Què és la Resistència de Terra?

Què és la Resistència de Terra?

Definició de la Resistència de Terra

Un electrodo de terra és una barra o placa metàl·lica que s'enterra al sòl i es connecta al terminal de terra d'un sistema elèctric. Proporciona un camí de baixa resistència per a corrents de fallada i sobretensions de llamps. També ajuda a estabilitzar la tensió del sistema i a reduir la interferència electromagnètica.

Els electrodos de terra es poden fabricar amb materials com el cobre, l'acer o el ferro galvanitzat, triats per la seva conductivitat i resistència a la corrosió. La mida, forma, longitud i profunditat de l'electrodo depenen de les condicions del sòl, la classificació de corrent i l'aplicació específica del sistema de terra.

Factors que afecten la resistència de terra

La resistència de la terra depèn principalment de la resistivitat del sòl entre l'electrodo i el punt de potencial zero (terra infinita). La resistivitat del sòl està influïda per diversos factors, com:

• La conductivitat elèctrica del sòl, que es deu principalment a l'electròlisi. La concentració d'aigua, sal i altres components químics en el sòl determina la seva conductivitat. El sòl humit amb un alt contingut de sal té una menor resistivitat que el sòl sec amb un baix contingut de sal.

• La composició química del sòl, que afecta el seu valor pH i les propietats de corrosió. El sòl àcid o bàsic pot corroer els electrodos de terra i augmentar-ne la resistència.

• La mida dels grans, la uniformitat i l'empaquetament dels partícules del sòl afecten la seva porositat i la capacitat de retenció d'humitat. El sòl de grans fins amb distribució uniforme i empaquetament compacte té una menor resistivitat que el sòl de grans grans amb distribució irregular i empaquetament fosc.

• La temperatura del sòl, que afecta la seva expansió tèrmica i el punt de congelació. Una alta temperatura pot augmentar la conductivitat del sòl augmentant la mobilitat dels ions. Les baixes temperatures poden disminuir la conductivitat del sòl gelant el seu contingut d'aigua.

• La resistència de la terra també depèn de la resistència de l'electrodo mateix i la resistència de contacte entre la superfície de l'electrodo i el sòl. No obstant això, aquests factors solen ser negligibles en comparació amb la resistivitat del sòl.

Mesura de la Resistència de Terra

Hi ha diversos mètodes per mesurar la resistència de terra en sistemes existents. Alguns dels mètodes més comuns són:

Mètode de Caiguda de Potencial

Aquest mètode, també conegut com a mètode de tres punts o mètode de caiguda de potencial, necessita dos electrodos de prova (corrent i potencial) i un tester de resistència de terra. L'electrodo de corrent es col·loca a una distància de l'electrodo de terra, igualant la seva profunditat. L'electrodo de potencial es col·loca entre ells, fora de les seves àrees de resistència. El tester injecta una corrent coneguda a través de l'electrodo de corrent i mesura la tensió entre l'electrodo de potencial i l'electrodo de terra. La resistència de terra es calcula utilitzant la llei d'Ohm:

On R és la resistència de terra, V és la tensió mesurada, i I és la corrent injectada.

Aquest mètode és simple i precís, però requereix desconnectar totes les connexions a l'electrodo de terra abans de la prova.

Mètode de Pinça

Aquest mètode també és conegut com a prova de freqüència induïda o mètode sense estac. No requereix cap electrodo de prova ni desconnectar cap connexió a l'electrodo de terra. Utilitza dues pinces que es col·loquen al voltant de l'electrodo de terra existent. Una pinceta induix una tensió a l'electrodo i l'altra pinceta mesura la corrent que hi flueix. La resistència de terra es calcula utilitzant la llei d'Ohm:

On R és la resistència de terra, V és la tensió induïda, i I és la corrent mesurada.

Aquest mètode és convenient i ràpid, però requereix una xarxa de terra paral·lela amb múltiples electrodos.

Mètode de Barra Adjunta

Aquest mètode implica un electrodo de prova (electrodo de corrent) i un tester de resistència de terra. L'electrodo de corrent es connecta a l'electrodo de terra amb un fil. El tester injecta una corrent coneguda a través del fil i mesura la tensió entre el fil i l'electrodo de terra. La resistència de terra es calcula utilitzant la llei d'Ohm:

On R és la resistència de terra, V és la tensió mesurada, i I és la corrent injectada.

Aquest mètode no requereix desconnectar cap connexió a l'electrodo de terra, però requereix un bon contacte entre el fil i l'electrodo de corrent.

Mètode Estrella-Delta

Aquest mètode utilitza tres electrodos de prova (electrodos de corrent) disposats en un triangle equilàter al voltant de l'electrodo de terra existent. Un tester de resistència de terra injecta una corrent coneguda a través de cada parell d'electrodos de prova successivament i mesura la tensió entre cada parell d'electrodos de prova successivament. La resistència de terra es calcula utilitzant les lleis de Kirchhoff:

On R és la resistència de terra, V_AB, V_BC, V_CA són les tensions mesurades entre cada parell d'electrodos de prova, i I és la corrent injectada.

Aquest mètode no requereix desconnectar cap connexió a l'electrodo de terra, però requereix més electrodos de prova que altres mètodes.

Mètode de Terra Morta

Aquest mètode utilitza dos electrodos de prova (electrodos de corrent) connectats en sèrie amb un tester de resistència de terra. Un electrodo de prova es col·loca a prop de l'electrodo de terra existent, i l'altre electrodo de prova es col·loca lluny d'aquest. El tester injecta una corrent coneguda a través de tots dos electrodos de prova al sòl i mesura la tensió entre ells. La resistència de terra es calcula utilitzant la llei d'Ohm:

On R és la resistència de terra, V és la tensió mesurada, i I és la corrent injectada.

Aquest mètode no requereix desconnectar cap connexió a l'electrodo de terra existent, però requereix un fil molt llarg entre tots dos electrodos de prova.

Mètode de Pendent

Aquest mètode utilitza un electrodo de prova (electrodo de potencial) i un tester de resistència de terra. L'electrodo de potencial es mou al llarg d'una línia recta allunyant-se de l'electrodo de terra existent a intervals regulars. El tester injecta una corrent coneguda a través de l'electrodo de terra existent al sòl i mesura la tensió entre aquest i l'electrodo de potencial a cada interval. Es dibuixa un gràfic de tensió versus distància i s'extrapola per trobar l'intersecció a l'eix de tensió. La resistència de terra es calcula utilitzant la llei d'Ohm:

On R és la resistència de terra, V₀ és l'intersecció a l'eix de tensió, i I és la corrent injectada.

Aquest mètode no requereix desconnectar cap connexió a l'electrodo de terra existent, però requereix moure l'electrodo de potencial al llarg d'una línia recta.

Millora de la Resistència de Terra

La resistència de terra es pot millorar reduint la resistivitat del sòl o augmentant l'àrea superficial de l'electrodo. Algunes de les maneres més comunes de millorar la resistència de terra són:

• Afegir sal o altres substàncies solubles al voltant de l'electrodo per augmentar la conductivitat del sòl mitjançant l'electròlisi.

• Afegir carbó vegetal o altres substàncies que retinguin humitat al voltant de l'electrodo per mantenir el sòl humit a lo llarg de l'any.

• Utilitzar múltiples electrodos connectats en paral·lel per augmentar la superfície total en contacte amb el sòl.

• Utilitzar electrodos més llargs o més profunds per arribar a les capes inferiors de sòl amb menor resistivitat.

• Utilitzar electrodos amb seccions transversals més grans o formes buides per reduir la resistència de l'electrodo.

• Utilitzar electrodos amb revestiments especials o alloys per prevenir la corrosió i augmentar la resistència de contacte.

Es recomana mesurar la resistència de terra periòdicament (anualment o semestralment) i prendre les accions necessàries si supera el valor desitjat per a l'aplicació.

Conclusió

La resistència de terra és un paràmetre important per al disseny i manteniment dels sistemes de terra. Depèn de diversos factors com la resistivitat del sòl, la mida, forma, profunditat i material de l'electrodo, etc. Hi ha diversos mètodes per mesurar-la en sistemes existents, com el mètode de caiguda de potencial, el mètode de pinça, el mètode de barra adjunta, el mètode estrella-delta, el mètode de terra morta i el mètode de pendent. 

La resistència de terra es pot millorar afegint sal, carbó vegetal o altres substàncies al voltant dels electrodos, utilitzant múltiples electrodos, utilitzant electrodos més llargs o més profunds, utilitzant electrodos més grans o buits, o utilitzant revestiments especials o alloys per als electrodos. La resistència de terra s'hauria de mesurar periòdicament i mantenir dins de límits acceptables per raons de seguretat i rendiment.