O Ensaio de Resistividade Mínima de uma Amostra de Solo

Paulo Edmundo da Fonseca Freire e José Maurilio Silva

É possível, por meio de ensaios em laboratório, a construção da curva de resistividade de uma amostra de solo em relação à quantidade de água contida na amostra. A resistividade mínima do solo é a resistividade obtida na região de saturação desta curva, onde ocorre a total saturação dos poros da amostra com água. Esta região é caracterizada por valores constantes de resistividades, independente da adição de água. A resistividade mínima é um parâmetro característico para cada tipo de solo.

A determinação da resistividade mínima contribui para a identificação do tipo de solo, como – solo muito arenoso ou resistivo (> 20 Ωm), solo argiloso ou areno-argiloso (10 a 20 Ωm) e solo orgânico e úmido (< 10 Ωm).

A resistividade mínima é um parâmetro característico de uma amostra, e não deve ser comparada com as resistividades obtidas com as sondagens usualmente utilizadas em projetos de aterramento (Wenner ou Schlumberger), que prospectam a resistividade média de grandes volumes de solo. A resistividade mínima de uma amostra de solo pode ser obtida a partir de uma amostra deformada, o que significa que ela não preserva a compactação e porosidade originais do ponto de coleta.

Amostragem

Em uma rede de distribuição, por exemplo, recomenda-se um mínimo de três amostras de solo, nos pontos previstos para cravação das hastes de aterramento, com uma escavação entre 50 cm a 70 cm de profundidade. Retira-se do solo do fundo de cada buraco em amostra deformada, que é a amostra em que não há a preocupação de manter a compactação original do solo.

Para a avaliação de um tratamento do solo com um produto melhorador de resistividade, limpa-se a vegetação superficial, através de enxada, e recolhe—se uma amostra de solo com cerca de 1 kg, na profundidade do aterramento a ser tratado, por meio de uma sonda, de uma cavadeira articulada ou de um trado. As amostras devem ser colocadas em sacos plásticos e devidamente identificadas. A amostragem pode ser feita em qualquer época do ano, preferivelmente com o solo seco.

Após a coleta e antes da análise em laboratório, a amostra de solo deve ser mantida em local frio para retardar possíveis alterações devido a reações químicas e biológicas. No caso do transcurso da amostra até o laboratório for feito após 24 horas da coleta e/ou caso a amostra tenha sido coletada em um período de chuva, recomenda-se deixar o saco plástico com a boca aberta para que a amostra seque, reduzindo a possível alteração devido à atividade microbiológica. Não se deve deixar a amostra para secar ao sol assim como acrescentar água na amostra.

Processamento das amostras

Quando a amostra chega ao laboratório é necessário protocolar o material recebido, secar, destorroar e peneirar o solo. O protocolo deve mencionar a data em que a amostra chegou, além de criar o número de registro. A amostra deve ser armazenada no laboratório em câmara úmida, com temperatura constante e umidade controlada, de onde será removida apenas para a realização dos ensaios. A secagem do solo deve ser feita em estufa, em uma bandeja de ferro, por 24 horas, à temperatura de pelo menos 60 oC. Finalizada a secagem, o solo deve ser transferido para um recipiente onde será destorroado e, em seguida, processado em peneira de 2 mm de abertura.

A caixa-padrão, também chamada de “Soil Box”, é uma caixa retangular com um volume equivalente a cerca de meio litro, que possui as extremidades fechadas por duas placas de cobre que atuam como um par de eletrodos de corrente em contato com a amostra. A caixa-padrão possui um fator geométrico, com unidade de metro, que é determinado pela relação da área/espaçamento das duas placas de cobre. A caixa-padrão deve ser mantida limpa, sendo a limpeza realizada após o término dos trabalhos.

A pressão e a temperatura são fatores que influenciam a obtenção de um desempenho satisfatório das medidas. Recomenda-se manter a pressão e temperatura nas condições-padrão, isto é, pressão próxima de uma atmosfera e temperatura próxima de 25 °C.

 Ensaio de resistividade em laboratório

a) Determinação da umidade

Para obtenção da porcentagem de água da amostra de solo, pesa-se a cápsula vazia e ela com a amostra. Em seguida a cápsula contendo a amostra é colocada em estufa a 60 ^oC. Após pelo menos 30 min, retira-se a cápsula da estufa, deixa a cápsula esfriar e faz-se a leitura do peso da amostra seca, juntamente com a cápsula, e exprime-se em porcentagem de perda de peso, devido à evaporação da água.

b) Ensaio propriamente dito

Seleciona-se 500 g da amostra seca, que deve passar pela peneira de 2 mm. Para o ensaio, retira-se do volume peneirado o suficiente para encher a caixa padrão, que comporta próximo de 300 gramas de solo seco. As placas metálicas da caixa padrão devem estar totalmente cobertas pelo solo antes de se aplicar a injeção de corrente na amostra. Aplica-se uma tensão variável entre as placas, por meio de uma fonte CA ou varivolt. Variando a tensão aplicada de 0 V a 100 V, mede-se a intensidade da corrente (em mA). A partir da inclinação da reta I vs E, passando pela origem, obtém-se a resistência para adição de água efetuada. A partir do fator geométrico obtém a resistividade para adição de água efetuada.

Em seguida, adiciona-se água destilada na proporção de 5% (50 ml) em volume, em relação ao volume do material seco, homogeneíza-se a mistura, transfere parte desse material para a caixa padrão e mede-se novamente a resistividade. Efetuar adições sucessivas de água com incremento de 5% (50 ml), medindo-se os valores de resistividade para cada teor de água acrescentada, até a completa saturação da amostra. Com estes valores, traça-se a curva resistividade x umidade (em percentual da água/volume da amostra).

Observar que, quando a amostra está seca, a resistividade é muito alta, decrescendo rapidamente com a adição de água, até alcançar o ponto de saturação. Após o ponto de saturação, a resistividade permanece constante no seu valor mínimo.

Ensaio em solo tratado

Aditivos para o solo são tipicamente empregados para a redução da resistividade do solo nas valas de condutores e no entorno de hastes de aterramento. Podem ser utilizados também para melhorar o contato dos condutores de aterramento com solos pedregosos.

Quando se aplica o tratamento em um aterramento, observa-se a redução da resistividade do solo tratado e alterações da sua umidade. Em termos percentuais, a redução a ser obtida será maximizada quanto maior for a resistividade do solo original.

Para o solo tratado, o ensaio pode fornecer os valores de resistividades obtidos para os períodos de 7, 14 e 28 dias de cura das amostras. Esta comparação é muito importante para que o fabricante ou o usuário possa comprovar a eficiência do produto, antes da sua aplicação no campo. Além do ensaio de resistividade mínima, também podem ser elaborados laudos relativos à agressividade dos aditivos contidos no solo tratado, no que diz respeito à corrosão dos materiais de aterramento, e à toxidade para as águas subterrâneas.