Kiezen tussen aardingsstaven en -platen in verschillende bodemomstandigheden

Aardingsstaven (Afbeelding 1) en aardplaten (Afbeelding 2) zijn essentieel in de elektrische aarding van gebouwen en andere constructies. Hun belangrijkste doel is om elektrische stroom met een lage weerstand naar de aarde te leiden in het geval van een storing of blikseminslag. De keuze tussen aardstaven en -platen is cruciaal bij het ontwerpen van een veilig en effectief aardingstraject voor een elektrisch systeem. Deze beslissing hangt sterk af van het omliggende bodemtype. Dit artikel gaat in op de invloed van de bodemgesteldheid op de keuze van aardelektroden en onderzoekt de cruciale aspecten waarmee rekening moet worden gehouden voor een optimaal systeemontwerp.

Inhoudsopgave

• Grondplaat vs grondpen voor verschillende bodems
  • Rotsachtige of zeer harde grond
  • Kleigrond
  • Zand- of kiezelgrond
  • Leemgrond
  • Natte of drassige grond
  • Andere factoren
• Bodemonderzoek
• FAQ

Grondplaat vs grondpen voor verschillende bodems

De keuze tussen aardstaven en platen hangt af van verschillende factoren, zoals de bodemgesteldheid, de beschikbare ruimte en de plaatselijke elektriciteitsvoorschriften. Hier is een algemene gids om te helpen kiezen op basis van verschillende bodemomstandigheden:

Rotsachtige of zeer harde grond

• Aardingsstaven: Het aanbrengen van grondpennen in rotsachtige of harde bodems kan moeilijk zijn zonder speciale apparatuur. Ze kunnen nog steeds effectief zijn als je een gat kunt boren dat diep genoeg is voor de staaf.
• Aardplaten: Grondplaten zijn gemakkelijker te installeren in rotsachtige omstandigheden omdat ze in een sleuf kunnen worden begraven en minder diep hoeven te zijn.

Kleigrond

• Aardingsstaven: Kleigrond heeft doorgaans goede geleidende eigenschappen vanwege het vochtgehalte. Aardingsstaven zijn meestal geschikt voor kleigronden, omdat ze tot de vereiste diepte kunnen worden gedreven om een verbinding met de aarde te maken met een lage weerstand.
• Aardplaten: Hoewel ze niet zo vaak nodig zijn in kleigronden, kunnen grondplaten gebruikt worden als de grond te dicht is voor staven of een hoge grondwaterspiegel heeft.

Zand- of kiezelgrond

• Aardingsstaven: Zand- of kiezelgrond heeft vaak een slechte geleiding door de lage vochtretentie. Daarom kunnen langere grondstaven nodig zijn om een diepte met voldoende bodemvochtigheid te bereiken.
• Aardplaten: Grondplaten kunnen minder effectief zijn in zanderige of kiezelachtige bodems vanwege hun grote oppervlak en slechte geleidbaarheid, maar ze kunnen worden gebruikt als ze op een diepte worden geïnstalleerd waar de bodem vochtiger is.

Leemgrond

• Aardingsstaven: Leemgrond is ideaal voor grondstaven omdat het meestal een balans heeft van zand, slib en klei, wat zorgt voor een goede geleiding en het gemakkelijk maakt om de staven in te slaan.
• Aardplaten: Grondplaten zijn meestal niet nodig in leemgrond, tenzij dit de voorkeur heeft of wordt voorgeschreven door de plaatselijke wetgeving.

Natte of drassige grond

• Aardingsstaven: Natte of drassige bodems zijn zeer geleidend, dus aardingspennen kunnen zeer effectief zijn. De grond kan echter te zacht zijn om de staven te ondersteunen en kan sneller corroderen.
• Aardplaten: Grondplaten kunnen worden gebruikt als ze onder de grondwaterspiegel worden geïnstalleerd om een goede geleiding te garanderen.

Andere factoren

Bij het kiezen tussen aardingsstaven en -platen is het ook belangrijk om andere factoren in overweging te nemen, zoals:

• Geleidende bodems: Grondpennen genieten de voorkeur vanwege hun kosteneffectiviteit en diepe indringing.
• Niet-geleidende bodems: Grondplaten worden aanbevolen omdat ze een groter oppervlak hebben en een hoge bodemweerstand kunnen overwinnen (wordt later besproken).
• Ondiepe installaties of beperkte ruimte: Grondplaten bieden meer flexibiliteit en zijn gemakkelijker te installeren in ondiepe gebieden waar het aandrijven van staven een uitdaging is.

In alle gevallen is het essentieel om de aardingsweerstand na installatie te meten om er zeker van te zijn dat deze voldoet aan de vereisten van de National Electrical Code (NEC) of andere overheidsinstanties. Meerdere aardelektroden kunnen onderling worden verbonden om het gewenste weerstandsniveau te bereiken.

Tabel 1: Grondpen vs grondplaat

Functie	Aardingspen	Grondplaat
Geschikte bodemomstandigheden	Diepe, homogene bodems	Ondiepe, gelaagde bodems, bodems met hoge weerstand
Installatieproces	Easy	Moeilijker
Installatiediepte	Minimale diepte van 2,4 meter (8 voet)	Minimale diepte van 0,6 meter (2 voet)
Oppervlakte	Klein	Groot
Weerstand	Hoog	Laag
Corrosiegevoeligheid	Hoog	Laag

Bodemonderzoek

Het testen van de grond voordat je een aardingspen of -plaat installeert is cruciaal. Door de bodemeigenschappen te begrijpen, kan men het meest geschikte type aardelektrode bepalen en de installatiediepte die nodig is om een pad met lage weerstand naar aarde te realiseren. Hier volgen enkele procedures en overwegingen voor bodemonderzoek:

• Visuele inspectie: Begin met een eenvoudig visueel onderzoek van de grond waar het aardingssysteem wordt geïnstalleerd. Kijk naar aanwijzingen voor bodemtype, vochtgehalte en rotsen of andere obstakels.
• Bodemweerstandstesten:
  • De weerstand van de bodem is een belangrijke factor bij het selecteren en ontwerpen van een aardingssysteem. Het meet de weerstand van de bodem om elektrische stroom te geleiden en wordt meestal uitgedrukt in ohm-meters (Ω-m).
  • De Wenner Four-Pin methode is een veelgebruikte techniek om de weerstand van de bodem te meten. Hierbij worden vier gelijkmatig verdeelde metalen staven in de grond geslagen en een stroom door de buitenste twee staven geleid terwijl het potentiaalverschil tussen de binnenste twee staven wordt gemeten. De afstand tussen de staafjes en de gemeten spanning berekenen de weerstand van de bodem.
    
    • 𝞺: Weerstand
    • a: Afstand tussen staven
    • V: Gemeten potentiaalverschil
    • I: Stroom

De weerstand van de bodem kan variëren met de diepte, dus het kan nodig zijn om testen uit te voeren op verschillende diepten om een volledig beeld te krijgen van de elektrische eigenschappen van de bodem.

• Bodembemonstering en -analyse: Bodemmonsters kunnen worden verzameld en naar een laboratorium worden gestuurd voor een gedetailleerde analyse. Het lab kan informatie geven over de bodemsamenstelling (zand, slib, klei, organische stoffen), pH-waarden en corrosieve eigenschappen. Kennis van de pH en chemische samenstelling van de bodem is belangrijk omdat sterk zure of alkalische bodems en bodems met een hoog zoutgehalte de corrosie van metalen aardingscomponenten kunnen versnellen.

• Meting van het vochtgehalte: Bodemvocht heeft een grote invloed op de weerstand, waarbij nattere bodems over het algemeen een lagere weerstand hebben. Het meten van de bodemvochtigheid kan helpen voorspellen hoe de prestaties van het aardingssysteem kunnen veranderen door seizoensgebonden variaties in de bodemvochtigheid.

• Temperatuureffecten: Bodemtemperatuur kan ook de weerstand beïnvloeden. Hoewel het moeilijker is om te meten en er rekening mee te houden, is het vermeldenswaard dat koudere temperaturen de weerstand van de bodem kunnen verhogen.

• Corrosietests: Als het vermoeden bestaat dat de bodem corrosief is, kunnen specifieke tests de aanwezigheid en concentratie bepalen van elementen die metalen aardingscomponenten kunnen aantasten. Dit beïnvloedt de keuze van materialen en beschermende maatregelen.

Hoge bodemweerstand

Bodemweerstand kan de totale weerstand van het aardingssysteem aanzienlijk verhogen. Hier volgen enkele opties die u kunt overwegen wanneer u te maken krijgt met een hoge bodemweerstand:

• Gebruik langere of extra aardstaven om de weerstand te verminderen.
• Overweeg het gebruik van chemische grondpennen die ionen afgeven om de geleiding te verbeteren.
• Installeer een aardplaat op een diepte waar de grond beter geleidt.
• Gebruik geleidende opvulling rond de aardingsstaaf of -plaat om de weerstand te verlagen.
• Behandel de grond met chemicaliën of vocht om de weerstand te verminderen.

Lees ons overzichtsartikel over aarding voor meer informatie over hoe elektrische aarding werkt.

FAQs

Hoe breng je een grondpen aan in rotsachtige grond?

Gebruik een boorhamer of graaf een gat om rotsen te ontwijken, vul het gat op en breng de staaf aan.

Kunnen grondpennen onder een hoek worden geslagen?

Ja, tot 45 graden als verticaal rijden onmogelijk is door obstakels.

Kunnen aardingsstaven horizontaal worden geïnstalleerd?

Als diepte niet haalbaar is, kunnen staven horizontaal begraven worden in een sleuf van minstens 76 cm (30 inch) diep.

Waarom moeten grondpennen dieper in woestijngrond zitten dan in andere grondsoorten?

Woestijngrond heeft een hoge elektrische weerstand, waardoor elektriciteit moeilijker door de grond kan stromen. Daarom moeten grondpennen dieper worden geslagen om een punt te bereiken waar de grond beter geleidt.

Waarom is bodemonderzoek belangrijk voor grondstaven?

Bodemonderzoek helpt bij het kiezen van de juiste lengte en plaatsing van de aardingspen voor een veilige en effectieve aarding in verschillende bodemomstandigheden.