Desenvolvimento de um Algoritmo de Cálculo da Resistência de Terra em Solos Heterogéneos ...

123 Pages·2015·17.07 MB·Portuguese

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO
Desenvolvimento de um Algoritmo de
Cálculo da Resistência de Terra em
Solos Heterogéneos com Elétrodos de
Várias Configurações
Ricardo José Peixoto Coelho
MestradoIntegradoemEngenhariaEletrotécnicaedeComputadores
Orientador: JoséRuidaRochaPintoFerreira
6deNovembrode2015

c RicardoJoséPeixotoCoelho,2015
(cid:13)
Resumo
Hoje em dia, um sistema de terras é visto como sendo de extrema importância. Assim, deve
ser realizado com critério rigoroso para que as correntes de defeito sejam escoadas para a terra
e juntamente com os aparelhos de proteção diferencial, seja possível retirar de serviço o circuito
com defeito, protegendo pessoas, animais e a própria instalação onde o sistema de terras está
implementado.
Como o cálculo da resistência do sistema de terras depende da configuração do mesmo e da
resistividade do solo onde está inserido, torna-se indispensável, primeiro, conhecer as caracte-
rísticas do solo, ou seja, estratificar o solo em camadas, e, só depois de resolver este problema,
configurarumsistemadeterrasparaosoloemquestão,quesatisfaçaosvaloresderesistênciade
terrapré-definidosparaainstalação.
Assim neste documento, será demonstrado como estratificar um solo heterogéneo em duas
camadas utilizando o algoritmo genético, o método de Newton-Raphson, o método gráfico e o
métododasassimptotas.
Depoisdeseconhecerascaracterísticasdosolo,seráestudadonumaprimeirafasearesistência
deterraparasoloshomogéneos,ondecombasenaformulaçãodesteestudoserãodesenvolvidosos
métodos de cálculo da resistência de terra para várias configurações de elétrodos implementados
emsolosheterogéneoscomduascamadas. Porfim,serárealizadoumaanálisesobreainfluência
de cada elemento do cálculo da resistência de terra, tais como o comprimento dos elétrodos e os
espaçamentosentreosmesmos,edaconfiguraçãodoselétrodos.
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Abstract
Nowadays, a grounding system is seen as being of very importance. It should therefore be
performed with strict criteria so that the fault currents are disposed to land and alongside the
differential protection devices, it is possible to decommission the fault circuit, protecting people,
animalsandtheveryfacilitywherethegroundingsystemisimplemented.
As the calculation of the grounding system resistance depends on the configuration of the
same and soil resistivity which is inserted, it is essential, first, to know the soil characteristics,
i.e., stratify the soil in layers, and onlyafter solve this problem, set up a grounding system tothe
groundinquestion,whichmeetsthegroundresistancevaluespredefinedforinstallation.
So this document is shown to stratify a heterogeneous soil in two layers using the genetic
algorithm,theNewton-Raphsonmethodandthegraphicmethodofasymptotes.
Onceyouknowthesoilcharacteristicswillbestudiedinitiallyearthresistanceforhomogene-
oussoils,wherebasedontheformulationofthisstudywilldeveloptheearthresistancecalculation
methodsforvariouselectrodeconfigurationsdeployedinheterogeneoussoilswithtwolayers. Fi-
nally, an analysis will be conducted on the influence of each element of the calculation of the
groundresistance,suchasthelengthoftheelectrodesandspacingsbetweenthem,andtheconfi-
gurationofelectrodes.
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Agradecimentos
O meu sincero agradecimento ao meu orientador Professor José Rui Ferreira, pela forma de
comoatendeuàminhavontadededesenvolverosmeusconhecimentossobreestatemática,peloo
apoioprestadoepelassuasrecomendações.
Ao Engo Nuno do LABELEC, pelo esclarecimento de algumas dúvidas iniciais, e acima de
tudo pela ajuda preciosa no desenvolvimento do software. Pois sem os dados simulados no seu
localdetrabalho,nãoseriapossíveldedesenvolverosmétodosutilizadosnosoftware.
À Ana Flores, pela constante disponibilidade, pela motivação e apoio e pela documentação
fornecida,quenoiníciododesenvolvimentodestadissertação,mefoiparticularmenteútil.
Aosmeuspais,pelascondiçõesquemeproporcionaramparaquepudessecontinuaraestudar,
aquemdedicoestadissertação. Agradeçotambémpormeteremacompanhadoeapoiadodurante
todoopercursoacadémico,assimcomoemtodasasfasesdaminhavida.
À minha madrinha e padrinho, aos meus avós e tios, em particular ao meu tio Luís, pela
disponibilidadeeajudaprestadaaolongodetodoomeupercursoacadémico.
Ao meu irmão Eduardo e à Vânia Rodrigues pela paciência e por estarem sempre ao meu
ladonosmomentosmaisdifíceisestressantes,nodesenvolvimentodestadissertaçãoetambémao
longodetodoocurso.
Aos meus amigos, quero agradecer pelo apoio e pelos momentos de descontração e pedir
desculpasporemmuitosmomentos,meausentarporlongosperíodosdetempodevidoaoimenso
trabalhoqueestadissertaçãoacarretou.
AtodosomeuMuitoObrigado!
RicardoJoséPeixotoCoelho
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“Persistenceistheshortestpathtosuccess.”
CharlesChaplin
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