O projeto de norma de aterramento de torres de linhas de transmissão aéreas

Parte I

Em 2020, a comissão de estudos de “Projeto de linhas aéreas de transmissão de energia elétrica”, responsável pela revisão da norma ABNT NBR-5422 – Projeto de linhas aéreas de transmissão de energia elétrica – Procedimento, solicitou apoio da comissão de “Aterramentos Elétricos para a revisão do item referente a “Sistema de Aterramento”.  Entendendo que o tema era muito extenso para ser abordado de maneira adequada em apenas um item da norma da ABNT NBR-5422, a comissão de Aterramentos Elétricos apresentou a proposta para elaborar uma norma específica. Desta maneira, surgiu o Projeto CE 003:102.001-011), no âmbito da Comissão de Estudos – ABNT/CB-003/CE 003 102 001 “Aterramentos Elétricos”, onde foi elaborada a norma ABNT NBR 17140 – Aterramento de estruturas e dimensionamento de cabos para-raios de linha de transmissão (LT) aérea de energia elétrica.

Esta norma segue o padrão de organização das demais normas elaboradas pela comissão de aterramento que, além dos itens usuais introdutórios (Escopo, Referências Normativas e Termos e Definições), apresenta um 4º capítulo de Conceitos Básicos, em que são brevemente abordados aspectos relativos ao desempenho de aterramentos de estruturas frente a faltas para a terra e a eventos de natureza impulsiva, assim como o conceito de comprimento efetivo do aterramento.

O capítulo 5 da norma, que trata sobre Topologias de Aterramento das Estruturas, apresenta a Figura 1, abaixo reproduzida, e aborda os elementos que integram o aterramento de uma estrutura, seja ela torre ou poste, a saber, os contrapesos e os elementos metálicos da fundação (quando em contato com as partes condutivas da estrutura), assim como elementos adicionais, como são os anéis de aterramento, utilizados quando é necessário o controle de tensões de passo e de toque na base da estrutura.

Já o capítulo 6, sobre Atividades Preliminares ao Projeto, relaciona os procedimentos e informações que antecedem e subsidiam a definição da campanha de medição de resistências aparentes do solo a ser realizada, com a definição dos equipamentos e das técnicas de sondagem a serem utilizadas. Este capítulo relaciona, também, as informações preliminares, necessárias para a elaboração do projeto de aterramento da LT.

O capítulo seguinte, dedicado à campanha de medição das resistências aparentes do solo, faz uma ampla abordagem desta importante fase do projeto, complementando (e, por vezes, reforçando) a norma NBR-7117, com os aspectos específicos associados ao projeto de aterramentos de LTs. O subitem 7.3 – Análise crítica das medições, aborda um cuidado que não é usual, que é a importância de a equipe de campo ter qualificação para conduzir uma avaliação crítica dos parâmetros medidos, de modo a reduzir o risco de novas medições terem que ser feitas após a constatação, no escritório, que existem valores de campo não confiáveis. São aqui abordados também os equipamentos de medição, que devem dispor de recursos que permitam a avaliação de qualidade dos parâmetros medidos, sejam terrômetros ou resistivímetros.

Com relação à Modelagem Geoelétrica – capítulo 8, que aborda a construção dos modelos geoelétricos, também conhecidos como modelos de solo, aqui são previstas duas formas de conduzir esta atividade. A metodologia tradicional obtém um modelo 1D para cada locação de estrutura, baseada em uma ou duas sondagens elétricas verticais (SEVs), realizadas com arranjos de Wenner ou de Schlumberger. A metodologia alternativa propõe um tratamento estatístico dos valores medidos em um conjunto de locações, que pode ser restrito a um trecho da LT ou a toda a sua extensão. A justificativa para esta opção alternativa é a elevada incerteza associada a medições com amostragem limitada a uma ou duas linhas de SEVs. É sugerido, adicionalmente, o uso das informações obtidas das sondagens a trado ou de simples reconhecimento (SPT), conforme a norma ABNT NBR 6484, para subsidiar a construção dos modelos de solo, especialmente quando são disponíveis o nível d´água e quando a sondagem atinge o chamado impenetrável.

Figura 1 – elementos do aterramento de uma torre autoportante.

Parte II

O Projeto dos Aterramentos das Estruturas, disposto no item 9, aborda o objeto principal da norma. Define o esquema tradicional de aterramento, com fases de contrapesos de comprimentos crescentes, conforme o modelo de solo e o valor de projeto da resistência de aterramento a ser obtida. Para as estruturas situadas em locais sujeitos à circulação de pessoas, é previsto que as tensões de passo e de toque na base da estrutura, devem atender aos critérios estabelecidos na norma NBR-15.749, considerando a parcela de correntes de falta para a terra, prevista para ser injetada no aterramento da estrutura. São sugeridas medidas de mitigação e de controle destas tensões. São referenciadas as normas ABNT NBR 16563 e ABNT NBR 14165, para o caso de necessidade de avaliação de interferências com redes externas, enterradas ou não, como ferrovias e linhas de dutos. O capítulo é finalizado com uma importante exigência, que é a conexão dos contrapesos à base da estrutura e/ou às ancoragens dos estais, acessível e de fácil desconexão, para efeito de medição de resistência de aterramento.

O Capítulo 10, que trata da Execução do Aterramento das Estruturas, aborda brevemente aspectos relativos ao lançamento dos contrapesos.

Em seguida, para tratar sobre os Materiais para o Aterramento das Estruturas, o texto faz referência à norma NBR-16254, especificando os materiais tradicionalmente utilizados nos aterramentos de estruturas de LTs, a saber, fio de aço revestido de cobre (Φ 5,19 mm) 30% IACS, ou cordoalha de aço zincado (Φ 9,15 mm) zincagem classe B. São feitas recomendações quanto às conexões, especialmente para evitar ligações entre materiais diferentes (aço e cobre), que possam dar origem a pilhas galvânicas.

O item 12, o mais longo da norma e que também recebeu mais atenção do comitê, dispõe sobre Medição da Resistência/Impedância de Aterramento das Estruturas. Nele, são descritos os procedimentos estabelecidos na norma NBR-15749, cuja aplicabilidade em estruturas de LTs, especialmente em locais de solos de elevada resistividade, é frequentemente comprometida por restrições de espaço físico e de equipamento disponível, e pela dificuldade de interpretar os parâmetros medidos. Dentre as questões abordadas na norma, cabe destacar:

– O uso de diferentes equipamentos de medição, sejam terrômetros convencionais, terrômetros de alta frequência ou resistivímetros; e

– A complexidade de se conduzir as medições e de interpretar as curvas de resistência obtidas, onde não se estabelece um patamar inequívoco de resistência, conforme preconiza a norma 15749 (Figura 2). 

Figura 2 – curva de resistências ideal (conforme a NBR-15.749) e curva real (ainda que muito boa).

*Baseado no artigo apresentado no GROUND2023 & 10th LPE – International Conference on Grounding & Lightning Physics and Effects. Belo Horizonte, Brasil, Maio de 2023.

Autores:

Por Paulo Edmundo da Fonseca Freire, engenheiro eletricista e mestre em Sistemas de Potência (PUC-RJ). Doutor em Geociências (Unicamp) membro do Cigre e do Cobei, além de atuar como diretor da Paiol Engenharia;

Por Hirofumi Takayanagi, consultor de vendas no Grupo INTELLI e possui ampla experiência em negócios referentes à distribuição de energia elétrica;

Por João Henrique Zancanela, Diretor Comercial no GRUPO INTELLI.