Quan es tracta de sistemes de connexió a terra en infraestructures elèctriques, l'elecció del material de la barra de terra és una d'aquelles decisions que es prenen ràpidament al lloc, però que pot causar problemes durant anys si es fa malament. Les dues opcions més habituals són la vareta de terra galvanitzada i la vareta de terra revestida de coure. Tots dos s'utilitzen àmpliament, tots dos compleixen els requisits generals de NEC 250.52(A)(5) i tots dos tenen el seu lloc a les instal·lacions del món-real. La pregunta no és quina és universalment millor, sinó quina és l'adequada per a les condicions específiques del vostre projecte.
Aquest article desglossa les diferències reals de rendiment, longevitat, cost i risc, de manera que pugueu prendre una decisió informada abans que la canya entri a terra.
Vara de terra
Com es fa cada tipus
A vareta de terra galvanitzadacomença amb un nucli d'acer-laminat en calent, normalment amb una resistència a la tracció d'uns 58.000 psi. A continuació, l'acer es recobreix amb una capa de zinc, normalment mitjançant un procés de galvanització per immersió en calent. El recobriment de zinc d'una vareta estàndard té uns 3,9 mil·límetres de gruix. El zinc serveix com el que els enginyers anomenen un ànode de sacrifici: es corroeix per davant de l'acer, guanyant temps abans que el nucli estigui exposat.
A vareta de terra revestida de coureutilitza un nucli d'acer estirat en fred-de grau superior-, amb una resistència a la tracció que sovint supera els 90.000 psi, i després uneix una capa de coure a l'exterior. El recobriment de coure té aproximadament 10 mil·límetres de gruix, que és més del doble de la capa de zinc d'una vareta galvanitzada. El coure no es sacrifica per l'acer com ho fa el zinc. En canvi, forma una barrera estable i no-reactiva que s'aguanta a la majoria dels entorns del sòl sense degradar-se.
La diferència estructural és important durant la instal·lació. Una major resistència a la tracció significa que la vareta revestida de coure té menys probabilitats de doblegar-se o deformar-se quan s'endinsa en terrenys durs o rocosos.
Barra de terra galvanitzada VICTORY Barra de terra revestida de coure VICTORY
Resistència a la corrosió: els números expliquen la història
S'han realitzat tres estudis importants-a llarg termini sobre la corrosió de la barra de terra, que abasten gairebé un segle de dades de camp.
L'Oficina Nacional de Normes va enterrar mostres d'acer galvanitzat sota terra durant deu anys. Els recobriments de zinc de 0,0035 polzades o menys es van destruir completament i ja havia començat la picada de l'acer subjacent. En el mateix estudi, els exemplars d'acer revestit de coure enterrats durant tretze anys van mostrar una penetració molt menys profunda en el material.
El National Electrical Grounding Research Project (NEGRP), que es va desenvolupar entre 1992 i 2002 sota la supervisió de la NFPA, va produir les xifres més citades. Les dades finals situaven la vida útil mitjana d'una barra de terra xapada de zinc-al voltant de 15 anys. Les varetes recobertes de coure van arribar als 40 anys o més.
L'estudi d'enginyeria civil naval de la dècada de 1960 va arribar a conclusions similars i, en última instància, es va prohibir l'ús de barres d'acer galvanitzat i suau per la Marina dels Estats Units en funció del rendiment de camp.
| Factor | Vareta de terra galvanitzada | Vareta de terra revestida de coure |
|---|---|---|
| Material del nucli | Acer laminat-en calent, ~58.000 psi | Acer estirat-en fred, 90,000+ psi |
| Revestiment | Zinc, ~3,9 mils | Coure, ~ 10 mils |
| Mecanisme de recobriment | Ànode de sacrifici (el zinc es corroeix primer) | Barrera estable (el coure resisteix la corrosió) |
| Vida útil estimada | ~15 anys | 40+ anys |
| Cost inicial | Abaix | Més alt |
| El millor entorn | Sòls secs i de baixa-corrosió; ús temporal | Sòls humits, àcids o químicament actius |
| Certificació UL 467 | Disponible | Disponible |
El cas de galvanitzat: quan té sentit
Les varetes galvanitzades no són un mal producte. Són un producte-ben provat que s'utilitza en les circumstàncies adequades.
Per a instal·lacions temporals, projectes de construcció de-durada curta o llocs en sòls secs i de baixa-humitat amb pH neutre, una barra de terra galvanitzada pot funcionar de manera fiable durant la vida útil prevista sense cap problema. El menor cost inicial també el fa pràctic per a projectes a gran-escala on es requereixen centenars de varetes i les condicions del sòl no exigeixen materials de primera qualitat.
Hi ha un altre factor important que val la pena entendre: si la vostra instal·lació ja inclou components importants d'acer galvanitzat sota terra, com ara barres d'ancoratge o suports d'acer estructural, l'ús d'una barra de terra galvanitzada pot ser realment l'opció més intel·ligent. Col·locant una vareta revestida de coure molt a prop de l'acer galvanitzat crea una cel·la galvànica. Els dos metalls diferents, el coure i el zinc, reaccionen en presència d'humitat del sòl i el zinc es corroeix a una velocitat accelerada. Això és particularment rellevant per a instal·lacions de torres tensades, pals de distribució amb maquinari galvanitzat i estructures de subestacions on els components d'acer subterranis són habituals. La combinació de materials elimina aquest risc completament.
Una idea errònia comú sobre les barres de coure
Molts compradors assumeixen que les barres revestides de coure es prefereixen principalment perquè el coure condueix l'electricitat millor que el zinc. Aquesta és una suposició raonable, però no és exactament correcta.
El veritable avantatge del revestiment de coure és la protecció contra la corrosió, no la conductivitat. La investigació d'nVent ERICO, un dels fabricants líders en la indústria de la presa de terra, posa aquest punt clarament en la seva literatura tècnica publicada. El coure condueix bé, però el nucli d'acer és el que realment transporta la major part del corrent de falla. La capa de coure està allà per evitar que el nucli d'acer es corroeixi sota terra durant dècades.
També hi ha un matís en com es fabriquen les barres de coure. El terme "revestiment de coure" es refereix normalment a una vareta on el coure s'uneix o solda mecànicament al voltant del nucli d'acer. "Coper bonded" es refereix a un procés de galvanoplastia que produeix un recobriment més uniforme i adherent. Durant la instal·lació, conduir la vareta a un terreny dur pot esgarrapar o tallar la funda de coure, especialment a les varetes revestides. Aquestes ruptures superficials exposen l'acer de sota al sòl, cosa que pot accelerar la corrosió localitzada. Si conduïu varetes en terrenys difícils, val la pena especificar una vareta de coure amb el seu recobriment més uniforme.
Tipus de sòl i medi ambient: el factor decisiu
La variable més important en aquesta decisió és en què està entrant la vareta.
Els sòls àcids, els sòls amb alt contingut d'humitat, els entorns costaners amb infiltració de sal i els llocs industrials amb contaminació química acceleren la descomposició del zinc. En aquestes condicions, una barra de terra galvanitzada arribarà al final de la seva vida útil molt abans de la mitjana de 15 anys, de vegades en pocs anys. Les varetes de coure o revestides de coure s'aguanten molt millor en aquests entorns perquè el coure forma una pàtina natural que resisteix més atacs químics.
En sòls secs i interiors amb pH neutre o gairebé{0}}neutre, les varetes galvanitzades tenen un rendiment més proper a la seva vida útil nominal i representen un valor raonable.
Per a entorns extrems, especialment llocs marins o costaners amb una alta exposició a la sal, val la pena considerar les barres d'acer inoxidable com a tercera opció, tot i que tenen un preu superior.
Compliment i Certificació
Tant les barres de terra galvanitzades com les de coure es poden produir per complir amb UL 467, l'estàndard per a equips de connexió a terra i unió publicat per Underwriters Laboratories. La certificació UL 467 és important per a projectes comercials i industrials, compliment d'assegurances i requisits d'interconnexió de xarxa. Quan s'adquireix barres per a projectes a escala-utilitat o treballs d'infraestructura, especificar els productes de la llista UL 467 evita complicacions durant la inspecció.
El NEC d'acord amb la secció 250.52(A)(5) requereix que les barres de terra tinguin almenys 5/8 de polzada de diàmetre i 8 peus de llarg, tret que la vareta enumerada tingui 1/2 polzada de diàmetre, i especifiqui que s'han de llistar. Confirmeu sempre que qualsevol vareta que compreu porta la documentació de certificació adequada, no només les afirmacions del fabricant.
Guia pràctica de decisió
Si esteu decidint entre els dos tipus per a un proper projecte, aquestes preguntes el redueixen ràpidament.
Quant de temps ha de durar aquesta instal·lació? Si la resposta és 20 anys o més sense accés de manteniment, el revestiment de coure és l'opció clara. Si es tracta d'una instal·lació temporal o amb un cicle de manteniment previst, el galvanitzat pot servir per a això.
Com és el sòl? Els sòls humits, àcids o costaners afavoreixen el revestiment de coure. Els sòls secs i neutres són on el galvanitzat funciona millor.
Hi ha components d'acer galvanitzat existents sota terra a la zona immediata? En cas afirmatiu, les varetes galvanitzades eviten introduir un parell galvànic.
Quina és l'estructura pressupostària? El revestiment de coure costa més per vareta, però menys reemplaçaments durant la vida útil de la instal·lació solen invertir aquest càlcul en projectes de llarga-durada.
Una nota sobre l'aprovisionament
El maquinari de connexió a terra és una d'aquelles categories de productes on la certificació i la traçabilitat del material són importants. Les barres de terra estan enterrades i invisibles després de la instal·lació. Una vareta que no compleixi les especificacions de resistència a la corrosió no mostrarà cap signe de problema fins que es produeixi una fallada, moment en què el sistema de connexió a terra pot deixar de funcionar com està dissenyat.
Victory Electric Power Equipment Co., Ltd., amb més de 25 anys d'experiència en la fabricació en maquinari de línies elèctriques i accessoris elèctrics, subministra barres de terra galvanitzades que compleixen els estàndards de qualitat internacionals per a projectes de distribució i serveis públics a més de 50 països. Si el vostre projecte requereix productes de connexió a terra traçables i certificats, l'equip d'enginyeria de Victory Electric us pot assessorar sobre els requisits d'especificació i proporcionar la documentació que necessita el vostre projecte. Poseu-vos en contacte amb Victory Electric directament per discutir les especificacions del producte, les certificacions i les opcions de personalització per al vostre proper treball.