Cum se calculează o priză de pământ
O priză de pământ se dimensionează în trei pași, după Anexa 5.34 a Normativului I7-2011.
- Rezistivitatea solului. Se citește din tabelul A5.34-2 al normativului, care dă pentru fiecare tip de sol un domeniu de variație și o valoare recomandată pentru calculele preliminare. Pământul argilos, cel mai des întâlnit în curțile din România, are 80 Ω·m. Din tabel am păstrat doar solurile în care chiar se bate un electrod; apele, pe care normativul le dă ca referință, nu-și au locul aici.
- Rezistența unui singur electrod. Depinde de rezistivitatea solului, de lungimea electrodului și de diametrul lui. Lungimea e factorul care decide. Electrodul bătut pornește de la suprafață, deci capătul lui de sus este la cota 0 a pământului.
- Rezistența prizei întregi. Electrozii apropiați își fac umbră unul altuia, deci nu se adună ca niște rezistențe în paralel. Normativul introduce factorul de utilizare u, iar rezistența prizei este Relectrod / (n × u).
Rezultatul se compară cu pragul din articolul 5.5.7.11: cel mult 4 Ω la o priză folosită numai pentru protecția împotriva șocurilor electrice, cel mult 1 Ω la o priză comună cu cea a instalației de protecție împotriva trăsnetului. Articolul 5.5.8 cere, în plus, cel puțin 20 m între priza clădirii și priza postului de transformare care o alimentează; dacă distanța nu se poate respecta, se face o priză comună de cel mult 1 Ω.
De ce contează adâncimea mai mult decât numărul de electrozi
Într-un pământ argilos de 80 Ω·m, cu electrozii bătuți de la suprafață și așezați în linie la distanța dublă față de lungimea lor, pragul de 4 Ω se atinge astfel:
| Adâncimea unei verticale | Electrozi înseriați | Rezistența unei verticale | Verticale | Electrozi de cumpărat |
| 1,5 m | 1 | 48,4 Ω | 17 | 17 |
| 3 m | 2 | 27,1 Ω | 9 | 18 |
| 4,5 m | 3 | 19,3 Ω | 7 | 21 |
| 6 m | 4 | 15,0 Ω | 5 | 20 |
| 7,5 m | 5 | 12,4 Ω | 4 | 20 |
| 9 m | 6 | 10,6 Ω | 4 | 24 |
Două cifre diferite, pe care merită să nu le confunzi: verticalele sunt coloanele pe care le bați în pământ, iar electrozii sunt bucățile de 1,5 m pe care le cumperi. O verticală de 3 m înseamnă doi electrozi înseriați, deci două verticale de 3 m înseamnă patru electrozi. De la o verticală de 1,5 m la una de 9 m, numărul de verticale scade de la 17 la 4, dar numărul de electrozi nu scade la fel — de la 17 ajunge la 24. Conductorul de legătură, la rândul lui, nu scade: distanța recomandată dintre verticale este un multiplu al adâncimii lor, deci cu verticale mai adânci le așezi mai rar și desfășurarea prizei rămâne aproape aceeași.
Prețul materialelor nu urmează, de aceea, o regulă simplă. Pe de o parte scad lucrurile care se pun o dată pe fiecare verticală — vârful de batere și piesa de legătură; pe de altă parte cresc electrozii. În exemplul de mai sus cea mai ieftină variantă nu este nici cea mai puțin adâncă, nici cea mai adâncă. De asta calculatorul îți arată prețul fiecărei variante, în loc să-ți recomande una.
Ce câștigi sigur din adâncime sunt două lucruri: sapi și bați în mult mai puține locuri, și prinzi un sol mai umed, care nu îngheață iarna — rezistența prizei rămâne aproape aceeași tot anul, în loc să urce când se usucă sau îngheață stratul de la suprafață. De asta electrozii se înseriază unul în altul.
Rezistivitatea solurilor din tabelul A5.34-2
| Natura solului | Domeniul de variație | Valoare de calcul |
| Pământ, humă, turbă (foarte umede) |
15…20 Ω·m |
20 Ω·m |
| Cernoziom |
10…70 Ω·m |
50 Ω·m |
| Humă vânătă cu conținut de sulfură de fier |
10…20 Ω·m |
10 Ω·m |
| Pământ arabil |
40…60 Ω·m |
50 Ω·m |
| Pământ argilos, argilă |
40…150 Ω·m |
80 Ω·m |
| Pământ cu pietriș |
100…500 Ω·m |
200 Ω·m |
| Loess, pământ de pădure |
100…300 Ω·m |
200 Ω·m |
| Argilă cu nisip |
100…300 Ω·m |
200 Ω·m |
| Pământ nisipos |
150…400 Ω·m |
300 Ω·m |
| Nisip foarte umed |
100…500 Ω·m |
400 Ω·m |
| Balast cu pământ |
500…6.000 Ω·m |
1.000 Ω·m |
| Nisip, nisip cu pietriș |
100…2.000 Ω·m |
1.000 Ω·m |
| Roci, bazalt |
10.000 Ω·m |
10.000 Ω·m |
| Stâncă compactă |
100.000 Ω·m |
100.000 Ω·m |
Factorul de utilizare u, tabelul A5.34-5
Cu cât electrozii sunt mai mulți și mai apropiați, cu atât își fac mai multă umbră și factorul scade. Valorile de mai jos sunt pentru electrozi verticali; pentru un număr care nu e în tabel, calculatorul interpolează între rândurile vecine.
| Electrozi | a = l, în linie | a = 2l, în linie | a = 3l, în linie | a = l, pe contur | a = 2l, pe contur | a = 3l, pe contur |
| 2 |
0,85 |
0,90 |
0,95 |
— |
— |
— |
| 3 |
0,80 |
0,85 |
0,90 |
0,75 |
0,80 |
0,90 |
| 4 |
0,75 |
0,82 |
0,88 |
0,65 |
0,75 |
0,85 |
| 5 |
0,70 |
0,80 |
0,85 |
0,62 |
0,72 |
0,82 |
| 6 |
0,65 |
0,78 |
0,82 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
| 10 |
0,60 |
0,75 |
0,80 |
0,55 |
0,66 |
0,75 |
| 20 |
0,50 |
0,70 |
0,75 |
0,50 |
0,61 |
0,70 |
| 40 |
— |
— |
— |
0,40 |
0,55 |
0,65 |
| 60 |
— |
— |
— |
0,38 |
0,52 |
0,62 |
| 100 |
— |
— |
— |
0,35 |
0,50 |
0,60 |
Cele două sisteme: vertical și orizontal
Diferența nu este „cu țăruși" față de „fără țăruși" — amândouă se fac cu țăruși. Diferă felul țărușului și felul în care se leagă între ei:
- Sistemul vertical folosește țăruși rotunzi Ø20 de 1,5 m, care se înșiră unul în altul ca să coboare adânc: patru bucăți înseamnă o verticală de 6 m. Verticalele se leagă între ele cu conductor rotund Ø10, prins mecanic cu o piesă de legătură în cruce. Se merge în jos, după straturile umede.
- Sistemul orizontal folosește țăruși în cruce, fiecare dintr-o singură bucată, pe lungimea aleasă (1…3 m). Se bat la distanță unul de altul și se leagă cu platbandă zincată 40×4 îngropată, sudată de fiecare țăruș. Se merge în lateral, pe suprafață.
La sistemul orizontal platbanda nu este doar o legătură: fiind îngropată, e și ea electrod, deci lucrează în paralel cu țărușii. Normativul tratează cazul la Anexa 5.34, punctul D1:
R = (Rțăruși × Rplatbandă) / (Rțăruși + Rplatbandă)
De aceea lungimea platbandei nu se alege: ea rezultă din câți țăruși sunt și la ce distanță stau. Dacă alegi țăruși mai lungi, fiecare disperseză mai bine, îți trebuie mai puțini, iar sistemul iese mai scurt. În pământ argilos de 80 Ω·m, cu distanța dublă față de lungime, pragul de 4 Ω se atinge cu nouă țăruși de 1 m și 16 m de platbandă, sau cu patru țăruși de 2,5 m și 15 m de platbandă.
Distanța dintre țăruși are temei în normativ: art. 6.3.4.2 cere electrozi verticali „distanțați între ei la o distanță cel puțin egală cu lungimea electrozilor", dispuși în linie sau triunghi, cu lungimea totală de minimum 6 m. Deci a = l este minimul admis; calculatorul propune dublul, pentru că electrozii își fac mai puțină umbră. Tot acolo se cere ca legăturile orizontale îngropate să stea la cel puțin 50 cm adâncime, dar nu mai puțin decât adâncimea de îngheț a solului.
Ce intră în necesarul de materiale
- Electrozii. La sistemul vertical, țăruși rotunzi Ø20 de 1,5 m: o verticală bătută la 4,5 m înseamnă trei electrozi înseriați, iar șapte astfel de verticale înseamnă 21 de electrozi. Au vârf și gaură de înnădire, deci intră unul în altul, fără mufe. La sistemul orizontal, țăruși în cruce, fiecare dintr-o bucată, pe lungimea aleasă.
- Vârful de batere, numai la sistemul vertical, câte unul la capătul de jos al fiecărei verticale: el deschide drumul în pământ și protejează capătul țevii. Nu unul pe electrod — electrozii de deasupra intră în cel de jos. Țărușul în cruce are vârful lui, deci nu are nevoie.
- O piesă de legătură în cruce pe fiecare verticală, între conductorul rotund și electrodul Ø20 de la suprafață. La sistemul orizontal nu intră în listă: acolo platbanda se sudează de țăruș, iar sudura se izolează cu bandă anticoroziune.
- Legătura dintre electrozi: la sistemul vertical, conductor rotund Ø10 din oțel zincat, cumpărat la metru; la cel orizontal, platbandă zincată 40×4, care se vinde la kilogram, în colaci de circa 52 kg.
- Bandă anticoroziune peste conexiunile din pământ, care înlocuiește smoala topită de odinioară. Un rulou ajunge la opt țăruși.
- Eclisa de separație banda/bandă. La sistemul orizontal intră întotdeauna: se intercalează în platbandă și e punctul în care priza se desface ca să poată fi măsurată. La sistemul vertical apare doar când priza e comună cu paratrăsnetul, ca să poți despărți cele două instalații.
- Cutia de vizitare, numai la sistemul vertical, una singură pentru toată priza, la clema unui electrod, ca strângerile să poată fi verificate periodic, cum cere capitolul 8 al normativului. La sistemul orizontal rolul ei îl face eclisa de separație.
Întrebări frecvente
Ce rezistență trebuie să aibă priza de pământ?
Normativul I7-2011, articolul 5.5.7.11, cere cel mult 4 Ω atunci când priza este folosită numai pentru protecția împotriva șocurilor electrice, și cel mult 1 Ω atunci când aceeași priză este comună cu priza instalației de protecție împotriva trăsnetului. Articolul 5.5.8 adaugă un al treilea caz: între priza clădirii și priza postului de transformare care o alimentează trebuie să fie cel puțin 20 m, iar dacă distanța nu se poate respecta se face o priză comună de cel mult 1 Ω.
Câte verticale trebuie ca să cobor sub 4 Ω?
Mai întâi, două cuvinte care nu înseamnă același lucru: o „verticală" este o coloană bătută în pământ, iar un „electrod" este bucata de 1,5 m pe care o cumperi. O verticală de 3 m înseamnă doi electrozi înseriați, deci două verticale de 3 m înseamnă patru electrozi. Câte verticale îți trebuie depinde în primul rând de sol și de cât de adânc bați. Într-un pământ argilos de 80 Ω·m, o verticală de 1,5 m are 48 Ω și ai nevoie de șaptesprezece ca să cobori sub 4 Ω; bătută la 6 m, din patru electrozi înseriați, aceeași verticală are 15 Ω și ajung cinci. Calculatorul îți arată, lângă rezultat, toate variantele cu prețul lor. Atenție la o capcană: mai puțini electrozi nu înseamnă automat mai ieftin, și nici invers. Scad vârfurile de batere și clemele, dar cresc tronsoanele de țeavă, iar conductorul de legătură rămâne aproape același, fiindcă electrozii se așază mai rar. Ce câștigi cu adevărat din adâncime este mai puține găuri de săpat și o rezistență mai stabilă peste an, fiindcă la 3–6 m solul rămâne umed și iarna, când stratul de la suprafață îngheață și rezistivitatea lui urcă.
De ce nu se adună electrozii ca niște rezistențe în paralel?
Pentru că electrozii apropiați își fac umbră unul altuia: zonele de pământ prin care se împrăștie curentul se suprapun, deci al doilea electrod nu mai aduce un câștig întreg. Anexa 5.34 a normativului ține cont de asta cu un factor de utilizare u, care depinde de numărul electrozilor, de distanța dintre ei și de felul în care sunt așezați. Rezistența prizei este r / (n × u), nu r / n. La zece electrozi așezați în linie la distanța dublă față de lungimea lor, u este 0,75 — adică pierzi un sfert din câștigul teoretic.
La ce distanță se pun electrozii între ei?
Cu cât mai rar, cu atât mai bine: umbra scade. Tabelul din normativ cotează trei situații — distanța egală cu lungimea electrodului, dublul și triplul ei. Calculatorul folosește dublul, care e varianta obișnuită în curte: la un electrod bătut la 1,5 m înseamnă 3 m între electrozi, iar la unul de 4,5 m înseamnă 9 m. De asta, cu cât bați mai adânc, cu atât priza se întinde pe mai mult teren, chiar dacă electrozii sunt mai puțini. Dacă la tine distanțele ies altfel, spune-ne și îți verificăm noi calculul.
Ce diametru are electrodul și cât contează?
Electrodul este Ø20 mm, scris pe fișa produsului (Type 219 20 ST FT) și confirmat de piesa de legătură, cotată „Rd 20 mm". Diametrul contează oricum puțin: intră sub logaritm în formulă, așa că o diferență de câțiva milimetri schimbă rezistența cu procente. Adâncimea la care bați și natura solului sunt cele care decid.
Rezultatul calculului înlocuiește măsurarea?
Nu. Rezistivitatea solului se schimbă cu umiditatea și cu anotimpul, iar valorile din tabelul normativului sunt recomandate pentru calcule preliminare. Calculul îți spune de câți electrozi să pleci și ce să cumperi; recepția se face prin măsurare, cu metoda din Anexa 8.2, iar strângerile se verifică periodic — de asta lista include o cutie de vizitare.
Ce nu include calculul?
Nu include priza de pământ naturală din fundația de beton armat (Anexa 5.34 punctul B), care de obicei se folosește împreună cu electrozii și coboară rezistența, nici prizele formate din mai multe prize vecine legate în paralel (Anexa 5.34 punctul D2). Nu include nici conductorul de legare la pământ din clădire până la bara principală. Pentru acestea, cere un proiect.
Rezultatele sunt orientative și nu înlocuiesc proiectul verificat de un electrician autorizat. Recepția prizei se face prin măsurare, cu metoda din Anexa 8.2 a normativului.