Por que escribín esta comparación

Levo máis dunha década no sector da protección contra raios e a posta a terra. Todas as semanas falo con compradores estranxeiros (contratistas eléctricos, enxeñeiros de subestacións, xestores de proxectos de telecomunicacións) para decidir que material para a vara de terra especificar. A primeira pregunta sempre é sobre o custo inicial. Pero despois de 12 anos axudando aos clientes a obter de todo, desde varas revestidas de cobre ata materiais de soldadura exotérmica, a vara co prezo de venda máis baixo non é a máis económica durante a vida útil da instalación.

Este artigo analiza o custo real por contador instalado para tres tipos de varillas de terra: aceiro revestido de cobre (CCS), cobre puro e aceiro galvanizado en quente, segundo o custo do material, os factores de instalación, as taxas de corrosión e os datos de vida útil que rastreamos en SHIBANG. Se es un enxeñeiro que escribe unha especificación ou un xestor de compras que compara orzamentos, estes son os datos que necesitas para tomar unha decisión que se manteña durante toda a vida útil do deseño da túa instalación.

Os tres materiais da vara de terra dunha ollada

1. Vara de terra de aceiro revestido de cobre (CCS)

As varillas de aceiro revestidas de cobre constan dun núcleo de aceiro de alta resistencia e baixo contido en carbono (contido de carbono ~0,15 %) cunha capa de cobre unida mediante electroconformación. A pureza do cobre é ≥99,95 % e o grosor estándar da capa é ≥0,254 mm. EnVara de terra de aceiro revestido de cobre de SHIBANGliña, os diámetros varían de 14,2 mm a 25 mm (de 5/8″ a 3/4″), lonxitudes de 1,2 m a 3,0 m e resistencia á tracción ≥580 N/mm².

Aínda recordo estar de pé xunto á nosa liña de electroformado na fábrica de SHIBANG, vendo un lote de varillas CCS de 16 mm saír do tanque de galvanoplastia. O operador comproba cada varilla cunmedidor de espesor magnético— un dispositivo portátil que le o grosor da capa de cobre medindo a atracción magnética a través do cobre. Un lote foi sinalado porque o calibre marcaba 0,248 mm na punta de avance, só 6 micras por debaixo da especificación de 0,254 mm. Todo o lote volveu para ser retraballado. Esa disciplina é importante cando unha vara acaba en arxila costeira ao outro lado do mundo.

A capa de cobre proporcionaresistencia á corrosión e condutividade do cobre puro na superficie, mentres que o núcleo de aceiro proporciona resistencia mecánica para a introdución en solo denso. A unión cobre-aceiro compróbase dobrando a vara 90° nun radio de 100 mm sen fracturas nin delaminación. A vida útil en solo típico supera os 50 anos. Esta combinación é o motivo polo que CCS é a especificación de posta a terra predeterminada en todo o mundo.

2. Varilla de terra de cobre puro

As varillas de cobre puro usan cobre T2 (≥99,95 % de pureza).Vara de terra de cobre puro de SHIBANGpáxina, hai dispoñibles as mesmas opcións de diámetro e lonxitude que o CCS. Pero o cobre é significativamente máis caro que o aceiro por quilogramo. Unha varilla de cobre sólida ofrece a menor resistencia para un diámetro determinado, cun excelente rendemento á corrosión en solos agresivos. Non obstante, o cobre puro é brando: ao introducirse en solo rochoso ou compactado, corres o risco de dobrar ou expandir o extremo, razón pola cal moitos contratistas perforan furados piloto con antelación. Esa man de obra adicional súmase ao xa elevado custo do material.

Un contratista de Manila chamoume unha vez, frustrado porque as varillas galvanizadas da súa torre de telecomunicacións na ladeira do outeiro se oxidaran despois de só 4 anos en arxila costeira. A substitución requiriu unha escavación arredor dunha cimentación de formigón activa. Só a man de obra superou o que as varillas CCS terían custado inicialmente. «Debería ter prestado atención aos datos de pulverización salina que me mostraches», admitiu. Esa chamada quedoume gravada; por iso lle pregunto primeiro a cada cliente sobre as condicións do solo.

3. Vara de terra de aceiro galvanizado en quente

As varillas de aceiro galvanizado son aceiro baixo en carbono cun revestimento de zinc aplicado mediante galvanización por inmersión en quente. A capa de zinc proporciona protección de sacrificio: corroe primeiro, protexendo o aceiro subxacente. EnVara de terra galvanizada de SHIBANGliña de produtos, estas varas comparten as mesmas dimensións pero teñen o prezo unitario máis baixo entre as tres opcións.

O grosor do revestimento de zinc adoita oscilar entre os 55 e os 85 µm. En solos con pH neutro e boa drenaxe, unha varilla galvanizada pode durar entre 15 e 25 anos. Pero en solos ácidos (pH inferior a 5,5) ou en ambientes salinos, a capa de zinc pode consumirse en 5 ou 8 anos, tras os cales o núcleo de aceiro corroese rapidamente. Vin varillas galvanizadas retiradas de proxectos costeiros despois de só 6 anos co zinc completamente desaparecido. Facemos pasar cada lote polas nosas...cámara de pulverización de sala un 5 % de NaCl durante un mínimo de 72 horas: esa proba revela buratos no revestimento de zinc que ningunha inspección visual detectaría.

As varillas de aceiro galvanizado teñen aplicacións lexítimas. As conexións temporais de construcións, os proxectos de curta duración (vida útil de deseño de 5 a 10 anos) e as zonas secas do interior con solo de pH neutro son casos de uso razoables. Aconsello aos compradores que non especifiquen galvanizado para instalacións permanentes en zonas con precipitacións anuais superiores a 800 mm, zonas costeiras a menos de 15 km de auga salgada ou ambientes industriais con exposición a produtos químicos. O nosovara de terra galvanizadaé un produto sólido cando a aplicación se axusta.

Custo da vara de terra por metro instalado: as cifras

A continuación móstrase unha comparación de custos relativos baseada nos nosos datos de exportación en SHIBANG e nos comentarios sobre a instalación de clientes do sueste asiático, Oriente Medio, África e América do Sur.

Conclusión clave:As varillas de CCS custan aproximadamente o mesmo por metro que o aceiro galvanizado cando se ten en conta a súa substitución aos 50 anos, e aforran o traballo de desenterrar varillas corroídas. O cobre puro só ten sentido cando o propietario require unha vida útil sen mantemento superior a 60 anos ou cando o solo é demasiado agresivo mesmo para o revestimento de CCS.

Desglose do custo instalado por material

Aceiro revestido de cobre: ​​a elección equilibrada

O revestimento de cobre mínimo de 0,254 mm proporciona unha resistencia á corrosión próxima á do cobre puro durante as primeiras décadas. O núcleo de aceiro faino o suficientemente ríxido para a condución directa sen perforación previa na maioría dos solos. Os acopladores roscados permiten unir varias seccións para alcanzar profundidades de 6 m ou máis para subestacións de alta tensión. Ovara de terra de aceiro revestido de cobreO erro de rectitude é ≤1 mm/m — crítico ao perforar a profundidade, porque unha vara curvada desvíase baixo terra.

Fixen un seguimento de proxectos nos que se inspeccionaron as varillas de CCS despois de 15 anos en arxila costeira. O revestimento de cobre permaneceu intacto en máis do 95 % da superficie. As rabuñaduras localizadas da colocación só mostraron ferruxe superficial no aceiro exposto. A varilla seguía sendo totalmente funcional. Ese rendemento no mundo real é o motivo polo que CCS representa o 80 % dos nosos pedidos de exportación, respaldados pola fabricación certificada ISO 9001:2008 na nosa fábrica.

Cobre puro: cando o custo do material é secundario á vida útil

Vendo menos varillas de cobre puro que de CCS, pero os compradores que as escollen teñen razóns específicas. As plataformas mariñas, as plantas desalinizadoras costeiras e as instalacións químicas adoitan especificar cobre puro porque a xanela de mantemento é extremadamente estreita: se unha varilla falla en servizo, o custo de deter a produción para substituíla é astronómico.

Nunha matriz de 3 varillas de 2,4 m cada unha, a elección de cobre puro en lugar de CCS engade unha prima que é insignificante para unha subestación importante pero máis difícil de xustificar para unha pequena torre de telecomunicacións. A nosavara de terra de cobre puroprodúcese a partir de lingotes de cobre T2 con trazabilidade total do material e proporcionamos certificados de fábrica con cada envío de exportación. Cada varilla pasa por unha inspección visual e dimensional antes do embalaxe. Insisto nisto porque un pedido de cobre puro é un investimento significativo e o comprador necesita saber exactamente o que está a recibir desde a primeira varilla ata a última.

Aceiro galvanizado: menor custo inicial, maior custo ao longo da súa vida útil

Quero ser honesto sobre o aceiro galvanizado porque vin demasiados proxectos nos que a decisión inicial de aforro de custos levou a reparacións caras unha década despois. A táboa anterior supón unha substitución cada 50 anos, pero o custo da substitución vai máis alá da propia varilla: escavación, reintrodución, reconexión e probas. Nos mercados desenvolvidos, a man de obra por si soa pode superar o custo da varilla varias veces. O nosovara de terra galvanizadaé un produto sólido, pero só cando sabes que a aplicación encaixa.

Factores que cambian a ecuación de custos

Resistividade do solo

A resistividade do solo é a variable individual máis importante. AEstándar IEEE 81-2012proporciona métodos de medición. Unha vara en solo de 100 Ω·m (margo típico) consegue unha fracción da resistencia da mesma vara en solo de 1000 Ω·m (grava areosa seca). Os materiais de baixa condutividade, como o aceiro galvanizado, poden necesitar máis varas ou unha penetración máis profunda para cumprir o obxectivo, o que elimina calquera vantaxe de custo inicial. Sempre pido aos clientes datos de resistividade do solo antes de recomendar, porque este único parámetro cambia por completo a elección óptima.

Condicións de condución

O solo rochoso cambia a economía. Se o contratista ten que perforar previamente, os custos da man de obra aumentan para calquera tipo de varilla. O cobre puro é o máis afectado porque se dóbra máis facilmente; unha vez recibín un envío de volta dun contratista en Kenya que intentou cravar varillas de cobre sólido de 20 mm en laterita e dobrou tres varillas nos primeiros 50 cm. As varillas CCS soportan o impacto moito mellor porque o núcleo de aceiro absorbe a enerxía do martelo sen deformación plástica. Para solos cun contido significativo de rocha, recomendamos comezar cunha varilla CCS seccional equipada cunha punta de cravado endurecida. Engade un pequeno sobrecusto por varilla, pero evita o fallo de instalación máis común que vemos nos nosos pedidos de exportación.

Requisitos do código

Os códigos eléctricos nacionais tratan os materiais das varas de terra de forma diferente.NEC (NFPA 70)Nos EUA requírese unha resistencia á terra de 25 Ω ou menos para unha soa vara. As normas europeas segundo a IEC 60364 especifican o grosor mínimo de cobre unido para a conexión a terra permanente. ONorma IEC 62561-2cobre os requisitos para os eléctrodos de terra nos sistemas de protección contra raios. Comprobar os requisitos do código local é esencial e axudo aos nosos clientes a xestionalos como parte do soporte pre-venda.

Como abordo a selección de varillas de terra para os nosos clientes

Cando un novo cliente se pon en contacto comigo para unha consulta sobre unha varillas de terra, fago tres preguntas:

1. Cal é o tipo de solo e a súa resistividade?— Se carecen dun estudo topográfico, fago unha estimación baseándome en datos xeolóxicos rexionais.
2. Cal é a vida útil do deseño?— As subestacións e as torres de telecomunicacións precisan de 30 a 50 anos. As instalacións temporais poden precisar só de 5 a 10.
3. É accesible o sistema de toma de terra?— Enterrado baixo formigón é permanente; as varillas nun pozo accesible pódense probar e substituír.

Segundo as súas respostas, 8 de cada 10 veces recomendovarillas de terra de aceiro revestido de cobrePara riscos de corrosión extremos ou unha vida útil moi longa, recomendovarillas de terra de cobre puro. Varillas de aceiro galvanizadoestán reservados para instalacións temporais ou proxectos con orzamento limitado nos que o propietario acepta o risco de substitución.

Ademais da vara, o sistema de posta a terra inclúe acopladores, materiais de soldadura exotérmica, condutores de posta a terra e pinzas de proba. O nosoPáxina de categorías de Vara de Terra e Vara de Terraabrangue estes. Tamén escribín sobreVarillas roscadas con cobre para aplicacións en edificioseBarras de aceiro de alta resistencia para sistemas de posta a terracomo recursos complementarios para enxeñeiros que deseñan solucións completas de posta a terra.

Preguntas frecuentes