اجرای بنتونیت چاه ارت استاندارد

ایمنی در تاسیسات الکتریکی حرف اول را می زند. یکی از ارکان اصلی برقراری امنیت، اجرای صحیح سیستم ارت یا اتصال به زمین است. این سیستم مسیر مشخصی را برای جریان های ناخواسته الکتریکی در نظر می گیرد و از بروز برق گرفتگی و آسیب به تجهیزات الکتریکی جلوگیری می کند.

در گذشته از روش های سنتی مانند استفاده از زغال یا نمک برای بهبود هدایت الکتریکی چاه ارت استفاده می شد. اما این روش ها کارایی و ماندگاری لازم را نداشتند. امروزه بنتونیت به عنوان ماده ای موثر و به صرفه، جایگزین روش های قدیمی شده است. در این مقاله به بررسی جامع اجرای چاه ارت استاندارد با بنتونیت می پردازیم.

همانطور که می‌دانید بنتونیت ماده ای است که در حفاری بسیار کاربرد دارد. بنتونیت چاه ارت پس از اینکه به صورت فعال شده در می‌آید قابل استفاده برای ارتینگ است. در این مقاله با انواع بنتونیت و روش استفاده از بنتونیت چاه ارت آشنا خواهید شد. بنتونیت حفاری ماده‌ای معدنی است از دسته رس‌ها یا شبه رس که عموماً حاوی مونتموریلونیت و به میزان اندک بیدلیت است.

بنابراین منظور از بنتونیت، رسی است که ۸۵-۹۰ درصد کانی مونتموریلونیت داشته باشد و خواصی که برای بنتونیت مرغوب عنوان می‌کنند، بستگی به میزان مونتمریلونیت آن دارد. بنتونیت عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شود:

• بنتونیت‌های سدیم دار یا متورم
• بنتونیت‌های کلسیم دار یا غیر متورم

خرید بنتونیت حفاری با کیفیت و مناسب ترین قیمت

انواع مختلف بنتونیت با توجه به ویژگی‌هایی که دارند، در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند. به عنوان مثال بنتونیت کلسیم دار در تهیه ماسه ریخته گری، به عنوان جاذب روغن و یا  گریس، فیلتراسیون، صاف کردن و همچنین تهیه خوراک دام استفاده می‌شود.

از بنتونیت سدیم دار اغلب در تهیه گل و سیال حفاری استفاده می‌شود. بنتونیت‌های فعال شده با اسید، در تهیه خاک بنتونیت مخصوص فضولات حیوانی جاذب گریس و روغن به کار می‌روند. بنتونیت متورم یا همان بنتونیت سدیم دار قابلیت جذب آب را تا چندین برابر حجم معمولی خود داراست.

به طوری که پس از جذب آب این ماده حالت ژله‌ای و چسبندگی به خود می‌گیرد. این نوع بنتونیت (بنتونیت سدیم دار) معمولاً در سیالات حفاری و دوغاب دیواره‌ها و به عنوان بنتونیت چاه ارت استفاده می‌شود.

ویژگی های بنتونیت مناسب برای چاه ارت

مهم ترین ویژگی بنتونیت برای استفاده در چاه ارت، خاصیت جذب آب بالای آن است. بنتونیت با جذب رطوبت محیط، همواره حالت مرطوب داشته و همین امر باعث بهبود هدایت الکتریکی خاک اطراف چاه ارت می شود. همچنین بنتونیت از خشک شدن و خوردگی الکترود زمین (میل ارت) جلوگیری می کند و به افزایش طول عمر چاه ارت کمک می کند.

مزایای استفاده از بنتونیت در چاه ارت

استفاده از بنتونیت در اجرای چاه ارت با مزایای قابل توجهی همراه است که در ادامه به برخی از آن ها اشاره می کنیم:

• بهبود هدایت الکتریکی: بنتونیت با جذب رطوبت، محیطی با هدایت الکتریکی بالا در اطراف الکترود زمین ایجاد می کند. این امر باعث می شود جریان های نشتی به راحتی به زمین منتقل شوند.
• افزایش طول عمر چاه ارت: بنتونیت از خوردگی و زنگ زدگی الکترود زمین جلوگیری می کند و به همین دلیل طول عمر مفید چاه ارت را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.
• سهولت در اجرا: استفاده از بنتونیت نیاز به تخصص و مهارت خاصی ندارد.

مزیت استفاده از بنتونیت در چاه ارت در مقایسه با ذغال و نمک

• اجرای چاه ارت با استفاده از بنتونیت از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است، زیرا علاوه بر قیمت پایین تر و کیفیت مناسب تر نسبت به ذغال و نمک، از صرف هزینه‌های مربوط به تعویض قطعات خورده شده جلوگیری می‌کند.
• به علت خاصیت خورندگی نمک، پس از مدتی الکترودها به صورت کامل از بین رفته و باید با صرف هزینه نسبت به تعویض الکترودها اقدام نمود. اما بنتونیت موجب خورندگی صفحات و الکترودها نمی‌شود.
• در اثر بارندگی و آب‌های نفوذ کرده به درون خاک، نمک بعد از مدتی شسته شده، به لایه‌های پایینی زمین منتقل می‌گردد و مقاومت زمین افزایش پیدا می‌کند.
• بنتونیت جذب آب بالایی دارد. به همین دلیل برای مدت طولانی رطوبت را در خود نگه می دارد و برای مناطق خشک و کویری مناسب است.
• بالا بودن خاصیت تبادل یونی بنتونیت در مقایسه با مخلوط نمک و ذغال.
• حمل و نقل راحت تر و بهتر بنتونیت در مقایسه با ذغال و نمک.

اجرای چاه ارت استاندارد با بنتونیت

بنتونیت مناسب برای ارتینگ و چاه ارت دارای ذرات با اندازه بسیار ریز (ریز تر از 40 میکرون)، سطح تماس خیلی زیاد، همچنین قابلیت جذب آب  5 الی 8 برابر وزن اولیه خود و افزایش اندازه و حجم تا 13 برابر حجم خشک را داراست. بنتونیت چاه ارت زمانی که به 6 برابر حجم اولیه خود می‌رسد به صورت ماده‌ای لزج و غلیظ در می‌آید.

در این حالت نه تنها شکل خود را حفظ می‌کند، بلکه در صورت تماس با سطوح دیگر به آن چسبیده و می‌تواند مشکل تراکم خاک و چسبندگی و اتصال لازم را برطرف کند. با توجه به خواص ذکر شده و همچنین قیمت مناسب آن در قیاس با مخلوط نمک و ذغال و همینطور مشکلات ناشی از استفاده از مخلوط ذغال و نمک معدنی، بنتونیت به عنوان یک الکترولیت مناسب برای ارتینگ معرفی و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مراحل اجرای چاه ارت استاندارد با بنتونیت

اجرای چاه ارت با بنتونیت شامل مراحل زیر می باشد:

بیشتر بخوانید: آیا بنتونیت را می شناسید؟

1. تعیین محل مناسب برای حفر چاه

اولین قدم در اجرای چاه ارت، انتخاب محل مناسب برای حفر چاه است.

– مکان چاه ارت باید تا حد امکان از تاسیسات الکتریکی، خطوط لوله و کابل های برق دور باشد.
– همچنین چاه باید در محلی حفر شود که دسترسی به آن برای انجام inspections و تعمیرات احتمالی آسان باشد.
– اطمینان حاصل کنید که محل انتخابی دارای خاک با زهکشی مناسب باشد تا از تجمع آب در چاه جلوگیری شود.

2. تهیه مصالح مورد نیاز

برای اجرای چاه ارت با بنتونیت به مصالح زیر نیاز دارید:

• بنتونیت: میزان بنتونیت مورد نیاز با توجه به عمق و قطر چاه ارت محاسبه می شود.
• سیم مسی: سیم مسی با ضخامت مناسب برای اتصال به الکترود زمین و هدایت جریان به سیستم ارتینگ انتخاب کنید.
• میل ارت: میل ارت (الکترود زمین) از جنس مس یا فولاد گالوانیزه با طول مناسب تهیه کنید.
• مواد کاهنده مقاومت: می توانید از موادی مانند زغال یا پودر کربن برای کاهش مقاومت خاک در اطراف چاه استفاده کنید.
• ملات سیمان: برای پر کردن و بستر سازی اطراف چاه از ملات سیمان استفاده می شود.
• ابزار و تجهیزات: بیل، سطل، چکش، دریل، متر و …

3. حفر چاه ارت

با استفاده از بیل یا دستگاه حفاری، چاه ارت را با عمق و قطر استاندارد حفر کنید. عمق استاندارد چاه ارت برای مصارف خانگی و اداری معمولا بین 2.5 تا 3 متر است. قطر چاه نیز باید به گونه ای باشد که فضای کافی برای قرار دادن الکترود زمین و پر کردن با دوغاب بنتونیت وجود داشته باشد.

4. آماده سازی دوغاب بنتونیت

مقدار مناسب بنتونیت را با توجه به حجم چاه با آب مخلوط کنید تا دوغابی با غلظت مناسب (شبیه به ماست) حاصل شود. می توانید از مواد کاهنده مقاومت مانند زغال یا پودر کربن نیز به دوغاب اضافه کنید. به طور کلی، برای هر متر مکعب چاه، به 25 تا 30 کیلوگرم بنتونیت نیاز است.

5. قرار دادن الکترود زمین (میل ارت)

میل ارت را در انتهای چاه قرار دهید و آن را به صورت عمودی ثابت کنید. می توانید از سنگ یا آجر برای ثابت نگه داشتن میل ارت در چاه استفاده کنید.

6. پر کردن چاه با دوغاب بنتونیت و خاک

دوغاب بنتونیت را به آرامی داخل چاه بریزید و به طور کامل اطراف میل ارت را با آن پر کنید. سپس مقداری خاک نرم را روی دوغاب بنتونیت ریخته و آن را به آرامی فشرده کنید.
این کار را تا لبه چاه ادامه دهید تا چاه به طور کامل با مخلوط بنتونیت و خاک پر شود.

7. اتصال سیم ارت به میله ارت و خروج از چاه

سیم مسی را به انتهای میل ارت متصل کنید و آن را از طریق لوله ای که از قبل در دیواره چاه تعبیه شده است، به بیرون از چاه هدایت کنید. نقطه اتصال سیم به میل ارت را با نوار چسب ضد آب یا رزین مخصوص، عایق بندی کنید.

8. بستر سازی و محافظت از چاه ارت

اطراف چاه را با ملات سیمان بستر سازی کنید و آن را با درپوش مناسب بپوشانید تا از ورود آب و گرد و غبار به داخل چاه جلوگیری شود. همچنین می توانید از سنگ یا آجر برای محافظت بیشتر از چاه استفاده کنید.

نکات کلیدی در اجرای چاه ارت با بنتونیت

• رعایت عمق و قطر استاندارد چاه: حفر چاه با عمق و قطر کمتر از حد استاندارد، کارایی چاه ارت را به شدت کاهش می دهد.
• استفاده از بنتونیت با کیفیت مرغوب: بنتونیت نامرغوب ممکن است به مرور زمان در خاک تجزیه شده و کارایی خود را از دست بدهد.
• تناسب میزان آب و بنتونیت در دوغاب: اگر دوغاب بنتونیت خیلی سفت باشد، پر کردن چاه و فشرده سازی آن دشوار خواهد شد. از طرفی، اگر دوغاب خیلی رقیق باشد، قدرت هدایت الکتریکی آن کاهش می یابد.
• کمپکت کردن مناسب چاه هنگام پر کردن: فشرده سازی لایه های خاک و دوغاب بنتونیت داخل چاه، به افزایش استحکام و دوام چاه ارت کمک می کند.

روش های اجرای اتصال زمین با استفاده از بنتونیت فعال شده

 الف)  کاربرد بنتونیت فعال شده در چاه ارت استاندارد در کانال های سطحی

1- کانالی به عمق 75 سانتی متر، به عرض 30 الی 40 سانتی متر و به طول دلخواه حفر نمایید. در صورتی که عمق نفوذ یخ زدگی در خاک بیش از 75 سانتی متر است، کانال باید عمیق تر حفر شود.

2- کف کانال را با استفاده از بنتونیت، به شکل دوغاب سفت ( 35% بنتونیت و 65 % آب) تا ارتفاع 10 سانتی متر بپوشانید.

3- طبق دستورالعمل اجرای سیستم اتصال زمین سیم یا میله مسی را روی لایه زیرین، بخوابانید.

4- روی سیم را تا ارتفاع 15 سانتی متر با استفاده از دوغاب سفت بنتونیت بپوشانید.

5- کانال را با خاک سرند شده پر کنید.  در این روش با توجه به حجم کانال حفر شده و همچنین شرایط محیطی منطقه پروژه، برای هر متر طول حدود 30 تا 45 کیلوگرم بنتونیت اکتیویته خشک نیاز است.

 ب) استفاده از بنتونیت فعال شده در چاه های عمودی برای نصب میله ارت

1- چاهی به قطر حدوداً 90 تا 60 سانتی متر و به عمق  حدود 3 متر حفر کنید.

2- یک عدد میله ارت به طول 3 متر (یا دو عدد میله 1.5 متری متصل به یکدیگر) را در میان حفره به طوری قرار دهید که حدود 50 سانتی متر از میله ارت در داخل زمین فرو برود.

3- بنتونیت چاه ارت را به شکل دوغاب سفت آماده کرده (ترکیب بنتونیت و آب : 35 % بنتونیت و 65 % آب) و دور تا دور میله بریزید.

4- ترتیب تهیه بنتونیت و پر کردن چاه ارت : 65 % بنتونیت دوغاب شده در بخش پایینی و 35% مخلوط ( بنتونیت + خاک رس + آب) در سطح بالایی می‌باشد.

5- دقت کنید هنگام پر کردن چاه پس از ریختن هر 20 سانتی متر دوغاب بنتونیت، مواد دوغاب سفت شده را کمپکت کرده تا ذرات بنتونیت به طور کامل به میله ارت بچسبد. با توجه به قطر چاه حفر شده و همچنین شرایط محیطی منطقه مورد نظر برای یک حلقه چاه 3 متری در حدود 300 تا 400 کیلو گرم بنتونیت خشک نیاز است.

 ج) ارتینگ با استفاده از بنتویت در چاه های عمودی با نصب صفحه مسی 

 1 – چاه ارت را به قطر تقریبی 90-60 سانتی متری و عمق 3 متری حفر کنید. 2 – سیم ارت حداقل در دو نقطه به صفحه متصل شود. 3- صفحه ارت با ابعاد تقریبی 500*500*3 میلی متر را بصورت عمودی درون چاه ارت قرار دهید. 4- دوغاب بنتونیت سفت را طوری درون گودال بریزید که ضمن فشردگی مناسب تا 35 سانتی متر بالای سطح صفحه پوشیده شود. 5- برای پر کردن مابقی چاه از ترکیب 30 درصد بنتونیت + 70 درصد خاک + آب استفاده کنید.

برای پر کردن چاه ارت با این روش و ابعاد عنوان شده، 250-200 کیلوگرم و برای 2 متر بعد از آن برای مخلوط کردن با خاک، 120-150 کیلوگرم بنتونیت خشک موردنیاز است. بنتونیت کاربردهای دیگری نیز دارد.

برخی از این کاربردها عبارت اند از : تهیه گل حفاری، تولید ماسه ریخته گری، به عنوان عامل جلوگیری کننده از نشت آب در سدها و کانال های انتقال آب، استفاده به عنوان عامل شفاف کننده مایعات مثل آبمیوه‌ها و ماءالشعیر، زلال کننده آب و تصفیه کننده مایعاتی همچون پارافین، گندوله سازی مواد معدنی مانند سنگ آهن، پلت کردن خوراک دام، عامل ناقل در رنگ‌ها و سایر مواد قابل اسپری شدن، تهیه سموم برای مصارف گیاهی و حیوانی، استفاده به عنوان یک ماده پرکننده در صنایعی نظیر کاغذسازی

تست و اندازه گیری مقاومت چاه ارت

پس از اتمام مراحل اجرای چاه ارت، باید مقاومت آن با استفاده از دستگاه تست ارت اندازه گیری شود.

• مقاومت استاندارد چاه ارت برای مصارف خانگی و اداری معمولا بین 2 تا 5 اهم است.
• اگر مقاومت چاه ارت از حد مجاز بیشتر باشد، باید مراحل اجرا را مجددا بررسی و اصلاح کرد.

هزینه اجرای چاه ارت با بنتونیت

هزینه اجرای چاه ارت با بنتونیت به عواملی مانند عمق و قطر چاه، کیفیت مصالح و دستمزد نیروی کار بستگی دارد.

سوالات متداول

1. آیا می توان از بنتونیت برای ارتینگ در زمین های خشک استفاده کرد؟

بله، می توان از بنتونیت برای ارتینگ در زمین های خشک استفاده کرد. اما در این موارد، باید مقدار بیشتری آب به دوغاب بنتونیت اضافه شود تا رطوبت مورد نیاز برای هدایت الکتریکی تامین شود.

2. عمر مفید چاه ارت با بنتونیت چقدر است؟

عمر مفید چاه ارت با بنتونیت به عوامل مختلفی مانند کیفیت مصالح، شرایط خاک و میزان بارندگی در منطقه بستگی دارد. به طور کلی، عمر مفید این نوع چاه ارت بین 10 تا 20 سال برآورد می شود.

3. آیا می توان چاه ارت با بنتونیت را به تنهایی اجرا کرد؟

بله، اجرای چاه ارت با بنتونیت نیاز به مهارت و تخصص خاصی ندارد و می توان آن را به تنهایی انجام داد. با این حال، اگر تجربه کافی در این زمینه ندارید، بهتر است از یک متخصص برق کمک بگیرید.

4. هزینه تعمیر چاه ارت با بنتونیت چقدر است؟

هزینه تعمیر چاه ارت با بنتونیت به میزان آسیب دیدگی چاه بستگی دارد. در برخی موارد با اقدامات ساده می توان مشکل را برطرف کرد، اما در موارد دیگر ممکن است نیاز به بازسازی کامل چاه باشد.

5. چه زمانی باید چاه ارت با بنتونیت را مجددا تست کرد؟

توصیه می شود چاه ارت با بنتونیت به طور سالانه یکبار تست شود تا از سلامت و کارایی آن اطمینان حاصل شود.