¿Por qué es importante una buena conexión a tierra?
Las características transitorias del rayo y su rápido tiempo de subida asociado, así como su elevada corriente, significan que se debe considerar una buena puesta a tierra para que la protección contra rayos sea efectiva. Muchos factores, tales como cambios en la resistividad del suelo, facilidad de instalación, disposición y características físicas existentes, son específicos del emplazamiento y suelen afectar a la determinación del método de puesta a tierra utilizado.
La baja impedancia es la clave para la protección contra rayos. Todas las conexiones a tierra deben ser lo más cortas y directas posible para reducir la inductancia y disminuir el voltaje máximo inducido en la conexión. El sistema de electrodos de tierra debe acoplar eficazmente la sobretensión provocada por los rayos a la tierra mediante el acoplamiento con el suelo. Asimismo, debe reducirse la resistencia del propio terreno a la corriente de rayo. Solo cuando se tienen en cuenta todos estos factores se puede lograr el efecto de protección contra rayos.
Impedancia de tierra
La resistividad del suelo es un factor importante a considerar en el diseño. Para distintos tipos de suelo, contenido de humedad y temperatura, esta variará significativamente y provocará cambios en la impedancia de tierra.
Conexión a tierra corta y directa
El voltaje generado por la descarga de un rayo depende principalmente del tiempo de subida de la corriente y de la impedancia del recorrido a tierra (principalmente la inductancia).
Debido a las largas distancias, los recorridos indirectos o cualquier inductancia en serie causada por curvas pronunciadas en el cableado del conductor de tierra, los tiempos de subida extremadamente rápidos provocarán un aumento significativo de la tensión. Por esta razón, es importante contar con una conexión a tierra corta y directa.
Acoplamiento desde el sistema de electrodos hacia tierra
La eficiencia con la que un sistema de electrodos de tierra acopla la corriente de rayo a tierra depende de muchos factores, incluyendo la geometría del sistema de electrodos de tierra, la forma del conductor y los factores que acoplan efectivamente al suelo.
Características de un buen sistema de puesta a tierra
En resumen, las características de fHV Hipot Electric Co., Ltd. son fundamentales para la conexión a tierra
1. Buena conductividad
2. Un conductor que pueda soportar la corriente de cortocircuito disponible
3. Larga vida útil: al menos 40 años
4. Baja resistencia e impedancia del terreno
El principio básico de cualquier dispositivo de puesta a tierra debe ser intentar aumentar el área superficial del electrodo o conductor y del suelo circundante. Esto no solo ayuda a reducir la resistencia de puesta a tierra del sistema de puesta a tierra, sino que también mejora considerablemente la impedancia del sistema de puesta a tierra bajo condiciones de impulso provocado por rayos.
Conexión equipotencial
La unión equipotencial ayuda a garantizar que no existan diferencias de potencial peligrosas entre distintos conductores de entrada (como los servicios de agua metálicos, los sistemas eléctricos, los sistemas de telecomunicaciones y la tierra local), y también puede reducir los potenciales de paso y de contacto.
Buena resistencia a la corrosión
El sistema de electrodos de tierra debe ser resistente a la corrosión y compatible con otros conductores enterrados en el suelo.
Hasta ahora, el cobre es un material comúnmente utilizado para los conductores de puesta a tierra. En general, se deben adoptar los procedimientos de mantenimiento o inspección del instrumento de medición de la resistencia de puesta a tierra (o dispositivo de medición de la resistencia de puesta a tierra) para garantizar la eficacia a largo plazo del sistema de puesta a tierra.
Resistencia a tierra
Cuando la corriente fluye desde el electrodo de tierra hacia el suelo circundante, normalmente se dice que fluye a través de una serie de capas concéntricas de diámetro creciente. Cada capa sucesiva tiene un área mayor para el flujo de corriente, por lo que la resistencia es menor.
En algún punto lejos del conductor conectado a tierra, la disipación de corriente se vuelve grande y la densidad de corriente es tan pequeña que la resistencia es despreciable.
Teóricamente, la resistencia de puesta a tierra puede deducirse a partir de la siguiente fórmula general:
R = P × L / A resistencia = resistividad × longitud / área
Esta fórmula explica por qué cuanto más lejos esté la capa concéntrica de la tierra del electrodo de puesta a tierra, menor será la resistencia:
R = resistividad del suelo × espesor de la carcasa/área
En el caso de la resistencia a tierra, se supone que la resistividad del suelo (o del terreno) en todo el volumen es uniforme, aunque en la realidad esto es poco frecuente. Las ecuaciones del sistema de electrodos son muy complejas y normalmente solo se expresan como aproximaciones.
La fórmula comúnmente utilizada para un sistema de electrodo de tierra individual es la siguiente:
R = ρ/2πL
parámetro:
R = Resistencia de la varilla de puesta a tierra a la tierra (o suelo) (en ohmios)
L = la longitud del electrodo de tierra
r = radio del electrodo de tierra
ρ = resistividad promedio en ohm-cm.