La resistività del suolo e la resistenza di terra negli impianti

terra

Al fine di raggiungere un più alto tasso di sicurezza negli impianti elettrici, anche durante i periodi di guasti nella fornitura di energia elettrica, è di fondamentale importanza la presenza di una messa a terra, ovvero un impianto che aiuti la protezione contro le sovratensioni o correnti di dispersione.

Per questo motivo, è essenziale costruire un impianto di messa a terra, con adeguata resistenza di terra, negli impianti elettrici. La resistenza di terra “consiste in una connessione elettrica intenzionale di un sistema fisico (elettrico, elettronico, o metallico) al suolo”. Questa connessione dovrebbe fornire un percorso con il più basso valore possibile di resistenza del suolo, in modo che le correnti possano disperdersi nel terreno. Tale resistenza è chiamata resistenza di terra, la quale è direttamente collegata alle caratteristiche del suolo che sono: il tipo di terreno; la sua umidità; la concentrazione e tipi di sali disciolti in acqua; la loro compattezza; granulometria e temperatura; struttura geologica.

Tutte queste caratteristiche devono essere prese in considerazione nella fase iniziale dell’installazione dell’impianto di terra, dal momento che esistono terreni che impediscono tale installazione, come nel caso dei terreni di natura basaltica, che possono raggiungere valori fino a 20.000 Ω m di resistività, poiché “un buon terreno conduttore è quello la cui resistività elettrica varia tra 50 e 100 Ω m”. La conoscenza del valore della resistività del suolo è un fattore fondamentale per definire le caratteristiche dell’impianto di terra di un sistema elettrico: per definire e stimare il valore atteso della resistenza di terra di un impianto bisogna quindi conoscere la composizione del suolo e la sua resistività. Affinché un impianto di terra sia efficace, deve essere progettato per resistere alle peggiori condizioni possibili.

Il suolo

La composizione, il valore dell’umidità e la temperatura influenzano la resistività del suolo. Il suolo è raramente omogeneo e la cui resistenza varia geograficamente e in diverse profondità. Il valore dell’umidità varia a seconda delle stagioni, con la natura degli strati interni del terreno e con la profondità delle acque sotterranee. Poiché il suolo e l’acqua sono generalmente più stabili in strati geologici profondi è consigliabile posizionare gli elettrodi di messa a terra il più possibile profondi nell’acqua sotterranea, se possibile; inoltre devono essere installati in un luogo con una temperatura stabile, ovvero al di sotto della linea di congelamento. In termini pratici, si desidera che la resistività del suolo sia quanto più bassa possibile in modo da ottenere bassi valori di resistenza di terra.

La resistenza del terrenoterra

Il principale vantaggio dei bassi valori di resistenza di terra è il percorso più facile delle correnti indesiderate nei circuiti dei nostri impianti elettrici. Il valore di resistività può essere stimato conoscendo le caratteristiche del terreno e conoscendo il valore della resistività tipica per i vari tipi di terreno (vedi tabella 1). Tuttavia, la procedura presente in tabella 1 è approssimativa e potrebbe non coincidere con la realtà del terreno dovuta alla stratificazione dello stesso, che può portare a stime del valore di resistenza della terra che sono molto diverse dai valori reali, che possono condizionare la soluzione prevista nel progetto. Il valore di questa resistenza può quindi essere migliorato posizionando più elettrodi, applicando composti di miglioramento del terreno, applicando elettrodi di tipo a piastra rame, ecc., ma tali procedure aumentano i costi previsti per gli impianti.

Come si esegue la misura

La misura della resistività del terreno è di estrema importanza per un buon dimensionamento di una rete di terra. Tra diversi metodi, il valore della resistività del terreno può essere misurato utilizzando il metodo di Wenner. Questo metodo consiste nel collocamento di quattro picchetti, posizionati in una linea retta ed equidistante nel suolo. La distanza tra i picchetti di terra dovrebbe essere almeno tre volte maggiore della profondità di interramento. Pertanto, se la profondità di ciascuna picchetto di terra è 0,30 metri, la distanza fra di essi deve essere magg iore di 0,91 metri. L’apparecchiatura di misurazione genera una corrente nota da due picchetti e alla fine la caduta di tensione è misurata tra i due picchetti centrali. Utilizzando la legge di Ohm (V= I * R), l’apparecchio di misura calcola automaticamente il valore della resistività del suolo.

Poiché i risultati della misurazione sono spesso distorti e inficiati da pezzi di metallo, ecc. nelle falde acquifere sotterranee, è sempre consigliabile effettuare misurazioni aggiuntive con l’allineamento dei picchetti a 90°. Modificando più volte profondità e distanza, viene prodotto un profilo che può determinare un adeguato sistema di resistenza di terra. Tipicamente la profondità alla quale viene eseguita la misura è 3/4 della distanza tra i picchetti di messa a terra. La resistività è uguale a 2π * a * R, dove “a” è la distanza tra gli elettrodi e R è il valore di resistenza indicato dall’apparecchio di misurazione. In tabella 2 sono indicati i valori ottenuti durante l’esecuzione di una prova.

Dalla misura realizzata possiamo osservare che la resistività del terreno diminuisce con la profondità di interramento dei picchetti.

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