למרות שאין תרשים רשמי ומדויק באחוזים עבור מערכות מודולריות, הסטטיסטיקה והניסיון התפעולי שלי מדגישים היטב את הסיבות העיקריות לעלייה בהתנגדות.
כן, ישנם נתונים ומחקרים הנדסיים מבוססים בעולם המצביעים על הסיבות המרכזיות לעליית התנגדות אלקטרודת ההארקה עם הזמן. העניין הוא שמזג האוויר, האקלים וסוגי הקרקעות בארץ שונים מאוד מהמדינות שבהן נערכים הסקרים האלה. לפי הספרות העולמית, הגורם המרכזי להידרדרות הוא השפעות סביבתיות ועונתיות (סוג ולחות הקרקע), ואחריו כשלים מכניים וקורוזיה בחיבורים.
להלן חלוקת הסיבות העולמית המקובלת על פי מחקרים:
1. השפעת סוג הקרקע, הלחות והעונתיות (כ-60% מהשינויים הדינמיים)
זהו הגורם המשפיע ביותר על שינויים בערכי המדידה לאורך השנה:
-
שינויי לחות ועונתיות: הסטטיסטיקה מראה כי התנגדות הארקה שנמדדת בקיץ (באדמה יבשה) יכולה להיות גבוהה פי 2 עד פי 5 לעומת מדידה שנערכת בחורף באותו המקום בדיוק.
-
סוג הקרקע: קרקע חולית או סלעית מאבדת לחות במהירות רבה יותר, והתנגדותה הבסיסית גבוהה. קרקע חרסיתית שומרת על לחות טוב יותר, אך היא נוטה להתכווץ ולהיסדק בתקופות יובש.
-
התנתקות פיזית מהקרקע (Soil Shrinkage): באדמות מסוימות, כשהקרקע מתייבשת היא מתכווצת ומתרחקת פיזית מדפנות מוט ההארקה. תופעה זו יוצרת מרווחי אוויר קטנים סביב האלקטרודה, מה שמקפיץ את התנגדות המגע באופן דרסטי.
2. קורוזיה וחלודה באלקטרודה ובחיבורים (כ-25% מהכשלים ארוכי הטווח)
לאורך שנים, תהליכים כימיים באדמה פוגעים במוליכות המערכת:
-
קורוזיה גלוונית באדמה: מוטות הארקה ממתכת מגולוונת או מצופה נשחקים בשל חומציות הקרקע, מלחים או כימיקלים. ברגע שציפוי המגן נעלם, המוט מחליד. שכבת החלודה (תחמוצת הברזל) היא מוליך גרוע מאוד, וגורמת לעלייה הדרגתית וקבועה בהתנגדות.
-
חיבור המוליך (המהדק העליון): החיבור שבין מוליך הנחושת לראש המוט (לרוב באמצעות מהדק ברגים) חשוף למים ולחמצן בשוחת ההארקה. שילוב של מתכות שונות מאיץ קורוזיה גלוונית בנקודת המגע, מה שמחליש את רציפות החיבור.
3. החיבור בין המוטות (כ-15% מכשלי ההתקנה)
כאשר מחדירים מספר מוטות משורשרים לעומק (למשל, שני מוטות של 1.5 מטר כדי להגיע לעומק הנדרש):
-
מגע רופף או חלודה פנימית: החיבור בין המוטות מבוצע לרוב ע"י מופה או מחבר לחץ. במהלך ההחדרה (במיוחד בקרקע קשה או סלעית), החיבור עלול לחטוף מכות, להתעקם או להשתחרר מעט.
-
נתק חשמלי: עם השנים, חדירת לחות לתוך מופת החיבור התת-קרקעית מייצרת שם קורוזיה. במצב כזה, המוט התחתון מתנתק למעשה מבחינה חשמלית, ומערכת ההארקה מאבדת מחצית מהאורך האפקטיבי שלה.
זאת הסטטיסטיקה הכללית מהספרות. אבל במשך עשרים שנה התעסקתי בפרויקטים שנקראים בקיצור "הארקות" – בדיקות תקופתיות ותיקון של מערכות הארקה. לכן, יש לי סטטיסטיקה משלי. אולי היא לא מדויקת ברמת האחוזים היבשים, אבל היא מבוססת על המציאות כאן בארץ:
מקום ראשון: החיבורים בין המוטות (עד 60% מכלל המקרים)
אנשים רבים טועים לחשוב שהזרם זורם דרך המופה או על גבי המופה. למעשה, יש להתקין את המוטות לתוך המופה עד שהם נעצרים, כאשר הקצוות שלהם לחוצים זה לזה בחוזקה, ומעבירים את אנרגיית ההלימה של הפטיש ואת הזרם החשמלי ישירות ממוט למוט.
-
מה קורה בפועל: בעת החדרה באמצעות רטט, החיבור עלול להתרופף מעט. עם הזמן, לחות הקרקע חודרת לתוך מרווחי המיקרו הללו. ציפוי הנחושת בתוך המופה ניזוק לעיתים קרובות במהלך ההתקנה, וליבת הפלדה שבתוך המוט מתחילה להחליד.
-
התוצאה: נוצרת שכבה דקה ומבודדת של תחמוצת ברזל. מכיוון שהמוטות מחוברים בטור, אובדן מגע אפילו בחיבור עמוק יחיד פשוט "חותך" את כל החלק התחתון של האלקטרודה. ההתנגדות מזנקת מיד כלפי מעלה.
מקום שני: צומת מוליך-מוט (כ-25% עד 30%)
זוהי הנקודה הפגיעה ביותר משום שהיא נמצאת קרוב לפני השטח של הקרקע. כאן בדיוק קיים הריכוז הגבוה ביותר של חמצן, לחות וחומרים אורגניים.
-
מה קורה בפועל: המהדק המכני המחבר את המוט המצופה נחושת למוליך הנחושת נתון לתנודות טמפרטורה עונתיות (התכווצות והתפשטות של המתכות). עם הזמן, הברגים נוטים להשתחרר מעט.
-
התוצאה: הלחות חודרת וגורמת לקורוזיה אלקטרוכימית (גלוונית) בצומת החיבור, והמגע מתחמצן במהירות.
מקום שלישי: קורוזיה של המוטות עצמם וקילוף הציפוי (כ-10% עד 15%)
מוטות איכותיים מצופי נחושת (בעובי ציפוי של 250 מיקרון ומעלה) אמורים להחזיק מעמד 30 עד 50 שנה באדמה. עם זאת, ישנם שני ניואנסים קריטיים:
-
קילוף הנחושת בהתקנה: באדמה סלעית, קשה או צפופה, ציפוי הנחושת יכול פשוטו כמשמעו להתקלף בעת ההחדרה בדפיקה. מתכת חשופה מתכלה בסביבה קרקעית אגרסיבית תוך 3 עד 5 שנים בלבד.
-
התרופפות הקרקע סביב המוט: בעת ההחדרה, המוט רוטט ומתנדנד באופן מיקרוסקופי, ויוצר סביבו מרווח שרחב במעט מקוטרו. אם האדמה יבשה (חול או קרקע חולית) והיא אינה נדחסת בחזרה היטב סביב המוט, שטח המגע האפקטיבי עם הקרקע קטן – וההתנגדות עולה.
כיצד לעצור את ההידרדרות של הארקה מודולרית?
כדי למנוע את ההידרדרות המהירה של המערכת, מומלץ להקפיד על שלושה כללי ברזל:
-
שימוש במשחה מוליכה: יש לצפות את הברגות החיבורים והמופות במשחה מיוחדת נגד קורוזיה (מבוססת גרפיט או נחושת) לפני ההידוק. פעולה זו ממלאת חללים זעירים בחיבור, מונעת חדירת לחות ומפחיתה משמעותית את התנגדות המגע.
-
איטום ובידוד המכלול העליון: אין להשאיר את המהדק העליון (החיבור שבין המוט לפס או למוליך) חשוף לאחר הידוק הברגים. חובה לעטוף אותו היטב בסרט איטום ייעודי (מסטיק איטום או גומי גולמי וולקני). שכבה זו מונעת לחלוטין ממגע של מים וחמצן להגיע למתכות.
-
התקנת שוחת ביקורת תקנית: יש לנתב את נקודת החיבור העליונה בתוך שוחת הארקה תקנית מבטון או מפלסטיק איכותי (לאחרונה רואים בשטח כל מיני אלתורים ומוצרים מאולתרים). שוחה נגישה מאפשרת לבדוק פיזית את הידוק הברגים והמהדק אחת לשנה.
MASTAQ
נעים להכיר.