TERRÔMETRO DIGITAL MEGABRÁS MTD-20 KW • •
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS INSTRUÇÕES DE USO
MTD-20KW
ÍNDICE APRESENTAÇÃ APRESENTAÇÃO O ............................................................................................................................ 3 APLICAÇÕES..................................................................................................................................3 MÉTODO DE MEDIÇÃO ............................................................................................................... 3 .................................................................................................4 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS .................................................................................................4
INSTRUÇÕES DE OPERAÇÃO...........................................................................................6 2 UTILIZAÇÃO COMO VOLTÍMETRO ........................................................................................ 8 3 MEDIÇÃO DE RESISTIVIDADE ESPECÍFICA DO SOLO........................................................8 4 INFLUÊNCIA DA RESISTÊNCIA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO NAS ESTACAS ESTACAS AUXILIARES.......... AUXILIARES. .........15 15 5 INFLUÊNCIA DA TENSÃO ESPÚRIA NA MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO. .......................................................................................................................... 16 ....................................................................................................................................16 6 ALARME ....................................................................................................................................16
7 CONSIDERAÇÕES ESPECIAIS SOBRE A MEDIDA DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO. ........................................................................................................................17 8 TESTE DO APARELHO E MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIAS COMUNS....................................19
CERTIFICADO DE GARANTIA ............. ................... ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ......23 23
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MEDIDOR DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO E RESISTIVIDADE MEGABRÁS MTD-20 KW APRESENTAÇÃO O terrômetro MTD-20KW é um Medidor de Resistência de Terra digital e automático, que permite medir Resistências de Aterramento e Resistividade Específica do Terreno pelo Método de Wenner. Tem incorporado também um voltímetro que permite a medição de tensões espúrias do solo, provocadas por correntes parasitas.
APLICAÇÕES Este equipamento é muito utilizado para medições de resistência de aterramento de pára-raios, torres de transmissão de energia, subestações, cabinas primárias, etc. Em todos os casos a medição prévia da resistividade específica do terreno é um dado importante que serve para projetar os sistemas de aterramento e para avaliar sua variação a respeito do tempo.
MÉTODO DE MEDIÇÃO Um gerador interno, sincrônico, de 1470 Hz, injeta corrente alternada "I" no terreno através de estacas auxiliares. A tensão "V " gerada no terreno, é lida pelo instrumento, que internamente faz a divisão “V/I” e é mostrada no instrumento indicador numa escala expressada em ohms. Possui um circuito exclusivo de realimentação que permite regular automaticamente a corrente injetada no terreno. Entretanto, um circuito voltimétrico de alta impedância de entrada, lê direta e instantaneamente a resistência de aterramento ou a resistividade específica do terreno, para o qual apresenta 4 bornes de saída, dois para corrente e dois para tensão. 3
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ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ALIMENTAÇÃO 9 Pilhas grandes, tamanho "D ", de fácil aquisição na praça. Possui entrada para alimentação através de bateria de 12V .
DIMENSÕES E PESO Mede 290x155x130 (milímetros). O equipamento só, pesa 2,3 kg. Incluindo estojo, pilhas (não entregues junto com o equipamento) e manual, soma 3,6 kg. Os acessórios na sacola, pesam 6,3 kg.
POTÊNCIA E CORRENTE DE SAÍDA Opera com potência inferior a 0,5 W e com corrente inferior a 30 mA.
VERIFICADOR DO ESTADO DAS PILHAS Possui uma tecla para medir a tensão das pilhas.
INTERVALOS DE MEDIÇÃO Escalas de resistências: 0-20Ω ; 0-200 Ω ; 0-2.000 Escala de tensão: 0-200Vac
Ω
e 0-20.000
Ω.
RESOLUÇÃO Mede resistência com resolução de 0,01Ω . Mede tensão de corrente alternada com resolução de 0,1V
PRECISÃO Máximo erro de medição em Resistências: ± (1% do valor medido + 1% do fundo de escala). Máximo erro de medição em tensão: ± 2% do fundo de escala.
TEMPERATURA E UMIDADE Trabalha na faixa de temperatura entre 0 e 50ºC e até 90% de URA.
NORMAS UTILIZADAS O terrômetro responde às normas NBR 7117/81, NBR 5456, NBR 5460
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ACESSÓRIOS FORNECIDOS JUNTO COM O EQUIPAMENTO 04 Estacas de alma de aço, revestidas de cobre sistema "Copperweld ", de 60 cm de comprimento. 04 Extratores de estacas e alavanca sacadora. Jogo completo de pontas de prova, contendo: 4 cabos de 2,5 mm² de seção, tipo Autoplastic". Dois de 20 metros, um de 40 metros e outro de 5 metros. Manual de uso em português. Estojo de alumínio que permite a operação do equipamento sem retirá-lo do mesmo.
ALARME Um sinal de som agudo intermitente indica anomalias no circuito. Se por qualquer razão, a corrente for inferior ao valor requerido para fazer a medição, (por exemplo cabos auxiliares cortados ou desligados do equipamento ou das hastes, terreno com altíssima resistividade, etc) é acionado o circuito de alarme que faz gerar o "bip" intermitente.
OPCIONAIS Pode-se solicitar com bateria recarregável de 12 V 6,5 A/h, Código B-12. Carregador de bateria externo, para operar desde a rede de 110/220 VCA, Código CB-12.
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INSTRUÇÕES DE OPERAÇÃO
1. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE TOMADA DE TERRA 1-1 Crave no terreno duas estacas, a estaca de corrente E 3 e a estaca de tensão E 2, e ligue-as aos bornes Ec e Et do Terrômetro como indicado na figura 1. Os terminais Exc e Ext do Terrômetro deverão permanecer curto-circuitados mediante a chapinha cromada entregue com o equipamento. Um destes bornes ligar-se-á, à tomada cuja resistência se quer medir com um cabo de pequeno comprimento, (E 1 no desenho) . 1-2 Pressione o botão de Bateria e a seguir aperte o botão pulsador LIGA. O display indicará um valor entre 1000 e 1700 se o estado das pilhas for bom, ou menor que 1000 se as pilhas estiverem descarregadas. Neste caso, substitua as pilhas por novas unidades e refaça o teste para verificar novamente se as últimas peças estão em bom estado (o display deve indicar acima de 1000).
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E3
Estaca de tensão
E2
E1
Estaca incógnita a medir.
Estaca de corrente Ec
Et
Ext-Exc
Fig. 1 MTD-20KW MEGABRAS
D
D
D
Ec Et
Ext Exc
Figura 2 MTD-20KW MEGABRAS
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1-3 Continuando, pressione a tecla de 20K Ω e a seguir aperte o botão pulsador LIGA. O ponteiro indicará um valor entre 0 e 19,99 o qual estará expressado em KΩ. Se o valor de resistência for pequeno, pressione a tecla de 2.000 Ω e a seguir o botão LIGA; ainda se o valor for pequeno, tem mais duas escalas para que se possa medir, a de 200 Ω e a de 20Ω. Resumindo, o equipamento tem 4 escalas de medição, correspondendo a cada caso, um intervalo de escala.
2 UTILIZAÇÃO COMO VOLTÍMETRO 2-1 A entrada do voltímetro são os bornes Et e Ext . Não é necessário desligar os outros bornes das estacas para realizar a medição. 2-2 Verifique que as estacas da entrada do voltímetro estejam ligadas à terra, depois pressione o botão "Volts " e a seguir pressione o botão "LIGA". O instrumento indicará uma tensão espúria provocada por correntes parasitas, de 0 até 199,9 VCA, com erro inferior ao 3%.
3 MEDIÇÃO DE RESISTIVIDADE ESPECÍFICA DO SOLO 3-1 Crave no terreno 4 estacas, bem alinhadas e igualmente espaçadas de uma distância D. Conecte-as ao terrômetro como indica a fig. 2. Os terminais Ext e Exc não devem estar curtocircuitados. 3-2 Pressione o botão de "20k Ω" e logo ligue o botão de "LIGA". Se o valor obtido for pequeno, pressione o botão de "2.000 Ω" e a seguir o botão de "200 Ω" ou de "20 Ω ". A disposição das hastes é a indicada na figura 2.
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3-3 Para obter o valor de Resistividade Específica do solo, a uma profundidade "D", deve-se multiplicar o valor lido no “display ” pelo valor em metros da distância de espaçamento entre hastes D e pelo valor 2π. Assim obterá o valor da resistividade ρ a uma profundidade D, valor idêntico em metros a distância de espaçamento entre hastes D. Recomendamos ler a norma NBR 7117 que trata o procedimento de "MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO SOLO PELO MÉTODO DOS QUATRO PONTOS (WENNER). " A norma é bastante antiga e refere-se ao método de medição, que adotamos como padrão para todas as medições. A explicação geral do método baseia-se na fórmula de Wenner: ρ = 2π R D
onde ρ é o valor da resistividade do terreno a uma profundidade D. • π = 3,14 • R é o valor da resistência de aterramento ( valor lido no display em Ω). D distância do espaçamento entre hastes, em metros (ver fig. 2). A norma recomenda fazer medições num determinado local com diferentes pesquisas de profundidades, ou seja que devem-se fazer várias medições com espaçamentos das hastes entre 1 metro e o maior valor possível, recomendando-se os valores de 1, 2, 4, 8, 16, etc., metros. •
3-4 Posicionamento físico. As medições devem cobrir toda a área a ser abrangida pelo eletrodo de aterramento.A norma NBR 7117 recomenda como cinco, o número mínimo de pontos para uma área de até 10.000 m², dispostos como na figura 3. Para o ponto central devem ser necessários dois conjuntos de medições (cada conjunto de medições com espaçamentos de 1, 2, 4, 8, 16, etc., metros).
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Para áreas maiores, pode-se dividir em pequenas áreas de 10.000 m² cada uma e fazer medições em 5 pontos como na figura 3. Também em caso de geometrias diferentes, sempre existirá a possibilidade de circunscrever um retângulo e proceder como o caso anterior.
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3-4 Aterramentos pontuais. No caso de aterramentos como em páraraios, linhas de transmissão e distribuição e em subestações unitárias as medições devem ser efetuadas bem próximos aos pontos em questão. Devem ser executadas em direções ortogonais, com exceção do caso das linhas, quando deverão ser feitas nas direções dos eixos das mesmas. Nas proximidades de linhas de transmissão e distribuição, ou subestações, onde é possível encontrar malhas de aterramento, deve ser observada uma distância mínima entre o ponto de medição e esses elementos como indicado na figura 4. A presença desses elementos provoca interferência nas medições ocasionando erros nos valores obtidos. No caso de materiais condutores enterrados, estes podem provocar uma não variação do valor da resistência medida para os diversos espaçamentos. 3-5 Profundidade de cravação das estacas auxiliares. A profundidade de cravação das estacas deve ser suficiente para assegurar o contato das mesmas com o terreno. A relação entre a profundidade de cravação e o espaçamento entre as hastes deve ser considerada para o inicio das medições quando utilizam-se espaçamentos de 1, 2 e 4 m, pois a resistividade específica do terreno responde a fórmula seguinte:
4π RD
ρ=
1+
2 D
D + 4 p 2
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2
−
D
D + p 2
2
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Ver figura 5, onde: ρ = Resistividade específica do terreno D = Distância entre hastes (espaçamento) p = Profundidade de aterramento das hastes auxiliares R = Valor da resistência NO DISPLAY Quando D>20p a fórmula de resistividade pode ser simplificada para : ρ = 2π RD
3-5 Para realizar a medição com D =16 m podem posicionar-se os cabos como amostra a figura 5.
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Ec Et Ext Exc
FIGURA 5
MEGABRAS MTD-20KW Ec
Et
D
Ext
D
Exc
p
D
FIGURA 6
Cabo de 5m
Cabo de 20m
Ec
MEGABRAS MTD-20KW
Et
D
Cabo de 40m Cabo de
Ext
D
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Exc
D
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4 INFLUÊNCIA DA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO NAS ESTACAS AUXILIARES. TABELA 1 Intervalos de Resistências à medir 0-20 Ω 0 - 200
Ω
0 - 2000
Ω
0 - 20 k Ω
Resistência de estaca ET (para Resist. de Ec =10 Ω ) 0 Ω até 1 kΩ 1 k Ω até 10 kΩ 0 Ω até 1 kΩ 1 k Ω até 10 kΩ 0 Ω até 1 kΩ 1 k Ω até 10 kΩ 0 Ω até 5k Ω 5 k Ω até 20 kΩ
ERRO <1 <5 <1 <5 <1 <5 <1 <5
% % % % % % % %
TABELA 2 Intervalos de resistências à medir 0-20 Ω 0-200
Ω
0 - 2 kΩ 0 - 20 kΩ
Resistência de Estaca Ec (Para Et = 10 Ω ) 0 até 5k Ω 5 k Ω até 20 kΩ > 30 kΩ 0 até 5 k Ω 5 k Ω até 20 kΩ > 30 kΩ 0 até 10 k Ω 10 kΩ até 20 kΩ > 30 kΩ 0 k Ω até 10 kΩ 10 kΩ até 20 kΩ > 400 kΩ
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ERRO <1 % < 5% ALARME <1 % <5 % ALARME <2 % <5 % ALARME <2 % < 10% ALARME
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5 INFLUÊNCIA DA TENSÃO ESPÚRIA NA MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO. TABELA 3 Intervalos de Resistências
Tensão Aplicada
0 - 20
0 à 20 20 à 40 0 à 50 50 à100 0 à 50 50 à150 0 à 10 10 à 40
Ω
0 - 200
Ω
0-2kΩ 0 - 20 k Ω
Volts Volts Volts Volts Volts Volts Volts Volts
Incidência percentual da tensão, no valor medido de Resistência de Terra. < 0,5 % <5% <1% <4% <1% <5% <1% <4%
6 ALARME 6-1 O terrômetro MTD-20KW apresenta um sistema de alarme audível para evitar registros de medições erradas. Para verificar o seu funcionamento, basta ligar o equipamento com o circuito de corrente em aberto (os bornes Ec ou Exc desligados). Se por qualquer razão, a corrente for inferior ao valor requerido para fazer a medição, ou não circular corrente entre Ec e Exc, é acionado o circuito de alarme que gera um sinal de som agudo intermitente. Estando no campo durante a medição, ao ouvir o som do "bip" intermitente, o operador deve revisar as ligações dos cabos às estacas e aos bornes do terrômetro. Se ainda o "bip" continuar, deve-se revisar a continuidade dos cabos (cabo cortado). Estando assegurado destas possíveis falhas e se ainda o "bip" continuar deve melhorar substancialmente o aterramento das estacas auxiliares de corrente, regando-as ou colocando estacas de maior comprimento ou hastes em paralelo com estas. Também deve-se revisar o "Estado da Bateria" (Veja ponto 1-2). 16
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7 CONSIDERAÇÕES ESPECIAIS SOBRE A MEDIDA DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO.
No método normalmente utilizado para medir a resistência de difusão de uma tomada de terra, empregam-se duas estacas como eletrodos auxiliares. Estas estacas cravam-se no terreno formando uma linha reta com a tomada de terra àmedir. A estaca mais distante "Ec ", atua como eletrodo de corrente, a outra estaca "Et " (localizada entre à medir e a de corrente) atua como eletrodo de tensão. Na figura 1, D1 é a distância entre o aterramento à medir e a estaca de corrente, Ec e D2 é a distância entre o aterramento à medir e a estaca de tensão Et . Do esquema desta figura deduz-se que a corrente gerada pelo gerador interno do terrômetro, aplica-se entre a tomada de terra incógnita e o eletrodo de corrente. E a tensão é medida entre o eletrodo de tensão Et e a tomada de terra. O equipamento conhece a corrente que gera e lê a tensão de onde obtém o valor da resistência. Analisemos agora a figura 7. Se entre os pontos O e D1 fizermos circular uma corrente com o terrômetro Megabrás, se formará uma curva de diferentes valores de tensão (e portanto, de Resistências) entre o ponto O e cada um dos pontos onde cravemos a estaca de tensão Et . Traçando um gráfico dos valores de resistência em função da distância obteremos os pontos D, G, B', H, L, M, N, P, Q, R e D1' , os que formarão uma curva como a da figura 7. Pesquisando o perfil de potencial que cria-se no terreno, pode-se observar que a tensão aplicada não distribui-se uniformemente. Efetivamente, na proximidade de ambos eletrodos (zonas OB e AD1), aparecem importantes gradientes de potencial, mas existe uma zona onde o potencial é constante, chamado de patamar de potencial (zona BA) A zona mais próxima àcada eletrodo onde o gradiente de potencial é significativo denomina-se zona de influência de um eletrodo.
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Empiricamente, pode-se determinar que a zona de influência de um eletrodo aterrado tem um raio entre 3 e 5 vezes a maior dimensão do eletrodo (geralmente seu comprimento). Para obter uma medição correta de resistência de difusão de uma tomada de terra é necessário certificar-se que as zonas de influência da tomada de terra e da estaca de corrente Ec, não sobreponham-se. Aparecerá assim, o patamar de potencial no qual deve-se cravar a estaca de tensão Et. Na prática geralmente desconhece-se a verdadeira forma do perfil de potencial criado. Para determiná-lo deveria se tomar a medida da resistência mantendo fixa a estaca de corrente Ec, e variar a posição da estaca de tensão Et, partindo das proximidades do local onde está cravada Ec e avançando em direção até a tomada de terra em trechos curtos. Assim poderíamos obter um gráfico similar ao da figura 7.Quando precisa-se determinar o valor de uma resistência de aterramento e desconhece-se a geometria do mesmo, pode-se começar pelo método mais simples que consiste em adotar o valor de uns 30 m para D1 e 18 m para D2 (ou seja D2 = 0,6 D1), como indicado na fig. 1. Com estas primeiras distâncias realiza-se uma primeira medição. Depois crava-se a estaca de tensão Et a uns 18
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16 metros e realiza-se uma segunda medição, e a seguir crava-se Et a uns 20 metros e realiza-se a terceira medição. Se os valores obtidos nessa três medições não diferirem em mais de 5% da média do valor (obtido da soma das 3 medições e dividindo por 3) considera-se que o valor obtido na primeira medição (D2=0,6D1) é o valor da resistência de aterramento. Se a diferença é maior, significa que existe uma superposição das áreas de influência. Em tal caso é necessário aumentar D1 e repetir o procedimento, começando com D2 = 0,6 D1 até cumprir a condição de que a estaca de tensão esteja cravada no patamar de potencial. Para aproveitar integralmente todas as possibilidades do equipamento é importante que o usuário informe-se melhor a respeito de medições de resistência de aterramento. Existem vários métodos para cada caso e recomendamos a leitura do artigo "Métodos para medição da resistência de aterramento" publicado na revista "ELETRICIDADE MODERNA" Nº 223 de Out. de 1992. Um resumo destes métodos pode-se ler no boletim técnico nº 55, que será publicado futuramente, e encontra-se atualmente disponível como minuta.
8 TESTE DO APARELHO E MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIAS COMUNS. 8-1 O teste do aparelho é feito no laboratório da MEGABRÁS, medindo resistências comuns, cujo valor é conhecido com precisão. Estes padrões são rastreados ao INMETRO. 8-2-1 Para repetir o teste em laboratório deve-se realizar o seguinte itinerário: 8-2-2 Curto-circuito os bornes Ec e Et , e os bornes Ext e Exc também devem permanecer curto-circuitados com a chapinha para tal fim, como mostra a figura 8-a. 8-2-3 Conecte a resistência padrão entre os bornes Et e Exc . Caso venha a utilizar uma caixa de resistências, fixar e anotar neste momento o valor desejado. 19
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8-2-4 Pressionar o botão de medição “20 K Ω “ , “2000 Ω “ , “200 Ω “ , ou “20 Ω “ , aquele mais conveniente para o valor que está sendo medido. 8-2-5 O erro máximo admissível é de 1% do valor medido ± 1 % do valor do fin da escala utilizada, conforme a tabela seguinte: Escala utilizada
Erro máximo permitido
0 - 20,00 kΩ 0 - 2000 Ω 0 - 200 Ω 0 - 20 Ω
1% do valor medido ± 1% do valor medido ± 1% do valor medido ± 1% do valor medido ±
Ω Ω Ω Ω
Rx
Figura 8-a A
Ec
200 20 2 0,2
B
Et
Ext
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20
Exc
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8-3 Medição de resistências de pequeno valor. Para medir resistências de valores abaixo de 1 ohm, sugerimos utilizar a configuração das figuras 8 e 9. Desta maneira o instrumento estará medindo a resistência entre os pontos A e B da resistência de baixo valor.
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CERTIFICADO DE GARANTIA A MEGABRÁS INDÚSTRIA ELETRÔNICA LTDA., assegura ao proprietário consumidor do aparelho aqui identificado, garantia contra qualquer defeito de material ou de fabricação que ele apresentar no prazo de 2 (dois) anos, contados a partir da data de aquisição pelo primeiro comprador/ consumidor, aquisição esta feita em revendedor autorizado de nossos produtos ou diretamente com a MEGABRÁS Ltda. A MEGABRÁS, restringe sua responsabilidade àsubstituição das peças defeituosas, desde que, a critério de seu departamento técnico, se constate falha em condições normais de uso. A mão de obra e substituição de peças com defeitos de fabricação, em uso normal do aparelho, serão gratuitas dentro do período de garantia. A MEGABRÁS, declara a garantia nula e sem efeito se este aparelho sofrer qualquer dano provocado por acidentes, agentes da natureza, uso em desacordo com o manual de instruções, ou por ter sido ligado a rede elétrica imprópria ou sujeita a perturbações excessivas, ou ainda, no caso de apresentar sinais de haver sido violado o lacre, ou ajustado ou consertado por pessoas não autorizadas pela MEGABRÁS. Também será considerada nula a garantia se este certificado ou Nota Fiscal de compra, apresentar rasuras ou modificações. A MEGABRÁS , obriga-se a prestar os serviços acima referidos tanto os gratuitos, como os remunerados, somente em sua fábrica da cidade de São Paulo. O proprietário/consumidor residente em outra localidade, ainda os de São Paulo, serão portanto, os únicos responsáveis pelos riscos e despesas de transporte do aparelho àfábrica (ida e volta). MODELO NOME ENDEREÇO REVENDEDOR NOTA FISCAL
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