O ensaio de resistividade térmica do solo in-situ é uma técnica utilizada para determinar a capacidade do solo de conduzir calor. Este parâmetro é essencial para a avaliação e projeto de sistemas de troca térmica enterrados, como cabos subterrâneos e sistemas de aquecimento e resfriamento geotérmico. A resistividade térmica do solo influencia a dissipação de calor gerado por essas instalações e, portanto, afeta a eficiência e a segurança do sistema.

Normas que Abrangem o Ensaio de Resistividade Térmica do Solo

• IEEE 442-2017: "Guide for Thermal Resistivity Measurements of Soils and Backfill Materials" – Esta norma fornece orientação sobre os métodos e procedimentos para medir a resistividade térmica de solos e materiais de enchimento in-situ e em laboratório.
• ASTM D5334-22: "Standard Test Method for Determination of Thermal Conductivity of Soil and Soft Rock by Thermal Needle Probe Procedure" – Esta norma descreve o método do "thermal needle probe" para medir a condutividade térmica de solos e rochas moles.
• IEC/TS 62039:2007: "Guidance on the measurement of soil resistivity" – Esta norma oferece diretrizes para medir a resistividade térmica do solo em campo e inclui métodos de medição e interpretação dos dados.

Detalhamento da Execução do Ensaio de Resistividade Térmica do Solo In-Situ

Preparação do Local de Ensaio:

• Seleção de um local representativo do solo onde o sistema de troca térmica será instalado.
• Remoção de qualquer vegetação ou detritos da superfície.
• Escavação de um pequeno poço ou furo de sondagem para atingir a profundidade desejada para a medição.

Instalação da Sonda Térmica:

• Introdução de uma sonda térmica no solo na profundidade determinada. A sonda pode ser um probe tipo agulha, que consiste em um elemento de aquecimento e sensores de temperatura.
• Garantir que a sonda esteja em bom contato térmico com o solo ao seu redor, sem espaços de ar ou materiais estranhos.

Aplicação de Calor:

• Aplicação de uma corrente elétrica constante ao elemento de aquecimento na sonda térmica, gerando um fluxo de calor constante.
• Monitoramento das variações de temperatura na sonda em função do tempo, utilizando os sensores de temperatura integrados.

Medição e Registro de Dados:

• Registro contínuo das leituras de temperatura durante o período de aquecimento.
• Após um período de tempo suficiente (geralmente entre 10 a 20 minutos), os dados de temperatura são estabilizados.

Cálculo da Resistividade Térmica:

• Utilização dos dados de temperatura e do fluxo de calor aplicado para calcular a resistividade térmica do solo.
• A resistividade térmica (ρ) é calculada com base na fórmula: ρ=dTdQrho = fracρ=dQdT​ Onde $dT$ é a diferença de temperatura registrada e $dQ$ é o fluxo de calor aplicado.

Interpretação dos Resultados:

• Comparação dos valores obtidos com os critérios de projeto e as especificações do sistema de troca térmica.
• Ajustes no design do sistema, se necessário, com base na resistividade térmica medida.

Considerações Adicionais

• Calibração do Equipamento: As sondas térmicas e os equipamentos de medição devem ser calibrados regularmente para garantir a precisão das medições.
• Condições do Solo: A umidade, a densidade e a composição do solo podem afetar significativamente os resultados. Recomenda-se realizar medições em diferentes condições sazonais para uma análise mais abrangente.
• Segurança: Certifique-se de seguir todas as normas de segurança ao lidar com equipamentos elétricos e durante a escavação.

O ensaio de resistividade térmica do solo in-situ é uma ferramenta crucial para garantir a eficiência e a durabilidade dos sistemas de troca térmica enterrados.