Malhas de Terra: Subestações de Potência e Aerogeradores (parte 3)

Malhas de Terra: Subestações de Potência e Aerogeradores (parte 2)
02/10/2021

Malhas de Terra: Subestações de Potência e Aerogeradores (parte 3)

Este terceiro texto encerra uma jornada especial de artigos inéditos sobre Malhas de Terra – Subestações de Potência e Aerogeradores.

2 – Malha de Terra

2.5 – Malha de terra de aerogeradores

Os parques de energia eólica muitas vezes são localizados em áreas acidentadas, onde a densidade de descargas atmosféricas normalmente é elevada. Nesses terrenos as torres são instaladas nos pontos de maior altitude.

Se adicionar a altura da torre ao diâmetro das pás, o conjunto fica muito vulnerável aos impactos das descargas atmosféricas. Mesmo quando instalados em áreas planas, a altura da ponta das pás torna essas estruturas os alvos preferidos das descargas atmosféricas.

Figura 4 – Base de um aerogerador: traços vermelhos são cabos de cobre

A medição da resistividade do solo em parques eólicos ainda é um processo que exige do projetista diferentes formas de trabalho. O processo mais usual é a realização da medição de resistividade do solo no local da construção da base de cada aerogerador.

Sabe-se, no entanto, que o terreno será totalmente alterado para construção da base da torre e do pátio de serviços, o que alterará os valores medidos de resistividade.

Outra forma de resolver essa questão é realizar uma campanha de medição, representativa para todo o parque eólico empregando o Método dos Quatro Eletrodos, utilizado em projetos de grandes complexos industriais, por exemplo, refinarias de petróleo.

Esse método torna-se operacionalmente complicado, considerando que os terrenos utilizados em usinas eólicas apresentam uma estrutura de solo muito diversificada na área do projeto, principalmente quando se trata de projetos que abrangem áreas com a presença de solo com variadas características estruturais.

A armadura da base da torre do aerogerador deve ser utilizada como malha de terra. Para consolidar o projeto da malha, devem ser projetados anéis em cabo de cobre, em três ou mais níveis, no entorno da base, normalmente construída no formato cônico, todos interligados em entre si e com os ferros da armadura, em vários pontos notáveis, utilizando solda exotérmica.

São utilizados geralmente cabos de cobre de 120 mm² nos anéis e cabos de 70 mm² nas interligações dos anéis. Externamente à base, e na sua periferia, são projetadas quatro caixas de teste, equidistantes, cada uma com 1 (uma) haste de aço cobreado conectada aos cabos cuidadosamente ligados aos anéis de cobre que circulam a base.

A simulação das condições de resposta às correntes de baixa e alta frequência dessa malha de terra torna-se bastante difícil de ser realizada de forma a se obter resultados satisfatórios.

Para garantir que a malha de terra tenha um comportamento operacional esperado, depois de realizada a instalação dos anéis, em cabo de cobre na base dos aerogeradores, conforme mencionado no item anterior, a CPE – Estudos e Projetos Elétricos tem, como critério, realizar a medição da resistência de malha, cerca de duas ou três semanas depois da conclusão dos serviços das obras civis, e sem ocorrência de chuva na área nesse período.

Com esse procedimento tem-se obtidos resultados muito expressivos, com a resistência das malhas inferiores a 10 Ω, em solo com resistividades média no entorno de até 600 Ω.m.

Nos casos de bases com resistência de malha superior a 10 Ω, são projetadas malhas de terra complementares radiais com cerca de 50 m de comprimento, a partir das caixas de teste, construídas na periferia da base, de conformidade com a Figura 4, utilizando-se, quando necessário, hastes profundas.

Nova medição de resistência da malha de terra é realizada, compreendendo a base mais os condutores de terra complementares.  E o procedimento continua até a resistência atingir o valor inferior a 10 Ω.

A Figura 4 mostra a vista frontal e superior da base de uma torre de um aerogerador sobre a qual foram projetados os anéis equipotenciais e os cabos de interligação (linhas vermelhas).

Essas medições realizadas corresponderam a uma base com diâmetro de 21 m de comprimento e 4,5 metros de profundidade em terrenos com grandes variações de resistividade média do solo.

As medições de resistência de terra realizadas em 38 bases resultaram em 65% dos valores inferiores a 10 Ω. Apenas em três bases a resistência de terra foi superior a 50 Ω.


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João Mamede Filho
João Mamede Filho
É engenheiro eletricista formado pela Universidade Católica de Petrópolis (UCP), no Rio de Janeiro. Foi diretor de Planejamento e Engenharia da Companhia Energética do Ceará (COELCE) por duas vezes, e também diretor de Operações da entidade. Foi presidente do Comitê Coordenador de Operações do Norte-Nordeste (CCON) e da Nordeste Energia S.A. (NERGISA). Ex-presidente e atual engenheiro de projeto da CPE – Estudos e Projetos Elétricos. Por mais de 30 anos, ministrou a disciplina de Eletrotécnica Industrial na Universidade de Fortaleza (UNIFOR), no Ceará.

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