O que é a resistividade do terreno e porque é necessário um estudo geoelétrico?

O estudo geoelétrico do subsolo permite definir a melhor configuração do sistema de ligação à terra a projetar. A medição da resistividade do solo permite determinar a disposição, profundidade, número e tipo de elementos necessários de acordo com os requisitos de segurança e funcionais.

A resistividade do solo é a propriedade que define a oposição deste à passagem de eletricidade, também conhecida como a resistência específica do solo. O subsolo é normalmente estratificado em camadas com resistividades desconhecidas, que condicionam o valor de resistência de um sistema de ligação à terra. O objetivo dos estudos geoelétricos é a caracterização elétrica do subsolo, determinando o número de camadas, a sua espessura e a resistividade de cada uma.

A medição da resistividade permite estimar a resistência da terra de uma estrutura ou sistema e dos gradientes de potencial, incluindo as tensões de passo e de contacto. Também ajuda no cálculo do acoplamento indutivo entre circuitos de potencia e de comunicação próximos, bem como no desenho de sistemas de proteção catódica.

A resistividade do solo determina os parâmetros do projeto do sistema de rede de terras, tais como a profundidade ideal de enterramento; os materiais apropriados de acordo com a taxa de corrosão do terreno; o número, tipo e disposição adequada dos elétrodos necessários. Desta forma, obtém-se o valor de resistência desejado e maior segurança do sistema.

Com as características elétricas do solo, é possível conceber um sistema de ligação à terra mais eficiente, mais rápido de implementar, com menores custos de conceção, contacto controlado e tensões de fluxo em toda a superfície, maior segurança para as pessoas na instalação, e com uma vida útil otimizada.

Porque é que a resistividade do terreno é crucial num projeto de rede de terra

Os terrenos não são homogéneos, pelo que ocorrem variações na resistividade. Os principais fatores para estas variações são o tipo de solo, quantidade de humidade, composição química, compactação do material, temperatura, estratificação do solo, mistura de diferentes materiais, concentração e composição química de sais dissolvidos, dimensão das partículas, etc.

Alguns destes aspetos dependem de alterações a longo prazo e podem ser assumidos como constantes no projeto do sistema de rede de terra (tipo de solo, composição química, estratificação e compactação do material). Contudo, outros (teor de humidade, temperatura, concentração e composição química dos sais dissolvidos) são variáveis.

Ao medir a resistividade, os efeitos das diferentes camadas do solo são calculados como média para obter a chamada resistividade aparente. Existem vários métodos de medição da resistividade. Dois dos mais utilizados são apresentados abaixo: a configuração de Wenner e a de Schlumberger¹.

Método de Wenner para medir a resistividade do terreno

O método Wenner, desenvolvido por Frank Wenner do US Bureau of Standards em 1916² é o método mais utilizado para medir a resistividade do solo. Consiste na utilização de quatro piquet’s, separados entre eles a igual distância. Os dois interiores são os elétrodos potenciais, enquanto que os exteriores são os elétrodos de corrente. Medindo a diferença potencial entre os elétrodos internos e dividindo pelos elétrodos de corrente, obtém-se a resistência.

Com a realização de medições distintas, alterando o espaçamento dos elétrodos, conseguem-se diferentes valores que, traçados em função da distância, indicam as diferentes camadas que compõem o terreno em estudo.

Este método permite obter a resistividade do solo para camadas profundas, sem a necessidade de enterrar os elétrodos a essas profundidades. Além disso, os resultados não são afetados pela resistência dos elétrodos auxiliares ou pelos buracos criados ao cravá-los no solo.

A interpretação dos valores de resistência medidos no terreno é mais direta em termos de resistividade aparente, de modo a que a tendência deste parâmetro possa ser facilmente visualizada.

Os instrumentos podem ser menos sensíveis que os necessários para a configuração da Schlumberger, porque quando os elétrodos de corrente são separados também se distanciam os elétrodos de potencial.

Método de Schlumberger

O método Schlumberger é baseado no método Wenner, mas obtém uma sensibilidade superior em testes com distâncias de medição maiores. Nesta configuração, o espaçamento entre os elétrodos potenciais é mantido fixo no centro do sistema, enquanto a distância dos elétrodos de corrente é variada. O espaçamento entre os elétrodos potenciais é pequeno em comparação com os outros piquet’s e assim permanece.

Esta configuração é menos sensível às variações laterais do terreno, uma vez que os elétrodos potenciais permanecem imóveis. No entanto, a medição é mais simples precisamente porque os elétrodos centrais permanecem fixos, exigindo assim menos espaço global para medições.

Serviço profissional de estudos geoelétricos avançados

Os estudos geoelétricos requerem normalmente equipamentos específicos e pessoal com amplo conhecimento na matéria para que a sua realização seja correta. No final, isto complica a sua execução e torna-os mais caros.

Por esta razão, Aplicaciones Tecnológicas S.A. desenvolveu o seu próprio método baseado na simplificação da aplicação de medidas, das comunicações IoT e da aplicação da inteligência artificial. Oferecemos este método a empresas de engenharia e arquitetura com o serviço de estudos geoelétricos avançados. O nosso método proporciona os resultados mais fiáveis e o procedimento mais otimizado possível.

Através de colaboradores de Aplicaciones Tecnológicas (em Espanha) e de uma rede de parceiros (no mercado internacional), a recolha de dados é realizada in situ com o equipamento GEOELECTRIC EARTHING METER.

O sistema GEOELECTRIC EARTHING METER consiste num dispositivo inteligente e fácil de usar com o qual o operador, guiado pela app do sistema, realiza as medições nos pontos previamente determinados no pré-estudo do terreno.

Os valores de leitura e o geoposicionamento para cada ponto são enviados por GSM para o centro de cálculo e desenho, para processamento usando algoritmos heurísticos. A nossa equipa técnica de peritos realiza a representação e interpretação dos dados, bem como a preparação de um relatório final com os resultados otimizados.

As redes de terra são sistemas críticos em qualquer instalação elétrica ou industrial, cuja execução incorreta tem consequências para a segurança de pessoas e bens. Por outro lado, o sistema de ligação à terra é subterrâneo, tornando qualquer adaptação subsequente muito complexa.

A resistividade do solo é um parâmetro fundamental para o dimensionamento de um sistema de ligação à terra adequado. É, portanto, necessário conhecer o seu valor no desenho de um sistema de ligação à terra. Um estudo geoelétrico permite-nos conhecer a resistividade do solo em cada camada do subsolo, a fim de escolher o sistema de ligação à terra mais apropriado. O método de Aplicaciones Tecnológicas S.A., consegue uma instalação mais rápida e eficiente, com custos finais de projeto reduzidos, mas com maior eficácia e vida útil.

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Referências
1. Sanz Alzate, J. H. Métodos para la medida de la resistividad del suelo. Sci. Tech. 19, 125–130 (2002).
2. Wenner, F. A method of measuring earth resistivity. Bull. Bur. Stand. 12, 469–478 (1916).

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