 300 respostas impulsivas. Os resultados indicam que a concretagem do eletrodo, em solos de média e alta resistividade produziu reduções médias na impedância impulsiva de até 40%, para a haste vertical com 3 m, considerando primeira descarga e subsequente. Já para os eletrodos horizontais, a redução na impedância impulsiva, em solos de média e alta resistividade, foi de até 22%, para primeira descarga, enquanto que para descarga subsequente os resultados variaram consideravelmente entre 10% a 26%, a depender do comprimento do eletrodo e da resistividade do solo. Além disso, constatou-se que o uso de concreto no aterramento reduz o comprimento efetivo do eletrodo.