4. Method and Material
4.3. Corpus linguistics, contrastive analysis and translation correspondences
O texto da tese está organizado em onze capítulos. O capítulo dois, faz uma introdução ao problema a resolver com a formulação teórica, quer para o cálculo da resistência e dos potenciais perigosos para as pessoas, quer para o modelo de solo. O capítulo três faz uma revisão dos eléctrodos em solo homogéneo. O capítulo quatro apresenta o método da matriz, que foi o primeiro método numérico, sendo o método dos momentos obtido a partir deste e apresentado no capítulo cinco. O capítulo seis apresenta o método dos elementos finitos aplicados à temática dos eléctrodos de terra. No capítulo sete faz-se uma síntese dos métodos, para se obter um modelo de solo de dois estratos, com algumas revisões básicas sobre a medida da resistividade e da resistência. No capítulo oito considera-se a optimização dos parâmetros do terreno. O capítulo nove apresenta os ensaios de campo e de laboratório. O capítulo dez apresenta o eléctrodo em serpentina, um caso analisado pormenorizadamente e o capítulo onze conclui a tese. Apresenta-se, a seguir, uma descrição com algum detalhe dos capítulos que foram enumerados.
O capítulo dois começa por apresentar a equação representativa do fenómeno eléctrico considerado, descrevendo sucintamente os três métodos numéricos usados nesta tese para solucionar a equação proposta, nomeadamente o método da matriz, dos momentos e dos elementos finitos. Assim, é apresentada a equação que a generalidade da literatura considera como representativa do fenómeno, a equação de Laplace. Para esta equação, o padrão do IEEE [2] considera que o modelo é fechado, ou seja, a equipotencial de zero volt está a uma distância finita, enquanto que o método da matriz e dos momentos, baseado na teoria das imagens de Maxwell, consideram o problema de fronteiras abertas com o potencial nulo no infinito. O modelo de solo de dois estratos é exemplificado com dois casos, assim como a obtenção dos valores da resistividade das duas camadas do solo, facilmente identificadas para o caso modelo de duas assimptotas. A segurança de seres humanos é analisada em seguida, desde os limiares da corrente eléctrica que provocam a fibrilhação ventricular, até aos valores máximos admissíveis de tensões de passo e de toque em solos homogéneos.
No capítulo três, é feita inicialmente a comparação de soluções, usando o modelo de fronteiras abertas e o modelo de fronteiras fechadas para a equação de Laplace. Ainda neste capítulo, é feito um estudo das tensões de passo e toque para vara e cabo horizontal, assim como uma comparação das várias fórmulas propostas para calcular a resistência de terra. Os eléctrodos bidimensionais, como quadrados, grelhas e chapas são também considerados.
12
O capítulo quatro, apresenta o método da matriz num solo de dois estratos, primeiro considerando eléctrodos no estrato superior, cujas imagens estão no ar ou no estrato inferior e em número infinito e depois supondo os eléctrodos no estrato inferior, cujas imagens ascendentes podem ficar à superfície. As imagens são singularidades onde não se pode calcular o potencial. Finalmente, considera-se a vara longa que atravessa dois estratos. As validações do método e da programação, foram feitas recorrendo às fórmulas de Tagg para cabo no estrato superior e para vara no mesmo estrato, ou em ambos.
O capítulo cinco, considera o método dos momentos em solos de dois estratos, com uma sequência de apresentação em tudo semelhante à do capítulo anterior, já que começa com eléctrodos no estrato superior, considera depois a colocação destes no estrato inferior, completando o estudo com eléctrodos nos dois estratos. Em qualquer dos casos a validação continua a ser feita, recorrendo às já referidas fórmulas de Tagg, tendo-se verificado que as imagens são singularidades onde não se pode computar o potencial.
No capítulo seis, é feito o estudo do método dos elementos finitos em problemas de simetria axial, como é o caso da vara cravada no solo. As bases teóricas do método são aprofundadas, tendo as malhas geradas sido testadas em solo homogéneo, considerando dois cilíndricos coaxiais para verificar se a malha estava adaptada em tensão e em potência. A resistência é calculada pela lei de Joule, usando a aproximação energética do método. A fronteira Dirichlet de zero volt foi colocada a 0,03 m, depois afastada para 0,15 m e, finalmente, colocada a 7,6 m de distância ao eixo da vara para validar, ou não, as percentagens de resistência indicadas pelo Std 142 do IEEE [2] em solo homogéneo e em solo de dois estratos. Um problema a duas dimensões foi também considerado, como foi o caso de calcular o potencial à superfície de um cabo enterrado no estrato inferior, nas condições de singularidade detectadas nos capítulos precedentes.
O capítulo sete, apresenta a fundamentação teórica da medida da resistividade em solo homogéneo, os métodos de Wenner, Palmer e o método da vara cravada no solo, para se obter a variação da resistividade com a profundidade. Os factores que influenciam a resistividade de um solo são referidos, e são ilustrados os perfis típicos de solos homogéneos e de duas camadas com estrato inferior menos resistivo. Neste capítulo são apresentados os métodos para obter o modelo de solo quando a curva de resistividade apresenta duas assimptotas, apenas uma - a de baixa profundidade ou a de maior profundidade - e quando não existe assimptota. A medida da resistência em solo de dois estratos é, finalmente, considerada.
O capítulo oito, contém as metodologias de optimização dos parâmetros de terreno, de modo a coincidirem com algumas medidas de prospecção que devem anteceder um projecto de eléctrodos de terra. Apresenta-se uma optimização em solo homogéneo pelo método dos
13
mínimos quadrados. Para solo de dois estratos a optimização é feita usando o método do gradiente ou o método de Newton para solução de equações não-lineares. Os problemas considerados foram: Optimização usando a medida da resistência de uma vara no estrato superior, nos dois estratos e considerando a medida de três varas.
O capítulo nove, relata os ensaios efectuados, que vão da experimentação em tina de água até ensaios no terreno na praia da Vagueira, procurando-se com a escolha deste local um tipo de solo com uma superfície de separação de camadas que fosse horizontal, proporcionada pelo lençol freático, próximo, portanto, do modelo teórico que se pretende validar.
O capítulo dez, contém a análise do eléctrodo em serpentina em solos homogéneos e com duas camadas. Propõe-se uma nova fórmula para estimar a resistência da serpentina já que a análise apresentada mostra que a fórmula empírica que a EDP usa tem erros grandes. A distribuição de potencial à superfície também foi considerada.
No capítulo onze conclui-se a tese, congregando todas as conclusões parcelares que fecham os capítulos daquela.