Avaliação da geometria de sistemas de aterramento na redução do impacto de descargas atmosféricas

Abstract

Este trabalho aborda o comportamento e a modelagem de sistemas de aterramento submetidos a descargas atmosféricas, com ênfase nas descargas do tipo nuvem-solo. A pesquisa concentra-se na análise da influência da geometria das malhas de aterramento e dos parâmetros que impactam a eficiência na dissipação da corrente elétrica, como a impedância de surto e a distribuição de potencial no solo. Além disso, buscou-se desenvolver uma metodologia de simulação computacional para avaliar o desempenho desses sistemas frente a correntes impulsivas. Para isso, foram realizadas simulações no software Ansys HFSS, que permite a modelagem eletromagnética detalhada de diferentes configurações de aterramento. As análises consideram variados tamanhos de malhas e diferentes arranjos de hastes verticais, visando identificar as soluções geométricas mais eficazes para a proteção contra descargas atmosféricas. A análise de sensibilidade do domínio de simulação contribuiu para definir um modelo otimizado para esta, garantindo resultados precisos sem sobrecarregar o processamento computacional. Além disso, um software em linguagem Python foi desenvolvido e integrado ao Ansys HFSS para automatização dos modelos, extração dos resultados e pós-processamento. Os resultados indicam que malhas de aterramento com maior número de hastes verticais, bem como aquelas com hastes posicionadas em pontos estratégicos, apresentam desempenho superior em termos de dissipação de corrente. A pesquisa também destaca a importância de adaptar os modelos de solo em função da frequência dos sinais, visto que as descargas atmosféricas apresentam componentes de alta frequência que influenciam a propagação da corrente no solo. Com isso, foi possível desenvolver diretrizes que podem ser aplicadas ao projeto de sistemas de aterramento mais eficazes e seguros.