Conectar a tierra es el arte de crear una interfaz a través de la cual, un determinado sistema queda ligado eléctricamente con la tierra universal.
A través de esa interface pueden pasar corrientes eléctricas hacia el referido sistema.
Estas corrientes eléctricas pueden ser de diversa índole, tales como los originados en la alimentación de equipamientos eléctricos, sistemas de comunicaciones y telefónicos, de radios y otras formas como pueden ser los sucedidos en sistemas de transferencia de datos.
El carácter de esta interfaz determinará la efectividad de su función en tales eventos en términos de su verdadera resistencia universal.
Sin embargo existen también otros factores de preocupación en muchos casos, como ser la respuesta a un transitorio, la impedancia frente a un pico de corta duración, o la inductancia efectiva de esa interfaz.
Estos factores determinarán la efectividad de la misma para funciones específicas tales como puestas a tierra aplicadas a pararrayos, para la conexión de filtros de RF, como protección de los equipamientos y para seguridad del personal en condiciones de falla en los sistemas eléctricos en uso.
De lo expuesto precedentemente, vemos que el sistema de interfaz a tierra es un subsistema importante dentro de un programa integral de protección y por consiguiente, no puede tratarse ligeramente o con despreocupación.
Es sabido que cuando dicho sistema es tratado ligeramente y/o con despreocupación, pueden producirse daños sobre equipamientos, la seguridad del personal es incierta y la performance del sistema será mejor que la ideal.
Finalmente, la tendencia hacia la microelectrónica, torna a los conjuntos eléctricos y electrónicos aún más sensibles a cualquier forma será menor que la ideal.
La conexión con la interfaz de tierra, debe ser considerada actualmente una función vital y debe diseñarse individualmente para cada sitio y/o sistema.
Cuando la resistividad del suelo es alta y el espacio disponible es escaso, hay un límite para que la puesta a tierra pueda ser aplicada a través de la tecnología convencional, para lograr un resultado de baja resistencia.
En tal caso deben explorarse otras alternativas para lograr la meta deseada.
Estas alternativas se limitan a reemplazar la tierra local o acondicionarla. El acondicionamiento fijo ó pasivo es de uso limitado. Por consiguiente, el acondicionamiento permanente ó activo es la opción restante.
Sabido es que existen módulos químicos los cuales proporcionan un menor valor óhmico de resistencia a tierra. Dado el hecho que ellos son un diámetro más grande, se obtiene una importante ganancia con respecto a los sistemas convencionales del tipo jabalinas de acero cubiertas en cobre ( Cooperwell ).
Por ejemplo, cuando con una jabalina convencional de 3/4 de pulgadas por 3 metros de longitud se obtiene una resistencia de 0,337 ohm, la resistencia que se logra con un módulo de 3 cm de diámetro por 75 cm de largo se logra un valor de 0,275 ohm o sea aproximadamente un 20 % más baja que el standard.
Además se ha constatado que la resistencia obtenida con un módulo similar pero con sales químicas, mejora entre un 20 a 25 % su valor después de unas pocas semanas de haberla implantado.
El tiempo de vida en condiciones de estabilidad eléctrica verificable en servicio de estos módulos químicos es de 15/20 años, y la convencional en las mejores de las condiciones no más de 5/10 años.
El acondicionamiento de la tierra es el proceso de reemplazar una porción del suelo por otro más conductivo, ó el remplazo del total del suelo en áreas realmente críticas ( Patagonia, zonas montañosas etc.).
Normalmente el acondicionador de suelo es introducido alrededor del dispersor o módulo, dentro del hemisferio de la interfaz, dónde dará resultará más beneficioso.
Para tales fines se ha desarrollado en base a sales minerales no contaminantes el producto conocido comercialmente como # Mejorador de suelo # (MS), que tiene una resistividad de aproximadamente 0,8 ohm/metro, altamente conductivo y que retiene la humedad.
El uso de un buen Acondicionador de suelos puede reducir significativamente la resistividad inicial y final del sitio, cuando es utilizado correctamente en la implantación de un dispersor de puesta a tierra.
A fin de aumentar la conductividad del terreno en el sitio del implante, deberá efectuarse localmente una concentración de ciertas sales minerales, ácidos, hidróxidos y metasilicatos.
Cuanto más alta la concentración, menor será el promedio de la resistividad del suelo: con tales tratamientos, la misma se reduce notablemente.
Usando el mismo numero de jabalinas pero correctamente espaciadas, se notará una gran diferencia en los resultados obtenidos.
Si asumimos que una jabalina de 3 metros proporcionó una resistencia a tierra de 100 ohm, entonces 10 jabalinas a una separación de 1,5 mts. Reducen la resistencia a aproximadamente 8 ohm.
A 3 mts de separación, la resistencia será de 18 ohm y a 7 mts ( 2, 3 veces su longitud ), estará en aproximadamente 8 ohm.
Si se manejan jabalinas múltiples demasiado cerca entre sí, esas conexiones se consideran inhábiles porque todas las jabalinas no poseen su hemisferio de interfaz completa y la efectividad de esas jabalinas adicionales se reducen proporcionalmente y en realidad se malgastan.
Se ha demostrado que los módulos químicos pasan a ser la alternativa más eficaz que las jabalinas convencionales, cuando la resistividad de la tierra comienza a superar los 80 ohm/m y cuando es considerado desde una perspectiva del sistema.
Donde el suelo disponible está limitado ó es dificultoso su acceso, los módulos son una alternativa práctica.
Normalmente se utiliza menos espacio para lograr una resistencia a tierra dada con el sistema de módulo.
Los resultados que se obtienen con la instalación de un módulo químico, se basan en una distribución uniforme de sales metálicas a lo largo del dispersor en su hemisferio de interfaz, acondicionando el 80% del mismo, absorbiendo humedad de la tierra y combinándose con el aire.
Usando la humedad de la tierra disponible, filtra las sales metálicas nivelando y acondicionando la mayor parte del mencionado hemisferio de interfaz.
La utilización de modelos horizontales en suelos poco profundos ó con niveles altos de dureza cercanos a la superficie, es la solución más práctica y conveniente.
Las experiencias de campo demuestran que en un suelo con resistividad de 125 ohm/metro para obtener una resistencia de PAT de 2 ohm, es necesario instalar 50 jabalinas convencionales de ¾ pulgada y 3 metros de longitud, bastando en cambio 6 módulos químicos de 3 metros para obtener tal valor de resistencia. Asimismo el área requerida en el primer caso es de 1710 mts cuadrados y en el segundo de solamente 131 metros cuadrados.
Otra experiencia de campo fue efectuada en un suelo con 500 ohm/metro de resistividad, fue necesario para obtener una resistencia de 2 ohm, instalar 250 jabalinas de ¾ pulgada de 3 metros de longitud, utilizando un área de 8552 metros cuadrados.
Para obtener la misma resistencia se instalaron 15 módulos químicos de 3 metros, utilizando solamente 328 metros cuadrados.
Los ejemplos que doy demuestran que ya sea en suelos de alta resistividad en suelos considerados normales, cuando el objetivo es obtener bajos registros de resistencia a tierra ( menores a 3, 2, 1 ohm ) , el espacio físico requerido para la instalación de los sistemas convencionales se torna preocupante.
Cada jabalina instalada en el sistema de PAT, debe espaciarse debidamente de otras, sin tener en cuenta el tipo de jabalina utilizada.
Esto es porque cada jabalina exige un volumen determinado de suelo para completar su conexión a tierra.
Ese volumen es hemisférico en su forma, el radio para el mismo es 1.1 veces la longitud de la jabalina, y se denomina Hemisferio de la Interfaz.
Dado que el suelo más cercano a la jabalina es el que tiene la mayor influencia en tal jabalina para lograr la mayor efectividad en la puesta a tierra, es deseable el cambio de la tierra y reemplazarla por con un backfill más conductivo.
Cuanto más conductivo sea el backfill, mejores resultados se obtendrán.
El backfill es conocido como un mejorador de suelos, un compuesto de muy baja resistividad integrado por varias sales altamente conductivas, que fueron seleccionadas para proporcionar:
# Alta conductividad eléctrica.
#Conductividad osmótica rápida , conserva la humedad en los dispersores.
# Baja expansión con alto volumen de humedad.
# Conductividad de sales metálicas.
# No produce ningún impacto sobre el medio ambiente.
# Punto bajo de congelamiento.
La estabilidad es un factor importante en el diseño de un sistema de PAT, que es generalmente poco controlado.
Con relación a lo descripto, un estudio de 3 años, describe que el sistema de MQ varió menos del 10 %.
En climas árticos el contraste es aún más notable.
Donde las jabalinas convencionales variaron por mas de 20.000 %, los MQ variaron entre un 500/1000 %.
Carlos.
LU2CRM
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