Mètodes de puesta a tierra

Mètodes de puesta a tierra i esterres

En els sistemes elèctrics, hi ha diversos mètodes de puesta a tierra disponibles, incloent la puesta a tierra amb cable o tira, la puesta a tierra amb barra, la puesta a tierra amb tub, la puesta a tierra amb placa, i la puesta a tierra a través de les conduccions d'aigua. D'aquests, la puesta a tierra amb tub i la puesta a tierra amb placa són les més utilitzades, i es detallaran a continuació.

Esterre

Un esterre es construeix connectant múltiples barres amb conductors de cobre. Aquesta configuració redueix eficientment la resistència total de puesta a tierra i joca un paper crucial en limitar el potencial del terra. És especialment adequat per a àrees on es preveu una gran corrent de defecte. En dissenyar un esterre, cal tenir en compte diversos factors crítics:

Consideracions de seguretat

Durant una condició de defecte, la diferència de tensió entre el terra i la superfície del terra ha de mantenir-se a un nivell que no suposi cap peril per a les persones que podrien entrar en contacte amb les superfícies conductores no portadores de corrent del sistema elèctric. Això assegura la seguretat del personal que treballa al voltant o a prop de l'instal·lació elèctrica.

Funcionament del relé de protecció

L'esterre hauria de ser capaç de gestionar corrents de defecte ininterruptes prou grans per activar el relé de protecció. Una baixa resistència al terra és essencial per permetre que la corrent de defecte flueixi lliurement a través de l'esterre, facilitant que el relé de protecció operi ràpidament i aïlli la secció defectuosa del sistema elèctric.

Prevenint corrents letals

La resistència de l'esterre s'ha de dissenyar amb cura per prevenir el flux de corrents letals a través del cos d'una persona en cas de contacte accidental amb parts en tensió. Aquesta és una exigència fonamental de seguretat per protegir la vida humana.

Limitació de la tensió pas a pas

El disseny de la malla de puesta a tierra hauria d'assegurar que la tensió pas a pas - la diferència de potencial entre dos punts de la superfície del terra a una certa distància - romangui per sota del valor permès. Aquest valor permès depèn de diversos factors, com la resistivitat del sol i les condicions de defecte necessàries per aïllar l'equipament defectuós del sistema elèctric en tensió. Mantenint la tensió pas a pas dins de límits segurs, es minimitza el risc d'electrocussió per a les persones que caminen a prop de l'instal·lació aterrada.

Electrodos de puesta a tierra
Un electrodo de puesta a tierra fa referència a qualsevol fil, barra, tub, placa o conjunt de conductors que s'introdueixen al terra, horitzontal o verticalment. En els sistemes de distribució elèctrica, una forma comuna d'electrodo de terra és una barra, típicament d'uns 1 metre de llargada, que s'enfonsa verticalment al terra. Aquest disseny simple però efectiu ajuda a establir una connexió fiable entre el sistema elèctric i el terra, facilitant la dissipació segura de les corrents de defecte.

En canvi, dins les subestacions generadores, en lloc de dependre de barres individuals, sovint s'utilitza una malla de puesta a tierra. Una malla de puesta a tierra consisteix en múltiples conductors interconnectats per formar una xarxa. Aquest enfocament ofereix diverses avantatges sobre l'ús d'electrodos individuals. La major àrea superficial i la naturalesa interconnectada de la malla de puesta a tierra proporcionen una resistència total menor, permetent gestionar corrents de defecte més altes de manera més eficaç. Addicionalment, ajuda a distribuir el potencial elèctric de manera més uniforme a través de l'àrea de la subestació, reduint el risc de tensions pas a pas i de contacte periloses que podrien representar un peril per al personal i l'equipament.

Puesta a tierra amb tub
D'entre els diversos mètodes de puesta a tierra aplicables en les mateixes condicions de sol i humitat, la puesta a tierra amb tub sobresurt com un dels sistemes més prevalents i altament efectius. En aquest enfocament, un tub d'acer galvanitzat perforat, conforme a les especificacions aprovades en qüestió de llargada i diàmetre, s'instal·la verticalment en un sol que roman permanentment humit, tal com es mostra en la il·lustració adjunta.

La selecció de la mida del tub és una consideració crítica, ja que es determina per dos factors principals: la magnitud de la corrent que el sistema de puesta a tierra necessita conduir i les característiques del sol. Pot ser necessari un tub de major diàmetre o més llarg per gestionar corrents de defecte més altes, assegurant que la càrrega elèctrica pugui dissipar-se al terra de manera segura i eficient. A més, diferents tipus de sol tenen resistivitats elèctriques variables; per exemple, un sol amb major resistivitat pot requerir un tub de més gran mida per assolir la connexió de baixa resistència desitjada amb el terra. Aquest procés de mesura meticulós garanteix la fiabilitat i seguretat del sistema de puesta a tierra amb tub, fent-lo una opció preferida per a una àmplia gamma d'instal·lacions elèctriques.

Per a la puesta a tierra amb tub, la pràctica estàndard dicta dimensions específiques per al tub de puesta a tierra, que varien segons les condicions del sol. Normalment, en un sol ordiniari, s'utilitza un tub amb un diàmetre de 40 mm i una llargada de 2,5 metres. No obstant això, en un sol sec i rocos, és necessari un tub més llarg per assegurar una connexió efectiva amb el terra. La profunditat a la qual es col·loca el tub està directament relacionada amb el contingut d'humitat del terra, ja que un entorn més humit facilita una millor conductivitat elèctrica.

En una instal·lació típica, el tub es posiciona a una profunditat de 3,75 metres. Per millorar el seu rendiment, la part inferior del tub està envoltada de petits trossos de coque o carboni, col·locats aproximadament a 15 cm de distància. Es fan servir capes alternes de coque i sal, que serveixen objectius diferents. El coque augmenta l'àrea de contacte efectiva amb el terra, mentre que la sal redueix la resistència del terra, optimitzant colectivament l'eficiència del sistema de puesta a tierra. Un tub addicional, amb un diàmetre de 19 mm i una llargada mínima de 1,25 metres, es connecta a la part superior del tub d'acer galvanitzat (GI) mitjançant un racó reductor. Aquest tub secundari joca un paper crucial en mantenir la funcionalitat del sistema, especialment durant condicions meteorològiques adverses.
Durant els mesos d'estiu, el contingut d'humitat del sol disminueix naturalment, provocant un increment de la resistència del terra. Per contrarestar això, es construeix una estructura de cement i betó per assegurar un subministrament consistent d'aigua. Per mantenir una connexió de terra efectiva, es volquen 3 a 4 cubells d'aigua a través d'un embut connectat al tub de 19 mm de diàmetre, que està connectat al tub principal GI. El fil de terra, que pot ser un fil o tira de GI amb una secció transversal suficient per portar segurament les corrents de defecte, s'endevessa a través d'un tub de GI de 12 mm de diàmetre enterrat aproximadament a 60 cm de la superfície del terra.

Puesta a tierra amb placa
La puesta a tierra amb placa implica enterrar una placa de puesta a tierra al terra. La placa pot estar feta de cobre, amb dimensions de 60 cm × 60 cm × 3 mm, o d'acer galvanitzat, amb dimensions de 60 cm × 60 cm × 6 mm. La placa es posiciona verticalment, amb la seva part superior a una profunditat no inferior a 3 metres de la superfície del terra. Aquesta profunditat és crítica per assegurar una aterrada elèctrica fiable, ja que permet que la placa faci contacte suficient amb el sol, facilitant la dissipació segura de les corrents elèctriques en cas de defecte.

Puesta a tierra amb placa
Quan s'implementa la puesta a tierra amb placa, la placa de puesta a tierra s'introdueix en capes auxiliars de coque i sal, amb un gruix mínim de 15 cm per a aquestes capes. Aquesta combinació ajuda a reduir la resistivitat del sol al voltant de la placa, millorant l'eficàcia del sistema de puesta a tierra. Un fil de terra, fet de GI o cobre, es connecta firmament a la placa de puesta a tierra mitjançant tarrxes i daus. Malgrat que el cobre té una major conductivitat elèctrica, les plaques i fils de cobre no s'utilitzen habitualment per a la puesta a tierra degut al seu cost significativament més elevat en comparació amb les alternatives de GI. Aquesta relació cost-efectivitat fa que els materials de GI siguin la tria preferida per a la majoria d'aplicacions pràctiques de puesta a tierra.
Puesta a tierra a través de les conduccions d'aigua
La puesta a tierra a través de les conduccions d'aigua és un altre mètode per establir una connexió elèctrica amb el terra. En aquest enfocament, un fil de GI o cobre es connecta a les conduccions d'aigua. La connexió es fixa utilitzant fil d'acer per atar, que s'afixa a un conductor de cobre. Aquest mètode s'aprofit de la extensa xarxa metàl·lica de les conduccions d'aigua, que normalment tenen un bon contacte amb el terra, per proporcionar un camí de baixa resistència per a la corrent elèctrica en cas de defecte. No obstant això, aquest mètode de puesta a tierra ha de complir amb les normatives de seguretat i codis de plomeria rellevants per assegurar tant la seguretat elèctrica com la integritat del sistema de subministrament d'aigua.

Les conduccions d'aigua normalment estan construïdes de metall i estan enterrades sota la superfície del terra, establint efectivament una connexió directa amb el terra. En cas de defecte, la corrent que flueix a través del fil de GI o cobre utilitzat per a la puesta a tierra es canalitza directament al terra a través de la conducció d'aigua. Això proporciona un camí convenient i sovint eficaç per a la dissipació de les corrents de defecte, aprovechant la extensa xarxa subterrània de la conducció d'aigua i la seva innata conductivitat com a estructura metàl·lica.