Què són els materials de puesta a tierra?

Materials de Puesta a Tierra

Els materials de puesta a tierra són materials conductors utilitzats per la puesta a tierra d'equips i sistemes elèctrics. La seva funció principal és proporcionar una via de baixa impedància per dirigir de manera segura la corrent a la terra, assegurant la seguretat del personal, protegint l'equipatge de danys per sobretensió i mantenint l'estabilitat del sistema. A continuació, es presenten alguns tipus comuns de materials de puesta a tierra:

1. Cobre 

• Característiques: El cobre és un dels materials de puesta a tierra més utilitzats degut a la seva excel·lent conductivitat i resistència a la corrosió. Té una conductivitat elèctrica superior i no es corroe fàcilment en entorns humits.

• Aplicacions: S'utilitza ampliament per a electrodes de puesta a tierra, barres de puesta a tierra i cables de connexió de puesta a tierra. Els materials de puesta a tierra de cobre estan disponibles típicament en formes com barreres de cobre, tapes de cobre i cables trenzats de cobre.

• Avantatges: Excel·lent conductivitat, resistència a la corrosió, llarga vida útil, fàcil de processar i instal·lar.

• Desavantatges: Cost més elevat.

2. Acero Galvanitzat 

• Característiques: L'acer galvanitzat és acer ordinari revestit amb una capa de zinc per augmentar-ne la resistència a la corrosió. Encara que la seva conductivitat no és tan bona com la del cobre, encara pot complir els requisits de puesta a tierra en molts casos.

• Aplicacions: S'utilitza comunament per a electrodes de puesta a tierra, xarxes de puesta a tierra i conductors descendents de puesta a tierra. Els materials de puesta a tierra d'acer galvanitzat estan disponibles típicament en formes com barreres d'acer, tubs d'acer i cables trenzats d'acer.

• Avantatges: Cost més baix, alta resistència mecànica, adequat per a l'ús subterrani.

• Desavantatges: Conductivitat més baixa, pot perdre gradualment la capa de zinc i corroer-se amb el temps en entorns humits.

3. Acero Inoxidable 

• Característiques: L'acer inoxidable té una excel·lent resistència a la corrosió i una alta resistència mecànica, el que el fa adequat per a aplicacions de puesta a tierra en entorns severos. Es troba en diverses qualitats, com ara 304 i 316, amb la 316 que ofereix una millor resistència a la corrosió.

• Aplicacions: S'utilitza principalment per a la puesta a tierra en entorns especials, com plantes químiques o entorns marins.

• Avantatges: Altament resistents a la corrosió, alta resistència mecànica, adequats per a condicions extremes.

• Desavantatges: Conductivitat més baixa, cost més elevat.

4. Alumini 

• Característiques: L'alumini té una bona conductivitat i és lleuger, però s'oxida fàcilment, formant una capa dòxid insuladora que afecta la seva conductivitat. Per tant, els materials de puesta a tierra d'alumini sovint requereixen un tractament especial o combinació amb altres materials.

• Aplicacions: S'utilitza en situacions específiques, com estructures lleugeres o aplicacions aeroespacials.

• Avantatges: Lleuger, bona conductivitat.

• Desavantatges: Propens a l'oxidació, conductivitat inestable, no adequat per a contacte directe amb el sòl.

5. Grafit 

• Característiques: El grafit és un material no metàl·lic amb excel·lent conductivitat i resistència a la corrosió, particularment adequat per a sòls àcids o bàsics. No s'oxida com els metalls, oferint una vida útil més llarga.

• Aplicacions: S'utilitza comunament per fabricar mòduls de puesta a tierra o com a material de farcit per a electrodes de puesta a tierra.

• Avantatges: Resistència a la corrosió, bona conductivitat, adequat per a condicions de sòl severes.

• Desavantatges: Baixa resistència mecànica, no adequat per suportar tensions mecàniques significatives.

6. Materials Composites

• Característiques: Els materials de puesta a tierra compostos són típicament fabricats combinant metalls (com el cobre o l'acer) amb materials no metàl·lics (com fibres de carboni o grafit). Aquest enfocament busca combinar els avantatges de tots dos materials. Per exemple, els materials de puesta a tierra d'acer recobert de cobre tenen una capa exterior de cobre i un nucli d'acer, millorant tant la conductivitat com la resistència mecànica.

• Aplicacions: S'utilitzen amplament en sistemes elèctrics, estacions base de comunicacions, edificis, etc.

• Avantatges: Bona conductivitat, alta resistència mecànica, resistència a la corrosió.

• Desavantatges: Cost més elevat, procés de fabricació complex.

7. Reductors de Resistència Química 

• Característiques: Els reductors de resistència química són materials que reduïxen la resistivitat del sòl per disminuir la resistència de puesta a tierra. Estan disponibles en formes líquides, en pols o en gel i poden millorar la conductivitat del sòl envolvent, especialment en sòls de alta resistivitat.

• Aplicacions: S'utilitzen comunament en zones on és difícil trobar ubicacions adequades per a la puesta a tierra, com zones rocoses, deserts o sòls secs.

• Avantatges: Poden reduir significativament la resistència de puesta a tierra, adequats per a sòls de alta resistivitat.

• Desavantatges: Els efectes poden disminuir amb el temps, requerint manteniment periòdic.

8. Mòduls de Puesta a Tierra 

• Característiques: Els mòduls de puesta a tierra són blocs prefabricats fabricats amb materials conductors (com el grafit o les fibres de carboni). Quan es col·loquen sota terra, redueixen eficientment la resistència de puesta a tierra. Sovint contenen components que retenen l'humitat, mantenen el sòl envolvent humit, millorant així la conductivitat.

• Aplicacions: S'utilitzen amplament en sistemes elèctrics, estacions base de comunicacions, edificis, etc.

• Avantatges: Bona conductivitat, resistència a la corrosió, fàcil d'instal·lar, llarga vida útil.

• Desavantatges: Cost més elevat, requereix més espai per a la instal·lació.

9. Fibres de Carboni 

• Característiques: Les fibres de carboni tenen una excel·lent conductivitat i resistència mecànica, són lleugeres i resistents a la corrosió. Proporcionen bons efectes de puesta a tierra sense afegir gaire pes.

• Aplicacions: S'utilitzen principalment en l'aeroespai, la generació d'energia eòlica i altres camps on el pes és un factor crític.

• Avantatges: Lleugeres, bona conductivitat, resistència a la corrosió.

• Desavantatges: Cost més elevat, procés de fabricació complex.

10. Materials Naturals

• Característiques: Alguns materials naturals, com l'aigua salada, la brasa i l'escombraries de carbó, es poden utilitzar com a materials de puesta a tierra temporals o auxiliars. Augmenten la conductivitat del sòl envolvent per reduir la resistència de puesta a tierra.

• Aplicacions: S'utilitzen principalment per a la puesta a tierra temporal o auxiliar, com a llocs de construcció o operacions de camp.

• Avantatges: Baix cost, fàcilment disponibles.

• Desavantatges: Rendiment inestable, no efectius per a l'ús a llarg termini.

Factors a Considerar en la Selecció de Materials de Puesta a Tierra:

• Conductivitat: La conductivitat del material afecta directament l'efectivitat de la puesta a tierra; una major conductivitat significa una menor resistència de puesta a tierra.

• Resistència a la Corrosió: Els materials de puesta a tierra solen estar enterrats i exposats a entorns humits, àcids o bàsics, per tant, la resistència a la corrosió és crucial.

• Resistència Mecànica: Els materials de puesta a tierra necessiten suportar certes tensions mecàniques, especialment durant la instal·lació i l'ús.

• Cost: Diferents materials varien significativament en cost, i la selecció hauria de equilibrar el rendiment i el pressupost.

• Adaptabilitat Ambiental: Diferents condicions de sòl (com l'humitat, el pH, la temperatura) poden afectar el rendiment del material, per tant, el material s'hauria de triar basant-se en l'entorn específic.

Resum

La selecció de materials de puesta a tierra hauria de basar-se en els requisits específics del projecte, les condicions ambientals i el pressupost. El cobre i l'acer recobert de cobre són els materials més utilitzats, oferint excel·lent conductivitat i resistència a la corrosió per a la majoria d'aplicacions. Per a entorns especials o aplicacions de gran demanda, es poden considerar materials com l'acer inoxidable, el grafit i els materials compostos.