Telefon : 0723.361.107
E-mail: office@electricalc.ro
Ghid de măsurare a rezistivităţii solului
Este bine cunoscut faptul că rezistenta prizei de pamant este puternic influentata de rezistivitatea solului în care este realizata. Masuratorile de rezistivitate a solului sunt un parametru important atunci cand proiectam instalatii de legare la pamant. Din acest motiv inainte de instalarea oricarui sistem de legare la pamant trebuie mai intai efectuat un test de rezistivitate a solului.
O cunoaștere a rezistivitatii solului la locul prevăzut pentru realizarea prizei de pamant și modul în care aceasta variază în funcție de conținutul de umiditate, temperatură și adâncime, ofera o perspectiva asupra valorii rezistenței prizei de pământ dorite, dar si cum poate fi obținută și menținuta pe durata de viata a instalației cu un cost si efort minim.
Unul dintre principalele roluri ale prizei de pamant este de a stabili un potențial de referinta comun pentru instalatia electrica. Pentru a atinge acest obiectiv este nevoie de o rezistenta redusa a prizei de pamant. Totusi, acest lucru este adesea dificil de realizat pentru ca depinde de o serie de factori:
rezistivitatea solului; stratificarea solului; dimensiunea și tipul de electrod folosit; adâncimea la care electrodul este îngropat; conținutul de umiditate; compozitia chimică a solului.Testarea rezistivitatii presupune o ancheta completa a solului. Dificultatea acestui demers consta in faptul ca aceasta variaza nu numai in functie de adancime, dar chiar si pe orizontala. Toate formulele disponibile folosesc un singur numar "rezistivitatea solului" si nu poate utiliza niveluri diferite ale rezistivitatii in calculul rezistentei prizei de pamant.
Ce este rezistivitatea?
Rezistivitatea este mărimea ce caracterizeză comportarea distinctă a materialelor, sub acțiunea unui curent electric. Rezistivitatea este caracteristică fiecărui tip de material si sta la baza calculării rezistenței electrice.
Rezistența unui conductor depinde de structura atomica a materialului sau rezistivitatea acestuia (masurata în Ohm/m) si este acea proprietate a unui material care masoara capacitatea sa de a conduce electricitatea.
Materialele cu o rezistivitate scazuta se vor comporta ca bune conductoare, iar unul cu o rezistivitate mare se va comporta ca un material slab conductor.
Simbolul utilizat pentru rezistivității este ρ, iar formula de calcul este urmatoarea: ρ = 2πAR
Aparate si materiale de testare necesare
Echipamentul de testare necesar pentru efectuarea unui test de rezistivitate cuprinde:
aparatul de masura specializat; patru tarusi care de obicei sunt din otel inoxidabil, sau din alte aliaje rezistente la corodare. Lungimile acestora difera de la un producator la altul, cu lungimi cuprinse intre 300 mm - 600 mm si diametru de 12mm - 16 mm; patru cabluri de test cu ajutorul carora se realizeaza conexiunile dintre tijele de test si aparatul de masura. Lungimea poate fi cuprinsa intre 15m - 50 m; ruleta pentru masurarea exacta a distantelor dintre tijele de testare; ciocan pentru baterea in sol a tijelor.Pregatiri inaintea testului de rezistivitate
Scopul testării rezistivitatii este de a obține un set de masuratori care pot fi interpretate pentru a produce un model al proprietatilor electrice ale solului.Cu toate acestea, rezultatele pot fi incorecte în cazul în care o cercetare adecvată nu este făcută înainte de test, sau testul nu se efectuează corect. Pentru a depăși aceste probleme, colectarea de date este obligatorie.
O cercetare inițială este necesară pentru a asigura fundamentarea programului de testare, dar si pentru interpretarea cat mai corecta a rezultatelor. Datele referitoare la structurile metalice din apropiere, la natura geologica a solului, caracteristicile geografice și meteorologice din zona sunt foarte utile.
De exemplu, datele geologice referitoare la tipurile si grosimea straturilor, vor da o indicație a proprietăților de retenție a apei din straturile superioare, dar si informatii referitoare la variația asteptata a rezistivității. Prin compararea datelor despre precipitațiile medii sezoniere, a maximelor și minimelor pentru zona testata, se poate constata dacă rezultatele sunt realiste sau nu.
In general solul nu are o compozitie omogena si din acest motiv rezistivitatea variaza in functie de adancime, dar si de locatia realizarii testului. Testul se va realiza asadar la diferite adâncimi și în diverse locații din suprafata de teren analizata. Adâncimea de testare a rezistivității solului este determinată de distanța dintre cele patru tije de test conectate corespunzător la terminalele aparatului de masura.
Procedura de realizare a Testului de Rezistivitate
Practica recomandată este de a realiza testarea solului la diferite adâncimi, pentru a determina care este cea mai buna adâncime de realizare a prizei de pamant. Testul va incepe cu sondarea locatiei pentru adancimi incepand cu 1,5m - 3m - 5m sau mai mult in functie si de cerintele solicitate de beneficiar. De exemplu, în cazul în care distanta intre tijele de test este de 1,5 m, masuratoarea va fi o medie a rezistivitatii solului de la suprafața până la adancimea de 1,5 m. Cu cat distanța dintre tijele de test va fi mai mare, rezultatele vor evidentia o rezistivitate medie corespunzator adancimii de sondare.
Obiecte metalice subterane pot influenta rezultatele testului. Prin urmare este bine sa cunoasteti daca locatia (terenul respectiv) este traversata de conducte, cabluri, rezervoare, alte instalatii. Pentru aceste zone este recomandat sa nu realizam teste. In figura de mai jos este prezentat aranjamentul tijelor de test. Testul presupune introducerea la aceeasi adancime a celor patru tije în zona de testare, în linie dreaptă si la distante egale.
IMPORTANT: Pentru a inregistra rezultate corecte, conexiunile si ordinea de plantare a electrozilor trebuie să fie păstrate pentru fiecare test.
Factori precum adâncimea de sondare, lungimea cablurilor necesare, eficiența tehnicii de măsurare, costul (determinat de timp și de mărimea echipei care realizeaza testul), dar și ușurința de interpretare a datelor trebuie să fie luate în considerare, atunci când selectam metoda de test.
Pentru masurarea rezistivitatii solului sunt acceptate in general trei metode (tipuri) de testare:
Metoda Electrodului de control; Metoda Wenner;.Metoda Schlumberger.Metoda Electrodului de control se bazeaza pe directa proportionalitate dintre rezistivitate si rezistenta unei prize de pamant singulare prin intermediul unui factor K, ce depinde de dimensiunile geometrice ale electrodului.
Metoda foloseste un electrod cu sectiunea circulara, care se introduce prin batere in solul a carui rezistivitate se determina. Acesta se introduce treptat, din 25 in 25cm si de fiecare data se masoara rezistenta de dispersie a prizei astfel constituite.
Metoda Wenner presupune existenta a patru electrozi care sunt mutati pentru fiecare test, distanța între fiecare pereche adiacentă rămânând aceeași. Metoda Wenner este cea mai putin eficienta din punct de vedere operațional. Este nevoie de cea mai lunga structura de cablu de test, cele mai multe operatii de mutare a electrozilor de test, iar pentru distanțe mari este necesara o persoană pentru mutarea fiecarui electrod.
Cu toate acestea, metoda Wenner este cea mai eficienta din punct de vedere al raportului dintre tensiunea primita si curentul injectat in sol. În cazul în care există condiții nefavorabile, cum ar fi solul foarte uscat sau congelat, va fi nevoie de timp suplimentar in încercarea de a îmbunătăți rezistența de contact dintre electrozi si sol.
In cazul metodei Schlumberger electrozii de potențial (P1 si P2) rămân staționari, în timp ce electrozii de curent (C1 si C2) sunt mutati pentru urmatoarea serie de măsurători.
In oricare dintre metode, adancimea de introducere in sol a tijelor trebuie sa fie mai mică de 5% din distanta de separare. Aceasta recomandare este in principiu valabila pentru distante de separare mai mari (5m pana la 30m sau mai mult).
In general, distanta minima de start acceptata intre electrozii de test este de 1,5m, iar adancimea standard este de 20 cm. Masurarea rezistivitatii consta in principiu in injectarea unui curent electric în sol prin doi electrozi de curent (C1 şi C2) şi măsurarea diferenţelor de potenţial la ceilalţi doi electrozi (P1 şi P2), denumiţi şi electrozi de potenţial. Cunoscând valoarea intensităţii curentului electric (I) precum şi valorile diferenţelor de potenţial (∆U), cele mai multe aparate de test afiseaza valoarea rezistentei solului (R) in zona de test.
Această valoare este apoi utilizata într-una dintre următoarele formule, pentru a calcula rezistivitatea solului (ρ): ρ = 2πAR
Unde:
ρ = rezistivitatea solului în Ω/cm
A = distanța dintre electrozii de test (în metri)
R = rezistența obținută la tester (în ohmi)
Rezistivitatea solului astfel obtinuta, este un rezultat mediu al valorilor de la suprafața și adâncimea solului data de distanța dintre electrozii de test.
Tehnici de efectuare a testelor
Pentru realizarea testelor de masurare a rezistivitatii, electrozii de test pot fi introdusi in sol dupa mai multe metode. Una dintre cele mai utilizate metode recomanda sondarea terenului pe fiecare dintre laturile locatiei, testul final urmand sa se realizeze de-a lungul diagonalei conform figurii de mai jos:
Tehnica Liniei Transversale este o alta metoda frecvent utilizată pentru efectuarea masuratorilor de rezistivitate a solului. În această metoda, o serie de linii paralele imaginare sunt trase peste zona care trebuie testata.
Masuratorile de rezistivitate a solului se realizeaza de-a lungul acestor linii pentru diferite distante de separare a electrozilor de test. Având mai multe serii de masuratori de-a lungul fiecarei linii, folosind diferite distante dintre electrozii de test, vom putea obtine indicii asupra variatiei rezistivității solului în funcție de adâncime. Prin măsurarea rezistivității la diferite adâncimi, vom obtine informații despre adancimea de instalare a sistemului de legare la pământ.
Sondarea terenului pentru distante intre electrozii de test incepand cu 1,5 m este necesara pentru determinarea rezistivitatii stratului superior al solului, utilizata la calcularea tensiunilor de atingere si de pas. Distanțele mai mari sunt utilizate la identificarea straturilor de sol din adancime caracterizate de o stabilitate din punct de vedere al umiditatii si al rezistivitatii.
NOTA
Electrozii de test trebuie să fie conectati în ordinea specificata. Dacă sunt conectati incorect, rezultatul afisat de aparatul de masura va fi eronat. Dacă citirea nu este stabilă sau afișează o indicație de eroare, verificați conexiunile. Diferentele semnificative intre rezultatele obtinute se pot datora interferentelor electrice, citirii la limita inferioara a capacitatii de masurare a aparatului, sau a rezistentelor de contact mari. Daca rezistenta de contact a electrozilor de test este peste limita acceptata, un mod eficient de scădere a rezistenței este turnarea de apă în jurul acestora. In acest fel se va realiza o conexiune electrică bună și nu va influența rezultatele.Interpretarea rezultatelor
Rezultatul fiecărei treceri de testare a rezistivitatii este o valoare a rezistivitatii aparente pentru fiecare spațiere utilizata.
Sarcina interpretarii este determinarea prezenței straturilor de sol avand valori ale rezistivitatii apropiate. Pentru evidentierea grafica a diferitelor straturi de rezistivitate a solului avem nevoie de cel putin 3 - 4 rezultate obtinute pentru adancimi diferite de sondare.
Utilizarea tehnicilor de calculare a mediei ponderate va determina un model de sol omogen echivalent cu valorile medii aparente ale rezistivitatii pentru fiecare spațiere a electrozilor de test. Cel mai bine este să se obțina mai întâi un model de rezistivitate pentru fiecare deplasare și apoi pe baza informatiilor obtinute sa se ia o decizie pe care se va baza proiectarea sistemului de împământare.
Un model cu două sau trei straturi produce beneficii semnificative atât în economie, precizie cat și siguranță. Acesta ar trebui să identifice stratul de suprafață la aproximativ 1m, stratul mediu si profund.
Modelul multi-strat este util în furnizarea de informații mai precise cu privire la prezența straturilor cu rezistivitate mai mica și prin urmare, optimizarea adancimii de realizare a prizei de pamant.
Referinte:
1. Ovidiu Părăuşanu - Metoda rezistivităţii electrice a solului procedeu de investigare arheogeofizică
2. http://instal.ce.tuiasi.ro/~chereches/Lucrarea%2012.pdf
3. http://www.lightningman.com
4. http://electrical-engineering-portal.com/earthing-in-electrical-network-purpose-methods-and-measurement
5. http://global-enterprises.org/GP_SoilTesting.html
Comments