O solo e as redes subterrâneas

Todos nós aprendemos no ensino fundamental que o solo é formado pela decomposição de rochas provocada pela temperatura, vento e chuva, bem como decorrente da ação de plantas e seres vivos como bactérias e fungos. Mas o que esse tema se relaciona com este artigo?

Tratamos aqui de redes elétricas subterrâneas, portanto, o solo faz parte deste contexto. Ao enterrarmos uma rede elétrica, o seu desempenho está muito relacionado com as características do solo e nesta edição debateremos um pouco sobre a sua influência no comportamento da rede.

A construção de uma rede elétrica de forma subterrânea possui algumas alternativas de técnicas para instalação. Uma das formas mais comuns é a instalação dos cabos elétricos enterrados diretamente no solo.

Nestas condições, alguns pontos requerem muita atenção para desenvolver um projeto adequado. Nesta coluna, destacaremos dois aspectos relacionados às características do solo, sendo eles, a sua temperatura e resistividade térmica.

É fundamental conhecer essas características exatas do local de instalação, principalmente no Brasil onde temos grande diversidade de solos, como no caso dos cabos elétricos da rede coletora de parques eólicos enterrados nas areias do nordeste, ou no caso dos cabos instalados na distribuição de energia de Brasília, que por sua vez possuem condições muito diferentes das redes elétricas internas de grandes indústrias localizadas no sul do País.

No caso da temperatura, é muito importante realizar medições para conhecê-la, considerando a variação de temperatura ao longo do dia e também durante o ano. As temperaturas mais elevadas identificadas devem ser consideradas para que a rede suporte as condições mais severas de operação.

Outro fator importante para essa medição refere-se à profundidade de instalação  dos cabos elétricos. Quanto mais próximo da superfície, a rede está mais exposta às influências da temperatura externa e incidência solar. Conforme a profundidade aumenta,  a temperatura tende a apresentar valores estáveis.

A resistividade é o outro fator fundamental para o dimensionamento da rede elétrica e este parâmetro pode apresentar grande variação de valores, por esse motivo, é importante utilizar dados reais do local da instalação, por meio da medição da resistividade térmica do solo.

A medição deve ser realizada na profundidade em que a rede será instalada, podendo também serem realizadas adicionalmente medidas acima e abaixo dessa profundidade, para serem utilizadas como parâmetros adicionais do projeto. O guia IEEE 442 – 2017 (Guide for Thermal Resistivity Measurements of Soils and Backfill Materials) é uma ótima referência para realizar essas medições.

Caso os valores de resistividade térmica estejam elevados, ou, mesmo que não estejam tão altos, mas que haja interesse em reduzi-los, é possível utilizar um material diferente do solo local para preencher as valas onde os cabos são instalados, essa técnica é chamada de backfill.

Deve-se realizar uma avaliação detalhada das características desse material, não apenas para que ele tenha uma baixa resistividade térmica, mas também que seja estável, para não apresentar grandes variações ao longo de sua vida e também em diferentes épocas do ano.

Atenção especial deve ser atribuída para a granulometria desse material, para que não existam grandes grãos. Essa preocupação não é apenas devido aos cuidados com a proteção mecânica da superfície do cabo, mas também pela própria dissipação térmica. Grandes grãos significam que haverá mais espaço vazio com ar no solo, o que prejudica a dissipação térmica.

Toda essa preocupação com a resistividade do solo deve-se ao fato de que esse parâmetro apresenta grande sensibilidade no dimensionamento dos cabos, por isso a necessidade da adoção de muitos cuidados com o material utilizado nas valas onde os cabos estão diretamente enterrados.

Adotar valores médios e padronizados, sem considerar as particularidades do solo em que os cabos serão enterrados, representa meio caminho para problemas futuros durante a operação da rede. Portanto, assim como estudamos as características do solo no ensino fundamental, na hora de projetar uma rede com cabos diretamente enterrados, também devemos ter a mesma preocupação e estudar bem as condições do local para evitar problemas durante a operação.