Il terreno conduttore elettrico Sicurezza Elettrica Il terreno conduttore elettrico

La corrente elettrica quando attraversa il corpo umano generalmente si richiude tramite il terreno, tranne il caso in cui una persona isolata da terra si trovi in contatto simultaneo con due punti a diverso potenziale. La terra è anche coinvolta, direttamente o indirettamente, in molti sistemi di protezione terreno come conduttore elettrico

Resistenza di terra Gli elettrodi immersi nel terreno prendono il nome di dispersori. Se consideriamo un dispersore emisferico, sufficientemente lontano dall’elettrodo di ritorno possiamo scrivere per ogni strato emisferico di terreno elementare di raggio r e di spessore dr: dr = “lunghezza percorsa” dalla corrente 2πr2 = “sezione attraversata” dalla corrente ρ = resistività del terreno

Resistenza di terra Resistenza di terra del dispersore emisferico Ogni strato elementare offre una resistenza tanto più piccola quanto più è lontana dal dispersore (maggiore sezione) Resistenza di terra del dispersore emisferico dr r la R del terreno equivale a quella di un conduttore elettrico di forma conica R conduttore di forma troncoconica con base iniziale di raggio e finale di raggio R intorno al dispersore emisferico di raggio r0 ~

Resistenza di terra I A B A, B = dispersori di terra sufficientemente lontani I = corrente che fluisce tra i due dispersori è come se la corrente percorresse il conduttore equivalente a distanza dai dispersori la sezione del terreno è talmente grande che la resistenza è quasi nulla in prossimità dei dispersori le sezioni si restringono e aumenta la resistenza del terreno La R terreno è la somma delle R di terra dei due dispersori

Resistenza di terra La resistenza del terreno compresa tra l’elettrodo emisferico di raggio r0 e l’emisfera di raggio 2r0 vale: metà della resistenza di terra di un elettrodo emisferico è concentrata nell’emisfero di terreno di raggio doppio dell’elettrodo (terre artificiali) qualunque sia la forma del dispersore, a una distanza sufficientemente grande, tutte le superfici equipotenziali divengono emisferiche equivalente emisferico di un dispersore di forma qualsiasi (RT): dispersore di forma emisferica avente la stessa resistenza e raggio il terreno è un conduttore elettrolitico la resistività varia tra 1 e 10000 Ω con la natura geologica del terreno umidità temperatura la resistività diminuisce con l’aumentare di

I potenziali del terreno La caduta di tensione dU sullo strato emisferico elementare di raggio r e spessore dr vale: Un punto del terreno posto a distanza r assume un potenziale (rispetto all’infinito) Andamento del potenziale nel terreno percorso da corrente dove U∞=0

I potenziali del terreno Potenziale dell’elettrodo emisferico: Resistenza di terra: Nel circuito (bipolo) equivalente alla RT i due poli sono rappresentati da: Dispersore Punto all’infinito a potenziale zero Punto suff lontano dal dispersore dove il potenziale sia trascurabile (potenziale indisturbato)

Dispersori in parallelo 2 elettrodi emisferici di uguale raggio r0 corrente dispersa I terreno omogeneo di resistività ρ Ciascun elettrodo disperderà la corrente I/2 gli elettrodi assumono lo stesso potenziale

Dispersori in parallelo Se d >> r0 i due dispersori possono considerarsi in parallelo Due elettrodi possono essere considerati in parallelo quando è zero il potenziale prodotto dall’uno sull’altro. In teoria i dispersori non sono mai in parallelo (solo all’infinito l’influenza reciproca è nulla) In pratica è sufficiente che siano distanti circa d>10r0  per poter essere considerati in parallelo (r0=raggio dell’equivalente emisferico del dispersore). 

Resistenza verso terra di una persona Piede = dispersore se piastra circolari di raggio rp con ρ in Ωm Uo Piedi ~ 2 dispersori in parallelo La resistenza della persona e del terreno fino un punto all’infinito vale: resistenza corpo umano Rtc Rc Uo Uc

Tensione totale e tensione di contatto carcassa di un apparecchio dispersore di resistenza RT TENSIONE TOTALE di terra TENSIONE di CONTATTO UC : tensione alla quale è soggetto il corpo umano durante un guasto d’isolamento TENSIONE di CONTATTO a VUOTO UC0 : tensione preesistente al contatto tra la carcassa e il punto del terreno occupato dalla persona esempi …

Tensione totale e tensione di contatto Es. 1) Corrente di guasto I struttura metallica della gru assume il potenziale UT La persona si trova in un punto del terreno a potenziale zero soggetta a parte della UT

Tensione totale e tensione di contatto guasto d’isolamento Es. 2) assume il potenziale UT rispetto all’infinito La persona si trova in un punto in prossimità del dispersore (punto a potenziale diverso da zero) La resistenza della persona verso terra non è più in parallelo con RT Il contatto della persona con la carcassa non cambia apprezzabilmente UT ma modifica l’andamento dei potenziali del terreno solo una piccola parte della UT ! tra piedi e gru

Tensione totale e tensione di contatto Es. 3) la persona tocca contemporaneamente il gancio della gru ed una conduttura idrica (buon collegamento con il terreno) dispersore di bassa resistenza RTA (<<RTC) Uc maggiore

Contatti diretti ed indiretti Se si entra in contatto con una parte dell’impianto normalmente in tensione (conduttore, fusibile) che è diventato casualmente accessibile si parla di contatto diretto. Si dice contatto indiretto se una persona va in contatto con una massa o con una parte metallica connessa ad essa durante un guasto dell’isola-mento. Il secondo è sicuramente il più pericoloso.

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