Resistència terrestre: Definició, factors i mètodes de mesura
La resistència de la Terra es defineix com la resistència que ofereix l'electrode de terra al flux de corrent cap al sòl. També se la coneix com a resistència a terra o resistència al terra. La resistència de la Terra és un paràmetre important per al disseny i manteniment dels sistemes d'aparellament, ja que afecta la seguretat i el rendiment de les instal·lacions elèctriques.
Què és un electrode de terra?
Un electrode de terra és una barra o placa metàl·lica enterrada en el sòl i connectada al terminal de terra d'un sistema elèctric. Proporciona un camí de baixa resistència per als corrents de falla i els surts de llamp per dissipar-se al sòl. També ajuda a estabilitzar la tensió del sistema i reduir la interferència electromagnètica.
L'electrode de terra pot estar fabricat de cobre, acer, ferro galvanitzat o altres materials amb bona conductivitat i resistència a la corrosió. La mida, forma, longitud i profunditat de l'electrode de terra depenen de les condicions del sòl, la classificació de corrent i l'aplicació del sistema d'aparellament.
Quins són els factors que afecten la resistència de la Terra?
La resistència de la Terra depèn principalment de la resistivitat del sòl entre l'electrode i el punt de zero potencial (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. Un sòl humit amb un alt contingut de sal té una resistivitat més baixa que un sòl sec amb un baix contingut de sal.
La composició química del sòl, que afecta el seu valor de pH i les propietats de corrosió. Un sòl àcid o bàsic pot corroer els electrodes de terra i augmentar-ne la resistència.
La mida dels grans, la uniformitat i l'empaquetament de les partícules de sòl afecten la porositat i la capacitat de retenció d'aigua. Un sòl de grans fins amb una distribució uniforme i un empaquetament compacte té una resistivitat més baixa que un sòl de grans grossos amb una distribució irregular i un empaquetament lleuger.
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 congelant el seu contingut d'aigua.
La resistència de la Terra també depèn de la resistència de l'electrode mateix i de la resistència de contacte entre la superfície de l'electrode i el sòl. No obstant això, aquests factors solen ser negligibles en comparació amb la resistivitat del sòl.
Com mesurar la resistència de la Terra?
Hi ha diversos mètodes per mesurar la resistència de la Terra en sistemes existents. Alguns dels mètodes més comuns són:
Mètode de caiguda de potencial
Aquest mètode també es coneix com a mètode de 3 punts o mètode de caiguda de potencial. Requereix dos electrodes de prova (electrode de corrent i electrode de potencial) i un tester de resistència de terra. L'electrode de corrent s'introdueix a una distància de l'electrode de terra existent a una profunditat igual a la seva profunditat. L'electrode de potencial s'introdueix entre ells a una distància adequada tal que estigui fora de les seves esferes d'influència (àrees de resistència). El tester injecta un corrent conegut a través de l'electrode de corrent i mesura la tensió entre l'electrode de potencial i l'electrode de terra existent. La resistència de la Terra es calcula utilitzant la Llei d'Ohm:
On R és la resistència de la Terra, V és la tensió mesurada, i I és el corrent injectat.
Aquest mètode és simple i precís, però requereix desconnectar totes les connexions a l'electrode de terra abans de realitzar la prova.
Mètode de pinça
Aquest mètode també es coneix com a prova de freqüència induïda o mètode sense estac. No requereix cap electrode de prova ni desconnectar cap connexió a l'electrode de terra. Utilitza dues pinces que es col·loquen al voltant de l'electrode de terra existent. Una pinceta induce una tensió a l'electrode i l'altra pinceta mesura el corrent que hi flueix. La resistència de la Terra es calcula utilitzant la Llei d'Ohm:
On R és la resistència de la Terra, V és la tensió induïda, i I és el corrent mesurat.
Aquest mètode és còmode i ràpid, però requereix una xarxa de terra paral·lela amb múltiples electrodes.
Mètode de barra adjunta
Aquest mètode utilitza un electrode de prova (electrode de corrent) i un tester de resistència de terra. L'electrode de corrent es connecta a l'electrode de terra existent amb un fil. El tester injecta un corrent conegut a través del fil i mesura la tensió entre el fil i l'electrode de terra existent. La resistència de la Terra es calcula utilitzant la Llei d'Ohm:
On R és la resistència de la Terra, V és la tensió mesurada, i I és el corrent injectat.
Aquest mètode no requereix desconnectar cap connexió a l'electrode de terra, però requereix un bon contacte entre el fil i l'electrode de corrent.
Mètode estrella-delta
Aquest mètode utilitza tres electrodes de prova (electrodes de corrent) disposats en un triangle equilàter al voltant de l'electrode de terra existent. Un tester de resistència de terra injecta un corrent conegut a través de cada parell d'electrodes de prova successivament i mesura la tensió entre cada parell d'electrodes de prova successivament. La resistència de la Terra es calcula utilitzant les lleis de Kirchhoff:
On R és la resistència de la Terra, VAB, VBC, VCA són les tensions mesurades entre cada parell d'electrodes de prova, i I és el corrent injectat.
Aquest mètode no requereix desconnectar cap connexió a l'electrode de terra, però requereix més electrodes de prova que altres mètodes.
Mètode de terra morta
Aquest mètode utilitza dos electrodes de prova (electrodes de corrent) connectats en sèrie amb un tester de resistència de terra. Un electrode de prova s'introdueix a prop de l'electrode de terra existent, i un altre electrode de prova s'introdueix lluny d'ell. El tester injecta un corrent conegut a través de tots dos electrodes de prova al sòl i mesura la tensió entre ells. La resistència de la Terra es calcula utilitzant la Llei d'Ohm:
On R és la resistència de la Terra, V és la tensió mesurada, i I és el corrent injectat.
Aquest mètode no requereix desconnectar cap connexió a l'electrode de terra existent, però requereix un fil molt llarg entre tots dos electrodes de prova.
Mètode de pendent
