Resistenza di Terra: Definizione, Fattori e Metodi di Misurazione

La resistenza del terreno è definita come la resistenza offerta dall'elettrodo di terra al flusso di corrente nel suolo. È anche conosciuta come resistenza a terra o resistenza di terra. La resistenza del terreno è un parametro importante per la progettazione e la manutenzione dei sistemi di messa a terra, in quanto influenza la sicurezza e le prestazioni delle installazioni elettriche.

Cos'è un elettrodo di terra?

Un elettrodo di terra è un tubo o una piastra metallica sepolto nel terreno e collegato al terminale di terra di un sistema elettrico. Fornisce un percorso a bassa resistenza per correnti di guasto e impulsi di fulmine dissiparsi nel terreno. Aiuta inoltre a stabilizzare la tensione del sistema e ridurre l'interferenza elettromagnetica.

L'elettrodo di terra può essere realizzato in rame, acciaio, ferro galvanizzato o altri materiali con buona conduttività e resistenza alla corrosione. Le dimensioni, la forma, la lunghezza e la profondità dell'elettrodo di terra dipendono dalle condizioni del terreno, dalla corrente nominale e dall'applicazione del sistema di messa a terra.

Quali sono i fattori che influenzano la resistenza del terreno?

La resistenza del terreno dipende principalmente dalla resistività del terreno tra l'elettrodo e il punto di potenziale zero (terra infinita). La resistività del terreno è influenzata da diversi fattori, come:

• La conducibilità elettrica del terreno, che è principalmente dovuta all'elettrolisi. La concentrazione di acqua, sale e altre componenti chimiche nel terreno determina la sua conducibilità. Un terreno umido con alto contenuto di sale ha una resistività inferiore rispetto a un terreno asciutto con basso contenuto di sale.

• La composizione chimica del terreno, che influenza il suo valore pH e le proprietà corrosive. Un terreno acido o alcalino può corrodere gli elettrodi di terra e aumentarne la resistenza.

• Le dimensioni, l'uniformità e l'impaccamento delle particelle del terreno influiscono sulla sua porosità e sulla capacità di trattenere l'umidità. Un terreno fine granuloso con distribuzione uniforme e impaccamento compatto ha una resistività inferiore rispetto a un terreno a grana grossa con distribuzione irregolare e impaccamento lento.

• La temperatura del terreno, che influenza la sua espansione termica e il punto di congelamento. Temperature elevate possono aumentare la conducibilità del terreno aumentando la mobilità degli ioni. Temperature basse possono diminuire la conducibilità del terreno congelando il suo contenuto d'acqua.

La resistenza del terreno dipende anche dalla resistenza dell'elettrodo stesso e dalla resistenza di contatto tra la superficie dell'elettrodo e il terreno. Tuttavia, questi fattori sono solitamente trascurabili rispetto alla resistività del terreno.

Come misurare la resistenza del terreno?

Esistono vari metodi per misurare la resistenza del terreno su sistemi esistenti. Alcuni dei metodi comuni sono:

Metodo della caduta di potenziale

Questo metodo è anche noto come metodo a tre punti o metodo della caduta di potenziale. Richiede due elettrodi di prova (elettrodo di corrente e elettrodo di potenziale) e un tester di resistenza di terra. L'elettrodo di corrente viene inserito a una distanza dall'elettrodo di terra esistente fino a una profondità uguale alla sua profondità. L'elettrodo di potenziale viene inserito tra di loro a una distanza adeguata in modo che sia fuori dalle loro sfere di influenza (aree di resistenza). Il tester inietta una corrente nota attraverso l'elettrodo di corrente e misura la tensione tra l'elettrodo di potenziale e l'elettrodo di terra esistente. La resistenza di terra viene calcolata utilizzando la legge di Ohm:

Dove R è la resistenza di terra, V è la tensione misurata, e I è la corrente iniettata.

Questo metodo è semplice e accurato, ma richiede la disconnessione di tutte le connessioni all'elettrodo di terra prima della prova.

Metodo a morsetto

Questo metodo è anche noto come test ad induzione di frequenza o metodo senza paletti. Non richiede elettrodi di prova né la disconnessione di connessioni all'elettrodo di terra. Utilizza due morsetti che vengono posizionati intorno all'elettrodo di terra esistente. Un morsetto induce una tensione all'elettrodo e l'altro morsetto misura la corrente che scorre attraverso di esso. La resistenza di terra viene calcolata utilizzando la legge di Ohm:

Dove R è la resistenza di terra, V è la tensione indotta, e I è la corrente misurata.

Questo metodo è conveniente e veloce, ma richiede una rete di terra parallela con più elettrodi.

Metodo a barra attaccata

Questo metodo utilizza un elettrodo di prova (elettrodo di corrente) e un tester di resistenza di terra. L'elettrodo di corrente è attaccato all'elettrodo di terra esistente con un cavo. Il tester inietta una corrente nota attraverso il cavo e misura la tensione tra il cavo e l'elettrodo di terra esistente. La resistenza di terra viene calcolata utilizzando la legge di Ohm:

Dove R è la resistenza di terra, V è la tensione misurata, e I è la corrente iniettata.

Questo metodo non richiede la disconnessione di connessioni all'elettrodo di terra, ma richiede un buon contatto tra il cavo e l'elettrodo di corrente.

Metodo stella-delta

Questo metodo utilizza tre elettrodi di prova (elettrodi di corrente) disposti in un triangolo equilatero intorno all'elettrodo di terra esistente. Un tester di resistenza di terra inietta una corrente nota attraverso ciascuna coppia di elettrodi di prova a turno e misura la tensione tra ciascuna coppia di elettrodi di prova a turno. La resistenza di terra viene calcolata utilizzando le leggi di Kirchhoff:

Dove R è la resistenza di terra, V_AB, V_BC, V_CA sono le tensioni misurate tra ciascuna coppia di elettrodi di prova, e I è la corrente iniettata.

Questo metodo non richiede la disconnessione di connessioni all'elettrodo di terra, ma richiede più elettrodi di prova rispetto ad altri metodi.

Metodo della terra morta

Questo metodo utilizza due elettrodi di prova (elettrodi di corrente) collegati in serie con un tester di resistenza di terra. Un elettrodo di prova viene inserito vicino all'elettrodo di terra esistente, e un altro elettrodo di prova viene inserito lontano da esso. Il tester inietta una corrente nota attraverso entrambi gli elettrodi di prova nel terreno e misura la tensione tra di loro. La resistenza di terra viene calcolata utilizzando la legge di Ohm:

Dove R è la resistenza di terra, V è la tensione misurata, e I è la corrente iniettata.

Questo metodo non richiede la disconnessione di connessioni all'elettrodo di terra esistente, ma richiede un cavo molto lungo tra entrambi gli elettrodi di prova.

Metodo della pendenza

Questo metodo utilizza un elettrodo di prova (elettrodo di potenziale) e un tester di resistenza di terra. L'elettrodo di potenziale viene spostato lungo una linea retta lontano dall'elettrodo di terra esistente a intervalli regolari. Il tester inietta una corrente nota attraverso l'elettrodo di terra esistente nel terreno