¿Cómo funciona la conexión a tierra cuando la tierra está seca?

La puesta a tierra está destinada a proporcionar un contacto confiable de un aparato eléctrico a tierra, de modo que si hay una falla de aislamiento, la corriente ingresa a tierra en lugar de a través del cuerpo de una persona. Esto requiere que la tierra esté hecha de conductores gruesos que se introduzcan profundamente en la tierra.

Así es como se describió la buena conexión a tierra en un manual de bomba doméstica (estoy bastante seguro de que se correlaciona bien con los códigos de construcción locales): tres tuberías de acero de al menos una pulgada de diámetro y veinte pies (seis metros) de longitud deben introducirse en tierra verticalmente en un patrón triangular con al menos dos pies de distancia entre cada dos tubos. La parte superior de cada tubería debe estar al menos a dos pies debajo de la superficie del suelo. Se debe soldar una varilla de acero común a los tres y el equipo que se conecta a tierra debe estar conectado a esa varilla. Los puntos de soldadura deben pintarse para protegerlos de la corrosión.

Ahora que es mucho metal y se ve impresionante. Pero, ¿cómo garantiza una ruta de baja resistencia para las corrientes de falla de aislamiento? ¿Qué sucede si la tierra está seca y no es lo suficientemente conductora?

Cuando la tierra está seca. a veces, la conexión a tierra funciona mal.

Un caso patológico para la conexión a tierra son las cosas en la cima de las montañas.

Las cimas de las montañas tienden a ser bastante secas. A la gente le gusta instalar observatorios en la cima de las montañas. En una vida pasada trabajé con observatorios.

Las varillas de puesta a tierra están dispuestas en un anillo alrededor del observatorio con un cable enterrado que las une. Las varillas tienen puntas altas en el aire; El punto es obtener protección contra los rayos y una tierra que funcione en absoluto. (Al relámpago le gustan las cosas altas y metálicas como los observatorios).

El aire es muy seco en la cima de las montañas. La ESD normalmente se previene mediante la conexión a tierra.

El protocolo estándar era que el personal orinara en los picos de tierra en lugar de usar el orinalito (siempre que sea posible sin molestar a los turistas).

Para hacerlo más difícil, muchos sitios comparten la cima de la montaña con transmisores de radio. Todo ese RF irradiado es difícil de detectar cuando no hay una tierra funcional para conectarse. (¡Chicos de radio, ustedes tienen los mismos problemas pero causaron la mía maldita sea!)

Un compañero de trabajo tuvo problemas similares de puesta a tierra en una vida pasada con dunas de arena y puesta a tierra. Hacer que los tanques sépticos se drenen en las dunas puede ayudar.

No hay garantías Los sistemas de puesta a tierra se elaborarán sobre la base de la teoría y los resultados empíricos obtenidos de una larga experiencia. La tierra que usted describe es extremadamente impresionante y muy superior a lo que he visto en otros estándares.

La conexión a tierra NO garantiza la seguridad personal

Tenga en cuenta que si bien la seguridad personal se basa en consideraciones de puesta a tierra, la efectividad de una tierra no puede desempeñar un papel importante en la mejora de muchos resultados relacionados con el choque y puede empeorarlos en lugar de mejorarlos.

La capacidad principal para manejar las corrientes de falla sin causar un aumento del potencial de tierra local y, por lo tanto, disparar el equipo de interrupción de energía (fusibles o disyuntores) es la consideración principal. Dentro de las instalaciones, el camino a la tierra para una persona que contacte a un conductor con corriente será hacia un objeto de metal conectado a tierra (hervidor de agua o cuerpo de la tostadora, etc.) oa través de un piso local distribuido de tierra a tierra mojado o una superficie semiconductora aparentemente sin conexión a tierra. un cuerpo del aparato conectado a tierra, la conexión a tierra está diseñada para ofrecer un cortocircuito a cualquier corriente de falla dentro del aparato y funcionará sin referencia a la tierra del edificio, siempre que el conductor de retorno esté en resistencia a tierra, o esté destinado a ser, por ejemplo, en NZ ( mi país) operamos un sistema MEN o "Neutral de Tierra Múltiple" donde la tierra y el neutro están conectados en cada tablero de interruptores. Algunos sistemas solo pueden conectarse a neutro y a tierra en la caja de distribución del edificio y en algunos sistemas NO hay conexión de neutro a tierra, por ejemplo, al menos algunos sistemas de a bordo flotan en todo el sistema con tierra local (agua de mar y casco). En un sistema conectado a tierra, los cuerpos de los electrodomésticos con conexión a tierra locales AUMENTARÁN la posibilidad de una descarga eléctrica para una persona que toque un cable con corriente de otra fuente que no sea el electrodoméstico en cuestión, ya que ofrecen una ruta a tierra dura, independientemente de la eficacia de la tierra del edificio.

En el caso de tierra distribuida dentro de un local, surge una situación similar a la anterior con la corriente de un conductor expuesto a tierra a través de la tierra local informal y luego a tierra. Una buena conexión a tierra del edificio puede empeorar el impacto.

es decir , la puesta a tierra del edificio tendrá poco efecto directo en la protección de los ocupantes del choque. Lo que sí tiene efecto es garantizar que el equipo de protección funcione.

ELCB: salvavidas Donde sí funciona es si los ELCB (disyuntores de fuga a tierra) están equipados. Un ELCB detecta el desequilibrio en la corriente entre fase y neutro (ir y volver) que ocurre cuando una persona desvía parte de la corriente desde el circuito vivo a tierra. Los ELCB están diseñados para disparar a corrientes por debajo de las que pueden ser dibujadas por una persona que contacta a la red eléctrica. Están diseñados para dispararse en menos del tiempo necesario para un "latido cardíaco", eliminando (teóricamente) la capacidad de causar fibrilación cardíaca. ¡Todavía puedes sentir la patada! - pregúntame cómo lo sé :-). [[La parte posterior de la prueba de puño cerrado probablemente le permite verificar esto. YMMV. No intentes esto en casa. ¡Ay!]]

El diagrama anterior es de "Protección contra descargas eléctricas"

Yendo al suelo

La resistencia de la Tierra se basa en proporcionar un medio para acceder a una tierra de resistencia cero que está "ahí afuera". Se accede a "Afuera" proporcionando una conexión lo suficientemente grande al suelo cero para que la resistencia del medio (suelo) no agregue demasiado a la resistencia lograda. A menudo, una tierra de "X" ohmios apunta a donde "X" se establece por experiencia como adecuada para la protección requerida. El método descrito para lograr "X" (aquí barras de 3 x 20 pies, etc.) se basa en las condiciones aceptables del peor de los casos (o debería serlo).

Un grupo lineal de conductores espaciados "no muy lejos y no muy cerca" entre sí, forman un cilindro efectivo de aproximadamente el diámetro del haz, con demasiado y muy cerca basándose tanto en la teoría como en la práctica. Este cilindro puede concebirse para conectarse mediante "cuadrados curvilíneos" del medio circundante a un cilindro más grande del medio circundante que crece en una media esfera efectiva a medida que se aleja. La resistencia de cada "cuadrado" es igual (cuando se construye correctamente) como un cuadrado que tiene N unidades de ancho también tendrá N unidades de profundidad.

La transición de un cilindro de conductor a una media esfera se produce en unos pocos radios del haz de conductores original. Depende de las autoridades que especifican garantizar que las capas freáticas típicas, los tipos de suelo, el tipo de conductor, los arreglos de conductores especificados y las fases de la Luna sean tales que el arreglo satisfaga la necesidad con la suficiente frecuencia como para ser lo suficientemente seguro para las aplicaciones consideradas. es decir, en condiciones muy secas con algunos tipos de suelo en algunas condiciones de falla, los resultados pueden no ser lo suficientemente buenos en algunas ocasiones. El costo y la practicidad juegan un papel en la determinación de la frecuencia con la que "en algunas ocasiones" puede ser. Como la falla puede conducir a la muerte o incendios, los requisitos de los sistemas de puesta a tierra tienden a errar en el lado generoso de lo sensible.

tl: dr; Dado que la "tierra" es un factor común tanto para usted como para el conductor, no es un problema.

No es que la "tierra" esté seca y no sea muy conductora en ese punto de contacto, porque si ese fuera el caso, ¿por qué mi cuerpo sería un mejor conductor, al ver que está parado sobre algún sustrato directamente sobre la "tierra" que el cobre / acero / etc se introduce en. Lo principal aquí que estamos viendo es cuánto más 3 piezas gigantes de metal conductor quieren tomar esa corriente que tu pobre y pequeño cuerpo, y aquí, quieren muchísimo más.

"Tierra seca" es un término relativo. Lo que parece estar seco aún puede conducir a cierto nivel. La tierra seca real se pulveriza y deja solo granos arenosos. Y el suelo seco no es profundo. En Bélgica, la norma de puesta a tierra (documento en holandés) es una varilla de 1,5 m enterrada verticalmente a 60 cm de profundidad, o una varilla de 2,1 m que llega a la superficie (por lo que ambas llegan a 2,1 m de profundidad). En la mayoría de los casos, eso es suficiente para llegar al suelo húmedo. Una alternativa aceptada es un bucle enterrado al menos a 60 cm de profundidad, por lo que es aún menos. Sin embargo, vale la pena señalar que Bélgica tiene un clima moderado y en ningún lugar tiene un suelo extremadamente seco, ni siquiera en el suelo arenoso del Kempen .
Una tubería de 6 m de largo (!) Le dará seguridad adicional. (Solo estoy pensando en cómo llevarás esto a un suelo rocoso ...)

Russell es el más cercano a corregir aquí: no es la conexión a tierra lo que lo salva del shock. En cambio, es la unión de los conductores de conexión a tierra del equipo a la red eléctrica neutral en la entrada de servicio (¡y solo en la entrada de servicio!) Lo que proporciona la ruta de retorno para que la corriente fluya desde un chasis "conectado a tierra" de regreso a la fuente (entrada de servicio neutral) a través del EGC y, por lo tanto, disparar un interruptor automático o fundir un fusible en un corto vivo al chasis; esto funciona incluso si el sistema está flotando (es decir, sin conexión a tierra), como en el lado secundario de un transformador de aislamiento (un " sistema derivado por separado "en verborrea NEC).

Como ya se dijo, los dispositivos de disparo diferencial de protección del personal (ELCB, RCD y GFCI que cumplen con UL943 Clase A o curvas de disparo equivalentes) son muy superiores a la conexión a tierra y a la unión por sí solos en la protección contra golpes; de hecho, NEC 2014 406.4 (D) (2) (b) y (c) autoriza la protección GFCI como un sustituto de la presencia de un conductor de conexión a tierra del equipo cuando no es práctico o no deseable reemplazar el cableado existente sin conexión a tierra.

Además, cuando se trata de conectar la red principal de un edificio a la tierra, esto es necesario para proteger contra ciertos efectos relacionados con sobretensiones y rayos, a pesar de que la unión EGC funcionará bastante bien sin un electrodo de conexión a tierra conectado a la entrada de servicio como generadores portátiles. los utilizados "fuera de la red" están conectados de esta manera según las especificaciones de OSHA / ... - las varillas de tierra no son los medios más efectivos para llevar a cabo esta tarea. En cambio, lo que se conoce como un terreno Ufero más genéricamente como un "electrodo de tierra revestido de hormigón" se utiliza. En esta disposición, la matriz de refuerzo de un gran objeto de hormigón armado en contacto con el suelo, como una base de construcción, se une en lugar de impulsar una varilla de tierra y unirla. Esto está permitido para todas las construcciones en los EE. UU. Según NEC 250.52 (A) (3), e incluso se requiere en construcciones nuevas en algunos códigos de construcción locales.

"La puesta a tierra está destinada a proporcionar un contacto confiable de un electrodoméstico con la tierra, de modo que si hay una falla de aislamiento, la corriente ingresa a tierra en lugar de a través del cuerpo de una persona. Esto requiere que la tierra esté hecha de conductores gruesos conducidos a la tierra".

Esto está mal. La conexión real con el suelo físico es una varilla cuyo propósito es proteger un edificio de los rayos. No tiene absolutamente nada que ver con la protección contra fallas de aislamiento.

Además, en una condición de falla, la corriente pasa al conductor de tierra de seguridad, por lo que la conductividad del suelo real no entra en él.