Cómo realizar el cálculo de puesta a tierra para el contorno de un edificio residencial privado

Los propietarios de casas y cabañas individuales comienzan a comprender cada vez más que el uso de electricidad no solo facilita enormemente el cumplimiento de las necesidades cotidianas de los hogares, sino que también plantea ciertos riesgos para los humanos. En la vida, siempre existe la posibilidad de una emergencia, que puede provocar lesiones eléctricas.

Seguridad eléctrica de un edificio separado. requiere atención constante por parte del propietario. Una de las cuestiones de su mantenimiento es la operación de un circuito de tierra individual, que no solo debe crearse de acuerdo con una determinada metodología, sino también con un diseño correctamente seleccionado, después de haber realizado un cálculo confiable de todos sus elementos.

Haremos una reserva de inmediato para que cualquier persona familiarizada con los conceptos básicos de ingeniería eléctrica pueda hacerlo usted mismo. Para hacer esto, a continuación se encuentra la metodología para su implementación.

Sin embargo, es de carácter recomendatorio, de investigación y requiere una aclaración del resultado obtenido en un laboratorio especializado, que tiene una licencia para el derecho de realizar un examen por personal capacitado de diseñadores que periódicamente confirman sus calificaciones al pasar los exámenes en la inspección de los organismos estatales.

La elección del diseño de puesta a tierra para el cálculo.

En el circuito eléctrico de edificios para diversos fines, funciona una gran cantidad de diferentes tipos de dispositivos de puesta a tierra. Entre ellos, productos con:

• interruptor de puesta a tierra simple;

• varios electrodos de tipo modular de disposición vertical;

• Conexión a tierra electrolítica de orientación horizontal.

El último diseño aún no tiene tanta popularidad como los dos primeros enumerados, pero puede competir con ellos y actuar como una alternativa.

Un cálculo preliminar de las características eléctricas de cada modelo ayudará a determinar el tipo de conexión a tierra más adecuado y lo elegirá para una mayor instalación, puesta en marcha y operación.

Brevemente en los ejemplos, considere la metodología para su cálculo.

Cálculo de bucles de tierra para edificios residenciales.

Cita

El cálculo ayuda a analizar las dimensiones y la forma del circuito creado para garantizar una resistencia eléctrica aceptable a la corriente de emergencia, que se elimina de la casa al potencial de tierra.

La conexión a tierra está diseñada para reducir el voltaje táctil de una persona a un valor seguro debido a la propagación de corrientes inaceptables y la redistribución de potenciales peligrosos.

Para edificios residenciales, la resistencia del circuito no debe exceder los 8 ohmios cuando se opera una red monofásica de 220 voltios y 4 ohmios para un 380 trifásico.

Factores que afectan el cálculo del bucle

La magnitud de la resistencia a tierra eléctrica depende de:

1. conductividad del suelo;

2. utilizado en la construcción de metal;

3. la forma y el número de electrodos;

4. distancia entre conductores de puesta a tierra;

5. La profundidad del contorno.

Características del suelo

Para tener en cuenta su influencia en el flujo de corrientes, se utiliza el término "resistividad del suelo", cuya unidad se elige como "Ohm ∙ m". Se denota con la letra latina ρ. Este indicador depende de muchos factores, incluida la humedad del suelo y su composición, varía dentro de ciertos límites, incluso teniendo en cuenta las condiciones climáticas.

El valor de la resistividad del suelo se determina midiendo en el suelo, y sus valores promedio para cálculos aproximados preliminares se resumen en tablas. Los electrodos de puesta a tierra están enterrados 0,7 metros o más en el suelo para reducir el impacto climático.

Comparar el efecto de la composición del suelo, la humedad, la temperatura del ambiente de trabajo en el valor de este indicador puede basarse en la tabla propuesta.

Tabla de valores aproximados de resistividad para suelos y agua.

Metal de puesta a tierra

Para la fabricación de electrodos de bucle, generalmente elija:

• grados de acero de aleación inoxidable;

• aleaciones de acero convencionales utilizadas para la fabricación de tuberías, esquinas, varillas;

• chapado en cobre aleaciones de acero.

La magnitud de su conductividad es fácil de encontrar en los manuales técnicos.

Parámetros de bucle que afectan el cálculo de la resistencia a tierra R

Además de la resistividad del suelo ρ, el análisis debe tener en cuenta:

1. longitud del electrodo L;

2. su diámetro D;

3. la profundidad del electrodo desde la superficie del suelo hasta su T central;

4. El número total de electrodos N;

5. Factor de utilización de Ki;

6. contenido de electrolitos en el suelo C.

Métodos para calcular la conexión a tierra desde un único electrodo profundo

El dispositivo de conexión a tierra puede ser integral o creado a partir de una estructura prefabricada, hecha por soldadura o sobre la base de una conexión roscada de piezas de trabajo.

Para calcular su resistencia eléctrica, use la fórmula que se muestra en la imagen.

Métodos para calcular la puesta a tierra de varios electrodos enterrados.

La resistencia eléctrica de un solo electrodo está determinada por la fórmula dada anteriormente, y la relación que se muestra en la siguiente imagen se usa para calcular su efecto total sobre el resultado final.

Los electrodos pueden estar en una línea o formar un triángulo u otra forma geométrica simétrica.

Métodos para calcular la puesta a tierra a partir de conductores de puesta a tierra electrolíticos.

Para su implementación, se utilizan los mismos principios que al calcular la resistencia de los electrodos horizontales hechos en forma de tubería convencional. Solo se tiene en cuenta el efecto del electrolito en el suelo circundante. Para esto, se introduce una corrección del coeficiente C. Puede variar bajo diferentes condiciones de 0.05 a 0.5.

La fórmula para calcular la resistencia se presenta en la imagen.

La conexión a tierra electrolítica se realiza en forma de una sección horizontal de una tubería hueca de acero inoxidable aleado o aleaciones de cobre que son resistentes a los procesos de corrosión. A través de él, el suelo se satura a través de electrodos con sales minerales que tienen propiedades electrolíticas.

Las sales que caen al suelo se convierten bajo la influencia de la humedad del suelo en un electrolito, que:

1. mejora las propiedades conductoras del suelo;

2. reduce la temperatura de congelación del suelo cerca del electrodo y, por lo tanto, reduce aún más la resistencia eléctrica del circuito de tierra.

Un método efectivo para aumentar la operatividad de tales estructuras es el uso de activadores, agregados especiales con resistividad reducida. Su colocación en el exterior del electrodo reduce la resistencia de transición en la dirección del electrodo de tierra al suelo y aumenta el área de superficie con la que se produce la transferencia de corriente desde el electrodo.

Un rasgo característico de tales estructuras es que el coeficiente C disminuye gradualmente con el tiempo: la penetración lenta del electrolito en el grosor del suelo y un aumento en su volumen se ven afectados.

El electrolito lixivia gradualmente las sales del electrodo incluso en suelos densos y reduce el coeficiente C de 0,5 a 0,125 dentro de los seis meses posteriores a la puesta en servicio.

Todas estas características del funcionamiento de los conductores de puesta a tierra electrolítica se tienen en cuenta con mayor precisión al calcularlas los especialistas de los laboratorios eléctricos.

Metodología de puesta a tierra simplificada para el Home Master

Es bastante difícil para un electricista hogareño sin conocimientos especiales navegar en todas estas tecnologías, que requieren la introducción constante de varias correcciones y coeficientes en el cálculo. Se le ofrece una solución simple y asequible basada en un programa informático ya desarrollado.

Es una utilidad que simplemente se llama: "Eléctrico" y es distribuido gratuitamente por el desarrollador de forma gratuita a través de recursos de Internet. Sin embargo, se le puede ayudar enumerando una pequeña suma de dinero que gastará en mejorar los algoritmos de trabajo.

El programa para descargar está archivado, el cual ocupa 15.9 MB. Cuando se instala en una computadora, crea una carpeta CU ubicada en el directorio "Archivos de programa" de la unidad C y ocupa 55.5 MB.

Cómo calcular la resistencia a tierra utilizando el programa "Eléctrico"

Después de abrir la utilidad, en la parte inferior de su ventana es necesario seleccionar el modo de cálculo "Puesta a tierra".

Se abre una ventana en la que debe especificar el tipo de diseño del dispositivo de conexión a tierra.

Tome por ejemplo el método No. 1 recomendado por el desarrollador y selecciónelo con un punto, y luego presione el botón "Seleccionar".

Se abrirá una ventana para ingresar los datos de diseño del circuito de tierra que estamos utilizando y las características climáticas de la zona de nuestra residencia. Ingresamos los parámetros promediados, como se muestra en el ejemplo mediante notas al pie adicionales, los verificamos y hacemos clic en el botón "Cálculo del contorno".

El programa eléctrico realiza de forma independiente y bastante rápida el cálculo completo del circuito de tierra, ofrece un esquema de distribución y el número de conductores de tierra, y las dimensiones geométricas de todos los elementos estructurales.

También ofrece la posibilidad de ajustar aún más las características calculadas y emitió una advertencia sobre la necesidad de confirmar los resultados proporcionados por laboratorios eléctricos con licencia aprobados para el diseño de bucles de tierra.

Sin esta verificación, es posible que se produzca un error en el funcionamiento de los conductores de puesta a tierra, lo que puede causar grandes daños materiales al propietario y causar lesiones eléctricas a las personas cercanas en caso de emergencia.

Atencion Incluso el cálculo más preciso y realizado correctamente no puede excluir errores en la instalación y conexión del circuito de tierra.

Solo pueden ser detectados por el laboratorio realizando mediciones eléctricas en sus equipos especializados.

Cómo verificar la calidad del circuito de tierra instalado

La corrección de la eliminación de corrientes peligrosas del edificio se puede encontrar de dos maneras:

1. la ocurrencia de una emergencia real y la verificación de las consecuencias de su paso;

2. mediciones eléctricas.

El primer método es el más preciso y efectivo, pero no permite eliminar el mal funcionamiento y, a menudo, tiene consecuencias tristes en presencia de errores. En la práctica, se utiliza el segundo método: la participación de especialistas de unidades eléctricas capacitadas.

¿Qué medidas toma el laboratorio?

Entre las personas no iniciadas, a menudo surge la confusión con el trabajo básico y los términos realizados por dichas organizaciones. Por lo tanto, nos centraremos en su interpretación:

1. medición de la resistencia a tierra;

2. prueba de resistencia a tierra;

3. medición de la resistencia de aislamiento.

Como puede ver, los tres tipos de trabajo son muy similares en nombre, pero se realizan utilizando diferentes tecnologías, persiguiendo sus propios objetivos únicos.

Mediciones de resistencia de tierra pretenden identificar la calidad de las conexiones de las cajas de dispositivos metálicos que una persona puede tocar con el potencial de la tierra a través de un dispositivo de conexión a tierra. En este caso, la resistencia eléctrica de esta sección se mide mediante dispositivos especiales del tipo M416 o sus análogos modernos de varias modificaciones.

Las comprobaciones de resistencia a tierra se utilizan para analizar el estado de protección contra rayos del edificio. Su evaluación se lleva a cabo para determinar la resistencia del circuito en las peores condiciones de operación con el fin de determinar el grado de desgaste de toda la estructura y proporcionar recomendaciones para su restauración.

Para la medición, se instalan electrodos pin en varios puntos del terreno y se suministra una diferencia de potencial entre ellos y el circuito.

Mediciones de resistencia de aislamiento. implica:

1. determinación de la tangente de pérdida de la capa de aislamiento dieléctrico mediante pruebas de alto voltaje;

2. mediciones con un megaohmímetro.

Todos estos trabajos requieren equipos caros especiales que un electricista ordinario no utiliza.