Las Tomas de Tierra

Introducción:

La energía generada por descargas atmosféricas puede ingresar a las instalaciones a través de diversos medios, por impacto directo o por corrientes inducidas. Esta energía busca su propio camino para llegar a tierra utilizando conexiones de alimentación de energía eléctrica, de voz y de datos, produciendo acciones destructivas ya que se supera la aislación de dispositivos tales como plaquetas, rectificadores, etc.

Para evitar estos efectos, se deben instalar dispositivos que para el caso de sobretensiones superiores a las nominales, formen un circuito alternativo a tierra, disipando dicha energía a través de un sistema de puesta a tierra apropiado que asegure una capacidad de disipación adecuada.

Otra fuente importante de disturbios son las redes de energía eléctrica, debido a la conmutación de sistemas y grandes cargas inductivas.

Tener presente que una inadecuada o mala tierra puede empeorar la calidad (relación señal a ruido) de multiplexores, radios o sistemas de datos.

Descripción:

Concretamente el sistema de puesta a tierra provee un camino de baja impedancia para derivar a tierra corrientes de fuga y disturbios presentes en las redes de energía, a través de los dispositivos de protecciones específicos.

El tipo de sistema de puesta a tierra será del tipo equipotencial, es decir todas las distintas partes componentes del sistema (anillos, estructuras, cañerías, etc.) estarán vinculados de manera de asegurar la equipotencialidad entre ellas.

Un sistema de puesta a tierra con todos sus elementos asociados (descargadores gaseosos incluidos), provee de las siguientes etapas de protección:

La protección de personal está :

Para minimizar la diferencia de potencial entre los objetos metálicos y las personas a fin de reducir el riesgo de shock eléctrico debido a descargas inducidas y corrientes de fuga.

La protección y funcionamiento del equipamiento sirve:

Para minimizar la diferencia de potencial entre todos los objetos metálicos y proveer protecciones de equipamiento contra voltajes peligrosos y descargas eléctricas.

Para proveer potencial de referencia para equipo electrónico.

Para brindar compatibilidad electrónica (EMC).

Para minimizar el efecto de disturbios eléctricos en la operación del equipamiento por ruido normal y ruido común.

Componentes del sistema de puesta a tierra:

Anillo exterior de puesta a tierra:

Cantidad de anillos: Cuando la distancia existente entre el shelter y la torre sea mayor a 6 metros se instalarán dos anillos de tierra independientes; uno circundando a la torre y otro al shelter, ambos anillos se unirán por intermedio de dos conductores. Si la distancia fuese inferior a 6 metros se instalará un único anillo tal que circunde shelter y torre.

Dispersor horizontal (conductor de tierra): Como conductor de tierra se utilizará cable de cobre estañado desnudo de 50 mm2. El mismo se instalará a una profundidad de 0,70 m . Los radios de curvatura deberán ser mayores de 0,60 m .

Dispersor vertical (jabalinas): Las jabalinas a utilizar serán del tipo Copperweld de 5/8 de pulgadas y un largo mínimo de 3 metros , recomendándose según la resistividad del suelo:

-Humus pampeano: Jabalina de 5/8 " x 3metros

-Arenas varias: Jabalina de 5/8 " x 6 metros

-Rocas y suelos pedregosos: Jabalinas especiales mas sales metálicas y material de baja resistividad o pozos dispersores.

En caso de que la napa de agua esté a menos de 10 metros de profundidad se deberá llegar a ella con las jabalinas, utilizando de ser necesario como prolongadores, chicotes de cable de cobre estañado desnudo de 50 mm2.

Placa interior de puesta a tierra (MGB):

Placa de cobre conectada al anillo exterior de puesta a tierra a través de tramos de cable de cobre estañado de 35 mm2.

Anillo interior de Puesta a Tierra (Halo Ring):

Estará formado por tramos de conductor de cobre estañado de 35 mm2 con aislación color verde. Estará unido al anillo exterior en las 4 esquinas del shelter. También se unirá a la placa interior de puesta a tierra.

Principios Generales de la Red de Tierra y Red de Masa en un Sistema de Telecomunicaciones:

Todos los elementos de la red de masa deberán estar interconectados, siendo necesario que existan interconexiones múltiples en forma de malla tridimensional, aumentando de esta manera la capacidad de apantallamiento de la misma.

Es sumamente importante el concepto de ¨ conexión a tierra de punto único, ya que si por ejemplo el equipo posee un trayecto separado a tierra además de la placa a tierra (por ejemplo la conexión a tierra de seguridad del cable de potencia), ese trayecto paralelo permitirá que la corriente del impacto fluya hasta el bastidor (chasis) del equipo y cause problemas.

Será necesario disponer de un terminal principal de puesta a tierra que servirá como medio de interconexión entre la red de tierra y los cables de protección.

Un edificio de telecomunicaciones contará con tres tomas o redes de tierra:

- Toma de tierra del edificio

- Toma de tierra del mástil ó torre

- Toma de tierra de pararrayos

Para lograr la equipotencialidad del conjunto de la instalación, necesariamente estas tres tomas de tierra deberán estar interconectadas.

Red de Tierra:

La masa conductora de la tierra constituye un potencial eléctrico de referencia único. Bajo este concepto puede definirse a una toma de tierra, como aquella constituida por un electrodo conductor en tierra o conjunto de ellos interconectados, que aseguren una conexión eléctrica con la tierra, formando de esta manera una red de tierra.

Las placas de tierra que sirven para interconectar a los equipos y los cables que vinculan estas placas con las tomas de tierra deben ser consideradas como parte de la red de tierra.

Su función es garantizar:

La seguridad de las personas.

Un potencial de referencia único a todos los elementos de la instalación. De esta manera se logrará la protección adecuada y el buen funcionamiento de los equipos.

El camino a tierra de las corrientes de falla.

Para cumplir con los objetivos arriba mencionados, una instalación debe contar con dos características fundamentales:

Una red de tierra única y equipotencial.

Un bajo valor de impedancia.

Si partimos de la premisa que una red de tierra es la encargada de derivar la energía del rayo a la masa conductora de la tierra, la misma será más efectiva, cuanto menor sea la impedancia que presente en su unión eléctrica con la masa de la tierra. Esta característica dependerá de la resistividad del terreno, de su ionización y de la geometría de los conductores de tierra.

La resistividad del terreno es variable de un terreno a otro, depende de su contenido de humedad y de su temperatura, pudiendo variar la impedancia de tierra medida en distintos lugares del mismo terreno, como así también hacerla variar con el transcurso del tiempo.

Un terreno es frecuentemente heterogéneo, tanto horizontal como verticalmente.

La resistividad de las capas superficiales presenta importantes variaciones estacionales bajo el efecto de la humedad (disminuyéndola) y de las sequías (aumentándola). Esta acción se puede producir hasta profundidades de aproximadamente 1 a 2 metros .

Otro elemento determinante en la constitución del terreno, es su granulación y su porosidad, que determina su poder de retener humedad y por lo tanto su calidad de contacto con los electrodos de tierra. Es por ello, que terrenos de granos gruesos, pedregosos son malos para conseguir buenos valores de impedancia de tierra.

En algunos casos, puede pensarse en agregar productos químicos, con el objetivo de mejorar la conductividad del terreno. No deberá perderse de vista que esta solución es transitoria, ya que estos productos deberán mantenerse en buen estado e incluso renovarlos para mantener una elevada conductividad. Por eso no se recomienda la utilización de estos productos.

Por lo dicho, para poder dimensionar un sistema de puesta a tierra, deberá conocerse el valor de resistividad del terreno, su configuración y la disposición geométrica en que podrán tenderse los conductores de tierra.

Será recomendable al medir el valor de resistividad del terreno, repetir la medición variando las distancias y la profundidad de los electrodos de pruebas, con el objeto de poder observar la variación de resistividad en función de la profundidad del terreno.

Con este valor de resistividad, podrán utilizarse ecuaciones y tablas que nos permitirán conocer con cierta aproximación el valor de resistencia de tierra a obtener.

Todo lo expresado, lleva a pensar que no en todos los terrenos podrá conseguirse un bajo valor de resistencia de tierra, y no deberá caerse en el error de intentar lograrlo en terrenos de muy alta resistividad. Tal es el caso de zonas montañosas, en donde resulta inútil e ineficaz plantear una red de tierra convencional. No solo por su imposibilidad de realizar excavaciones, sino por la pérdida de efectividad. En este tipo de suelos, la falta de tierra blanda, hace que la conductividad superficial sea reducida, siendo necesario en estos casos plantear una red de tierra que se independice del valor de resistencia de tierra y focalice su objetivo en dispersar toda la energía proveniente de una descarga atmosférica.

Nota: Según la recomendación de TASA (Aceptación del Sistema), el sistema de puesta a tierra diseñado debe ser previsto para lograr una resistencia de difusión al suelo, igual o inferior a 5 ohms en terrenos con resistividades de hasta 100 ohm · metro. De tal manera queda establecido en ese valor (5 ohms) como el límite de aceptabilidad de la resistencia a tierra que deberá medirse en suelos que no superen dicha resistividad, mediante el uso de un telurímetro conectado al sistema de puesta a tierra de la estación de radioenlace.

En aquellos terrenos que excedan el valor indicado de resistencia específica de 100 ohm · metro, podrá admitirse un aumento de la resistencia de difusión a tierra proporcional al incremento de la resistividad, en relación con el valor referencial de 100 ohm/metro.

Para un suelo de resistividad de 250 ohm/metro, el cálculo a realizar será:

Este valor será el máximo aceptable en este tipo de terreno.

Como ejemplo de valores de resistividad de terrenos se adjunta la siguiente tabla.

De cualquier forma, esta resistividad varía con la humedad, con la temperatura, estratos y diferentes estaciones del año, por lo cual lo mejor es registrar cuando fueron tomadas las medidas para volver a repetirlas (a los fines de mantenimiento) en la misma época del año.

MATERIALES

RESISTIVIDAD EN OHM · METRO

Sal gema

1013

Cuarzo

109

Arenisca, guijarros de río, piedra triturada

107

Granitos compactos

106 - 107

Rocas compactas, cemento ordinario, esquistos

106

Carbón

105 - 106

Rocas madres, basaltos, diabases, cascajos y granitos antiguos (secos)

104

Guijarros de río y cascajo piedra triturada húmedos

5 x 103

Terrenos rocosos, calizos (jurásico) secos

3 x 103

Granitos antiguos (húmedos)

1,5 a 2 x 103

Yeso seco

103

Arena fina y guijarros (secos)

103

Grava y arena gruesa (seca)

102 - 103

Arena arcillosa, grava y arena gruesa húmeda

5 x 102

Suelos calcáreos y rocas aluvionarias

3 a 4 x 102

Tierra arenosa con humedad

2 x 102

Barro arenoso

1,5 x 102

Margas turbas, humus muy secos

102

Margas y humus secos

50

Arcillas (secas)

30

Margas, arcillas y humus húmedos

10

Arcilla ferrosas, piritosas

10

Esquistos grafíticos (húmedos y secos)

Menos de 5

Agua de mar

1

Soluciones salinas

0,1 - 0,001

Minerales conductores

0,01

Grafitos

0,0001

 

NATURALEZA DEL TERRENO

RESISTIVIDAD EN OHM · METRO

Terrenos pantanosos

De algunas unidades a 30

Limo

20 a 100

Humos

10 a 150

Turba húmeda

5 a 100

Arcilla plástica

50

Margas y arcillas compactas

100 a 200

Margas del jurásico

30 a 40

Arena arcillosa

50 a 500

Arena silícea

200 a 3000

Suelo pedregoso cubierto de césped

300 a 500

Suelo pedregoso desnudo

1500 a 3000

Calizas blandas

100 a 300

Calizas compactas

1000 a 5000

Calizas agrietadas

500 a 1000

Pizarras

50 a 300

Rocas de mica y cuarzo

800

Granitos y gres procedentes de alteración

1500 a 10000

Granitos y gres alterados

100 a 600

Método sencillo para determinar la resistividad del suelo:

Se introducen superficialmente cuatro electrodos con la misma separación, la profundidad de penetración (b) debe ser menor que el espacio entre los electrodos (a), en donde (a ³ 20. b). Se aplica una corriente conocida entre los dos electrodos exteriores y se mide el potencial entre el par interior. Luego utilice la siguiente fórmula:

r = 6,28 x a x (V/I)

La fórmula anterior nos permite conocer la resistividad del suelo en ohm x m.

Red de tierra del edificio:

La regla básica con la que se plantea la red de tierra es la utilización de un anillo perimetral de tierra, integrando a éste, electrodos de tierra (Norma de Telecom).

Si bien técnicamente es ideal el trazado de un anillo perimetral, rodeando exteriormente al edificio a proteger, no siempre es posible por las características o disposición de algunas edificaciones.

El anillo perimetral estará formado por un conductor de cobre desnudo de 50 mm2 de sección, debiendo rodear perimetralmente al edificio. Este conductor enterrado deberá ser continuo, sin ningún tipo de empalme (salvo en las cámaras de inspección) y con entradas directas a la placa de tierra interna del edificio.

De ser posible el anillo perimetral estará enterrado a una profundidad de 0,60 a 0,80 metros formando un anillo cerrado instalado a 1 metro , de las paredes laterales del edificio.

El anillo perimetral no debe presentar ninguna discontinuidad y al edificio se ingresa por medio de los extremos del mismo llegando a la placa de tierra por conductos separados. Integradas al anillo perimetral enterrado y por medio de soldadura cuproaluminotérmica, se deberán instalar jabalinas de acero cobre de 1,5 m de longitud y 16 mm de diámetro, hincadas en el terreno y distribuidas a lo largo del dispersor con una separación mínima de 2 veces la longitud de la jabalina.

De ser posible, deberá colocarse en cada punto de cambio de dirección o de interconexión del anillo perimetral una jabalina. Esto se debe a que frente al escarpado pulso del rayo cada interconexión o cambio de dirección vertical u horizontal del anillo perimetral, representa un incremento de impedancia, que se traduce en un incremento de tensión.

Red de masa:

Masa:

Es la masa conductora de un equipo eléctrico susceptible de ser tocado por una persona, que normalmente no está bajo tensión, pero puede estarlo en caso de falla de aislamiento de las partes activas de ese equipo.

Red de masa:

Es el conjunto de las masas y de los conductores de protección que conectan las masas a las barras de tierra. Los principios adoptados para la implementación de una red de masa definen un Plano de masa.

El plano de masa debe ser único y común a todos los equipos y realizado tan correctamente como sea posible.

La red de masa debe realizarse para conseguir dos objetivos:

Protección de los equipos y de las personas.

Calidad de funcionamiento de los equipos.

Los métodos constructivos a aplicar para lograr el primer objetivo, no son exactamente igual al método a aplicar para conseguir el segundo objetivo.

La red de masa en estrella realizada a partir de la placa de tierra tiende a la protección de los equipos y de las personas contra las perturbaciones de baja frecuencia, no siendo tan eficaz ante agresiones de alta frecuencia.

La ejecución de una red de masa en malla, además de cumplir con los mismos objetivos que una distribución en estrella, mejora la protección de los equipos ante las altas frecuencias.

Para la correcta realización de una red mallada, las conexiones deben ser lo más cortas y directas posibles. Por lo dicho una conexión corta y de buena dimensión presenta una baja impedancia para las altas frecuencias.

Por lo tanto los armazones y los elementos metálicos se conectan a la masa por medio de una conexión lo más corta posible, además de interconectarse entre sí, formando de esa manera una red de masa.

Conexiones de las masas:

Cada equipo debe estar conectado a la placa de masa ó a la placa de tierra por medio de un conductor específico. En el caso de edificios de varios pisos con una gran cantidad de equipos la instalación es compleja. Por eso, siempre que sea posible, en esos casos se deberá llevar una placa por piso, a los efectos de distribuir desde ella a cada sala de equipos con un cable de protección.

Los conductores de protección deberán ser aislados, mientras que a nivel de vinculación de equipos puede utilizarse conductor desnudo.

El dimensionamiento de los cables de protección dependerá de la corriente de falla de los equipos, desde dos puntos de vista:

No debe producir calentamiento en el conductor de protección.

La elevación de potencial de la masa del equipo con respecto a tierra y su relación con la masa de otros equipos no debe ser peligrosa ni para el personal, ni para el equipamiento.

De lo dicho, es que en todo momento deben buscarse resistencias muy bajas en las secciones de los conductores de protección utilizados.

Como regla general puede adoptarse:

C.C.

SECCIÓN MÍNIMA

< 5 A

0,5 mm2

de 5 a 30 A

6 mm2

de 30 a 60 A

16 mm2

de 60 a 400 A

50 mm2

£ 2000 A

120 mm2

Red de masa mallada:

Se basa en el principio de la interconexión de todas las masas metálicas que incluyen los bastidores ó chasis de cada sistema y la interconexión de las diferentes masas (tierra electrónica y tierra mecánica).

Una red de masa en forma de malla, estará formada por:

Conductor de masa

Parte metálica de los equipos

Bandejas de cables, etc.

Pantalla de los cables

Conexión de las masas utilizadas en el edificio:

Deberán estar conectadas al plano de masa todos los elementos metálicos situados en las proximidades de los sistemas de telecomunicaciones, como ser:

Cables de entrada al edificio

Repartidores

Pisos técnicos de salas de conmutación

Marcos de aberturas de acceso a cada sala

Canalizaciones de agua

Canalizaciones de gas.

Columnas ascendentes de calefacción

Sistemas de calefacción

Toma de tierra del pararrayos:

Función:

La instalación de los pararrayos debe garantizar la protección de los edificios contra descargas atmosféricos directas, no protegiendo cuando estas son transmitidas a través de la red de distribución de energía eléctrica.

Una instalación de un pararrayos está dividida en tres partes:

Estructura de recolección

Estructura de descenso

Estructura de flujo (tomas de tierra propia)

Todo tipo de antena a instalar en una torre deberá estar indefectiblemente debajo del "cono de protección" del pararrayos. Se define así al cono de 30 ° con vértice en el extremo superior del pararrayos.

La instalación del pararrayos prevista para canalizar las descargas directas deberá estar preparada para hacer fluir las corrientes instantáneas a través de conductores de baja impedancia (estructura de descenso), disponiéndose del lado más alejado a las instalaciones (estructura de flujo).

De esta manera se logrará:

Que el impacto directo de un rayo sobre cualquier componente de la instalación se canalice adecuadamente a tierra.

Evitar los fenómenos de inducción sobre los cables de descenso de antenas.

La instalación del pararrayos deberá estar acorde a la estructura del edificio, evaluándose en cada caso características relacionadas con él mismo (equipos asociados). La instalación se ajustará a la Norma IRAM 2184.

Deberá tenerse en cuenta entre otras cosas:

Dimensiones del edificio.

Puntos más vulnerables del edificio.

Forma e inclinación del techo.

Altura de las antenas.

Elementos metálicos existentes a nivel de techo: ductos de aire acondicionado, escaleras de cables, etc.

Disposición de cañerías de agua, eléctricas, etc.

Ubicación de las salas de equipos sensibles.

Estructuras de recolección:

Normalmente son utilizados elementos de captura de una sola punta ó de varios elementos, llamados normalmente tipo Franklin.

El área de protección suministrada por este tipo de elemento captor, es esencialmente variable y depende de la corriente pico del retorno del primer impacto del rayo en KA. Prácticamente puede adoptarse que la zona protegida por este tipo de pararrayos está limitada por un cono cuya punta coincide con la punta del pararrayos y cuyo ángulo medido a partir de la misma es de 60º.

Protección tipo caja mallada:

Cuando se utilice como protección la del tipo mallada en un edificio, será aplicable el de una sola punta. En estos casos, las puntas están colocadas en los puntos más vulnerables del edificio. Los conductores de techo estarán destinados a canalizar la corriente de rayo desde los dispositivos de captura hacia los conductores de descenso. Para este tipo de instalaciones, los conductores de techo deberán formar un polígono cerrado cuyo perímetro se encuentre cerca del perímetro del techo. Este sistema de protección es ideal para edificios con geometrías regulares, sin torre.

Los descensos deberán estar colocados en los ángulos o en las partes salientes del edificio. Este sistema es de costosa realización.

Conductores de descenso

Los conductores de bajada deberán soportar el flujo de corriente desde el terminal aéreo hasta los terminales de tierra. Estos conductores deberán ser de una sección mínima de 50 mm2.

Dado que la corriente del rayo es un impulso característico, se recomienda utilizar fleje, dado que la superficie de dispersión de este es mayor que un conductor redondo para una misma sección. Se utilizará como conductor de descenso fleje de cobre de 30 x 2 mm . No se permite utilizar como conductor de descenso cables coaxiales aislados o vainas aisladas.

Los conductores de descenso deberán ser instalados fuera de la estructura (salvo en casos especiales) y por la cara más alejada a la sala de equipos.

Normalmente solo es necesario un conductor de descenso, excepto en los casos en que el recorrido horizontal del conductor de bajada es más largo que el vertical o cuando la altura del edificio supere los 28 m , para los cuales se utilizan dos conductores.

El recorrido del conductor de bajada debe ser lo más recto posible, con curvas, si no se las puede evitar, no inferiores a 20 cm de radio.

El recorrido deberá ser elegido de tal manera de evitar cruce o acercamientos con canalizaciones eléctricas. Deben estar a más de 3 m de toda cañería ascendente exterior de gas y no debe estar conectada con ella. En aquellos edificios donde no sea posible realizar el recorrido en forma externa, podrá realizarse en forma interna, a través de un conducto específico.

Toma de tierra para pararrayos:

El valor adoptado para esta toma de tierra deberá ser menor a 10 W. La toma de tierra estará constituida por fleje de cobre de 30 x 2 mm , dispuesta en forma de pata de ganso, es decir, tres flejes de 5 metros de longitud, enterrados horizontalmente a una profundidad entre 0,60 y 0,80 metros formando un ángulo entre ellos de 60º. Si es posible ésta deberá estar situada a no más de 5 m del pie de la torre ó de la pared del edificio. En el extremo de cada uno de los flejes se hincarán jabalinas (una en cada extremo o punto de conexión).

Se deberá prestar mucha atención a que la toma de tierra del pararrayos esté alejada por lo menos 3 m de cualquier elemento metálico que no penetre en el edificio protegido.

Toma a tierra de la torre:

Conceptos generales:

Como ya se ha visto las torres y los edificios deben ser protegidos adecuadamente, a los efectos de equilibrar las medidas necesarias con las destinadas a la protección de los equipos de telecomunicaciones.

Las partes metálicas de la torre y del edificio deben ser interconectadas y vinculadas adecuadamente a las partes metálicas de los equipos.

Los equipos de telecomunicaciones podrán colocarse en edificios separados a las torres pero preferiblemente cercanos o en las propias torres.

En la práctica, todas las torres y mástiles tienen los mismos elementos a proteger:

Antenas

Cables de bajada de antenas: guías de onda y cables coaxiales.

Cables de descenso de balizamiento.

La toma a tierra de las estructuras metálicas de soporte, (torres o mástiles) tiene por objeto canalizar las descargas que pudiesen entrar, no solo por éstas, sino por todo elemento vinculado eléctricamente a éstas.

Ya que constructivamente las torres y mástiles son diferentes, sus conexiones a tierra también lo serán, en cambio los descensos de antenas y balizas se protegen de la misma manera (independientemente de su estructura de soporte).

Toma a tierra de torres auto-soportadas:

Básicamente son estructuras metálicas piramidales de 3 o 4 aristas. Cada pie descansa sobre una fundación de hormigón independiente del resto. En estas estructuras, las descargas sobre elementos de ella, son canalizadas por la bajada del pararrayos y por la propia estructura.

Por este motivo, las torres tendrán una toma de tierra específica. Su punto de partida será una placa de cobre (220 x 100 x 10 mm ) unida mecánica y eléctricamente a la estructura de la torre. Esta barra, será situada en la pata más alejada de la pared más próxima a la torre. Desde ésta partirá un fleje de cobre de 30 x 2 mm que será vinculado con soldadura cuproaluminotérmica a una jabalina de acero-cobre hincada al pie de la torre. El resto de las patas deberán estar conectadas entre sí perimetralmente con un fleje de cobre de 30 x 2 mm soldado a cada pata. Estas vinculaciones equipotenciales serán realizadas bajo tierra a una profundidad no inferior a 0,20 m . En el caso de obras nuevas se agregará la vinculación eléctrica del hormigón armado a las patas de la torre.

Toma a tierra de mástiles:

Los mástiles son estructuras de tipo prismático cuyo único pie de apoyo descansa sobre una fundación de hormigón. La resistencia de esta estructura es conseguida por tensores o riendas que vinculan mecánicamente el mástil a diferentes alturas con puntos de fijación terrestres que las agrupan llamados anclotes.

Este tipo de estructuras presenta un comportamiento diferente al de las torres; la mayor parte de la descarga del rayo fluirá a través de las riendas. La primera medida consiste en vincular eléctricamente todas las riendas que convergen a un mismo anclote con un conductor adecuado a cada caso.

Sobre la superficie, las riendas se interconectarán con cable de acero galvanizado de diámetro mínimo 6 mm , unidos entre sí con grampas prensa cables de acero galvanizado. Las curvaturas de estos cables intentarán por todos los medios, descender con el cable verticalmente en sentido de la descarga.

De la rienda más baja, partirá una vinculación con cable de acero galvanizado hacia el suelo, pero antes de su ingreso al terreno, se unirá con soldadura cuproaluminotérmica a un cable de cobre desnudo de 50 mm2 el que, enterrado a una profundidad de entre 0,60 a 0,80 m , seguirá un recorrido paralelo al anclote y hacia la parte posterior del anclote. Inmediatamente después de éste, se formará una pata de ganso con el mismo conductor y dos jabalinas de acero-cobre soldadas cuproaluminotérmica. En todos los anclotes será dispuesta esta toma de tierra.

Verificaciones a realizar:

Los valores aceptados de resistencia de la toma a tierra de la torre ó de los anclajes de riendas (en el caso de los mástiles) deberán ser inferiores o iguales a 10 W. En todas las vinculaciones de masa metálicas debe existir una resistencia de contacto inferior o igual a 1 mW.

Toma a tierra de las antenas y de los cables de telecomunicaciones (Guías de onda y cables coaxiales):

Antenas:

Todas las antenas deberán estar vinculadas por medio de un cable de cobre aislado de 50 mm2 de sección, color verde, a la estructura metálica de la torre a través de terminales de compresión.

Guías de onda y cables coaxiales:

La vinculación será realizada con un kit (Grounding Kit) de puesta a tierra que consiste básicamente en una abrazadera que permite la unión eléctrica del conductor exterior del cable o guía de descenso de antena con la torre. La vinculación es en la parte superior después de la curva del cable y a nivel inferior, antes de la curva que ingresa a la sala de transmisión. La conexión eléctrica a la torre no será realizada directamente sobre ésta sino montando una barra de cobre en la estructura (nunca agregar perforaciones a la torre), o en la bandeja, y sobre la cual se conectarán los kits de puesta a tierra. Esta conexión debe ser lo más corta, directa y vertical (descendente) posible.

La barra horizontal permite futuras ampliaciones en la cantidad de descensos.

Si bien se ha estipulado como condición mínima, la conexión de los descensos en dos lugares, este criterio varía de acuerdo a la altura de la estructura a saber:

Altura

Cantidad de Kits

< 50 m

2

> 50 £ 75 m

3

> 50 £ 100 m

4

> 50 £ 125 m

5

> 50 > 125 m

1 kit c/20m

Pasamuros:

Si bien se ha planteado un sistema de puesta a tierra integrado, el equipo asociado a la torre puede sufrir las consecuencias del impacto del rayo, si no se toma precauciones adicionales a las ya planteadas en los apartados anteriores.

Una descarga que circule por los descensos de antena hacia la toma de tierra, utilizará como camino al pasamuros y el fleje que lo conecta a la toma de tierra del edificio. Por lo tanto las guías de onda y las mallas exteriores de los cables coaxiales serán conectadas al pasamuros logrando de esta forma una conexión corta y directa a tierra.

Para ello se instala una barra de cobre por debajo de los cables de ingreso, a la cual se conectarán los cables de descenso (de los kits de tierra), y desde la que partirá el fleje de bajada hacia una cámara de inspección con una placa de cobre y de allí a una jabalina de acero-cobre.

Balizas:

Generalmente los conductores que descienden desde una o varias balizas, están canalizadas en el interior de cañerías galvanizadas con cajas de inspección a distancias regulares. Esta instalación debe vincularse eléctricamente a la estructura (metálica de la torre) utilizando cable de cobre aislado normalizado de 16 mm2 color verde.

Este tratamiento debe aplicarse a cualquier conductor susceptible a descargas que desciende de una estructura. Tal es el caso de los generadores eólicos, paneles solares montados sobre estructuras metálicas y toda otra configuración que así lo requiera.

Elementos a analizar:

Todo el sistema de puesta a tierra deberá estar compuesto de materiales que resistan el deterioro en el tiempo y requieran un mínimo de mantenimiento.

El sistema de puesta a tierra debe caracterizarse por dos componentes fundamentales:

Electrodos de puesta a tierra (jabalinas, hierros del hormigón, etc.), reunidos en una placa general de puesta a tierra (MGB).

Distribución de masa metálica (circuitos de conexión entre la placa general de puesta a tierra y la masa metálica de los equipos instalados).

La placa general de puesta a tierra interna (Master Ground Bar-MGB) debe ser de cobre de 10 mm de espesor y tener las dimensiones y cantidad de agujeros necesarios para conectarse a ella (la placa siempre debe estar limpia y sin óxido a los fines de asegurar una baja resistencia de conexión, agregándose grasa conductora antioxidante). Las perforaciones en la placa serán pasantes, debiendo poseer un 50 % más de perforaciones que las utilizadas en la instalación inicial.

La placa será amurada a la pared en sus cuatro extremos.

La placa estará conectada al anillo exterior de Puesta a Tierra preferentemente a través de tramos de cobre estañado de 35 mm2. De ser posible, debe estar ubicada próxima al tablero eléctrico general y si la instalación lo permite, el neutro de la red debe conectarse a la misma.

Si no es posible, la diferencia de potencial entre el neutro del tablero general y la placa de puesta a tierra no debe ser superior a 2 volts pico a pico, medidos con un osciloscopio digital de alta velocidad (50 megasamples/seg. o mejor) alimentado por baterías.

El polo positivo de las alimentaciones del sistema debe ser conectado a la masa eléctrica.

Sería conveniente que todo conductor de puesta a tierra que esté unido a la placa recorra el camino más corto y directo.

Verificar que la puesta a tierra de los equipos esté realizada en paralelo y no en serie.

No se deberán hacer conexiones dobles sobre los bornes de tierra.

Las conexiones con puentes entre dos bastidores están prohibidas, salvo en el caso de bastidores adyacentes acoplados mecánicamente. Podrán tener una conexión de tierra entre ellos y un solo conductor de vinculación a la placa de masa.

Todas las partes metálicas móviles del bastidor tales como puertas, paneles, etc. deberán estar conectadas eléctricamente al mismo a través de cables o flejes.

Debe existir un solo sistema de tierra. No se permiten varillas de tierra separadas que no estén conectadas al sistema de tierra principal.

La resistencia de puesta a tierra, medida sobre esta placa con la distribución de masa metálica desconectada, debería ser de 1 ohm o menor (aunque a veces sea difícil lograrlo).

El chasis del equipo de microondas y su correspondiente rack debe estar puesto a tierra mediante un conductor de cobre de 16 mm2 con aislación verde directamente conectado a la Master Ground Bar utilizando terminal plano tipo doble ojal.

Para la estructura, en el caso de torres autosoportadas cada pata deberá estar conectada al anillo de Puesta a Tierra. En torres arriostradas cada pata se conectará al anillo de tierra de la misma manera. En estos casos adicionalmente se conectará a tierra cada set de riendas de cada anclaje.

En el caso de radios Microlinks se deberá asegurar que exista una buena puesta a tierra del cabezal de RF (ODU).

Para la bajada de coaxiales o guías de onda, cada conductor externo de los mismos se debe conectar a tierra utilizando tres Grounding kits: uno en la parte superior de la torre, otro en la parte inferior y el restante sobre la parte final del Ice Bridge antes de ingresar a la facilidad (entrada del edificio a nivel del pasamuros). El Ice Bridge es el puente que suele llevar, sobre bandeja, los conductores de RF desde la torre hasta el shelter, si lo hubiera.

Cuando la altura de la torre supere los 90 metros se recomienda agregar un Grounding kit adicional en la parte media de la torre. Con respecto a la instalación de los Grounding Kits los conductores o cable de tierra deben ser sólidos y los terminales deberán ser del tipo plano de doble oreja (en el extremo superior e inferior se deberán instalar siguiendo una línea recta paralela a la torre, mientras que en la entrada de los coaxiales al shelter, el radio de curvatura no deberá ser mayor a 25 cm .).

Grounding kits: Kits de tierra destinados para proveer una apropiada conexión eléctrica entre el conductor exterior de la guía de onda o el cable coaxial y un miembro de la torre o el conductor de bajada de torre, para permitir un buen camino de descarga a tierra.

Los Kits de puestas a tierras se pueden conectar al cable de bajada del pararrayos. Puede ocurrir que haya que llevarlo (el cable desnudo de tierra del kit) hasta el montante opuesto; el mismo se sujetará con abrazadera y adaptador ángulo a los diagonales y travesaños.

La antena deberá estar vinculada a la estructura metálica de la torre o mástil o a la red de tierra a través de un conductor de 50 mm2 de sección.

La medición de la resistencia de puesta a tierra deberá efectuarse una vez finalizado el sistema y previo a la conexión del neutro de la red energía de AC a dicho sistema. Y siempre antes de comenzar la medición se debe realizar una inspección visual del sistema de tierra (chequear todos los contactos eléctricos y conexiones para estar seguro que son eficientes y verificar que los conductores no estén físicamente dañados).

El instrumento a utilizar será un telurímetro, usando los métodos de dos o tres electrodos según convenga.

Chequear que los valores de tierra (resistencia o impedancia hacia la tierra) de la estación estén bajo norma (existe la especificación R.NG.I 96/025-02 de Telecom; coincidente en sus términos con los documentos que posee Tasa).

El valor máximo de la resistencia de puesta a tierra deberá ser igual o menor a 5 ohms (recordemos que todos los sistemas de tierra tienen una frecuencia de respuesta; y mientras menor sea la resistencia del sistema de tierra, mayor será su frecuencia de respuesta).

Sin embargo se debe aclarar que este valor de resistencia de difusión al suelo (igual o inferior a 5 ohms) es para terrenos con resistividades de hasta 100 ohm x metro.

Telecom, en su norma, amplia los conceptos con respecto a los valores de la toma de tierra en sus centrales telefónicas, mencionando que cuando el edificio cuenta con un puesto de transformación MT/BT exclusivo, interno o externo al edificio, la resistividad de tierra deberá ser £ 1 W independientemente de la cantidad de abonados. En caso que el edificio esté alimentado a través de una red de distribución de BT, la resistencia de tierra dependerá de la cantidad de abonados:

- Para edificios con < 5000 abonados R £ 5 W

- Para edificios con  5000 abonados R £ 1 W

Procedimiento de medida:

Desconectar la tierra de prueba de todas las otras tierras y del sistema de puesta a tierra general de la estación. Colocar dos barras de tierra de referencia a una profundidad de por lo menos un metro. Las tierras de referencia se colocan a una distancia entre sí y con respecto a la tierra bajo prueba, de manera que formen un triángulo equilátero. La longitud de cada lado del triángulo debe ser de al menos 6 metros o 6 veces la profundidad de tierra bajo prueba. Cuanto más baja sea la resistencia de tierra de referencia más grande será la precisión de la prueba. A fin de disminuir la resistencia, puede tratarse el suelo alrededor de las tierras de referencia con sal y agua. La tierra que se prueba debe dejarse, por el contrario, en su condición normal.

Indicar con A la tierra que se mide y con B y C las dos tierras de referencia. Medir la resistencia entre cada par de barras y calcular la resistencia de tierra como sigue:

Medir la resistencia R1 entre A y B, R2 entre A y C y R3 entre B y C.

Calcular la resistencia de tierra de A, por medio de la siguiente fórmula:

Las pruebas y cálculos pueden variar según los instrumentos de medición empleados. Los procedimientos se consignan normalmente con más detalles en las instrucciones adjuntas a los instrumentos de medición.

Cableado de señal:

Conceptos generales:

La interconexión entre diferentes equipos del sistema (radios, multiplexores, procesadores de voz y datos) se realiza por medio de canales físicos, ya sea por conductores metálicos o fibra óptica.

En los vínculos por fibra óptica, los diferentes potenciales de referencia (puesta a tierra) de equipos que se encuentran alejados no causan inconvenientes por no existir conexión galvánica entre ellos.

Si se utiliza conductores de cobre, cuando la diferencia de potencial entre referencias sobrepasa el rechazo de ruido admitido por el enlace, se producen cortes de comunicación.

En casos extremos, donde el potencial supera la rigidez dieléctrica de la aislación, se destruyen las interfaces y otros elementos electrónicos asociados.

Esto último ocurre normalmente en el caso de fallas eléctricas importantes, capaces de elevar el potencial del terreno, conocidas como "Ground Potencial Rise" (GPR) y en el caso de tormentas eléctricas.

Esto se soluciona realizando una correcta distribución de conexiones de masa metálica y alimentación eléctrica, y colocando los protectores de sobretensión necesarios (por ejemplo en el caso de comunicación entre equipos de sectores distintos y alejados deben colocarse protectores de sobretensión, compatibles con el tipo de señal que lleva el cable, en ambos extremos).

Cableado de tramas con coaxial:

Las líneas de comunicación que viajan de un piso a otro, o de un edificio a otro, pueden poner en riesgo de una sobretensión momentánea a la I/O del equipo, así como propiciar problemas de zumbido (bucle de tierra).

Los sistemas coaxiales puestos a tierra localmente tienen problemas más serios con las corrientes del bucle de tierra que los sistemas de líneas balanceadas. Por lo general, la coaxial se pone a tierra en la tierra de la señal de cada extremo, que a su vez, se pone a tierra en la tierra de la línea de energía neutra o del suelo. Con frecuencia, esto crea dos diferentes lugares suelo-tierra que hacen que las corrientes del bucle de la tierra fluyan a la pantalla. Un método para aliviar este problema es tener la tierra del suelo en un solo extremo. El otro extremo se aísla del suelo con un protector aislador.

El protector aislador solo acopla los datos de un conector coaxial aislado al otro. La unidad misma está conectada a la tierra local del suelo. Este protector aislado puede soportar hasta 90 V sin interrumpirse. La pantalla del cable coaxial de entrada no está conectada directamente a la tierra local del suelo de los equipos remotos. Se proporciona protección, al tiempo que se sigue asegurando la calidad de los datos.

Para contar con protección en el extremo del terminal principal, se puede emplear un protector coaxial estándar. Este protector no tiene aislamiento y se conecta tanto a la tierra del sistema como a la del suelo.

Tierra de los cables de pares simétricos blindados:

La finalidad primaria del blindaje es la de proteger el par del cable de diafonías y de ruido provenientes de fuentes externas, y no la de limitar el efecto del campo interferente producto del mismo cable. La limitación del efecto de campo interferente producto del cable puede constituir un beneficio accidental del blindaje.

La diafonía y el ruido las producen las fuerzas electromagnéticas introducidas debidas al campo magnético variable de la fuente interferente y del acoplamiento capacitivo del campo eléctrico de la fuente que interfiere. En general, la diafonía se verifica cuando el par simétrico no está perfectamente equilibrado o cuando el campo interferente no es uniforme. El añadido del blindaje al par simétrico evita generalmente que se forme un acoplamiento inductivo en el par y al mismo tiempo reduce considerablemente el acoplamiento capacitivo.

Expuesta a un campo magnético variable, una corriente inducida circulará al exterior del blindaje. El flujo de corriente sobre el blindaje producirá campos contrarios en el interior del blindaje, con efecto total de borrar el efecto del campo que interfiere. El acoplamiento capacitivo en el par se reduce paralelamente al reducir la capacidad de acoplamiento efectiva total resultante de la capacidad serie añadida del blindaje en el recorrido de acoplamiento. El potencial interferente acoplado al par simétrico adquirirá la amplitud del potencial desarrollado en el blindaje. Debido a que entre el par / blindaje existe una condición de equipotencialidad, la reducción de potencial en el blindaje trae consigo a su vez la reducción del potencial en el par simétrico. El potencial del blindaje puede reducirse a cero o casi, poniendo a masa el blindaje.

El cable blindado se pone normalmente a masa sólo en uno de sus extremos con el fin de evitar que se formen bucles (loop) de masa. Cuando el blindaje se pone a masa en sus dos extremos entre los puntos de puesta a masa pueden verificarse diferencias de potenciales considerables. A causa de la diferencia de potencial, que se establece entre dos puntos, habrá una circulación de corriente en el bucle formado por el blindaje y por el recorrido de retorno que se efectúa a través de la masa. Si se verifica dicha circulación de corriente en el bucle de masa, es más probable que la interferencia aumente a que se reduzca.

Puesto que el fin del blindaje es el de evitar que la interferencia entre en el cable, la masa debe ponerse preferiblemente en el extremo de bajo nivel de cable. De este modo se reduce a cero o casi la amplitud del potencial interferente precisamente en el punto en que el circuito es más sensible a las mismas interferencias. Siempre que la impedancia del blindaje sea capaz de evitar que el mismo adquiera un potencial cero en el extremo lejano, pero con nivel de señal más alto, la interferencia puede tolerarse más fácilmente.

En una central pueden verificarse circunstancias específicas y peculiares, que exijan una puesta a masa múltiple del blindaje. En este caso, en que se precisan masas, deberían llevarse a una línea común a una distancia lo más corta posible con el objeto de minimizar los efectos de los bucles de masa. En la mayoría de los casos es imposible predecir el efecto de puestas a masa múltiples y solo los datos experimentales pueden determinar su efecto.

Tendido del coaxial de RF y Guía de Onda.

Introducción:

Los circuitos desequilibrados que operan en el interior del cable coaxial pueden resultar libres de interferencias externas solamente si se mantiene la integridad del blindaje coaxial a lo largo de todo el circuito. El blindaje coaxial se realiza con el conductor externo del cable coaxial mismo. Si el conductor externo es continuo hasta el blindaje del circuito a cada extremo del recorrido coaxial, la puesta a tierra del conductor externo será relativamente poco importante como medio para eliminar interferencias externas. En estas condiciones, los dos extremos del conductor externo se conectan a las masas del circuito. Los enlaces a la línea de tierra o a la masa de tierra se hacen a medida de las exigencias de los circuitos asociados. Las señales que pasan por el cable coaxial viajan sobre la superficie externa del conductor interno y sobre la superficie interna del conductor externo. El potencial que se desarrolla en el conductor externo de parte de fuentes externas tenderá a viajar a lo largo de la superficie externa de aquel conductor.

A frecuencias de 60 Khz. aproximadamente y mayores, el aislamiento debido al sólo efecto pelicular es del orden de 100 dB o más. Al aumentar la frecuencia, disminuye la penetración dentro de la superficie y en consecuencia aumenta el aislamiento.

En muchos sistemas que usan el cable coaxial, la integridad del blindaje decrece en el punto de conexión al aparato.

El cable coaxial termina en una caja terminal o en un conector sin asegurar el beneficio del blindaje. Cuando el cable coaxial termina de este modo, el aislamiento disminuye enormemente o incluso se pierde. La terminación no blindada permite a los potenciales interferentes existentes sobre la superficie del blindaje, alcanzar la superficie interna y por lo tanto el recorrido de señal. En este punto el recorrido de señal está también expuesto a los campos locales que pueden generar interferencias. Cuando existen terminaciones de este tipo, puede ser necesario poner enlaces de masa a una o a sendas extremidades del recorrido y en todo caso también en puntos intermedios. En general no puede preverse donde hay que poner tales puestas a masa a lo largo del cable coaxial y así es preciso generalmente recurrir a datos experimentales.

Elementos a Analizar:

El tramo de alimentador entre el equipo y la antena debe ser entero.

El tendido del cable debe realizarse de manera tal de evitar grandes y anormales curvas, respetando siempre los radios de curvatura especificados por el fabricante del mismo (lo mismo ocurre con la guía de onda).

El cable deberá estar fijado a la bandeja a lo largo de todo su recorrido.

Sería recomendable y muy útil que tuviera una etiqueta cerca del conector del equipo indicando la longitud real del mismo hasta la parábola como así también la polarización de la antena.

No se permite fijar la guía o cable coaxial a la bajada del pararrayos, o utilizar el mismo camino (la guía deberá bajar por una arista de la torre diferente a la utilizada para la bajada del pararrayos).

Está prohibido fijar directamente la guía a la escalera de ascenso a la torre, y de ser imprescindible se hará por medio de una estructura metálica adecuada solidaria a dicha escalera.

En el caso del tendido de Guía de Onda Elíptica el trayecto entre la salida del equipo y la bandeja deberá realizarse por medio de un tramo de onda rígida. La conexión entre dicho tramo y la guía de onda elíptica se hará a través de un codo a 90º a los efectos que la guía elíptica se mantenga siempre alineada con la bandeja. En aquellos casos en que la distancia entre la bandeja y el bastidor sea grande y por lo tanto resulte complicado la utilización de un tramo de guía rígida, se aceptará la conexión directa de la guía elíptica al equipo siempre y cuando se respete el radio de curvatura mínimo especificado por el fabricante de la misma, la instalación sea prolija y la guía no efectúe excesivas y anormales curvas apartándose de la bandeja para ingresar verticalmente al equipo.

Para guías de onda elíptica de ser necesario realizar cambios de plano de polarización, éstos se implementarán a través de transiciones rígidas &uml; Twist diseñadas a tal fin, aceptándose un máximo de dos en todo el tendido de la guía (uno en cada extremo del tendido). En el caso de tendidos largos se aceptará el cambio de plano de polarización practicado directamente sobre la guía de onda, siempre y cuando se respete la torsión máxima de la misma (º/m) especificada por el fabricante de la guía. A modo de ejemplo, en la siguiente tabla se muestran las torsiones máximas especificadas por Andrew para sus diferentes modelos de guía de onda elíptica según la banda de frecuencias de operación.

Modelo de guía

Banda de frecuencias (GHZ)

Torsión máxima (º/m)

EW17

1,7 - 2,4

0,75

EW20

1,9 - 2,7

0,75

EW28

2,6 - 3,4

0,75

EW34

3,1 - 4,2

1,5

EW37

3,3 - 4,3

1,5

EW44

4,2 - 5,1

1,5

EW52

4,6 - 6,425

3

EW63

5,85 - 7,125

3

EW64

5,3 - 7,75

3

EW77

6,1 - 8,5

3

EW85

7,7 - 9,8

3

EW90

8,3 - 11,7

6

 

 

 

Equipos de radio colocados en la parte superior de la torre.

Un caso representativo son los radios Microlinks, que poseen la unidad de RF externa, próxima a la antena.

En el caso de equipos que poseen preamplificadores arriba, el problema contra todo lo pensado no es con la entrada del mismo (al caer un rayo), sino con la salida.

La torre que actúa como un inductor, crea una caída instantánea de tensión. Esto quiere decir, que se va a compartir parte de la corriente de onda irruptiva con la pantalla coaxial. Como la pantalla va a acoplar energía (tanto el campo E como el M) hacia el conductor central, se va a presentar una sobrecarga transitoria.

La corriente irruptiva del rayo se va a propagar hacia la pantalla coaxial y al conductor central con velocidades y amplitudes diferentes. En cualquier momento la pantalla estará en una tensión mientras que el conductor central estará en otra.

La onda irruptiva o sobrecarga transitoria que se genera en la pantalla se dirige hacia la caseta del equipo donde se encuentra un inyector de cd que combina la cd con la RF. Esta sobrecarga va a penetrar por el inyector a la fuente de energía de cd, con lo que va a causar que la tensión del riel falle.

Si la fuente de energía cuenta con un SCR con acción de palanca o protector contra la sobretensión, la dv/dt de la palanca del SCR se va a acoplar de nuevo por medio del inyector de cd y sobre el cable coaxial. Forma una onda de paso de banda amplia, lo que excita a la línea coaxial. Es muy probable que la línea no cuente con una impedancia de 50 ohm (para el caso de bajadas en RF) para estas frecuencias más bajas en el extremo de captación del amplificador (la impedancia del preamplificador es de sólo 50 ohm en el paso de banda en el que trabaja).

Esta onda reflejada puede alcanzar cientos de volts en el preamplificador. La cantidad de tensión depende de la onda, la longitud del coaxial y la impedancia (y captación de cd) del preamplificador. Esta onda reflejada llegará a la barra de distribución del preamplificador, ejerciendo un esfuerzo sobre todos los componentes activos.

Los equipos suelen estar equipados con protectores de línea de energía incorporados y puestos a tierra en la parte superior junto con el equipo.

Las líneas de entrada domiciliarias de CATV son un caso representativo.

Comercialmente existen protectores Polyphaser adecuados.

Alimentación de energía.

Conceptos generales:

Fusibles:

El tipo de fusibles que han de colocarse en las líneas correspondientes a los circuitos de alimentación varía según los casos y las condiciones locales. Con el fin de proporcionar la máxima protección es aconsejable que cada alimentador tenga su fusible. Si se tienen salidas de conveniencia, estas salidas han de tener su fusible separado del equipo. En general las características relativas a los fusibles se indican en los documentos correspondientes al propio equipo.

Conductores:

La consideración más importante que hay que hacer acerca de los conductores de alimentación es que los hilos tengan una sección adecuada a la tensión de alimentación de los equipos.

Una caída de tensión excesiva en el cableado de alimentación puede degradar el funcionamiento del sistema, a un punto capaz de volverlo inutilizable. A ese fin, como requisito mínimo, deben seguirse las reglas tanto locales como nacionales, no obstante puede también ser que estas reglas no sean suficientes.

La sección mínima necesaria para el conductor debe calcularse en base a la longitud del recorrido, a la corriente y a la caída de tensión tolerable. La sección necesaria (mín.) puede calcularse por medio de la siguiente fórmula:

S= Sección mínima del conductor (mm)

0,0178 x Corriente (Amp) x Longitud del recorrido (m)

S= --------------------------------------------------------------------------------------------

Caída de Tensión Permitida (Volt)

 

El conductor necesario correspondiente a la sección mínima puede determinarse en base a la siguiente tabla (Características del cable con revestimiento en PVC):

Sección nominal del conductor (mm2)

Cable unipolar o bipolar

(Valor en régimen permanente-Amper-)

Cable tripolar

(Valor en régimen permanente-Amper-)

1

1,5

2,5

4

6

25

13,5

17,5

24

32

41

101

12

15,5

21

28

36

89

 

Controlar que la corriente nominal de la instalación sea menor que la indicada en la tabla coincidiendo con la sección del hilo elegido; en caso contrario elegir un cable de sección mayor.

La siguiente tabla muestra las correcciones a aportar en caso de que la temperatura ambiente sobrepase los 30ºC . La corrección se efectúa multiplicando la corriente máxima tolerable por un coeficiente de corrección consignado en la misma tabla (Coeficiente de conversión según la temperatura):

ºC

Coeficiente

25

35

40

45

50

1,07

0,93

0,82

0,71

0,58

Conductores de la batería de acumuladores:

Los conductores de carga y de descarga deben seguir siempre recorridos separados hasta los terminales de la batería con el objeto de reducir la impedancia común a los grupos de conductores.

Si los conductores de carga y de descarga se envían a una línea de potencia común hasta la batería, el ruido que se desarrolla en el circuito de carga se aplicará directamente a los conductores conectados con el sistema. El nivel de ruido en los conductores de alimentación es directamente proporcional a la amplitud del ruido en la fuente, y a la impedancia de la sección común de la línea de alimentación. Empleando conductores separados para la carga y para la descarga hasta los terminales de la batería, se obtiene el efecto de reducir la impedancia común que acompaña a una reducción correspondiente del ruido en los conductores de alimentación.

Algunas instalaciones utilizan baterías en combinación con un cargador para suministrar energía eléctrica al equipo. El cargador necesita una protección para la línea de energía eléctrica para soportar la corriente de onda irruptiva de un rayo. Por otro lado las baterías que estén en buenas condiciones proporcionan una capacitancia línea a línea substancial, pero no ofrecen ninguna protección contra las ondas de modo común (líneas a tierra). Es muy posible que se necesite un protector contra alta tensión si las baterías están colocadas cerca del cargador y las líneas de CC que van al equipo son largas.

Toma a tierra de equipos de energía:

La energía proveniente de una descarga atmosférica puede ingresar también por los cables de alimentación de energía (C.A.). Es por eso que en un edificio se ingresa con los dos extremos del plano de tierra (extremos libres del anillo) a la placa general de tierra interna de la sala; ésta deberá colocarse en el lugar donde se ha propuesto instalar la protección de cables de energía de alimentación (C.A.), y por encima de ésta se colocará una placa de masa.

La placa general de tierra deberá estar colocada lo más próxima posible al tablero general. A esta placa se conectarán:

El neutro de baja tensión, en caso que la instalación contara con su propio transformador de MT/BT ó con un transformador de aislación.

El chasis del tablero general de distribución de baja tensión, incluidas bandejas, canaletas, etc.

Si existiera grupo electrónico el chasis del mismo debe estar conectado a masa (mediante un conductor de cobre estañado, desnudo, de 35 mm2, directamente al anillo exterior de tierra; y también puede agregarse una jabalina propia enterrada a 0,70 m de profundidad).

Dada las características de las salas de energía, encargadas de distribuir C.C y C.A, están sometidas a distintas perturbaciones, lo que hace necesario realizar una cuidadosa distribución de los cables de protección hacia las placas de masa.

La conexión a tierra de la protección de los cables de alimentación se hará en la placa de masa.

Placa de masa y placa de cero:

La masa metálica de los equipos debe estar conectada a un conductor de protección, el cual converge a una placa de masa, la que a su vez debe estar conectada a la placa de tierra.

La llamada placa de cero, es el punto común de todos los positivos de las baterías, siendo el potencial de referencia .

El positivo de batería está conectado a la tierra en un solo punto, evitando de esta manera circulación corriente por el cable de protección.

Con el objeto de evitar circulación de corriente por las masas metálicas, no debe existir ninguna conexión entre el positivo de batería y las masas metálicas de los equipos (el único punto de vinculación entre tierra y positivo de batería es en la reja principal de distribución).

Es decir, que en cuanto a la distribución hacia los sistemas a alimentar, se dispondrá de tres conductores: + de batería, - de batería y un cable de protección.

Esto deberá cumplirse salvo indicación contraria dada por el fabricante del equipo a alimentar (conmutación).

Para aquellos edificios pequeños, la placa de masa puede confundirse con la placa de cero, cumpliendo la misma placa la función de placa masa y de cero.

En el caso de edificios grandes (varias plantas), será conveniente construir una reja principal de distribución de masas metálicas. La misma estará compuesta por una placa de cero y tantas placas de masas como sean necesarias. Estas estarán vinculadas por una placa de cobre perpendicular a ellas.

En ambos casos, la placa de masa ó la reja principal de distribución deberá estar conectada a la placa de tierra con cable de cobre aislado y a poca distancia una de otra.

Los elementos que se conectan a la barra de masa son:

Todos los equipos que componen el sistema de energía (se entiende por equipo a la masa metálica).

La placa de cero.

Si tuviéramos dos salas de energía diferentes, sus dos placas de cero deberán estar interconectadas con un cable como mínimo de 120 mm2 de sección y las placas de masa deben estar unidas a la misma placa de tierra.

La toma a la tierra de las masas de los armazones debe asegurarse en derivación y nunca en serie.

La placa de masa (edificios pequeños) ó la reja principal de distribución de masa metálica (edificios grandes), deberá estar instalada por encima de la placa de tierra a una distancia no mayor a 30 cm ., y la vinculación entre ambas se realizará por medio de un cable de cobre aislado de color verde de 95 mm2 de sección.

Principio de conexión de los gabinetes a la barra de masa:

Si los bastidores que contienen los equipos están reagrupados en paralelo éstos serán conectados a la barra de masa de la siguiente manera:

Un conductor de protección constituye el colector de masas de los diferentes tramos de una misma sala.

Un conductor de protección conectado al primer conductor, constituye el colector de los diferentes armazones de un tramo.

La red en estrella así constituida estará conectada a la placa de masa de la sala de energía que alimenta a este conjunto de armazones por varios conductores de protección.

Red de masa en salas de transmisión:

Estará constituida por:

Las masas metálicas de las filas de equipos, gabinetes murales, armarios metálicos, bandejas portacables, etc.

Una red fuertemente mallada de los conductores de masa metálica de la mayor cantidad de anillos posibles que permita conectar o polarizar a la tierra.

Los dos conjuntos 1 y 2 así formados son distintos, no debe reemplazarse uno por el otro y deberán estar unidos entre sí lo más fuertemente posible.

Red de masa en salas de equipos:

Una red de masa se conforma por un plano de masa inferior y uno superior, ambos interconectados.

El plano de masa inferior está formado por todas las masas metálicas de los gabinetes, chasis, etc., vinculados a la placa de masa a través del anillo base.

Este plano tendrá un anillo base formado por un fleje de cobre de 30 x 4 mm que recorrerá perimetralmente a la sala, siguiendo el marco de las puertas, a una altura del suelo de entre 10 y 50 cm . El anillo se vinculará rígidamente a la placa de masa en sus dos extremos libres con conductor aislado amarillo verde de 35 mm2 de sección.

Las masas metálicas de los equipos ó filas de equipos alejados de las paredes deben conectarse al anillo base por medio de fleje de cobre de 30 x 2 mm , que desciende hacia el piso y va a conectarse a los gabinetes de los equipos.

En el caso de equipos adosados a la pared se vinculan los bastidores al anillo base con malla de cobre de 16 mm2 de sección.

El plano de masa superior estará formado por la vinculación entre sí de todas las partes metálicas a nivel superior (bandejas de cables, ductos de aire acondicionado, ventilación, gabinetes murales, etc.).

Deberán vincularse entre sí todas estas partes metálicas con malla de cobre de 16 mm2 de sección, cada 2 metros.

En el caso de dos salas contiguas, conteniendo equipos en ambas, los dos planos de masa deberán estar interconectados entre ellos en los cuatro ángulos de la pared de separación. Para realizar la vinculación del plano de masa inferior puede realizarse con una prolongación del anillo base ó por medio de cable de cobre aislado amarillo verde de 50 mm2 de sección. Para la vinculación del plano de masa superior puede utilizarse la masa metálica de las bandejas portacables.

En el caso de salas no contiguas, la continuidad debe lograrse por medio de las bandejas portacables.

Sistema de distribución eléctrico en corriente alterna:

Como sistema de alimentación para edificios de telecomunicaciones se recomienda el esquema TN-S.

En este esquema el conductor de protección y el de neutro están unidos entre sí y a tierra en un punto (placa de tierra) y separados en todo el resto del sistema. Son necesarios dispositivos de protección contra sobretensiones. El sistema TN impone un puesto de transformación cuyo punto de tierra esté conectado a la tierra del edificio de telecomunicaciones.

Alimentación y protección en corriente alterna:

El sistema a adoptar en las instalaciones contra sobretensiones, ya sea provocada por descargas atmosféricas o por la red de energía, dependerá del tipo de alimentación de la red de energía.

Red de distribución rural: Normalmente, en este tipo de alimentación trifásica en baja tensión el puesto de MT/BT se encuentra situado en un lugar distante a las instalaciones de comunicaciones y por lo general alimenta a otros abonados. El neutro de BT de la red de energía no se encuentra vinculado a la tierra de las instalaciones.

En estos casos la mejor solución será la instalación de un transformador de aislación (triángulo-estrella) en el interior de las instalaciones, el que recreará el neutro en el secundario del mismo.

Este tipo de redes de energía son normalmente perturbadas por ruidos producidos en general por máquinas, equipos industriales, etc.; el transformador de aislación separará la red de las instalaciones y a su vez reducirá el ruido reinyectado por los rectificadores hacia la red.

Instalación del transformador de aislación: El neutro es generado en el secundario y conectado a tierra.

 

Conexión alternativa: Una conexión alternativa (aunque no tan efectiva), en caso de no colocar un transformador de aislación, será la instalación de una protección combinada tipo derivación cuya capacidad de corriente a tierra impulsiva por fase para una onda 8/20 estará definida por la zona en que se encuentre ubicado el edificio, y un filtro pasabajo por el cual deberá circular la corriente de consumo.

En este caso se utilizará el neutro de la empresa de energía, y la protección serie deberá contar además con una protección entre neutro y tierra.

Instalaciones alimentadas por una red monofásica:

La mejor protección, para este tipo de alimentación, consta de una protección derivación y un transformador de aislación. Las características del transformador de aislación en este caso son:

Frecuencia: 50 Hz.

Primario: 220 V. monofásico (tensión máxima aplicable en régimen continuo, 220 V + 12%).

Secundario: 220 V., un punto suplementario que permita bajar la tensión secundaria a 220 V menos el 7%.

Elementos a analizar:

Para asegurar un funcionamiento confiable de los equipos instalados se deben cumplir las siguientes condiciones:

La energía eléctrica suministrada (red), para el caso de equipos alimentados con 220 V, debe cumplir con los límites que se indican en el gráfico de la figura, basada en niveles fijados internacionalmente por los fabricantes de equipos electrónicos.

En el caso de equipos alimentados con 48 vcc también existen curvas características entregadas por el fabricante, en las cuales se observan los Transitorios permitidos de sobretensión y baja tensión.

En las siguientes figuras se observan unas curvas ejemplo de un radio que opera en –48 vcc, con límites establecidos por el fabricante para régimen de operación constante de -38,4 V a -72 V.

Transitorio permitido (sobretensión)

Transitorio permitido (baja-tensión)

Ramal de alimentación dedicado que llegue directamente del tablero principal, sin derivaciones intermedias. Los canales principal y de reserva deberán ser alimentados por cables de 48V diferentes.

Limitadores de sobretensión colocados en la línea de alimentación correspondiente a los equipos que instale la empresa. Ambos cableados deberán estar protegidos de manera independiente por medio de llaves térmicas de amperaje adecuado.

Para la alimentación de los bastidores deberán utilizarse conductores independientes de 6 mm2. de  sección, salvo indicación en contrario del fabricante del equipo.

Los colores deben ser:

Rojo para 0V (masa de batería).

Azul para –48V.

Verde/Amarillo para la tierra (masa de chasis) o Negro con una identificación adicional señalando que se trata de conductores de tierra.

Para reducir las perturbaciones, los cables no susceptibles a las mismas, deben ser reagrupados, por un lado aquellos que transportan corriente continua y por el otro lado los cables que transportan corriente alterna.

Deben ir por bandejas diferentes, y si no se puede, deben ser separados a través de un blindaje de acero zincado insertado en la bandeja (que funciona como pantalla). Este blindaje en sus extremos debe estar conectado a la red de masa.

Las perturbaciones por acoplamiento pueden ser reducidas si se utilizan pares retorcidos, disminuyendo los efectos del campo magnético.

Protecciones contra disturbios de red CA

Conceptos Generales:

A los fines de brindar una protección completa a los equipos de electrónica aplicada asociados al sistema, se instalarán filtros activos de línea contra disturbios de tensión y corriente de pequeña y de gran energía. Se instalarán en serie con la línea de alimentación, siguiendo las instrucciones de instalación del fabricante. En los casos en que se disponga de transformador de distribución propio, o se trate de un sitio con energía de buena calidad, se vinculará el neutro de la energía comercial desde el interruptor principal al Halo Ring exterior vinculado por medio de cable de 35 mm2 aislado color verde y soldaduracuproaluminotérmica, para asegurar la correcta disipación del filtro. Para asegurar el correcto funcionamiento de los filtros se debe asegurar que los valores de resistencia de puesta a tierra no superen los 5 ohm. Estos filtros deberán instalarse, sin excepción, en interiores inmediatamente después del interruptor principal y antes del tablero de distribución. La corriente nominal del interruptor principal no debe superar el 125 % de la corriente nominal del filtro.

Los dispositivos de protección para líneas de energía eléctrica utilizan uno o más de los siguientes componentes:

Intervalos de aire (manejan corrientes altas pero son lentos).

Tubos de gas.

Varistores de oxido de metal (MOVs)

Diodos tipo zener de alto impulso (para corriente de alta tensión también llamados Semiconductores de Avalancha de Silicio-SAS)

Filtros (son muy importantes para evitar pequeños picos, ondas y ruido).

Semiconductores de cuatro capas (es el más moderno de todos, es un dispositivo ¨de  resistencia negativa”. También se pueden usar en líneas de teléfono.

SCR (rectificador controlado de silicio)

Protecciones Servicio Monofásico hasta 50 A:

Se instalará un filtro activo de línea (tipo Islatrón BC 250). Todas las conexiones se realizarán con cable de 16 mm2.

Protecciones Servicio Trifásico:

Hasta 50 A se instalará un filtro activo (tipo Islatrón BC3-450). Todas las conexiones se realizarán con cable de 25 mm2 como mínimo.

Hasta 100 A se instalará un filtro activo (tipo Islatrón BC3-4100). Todas las conexiones se realizarán con cable de 30 mm2 como mínimo.

Hasta 200 A se instalará un filtro activo (tipo Islatrón BC3-4200). Todas las conexiones se realizarán con cable de 35 mm2.

Corriente Continua:

Se instalarán filtros activos de corriente continua (tipo Islatrón DC para impedir disturbios inducidos en la canalización de CC.

Protecciones contra descargas atmosféricas

Conceptos Generales:

Desde la perspectiva del equipo, existen tres puertos Entrada /Salida (I/O): el de la línea coaxial, el del cable de energía eléctrica y el de la línea telefónica. Estos puertos I/O pueden operar como una fuente o sumidero de rayos. La energía de la onda del rayo se puede originar en un puerto I/O y salir por el otro, dañando el circuito. Es imposible poner a tierra un puerto I/O, así que se debe tener un supresor de corriente irruptiva para cada uno. El propósito del supresor de corriente irruptiva es desviar, absorber y aislar el equipo de la corriente. Cuando una corriente de onda irruptiva rebasa una tensión establecida previamente, el supresor la desvía hacia un sumidero a tierra.

La función de las siguientes protecciones y sistemas es de limitar a valores no destructivos las sobretensiones producidas por descargas atmosféricas.

El criterio general es que todo cable de cobre que ingrese al shelter o recinto debe tener asociado una protección debidamente puesta a tierra.

Tramas E1/T1:

Estas se protegerán con módulos protectores híbridos de avalancha de silicio (tipo EDCO TSP 200). Estos proveen protección línea/ tierra y línea/ línea y tienen tiempo de respuesta menor a 1 nanosegundo. Estas protecciones se deben instalar en ambos extremos de las tramas.

Líneas de teléfonos:

Para protección de líneas de teléfono se utilizarán protectores híbridos (tipo FAST 31 XT).

Cables Coaxiales:

Las descargas eléctricas toman la forma de un pulso, que por lo general tiene una intensidad de aproximadamente 2 m s y una reducción que oscila entre los 10 y los 45 m s hasta un nivel del 50 %. En la actualidad el estándar del IEEE (Institute of Electric and Electronic Engineering) es de una onda de 8/20 microsegundos. La corriente pico es, en promedio 18 KA debido al primer impulso (descarga) y aproximadamente a la mitad debido al segundo y al tercer impulso. El promedio son tres descargas por impacto del rayo.

Una vez que se presenta la ionización, el aire se torna un plasma conductor que alcanza los 60000 grados F y es luminoso (equivale a un nivel de luminosidad más brillante que la superficie del sol). La resistencia de un objeto alcanzado es de consecuencias mínimas, excepto por la disipación de energía eléctrica sobre dicho objeto ( I2. R). El 50 % de todos los impactos es de por lo menos 18 KA, el 10 % excederá el nivel de 65 KA y solo el 1% será superior a los 140 KA. El más alto impacto que se ha registrado fue de casi 400 KA.

Los rayos alcanzan con mayor frecuencia a las torres que a cualquier otro lugar.

El conector a tierra de la antena sirve como medio para desviar parte de la energía del impacto directo a la torre a su sistema de tierra; esta protección sirve para resguardar a la antena pero no a su equipo asociado. La onda en una gran gama de frecuencias, bajará por la línea de transmisión pudiendo llegar hasta el equipo. Esto significa que tanto el conductor central como el exterior, estarán sometidos a grandes tensiones. A pesar de que la conexión a tierra de la antena sirve para evitar el efluvio superficial de la línea de transmisión, tendrá una corriente de cresta importante que atravesará el cable coaxial.

La corriente de impacto compartida entre la torre y el cable coaxial está compuesta principalmente por componentes de baja frecuencia, ya que las componentes de alta frecuencia se derivan por la conexión a tierra de la antena como la inductancia de la torre/ coaxial que hacen las veces de un filtro.

El protector más efectivo, deberá ser aquel, que no permita compartir la corriente de onda de baja frecuencia con el equipo, para ello deberá tener una alta tensión de ruptura, bajas pérdidas de inserción (menor a 0,1 dB) y un buen valor de ROE (menor a 1,1:1), para la gama de frecuencia del equipo de transmisión. La corriente máxima de drenaje con onda 8/20 microsegundos, para una operación del protector, debe ser mayor a 20 KA.

Para el caso de coaxiales de 50/75 ohms se utilizarán protectores con tecnología híbrida de avalancha de silicio.

Deben estar montados sobre una placa de cobre la que deberá estar vinculada al pasamuros, inmediatamente después que el cable coaxial ingrese a la sala.

Líneas de RF:

Estas se protegerán con protectores de tecnología de reducción de 1/4 de onda (tipo Andrew Arrestor Plus). Estas protecciones (Lightning Arrestor) no necesitan de recambios ya que son del tipo multiactuación.

Se instalarán entre el extremo inferior de los cables coaxiales de microondas y de radiofrecuencia y los jumpers Superflex, dentro del shelter o edificio. Son descargadores marca Polyphaser o Andrew de transmisión o recepción según corresponda.

A los efectos de lograr una buena disipación, se vincularán a la placa de puesta a tierra exterior por medio de cable de cobre estañado de 35 mm2 aislado color verde con terminales doble oreja y soldadura Cadwell. Se utilizará una planchuela por cada hilera de coaxiales, y todas se conectarán entre sí.

Medición del conjunto Alimentador + Antena

Elementos a analizar:

Se debe realizar la medición de pérdida de retorno del conjunto Alimentador + Antena, ya sea con medidor de potencia de RF más acoplador direccional (con rango de medición acorde a la frecuencia y potencia del equipo), midiendo potencia directa y reflejada y calculando la pérdida de retorno (diferencia); o directamente utilizando un banco de medición de ROE (compuesto por un generador de barrido operando en la banda de frecuencias del radioenlace, y por medidor de RF de alta sensibilidad, por ejemplo Analizador de Espectro de RF).

Antes de la medición se debe conectar entre sí las tierras del instrumento de medición y la tierra del equipo de radio.

El valor debe ser mayor o igual que 20 dB. En los casos en que la longitud del alimentador de antena supere los 60 mts de longitud, se deberá tomar como mínimo valor de pérdida de retorno 22 dB.

Para el caso de cables de RF o cables de FI (en radios Microlinks, de alta frecuencia, en los cuales se comunica la unidad externa o unidad de RF con la unidad interna o de banda base, mediante un cable coaxial) es recomendable previa puesta en marcha del equipo, realizar una medición de aislación (megar) del cable para verificar su aislación. Esta medición se la realiza con un Megómetro, conectándolo al extremo inferior del cable, dejando desconectado el extremo superior. La impedancia medida siempre deberá ser del orden del gigaohm.