Una guida pratica ai dispersori di terra: tipi, selezione, installazione e manutenzione

Un picchetto di terra è solo una parte di un sistema di messa a terra, ma spesso è la parte che decide se l'installazione supera il test di resistenza. In una sottostazione, una torre di telecomunicazioni, un parco solare o un impianto industriale, un'asta scelta senza controllare le condizioni del terreno può produrre una resistenza di terra instabile, difficile rilevamento dei guasti e corrosione prematura. La conclusione pratica dopo anni di lavoro di messa a terra è semplice: scegli l'asta dopo aver conosciuto il terreno, la resistenza target e il metodo di connessione che intendi utilizzare, quindi installala con la cura che dedicheresti a un dispositivo di sicurezza permanente.

Cosa fanno le aste di messa a terra e perché sono importanti

I picchetti di terra, noti anche come picchetti di terra o elettrodi di terra, forniscono un percorso a bassa impedenza per la corrente di guasto, i fulmini e le scariche statiche per raggiungere il terreno circostante. Questo percorso fornisce ai dispositivi di protezione un punto di riferimento controllato, limita le tensioni di passo e di contatto e aiuta a mantenere stabili le apparecchiature elettriche ed elettroniche durante il normale funzionamento.

La canna da sola non ha la piena responsabilità. Le sue prestazioni dipendono dall'area di contatto tra il metallo e la terra, dalla conduttività del materiale del dispersore, dalla resistività del terreno attorno all'elettrodo e dalla qualità del collegamento dal conduttore di terra al dispersore. Anche un'asta di alta qualità avrà prestazioni inferiori se il morsetto è allentato, il terreno si è asciugato o il conduttore è sottodimensionato.

• Le sottostazioni e i quadri elettrici utilizzano i dispersori di terra per equalizzare i potenziali durante le condizioni di guasto.
• I siti di telecomunicazioni si affidano a barre per stabilizzare la tensione di riferimento e ridurre le interferenze.
• I parchi solari e gli impianti industriali necessitano di barre per soddisfare i requisiti di sicurezza dell'impianto e di eliminazione dei guasti.
• Gli edifici residenziali utilizzano aste per fornire un percorso alternativo ai fulmini e alle sovratensioni.

Per la maggior parte dei progetti, l’obiettivo non è raggiungere a tutti i costi un valore estremamente basso; si tratta di raggiungere un valore stabile che rimanga entro il limite richiesto in caso di variazioni stagionali di umidità e temperatura.

Principali tipi di aste di messa a terra

Gli acquirenti di solito iniziano con la gamma di dispersori disponibili sul mercato. La scelta del materiale influisce sul prezzo, sulla durata, sulla resistenza alla corrosione e sulla compatibilità con altri componenti di messa a terra. La tabella seguente mostra i quattro tipi di canne più comuni e le situazioni in cui ciascuno merita di essere preso in considerazione.

Per un'installazione industriale standard, il dispersore di terra in acciaio legato con rame è un'ottima soluzione predefinita perché l'anima in acciaio fornisce la resistenza meccanica necessaria per la guida, mentre lo strato di rame fornisce una bassa resistenza elettrica e buone prestazioni contro la corrosione nella maggior parte dei terreni. La scelta diventa più specifica quando alla valutazione vengono aggiunti la resistività del terreno, lo spessore del rivestimento e i materiali di connessione.

Come scegliere la barra di messa a terra giusta per il tuo progetto

La selezione inizia con un rilievo del terreno, non con il catalogo delle canne. Misurare la resistività del terreno nella zona di installazione effettiva, poiché i valori possono variare da meno di 50 ohm-metri in argilla bagnata a più di 1.000 ohm-metri in terreno sabbioso o roccioso. Questa cifra influenza la lunghezza e la quantità delle aste, la loro spaziatura e se è necessario un trattamento aggiuntivo.

Le normative locali e le specifiche di progetto spesso fissano un obiettivo di resistenza di terra. In alcune regioni, è accettata una singola asta quando la sua resistenza misurata è pari o inferiore a 25 ohm, mentre è necessaria una seconda asta se è superiore. Molte specifiche industriali e di telecomunicazione restringono il limite a 10 ohm o meno, mentre i data center e le sottostazioni possono richiedere da 1 a 5 ohm. L'approccio corretto è quello di confrontare i dati del terreno con le specifiche prima di decidere se è necessario un dispersore, più dispersori o un dispersore chimico.

• Resistività del suolo inferiore a 100 ohm-metri: di solito sono sufficienti barre standard legate in rame o zincate.
• Resistività del suolo compresa tra 100 e 500 ohm-metri: sono comuni un'asta più lunga o più aste distanziate.
• Resistività del suolo superiore a 500 ohm-metri: considera aste parallele, aste conficcate in profondità o un picchetto di messa a terra chimico per ridurre la resistenza.

Il rischio di corrosione cambia la scelta del materiale. Un picchetto legato in rame funziona bene in molti terreni neutri, ma un'installazione vicino alla costa, in un sito industriale con potenziale fuoriuscita di sostanze chimiche o in un terreno altamente acido può richiedere un picchetto di messa a terra in rame puro o un'alternativa in acciaio inossidabile. Controllare lo spessore del rivestimento di rame sulle aste legate in rame; 0,254 mm è una specifica comune e uno strato più sottile può ridurre la durata di servizio in terreni aggressivi.

Pratiche di installazione che fanno la differenza

Un picchetto di terra scelto correttamente può comunque guastarsi se l'installazione viene eseguita affrettatamente. I rischi principali sono lo scarso contatto con il terreno, la flessione durante la guida, una pinza sottovalutata e una connessione che si corrode dopo la chiusura della trincea. Questi rischi sono evitabili con passaggi di installazione ben consolidati.

1. Verificare la posizione, la resistività del terreno e la profondità dell'asta target prima di guidare. Se il terreno è roccioso, usa un foro pilota o installa un'asta più lunga in una trincea invece di forzare l'asta.
2. Guidare l'asta verticalmente, mantenendo lo strumento di guida allineato con l'asse dell'asta per evitare piegature. La parte superiore dell'asta deve rimanere accessibile e, se necessario, protetta da un coperchio di ispezione.
3. Utilizzare gli accoppiatori quando è necessaria un'asta sezionale per raggiungere la profondità. Un accoppiatore meccanico deve essere compatibile con il diametro dell'asta e deve creare un giunto a bassa resistenza.
4. Collegare il conduttore di terra con un morsetto, un connettore o una saldatura esotermica adatta alle dimensioni del conduttore e alla finitura dell'asta. La corrosione galvanica può verificarsi quando si collegano materiali incompatibili, quindi selezionare giunti e morsetti per asta appropriati per il materiale specifico dell'asta.
5. Misurare la resistenza di terra dopo l'installazione e nuovamente dopo che il terreno si è assestato o dopo un ciclo di bagnatura. Se il valore è troppo alto, aggiungere un'altra bacchetta o migliorare lo sporco attorno all'elettrodo.

Quando la resistenza di terra di un dispersore condotto standard è ancora troppo elevata, è possibile installare un dispersore chimico con un composto di riempimento conduttivo. Questo approccio riduce la resistenza su un volume di terreno maggiore, il che è particolarmente utile su siti angusti, terreni ghiaiosi o luoghi rocciosi dove le aste portanti non possono essere piantate abbastanza in profondità.

Test, manutenzione e prestazioni a lungo termine

La resistenza di terra non è un numero fisso. Si solleva quando il terreno si secca, cade quando la pioggia aumenta il contenuto di umidità e può salire in modo permanente quando una connessione si corrode o un rivestimento viene consumato. Un test della resistenza di terra eseguito con un tester a quattro punti o a pinza offre al proprietario dell'apparecchiatura un controllo chiaro per verificare se il dispersore di terra soddisfa ancora le specifiche del progetto.

Per le installazioni permanenti, eseguire il test almeno una volta all'anno e dopo eventi importanti come temporali, scavi vicino al picchetto o modifiche alle infrastrutture dei servizi pubblici vicini. Conservare un registro dei valori misurati in modo da poter individuare aumenti anomali prima che causino danni all'apparecchiatura. Negli impianti ad alta frequenza o elettronici ispezionare il collegamento tra il dispersore ed il conduttore di terra con la stessa attenzione con cui si ispeziona il dispersore stesso; un morsetto allentato crea un ostacolo induttivo e resistivo non visibile dalla superficie.

Una buona progettazione della messa a terra non si esaurisce con un'asta azionata. È possibile collegare più aste in parallelo alla resistenza inferiore e ciascuna asta aggiuntiva deve essere distanziata almeno della lunghezza di un'asta dalla prima per evitare aree di resistenza sovrapposte. Queste aste devono essere unite con un conduttore continuo e connessioni permanenti, non con un filo temporaneo attorcigliato attorno all'asta.