Calculadora de resistência das hastes de terra

Esta calculadora determina a resistência à terra de varões enterrados para um único varão nu, um único varão encerrado em betão e leitos de varões (vários varões) nus ou encerrados em betão. Para os leitos de varões, o efeito dos condutores horizontais enterrados não é considerado, pelo que os resultados são conservadores.

As equações simples utilizadas são retiradas diretamente ou derivadas da Secção 14.6 do Guia IEEE para Segurança na Ligação à Terra de Subestações AC (IEEE Std 80-2013). As limitações das equações incluem o facto de apenas lidarem com solos uniformes e não serem adequadas para solos de duas camadas ou multicamadas, por exemplo, e também não lidam com hastes que não estão uniformemente separadas.

O software SafeGrid Earthing pode calcular a resistência da barra de terra enterrada para qualquer tamanho ou forma de rede de terra com um alto grau de precisão.

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Resistência da haste de terra

Esta calculadora calcula a resistência de uma haste individual ou de várias hastes de uma rede enterrada num modelo de solo uniforme. Além disso, calcula a resistência dos eléctrodos quando estão envolvidos em betão.

Equações:

1. Haste única

A fórmula comum utilizada para calcular a resistência de uma haste única [1] é:

Onde:

ρ: a resistividade do solo (Ω.m).
_Lr: comprimento da haste.
d: diâmetro da haste de aterramento.

2. Haste única envolta em betão

Num solo de alta resistividade, é melhor adicionar uma camada extra de betão aos varões, uma vez que o betão tem uma resistividade inferior de 30Ω.m a 200Ω.m, dependendo do nível de humidade. Por conseguinte, funciona como um solo de baixa resistividade à volta dos varões, o que proporciona uma proteção extra.
Podemos obter a resistência do varão que está envolto em betão utilizando a equação de Fagan e Lee [2]:

Onde:

_ρc: a resistividade do betão (Ω.m)
_Dc: o diâmetro do invólucro de betão (m)

3. Cama de varão

Schwarz [1] utilizou a seguinte fórmula para determinar a resistência de um leito de barras:

Onde:

A: Área da grelha (m^2)
_nr: número de varetas colocadas na área A.
_k1: coeficiente.

Mais tarde, Kercel [3] formulou uma equação para calcular o coeficiente de uma grelha retangular em função da área da grelha (comprimento e largura).
A fórmula do coeficiente é

Onde:

a: o comprimento da grelha (m)
b: a largura da grelha (m)

4. Cama de varas de betão

De (3) temos:

Substituindo (1) em (5), temos:

Para um varão revestido de betão, substituímos em (2) por (6). Então temos:

Dar a fórmula de um leito de varões para varões encastrados em betão (Figura 1).

Referências:

[1] 'IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding'. IEEE Power and Energy Society. USA. 2013, p. 204

[2] Fagan, E.J. and Lee, R. H., "The use of concrete-enclosed reinforcing rods as grounding electrodes", IEEE Transactions on Industry and General Applications, IGA-6: No. 4, Jul. 1970.

[3] Kercel, S. W., "Design of switchyard grounding systems using multiple grids" IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-100, no. 3, pp. 1341-1350, Mar. 1981.