Puesta-A-tierra Radio y Tv GS

7/22/2019 Puesta-A-tierra Radio y Tv GS

1/39


2/39

Gustavo Seminario

Pgina 3de 39

Puesta a Tierra y Recomendaciones en Instalacionesde Emisoras de Radio y Television

Puestasa Tierra en equipamiento de Radio

1.1 Objetivo:

Este documento tiene por objeto fijar las condiciones que deben cumplir los sistemasde puestas a tierra para asegurar un funcionamiento confiable de los equiposinstalados; minimizando la diferencia de potencial entre todos los objetos metlicos ybrindando protecciones de equipamiento contra voltajes peligrosos y descargaselctricas para disminuir asi los daos a las personas y equipamiento debido adisturbios presentes en la red elctrica o inducidos por descargas atmosfricas enlneas de energa, transmisin de datos, voz, etc.

1.2 Introduccin:

La energa generada por descargas atmosfricas puede ingresar a las instalacionesa travs de diversos medios, por impacto directo o por corrientes inducidas. Estaenerga busca su propio camino para llegar a tierra utilizando conexiones dealimentacin de energa elctrica, de voz y de datos, produciendo accionesdestructivas ya que se supera la aislacin 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 energa a travs de un sistema de puesta a tierra apropiado queasegure una capacidad de disipacin adecuada.

Otra fuente importante de disturbios son las redes de energa elctrica, debido a laconmutacin de sistemas y grandes cargas inductivas.

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

1.3 Descripcin:

Concretamente el sistema de puesta a tierra provee un camino de baja impedanciapara derivar a tierra corrientes de fuga y disturbios presentes en las redes deenerga, a travs de los dispositivos de protecciones especficos.

El tipo de sistema de puesta a tierra ser del tipo equipotencial, es decir todas lasdistintas partes componentes del sistema (anillos, estructuras, caeras, etc.) estarnvinculados de manera de asegurar la equipotencialidad entre ellas.

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

La proteccin de personal est :

Para minimizar la diferencia de potencial entre los objetos metlicos y las personas afin de reducir el riesgo de shock elctrico debido a descargas inducidas y corrientesde fuga.


3/39

Gustavo Seminario

Pgina 4de 39

La proteccin y funcionamiento del equipamiento sirve:

Para minimizar la diferencia de potencial entre todos los objetos metlicos y proveerprotecciones de equipamiento contra voltajes peligrosos y descargas elctricas.

Para proveer potencial de referencia para equipo electrnico.

Para brindar compatibilidad electrnica (EMC).Para minimizar el efecto de disturbios elctricos en la operacin del equipamientopor ruido normal y ruido comn.

Componentes del sistema de puesta a tierra:

1.4.1 Anillo exterior de puesta a tierra:

Cantidad de anillos: Cuando la distancia existente entre el shelter y la torre seamayor a 6 metros se instalarn dos anillos de tierra independientes; uno circundandoa la torre y otro al shelter, ambos anillos se unirn por intermedio de dos

conductores. Si la distancia fuese inferior a 6 metros se instalar un nico anillo talque circunde shelter y torre.

Dispersor horizontal (conductor de tierra):Como conductor de tierra se utilizar cablede cobre estaado desnudo de 50 mm2. El mismo se instalar a una profundidad de0,70 m. Los radios de curvatura debern ser mayores de 0,60 m.

Dispersor vertical (jabalinas):Las jabalinas a utilizar sern del tipo Copperweld de5/8 de pulgadas y un largo mnimo de 3 metros, recomendndose segn laresistividad 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 metlicas y materialde baja resistividad o pozos dispersores.

En caso de que la napa de agua est a menos de 10 metros de profundidad sedeber llegar a ella con las jabalinas, utilizando de ser necesario comoprolongadores, chicotes de cable de cobre estaado desnudo de 50 mm2.

1.4.2 Placa interior de puesta a tierra (MGB):

Placa de cobre conectada al anillo exterior de puesta a tierra a travs de tramos decable de cobre estaado de 35 mm2.

1.4.3 Anillo interior de Puesta a Tierra (Halo Ring):

Estar formado por tramos de conductor de cobre estaado de 35 mm2con aislacincolor verde. Estar unido al anillo exterior en las 4 esquinas del shelter. Tambin seunir a la placa interior de puesta a tierra.

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

Todos los elementos de la red de masa debern estar interconectados, siendonecesario que existan interconexiones mltiples en forma de malla tridimensional,

aumentando de esta manera la capacidad de apantallamiento de la misma.


4/39

Gustavo Seminario

Pgina 5de 39

Es sumamente importante el concepto de conexin a tierra de punto nico, ya quesi por ejemplo el equipo posee un trayecto separado a tierra adems de la placa atierra (por ejemplo la conexin a tierra de seguridad del cable de potencia), esetrayecto paralelo permitir que la corriente del impacto fluya hasta el bastidor(chasis) del equipo y cause problemas.

Ser necesario disponer de un terminal principal de puesta a tierra que servir comomedio de interconexin entre la red de tierra y los cables de proteccin.

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

- Toma de tierra del edificio

- Toma de tierra del mstil torre- Toma de tierra de pararrayos

Para lograr la equipotencialidad del conjunto de la instalacin, necesariamente estastres tomas de tierra debern estar interconectadas.

1.6 Red de Tierra:

La masa conductora de la tierra constituye un potencial elctrico de referencia nico.Bajo este concepto puede definirse a una toma de tierra, como aquella constituidapor un electrodo conductor en tierra o conjunto de ellos interconectados, que

aseguren una conexin elctrica con la tierra, formando de esta manera una red detierra.


5/39

Gustavo Seminario

Pgina 6de 39

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

Su funcin es garantizar:

La seguridad de las personas.

Un potencial de referencia nico a todos los elementos de la instalacin. De estamanera se lograr la proteccin 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 instalacin debe contar condos caractersticas fundamentales:

Una red de tierra nica y equipotencial.

Un bajo valor de impedancia.

Si partimos de la premisa que una red de tierra es la encargada de derivar la energa

del rayo a la masa conductora de la tierra, la misma ser ms efectiva, cuanto menorsea la impedancia que presente en su unin elctrica con la masa de la tierra. Estacaracterstica depender de la resistividad del terreno, de su ionizacin y de lageometra de los conductores de tierra.

La resistividad del terreno es variable de un terreno a otro, depende de su contenidode humedad y de su temperatura, pudiendo variar la impedancia de tierra medida endistintos lugares del mismo terreno, como as tambin hacerla variar con eltranscurso del tiempo.

Un terreno es frecuentemente heterogneo, tanto horizontal como verticalmente.

La resistividad de las capas superficiales presenta importantes variacionesestacionales bajo el efecto de la humedad (disminuyndola) y de las sequas(aumentndola). Esta accin se puede producir hasta profundidades deaproximadamente 1 a 2 metros.

Otro elemento determinante en la constitucin del terreno, es su granulacin y suporosidad, que determina su poder de retener humedad y por lo tanto su calidad decontacto 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 qumicos, con el objetivode mejorar la conductividad del terreno. No deber perderse de vista que esta

solucin es transitoria, ya que estos productos debern mantenerse en buen estadoe incluso renovarlos para mantener una elevada conductividad. Por eso no serecomienda la utilizacin de estos productos.

Por lo dicho, para poder dimensionar un sistema de puesta a tierra, deberconocerse el valor de resistividad del terreno, su configuracin y la disposicingeomtrica en que podrn tenderse los conductores de tierra.

Ser recomendable al medir el valor de resistividad del terreno, repetir la medicinvariando las distancias y la profundidad de los electrodos de pruebas, con el objetode poder observar la variacin de resistividad en funcin de la profundidad delterreno.

Con este valor de resistividad, podrn utilizarse ecuaciones y tablas que nospermitirn conocer con cierta aproximacin el valor de resistencia de tierra aobtener.


6/39

Gustavo Seminario

Pgina 7de 39

Todo lo expresado, lleva a pensar que no en todos los terrenos podr conseguirseun bajo valor de resistencia de tierra, y no deber caerse en el error de intentarlograrlo en terrenos de muy alta resistividad. Tal es el caso de zonas montaosas,en donde resulta intil e ineficaz plantear una red de tierra convencional. No solo porsu imposibilidad de realizar excavaciones, sino por la prdida de efectividad. En estetipo 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 seindependice del valor de resistencia de tierra y focalice su objetivo en dispersar todala energa proveniente de una descarga atmosfrica.

Nota:Segn la recomendacin de TASA (Aceptacin del Sistema), el sistema depuesta a tierra diseado debe ser previsto para lograr una resistencia de difusin alsuelo, igual o inferior a 5 ohmsen terrenos con resistividades de hasta 100 ohm metro. De tal manera queda establecid o en ese v alor (5 ohm s) com o el lm ite deaceptab il idad d e la resisten cia a tierra que deber med irse en suelos que no

sup eren dich a resist iv idad, mediante el u so de u n telurmetro con ectado als istema d e puesta a t ierra de la estacin d e radioenlace.

En aquellos terrenos que excedan el valor indicado de resistencia especfica de 100ohm metro, podr admitirse un aumento de la resistencia de difusin a tierraproporcional al incremento de la resistividad, en relacin con el valor referencial de100 ohm metro.

Para un suelo de resistividad de 250 ohm metro, el clculo a realizar ser:

Este valor ser el mximo aceptable en este tipo de terreno.

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

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

MATERIALES RESISTIVIDAD EN OHM METRO

Sal gema 10

Cuarzo 109

Arenisca, guijarros de ro, piedra triturada 107

Granitos compactos 10 - 10

Rocas compactas, cemento ordinario, esquistos 10

Carbn 10 - 10

Rocas madres, basaltos, diabases, cascajos ygranitos antiguos (secos)

104


7/39

Gustavo Seminario

Pgina 8de 39

Guijarros de ro y cascajo piedra trituradahmedos

5 x 10

Terrenos rocosos, calizos (jursico) secos 3 x 103

Granitos antiguos (hmedos) 1,5 a 2 x 103

Yeso seco 10Arena fina y guijarros (secos) 10

Grava y arena gruesa (seca) 10 - 10

Arena arcillosa, grava y arena gruesa hmeda 5 x 102

Suelos calcreos y rocas aluvionarias 3 a 4 x 10

Tierra arenosa con humedad 2 x 10

Barro arenoso 1,5 x 102

Margas turbas, humus muy secos 102

Margas y humus secos 50

Arcillas (secas) 30

Margas, arcillas y humus hmedos 10

Arcilla ferrosas, piritosas 10

Esquistos grafticos (hmedos 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 150Turba hmeda 5 a 100

Arcilla plstica 50

Margas y arcillas compactas 100 a 200

Margas del jursico 30 a 40

Arena arcillosa 50 a 500

Arena silcea 200 a 3000

Suelo pedregoso cubierto de csped 300 a 500

Suelo pedregoso desnudo 1500 a 3000


8/39

Gustavo Seminario

Pgina 9de 39

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 alteracin 1500 a 10000

Granitos y gres alterados 100 a 600

1.6.1 Mtodo sencillo para determinar la resistividad del suelo:

Se introducen superficialmente cuatro electrodos con la misma separacin, laprofundidad de penetracin (b) debe ser menor que el espacio entre los electrodos

(a), en donde (a 20. b). Se aplica una corriente conocida entre los dos electrodos

exteriores y se mide el potencial entre el par interior. Luego utilice la siguientefrmula:

= 6,28 . a . (V/I)

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


9/39

Gustavo Seminario

Pgina 10de 39

1.7 Red de tierra del edificio:

La regla bsica con la que se plantea la red de tierra es la utilizacin de un anilloperimetral de tierra, integrando a ste, electrodos de tierra (Norma de Telecom).

Si bien tcnicamente es ideal el trazado de un anillo perimetral, rodeandoexteriormente al edificio a proteger, no siempre es posible por las caractersticas o

disposicin de algunas edificaciones.

El anillo perimetral estar formado por un conductor de cobre desnudo de 50 mm 2

de seccin, debiendo rodear perimetralmente al edificio. Este conductor enterradodeber ser continuo, sin ningn tipo de empalme (salvo en las cmaras deinspeccin) y con entradas directas a la placa de tierra interna del edificio.

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

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 conductosseparados. Integradas al anillo perimetral enterrado y por medio de soldaduracuproaluminotrmica, se debern instalar jabalinas de acero cobre de 1,5 m delongitud y 16 mm de dimetro, hincadas en el terreno y distribuidas a lo largo deldispersor con una separacin mnima de 2 veces la longitud de la jabalina.

De ser posible, deber colocarse en cada punto de cambio de direccin o deinterconexin del anillo perimetral una jabalina. Esto se debe a que frente alescarpado pulso del rayo cada interconexin o cambio de direccin vertical uhorizontal del anillo perimetral, representa un incremento de impedancia, que setraduce en un incremento de tensin.

1.8 Red de masa:

1.8.1 Masa:

Es la masa conductora de un equipo elctrico susceptible de ser tocado por unapersona, que normalmente no est bajo tensin, pero puede estarlo en caso de fallade aislamiento de las partes activas de ese equipo.

1.8.2 Red de masa:

Es el conjunto de las masas y de los conductores de proteccin que conectan lasmasas a las barras de tierra. Los principios adoptados para la implementacin de

una red de masa definen unPlano de masa.

El plano de masa debe ser nico y comn a todos los equipos y realizado tancorrectamente como sea posible.

La red de masa debe realizarse para conseguir dos objetivos:

Proteccin de los equipos y de las personas.

Calidad de funcionamiento de los equipos.

Los mtodos constructivos a aplicar para lograr el primer objetivo, no sonexactamente igual al mtodo a aplicar para conseguir el segundo objetivo.

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


10/39

Gustavo Seminario

Pgina 11de 39

La ejecucin de una red de masa en malla, adems de cumplir con los mismosobjetivos que una distribucin en estrella, mejora la proteccin de los equipos antelas altas frecuencias.

Para la correcta realizacin de una red mallada, las conexiones deben ser lo mscortas y directas posibles. Por lo dicho una conexin corta y de buena dimensin

presenta una baja impedancia para las altas frecuencias.Por lo tanto los armazones y los elementos metlicos se conectan a la masa pormedio de una conexin lo ms corta posible, adems de interconectarse entre s,formando de esa manera una red de masa.

1.8.3 Conexiones de las masas:

Cada equipo debe estar conectado a la placa de masa a la placa de tierra pormedio de un conductor especfico. En el caso de edificios de varios pisos con unagran cantidad de equipos la instalacin es compleja. Por eso, siempre que seaposible, en esos casos se deber llevar una placa por piso, a los efectos de distribuirdesde ella a cada sala de equipos con un cable de proteccin.

Los conductores de proteccin debern ser aislados, mientras que a nivel devinculacin de equipos puede utilizarse conductor desnudo.

El dimensionamiento de los cables de proteccin depender de la corriente de fallade los equipos, desde dos puntos de vista:

No debe producir calentamiento en el conductor de proteccin.

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

equipamiento.


11/39

Gustavo Seminario

Pgina 12de 39

De lo dicho, es que en todo momento deben buscarse resistencias muy bajas en lassecciones de los conductores de proteccin utilizados.

Como regla general puede adoptarse:

C.C. SECCI N M NIMA< 5 A 0,5 mm2

de 5 a 30 A 6 mm2

de 30 a 60 A 16 mm

de 60 a 400 A 50 mm

2000 A 120 mm2

1.8.4 Red de masa mallada:

Se basa en el principio de la interconexin de todas las masas metlicas queincluyen los bastidores chasis de cada sistema y la interconexin de las diferentesmasas (tierra electrnica y tierra mecnica).

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

Conductor de masa

Parte metlica de los equipos

Bandejas de cables, etc.

Pantalla de los cables

1.8.5 Conexin de las masas utilizadas en el edificio:

Debern estar conectadas al plano de masa todos los elementos metlicos situadosen las proximidades de los sistemas de telecomunicaciones, como ser:

Cables de entrada al edificio

Repartidores

Pisos tcnicos de salas de conmutacin

Marcos de aberturas de acceso a cada sala

Canalizaciones de agua

Canalizaciones de gas.

Columnas ascendentes de calefaccin

Sistemas de calefaccin

1.9 Toma de tierra del pararrayos:

1.9.1 Funcin:

La instalacin de los pararrayos debe garantizar la proteccin de los edificios contra

descargas atmosfricos directas, no protegiendo cuando estas son transmitidas atravs de la red de distribucin de energa elctrica.

Una instalacin de un pararrayos est dividida en tres partes:


12/39

Gustavo Seminario

Pgina 13de 39

Estructura de recoleccin

Estructura de descenso

Estructura de flujo (tomas de tierra propias)

Todo tipo de antena a instalar en una torre deber estar indefectiblemente debajo

del cono de proteccin del pararrayos. Se define as al cono de 30 con vrtice enel extremo superior del pararrayos.

La instalacin del pararrayos prevista para canalizar las descargas directas deberestar preparada para hacer fluir las corrientes instantneas a travs de conductoresde baja impedancia (estructura de descenso), disponindose del lado ms alejado alas instalaciones (estructura de flujo).

De esta manera se lograr:

Que el impacto directo de un rayo sobre cualquier componente de la instalacin secanalice adecuadamente a tierra.

Evitar los fenmenos de induccin sobre los cables de descenso de antenas.


13/39

Gustavo Seminario

Pgina 14de 39

La instalacin del pararrayos deber estar acorde a la estructura del edificio,evalundose en cada caso caractersticas relacionadas con l mismo (equiposasociados). La instalacin se ajustar a la Norma IRAM 2184.

Deber tenerse en cuenta entre otras cosas:

Dimensiones del edificio.

Puntos ms vulnerables del edificio.

Forma e inclinacin del techo.

Altura de las antenas.

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

Disposicin de caeras de agua, elctricas, etc.

Ubicacin de las salas de equipos sensibles.

1.9.2 Estructuras de recoleccin:

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

El rea de proteccin suministrada por este tipo de elemento captor, esesencialmente variable y depende de la corriente pico del retorno del primer impactodel rayo en KA. Prcticamente puede adoptarse que la zona protegida por este tipode pararrayos est limitada por un cono cuya punta coincide con la punta delpararrayos y cuyo ngulo medido a partir de la misma es de 60.

1.9.3 Proteccin tipo caja mallada:

Cuando se utilice como proteccin la del tipo mallada en un edificio, ser aplicable elde una sola punta. En estos casos, las puntas estn colocadas en los puntos msvulnerables del edificio. Los conductores de techo estarn destinados a canalizar lacorriente de rayo desde los dispositivos de captura hacia los conductores dedescenso. Para este tipo de instalaciones, los conductores de techo debern formarun polgono cerrado cuyo permetro se encuentre cerca del permetro del techo. Estesistema de proteccin es ideal para edificios con geometras regulares, sin torre.

Los descensos debern estar colocados en los ngulos o en las partes salientes deledificio. Este sistema es de costosa realizacin.

1.9.4 Conductores de descenso:

Los conductores de bajada debern soportar el flujo de corriente desde el terminalareo hasta los terminales de tierra. Estos conductores debern ser de una seccinmnima de 50 mm2.

Dado que la corriente del rayo es un impulso caracterstico, se recomienda utilizarfleje, dado que la superficie de dispersin de este es mayor que un conductorredondo para una misma seccin. Se utilizar como conductor de descenso fleje decobre de 30 x 2 mm. No se permite utilizar como conductor de descenso cablescoaxiales aislados o vainas aisladas.

Los conductores de descenso debern ser instalados fuera de la estructura (salvo encasos especiales) y por la cara ms alejada a la sala de equipos.

Normalmente solo es necesario un conductor de descenso, excepto en los casos enque el recorrido horizontal del conductor de bajada es ms largo que el vertical o


14/39

Gustavo Seminario

Pgina 15de 39

cuando la altura del edificio supere los 28 m, para los cuales se utilizan dosconductores.

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

El recorrido deber ser elegido de tal manera de evitar cruce o acercamientos con

canalizaciones elctricas. Deben estar a ms de 3 m de toda caera ascendenteexterior de gas y no debe estar conectada con ella. En aquellos edificios donde nosea posible realizar el recorrido en forma externa, podr realizarse en forma interna,a travs de un conducto especfico.

1.9.5 Toma de tierra para pararrayos:

El valor adoptado para estas tomas de tierra deber ser menor a 10 . La toma detierra estar constituida por fleje de cobre de 30 x 2 mm, dispuesta en forma de patade ganso, es decir, tres flejes de 5 metros de longitud, enterrados horizontalmente auna profundidad entre 0,60 y 0,80 metros formando un ngulo entre ellos de 60. Sies posible sta deber estar situada a no ms de 5 m del pie de la torre de la

pared del edificio. En el extremo de cada uno de los flejes se hincarn jabalinas (unaen cada extremo o punto de conexin).

Se deber prestar mucha atencin a que la toma de tierra del pararrayos estalejada por lo menos 3 m de cualquier elemento metlico que no penetre en eledificio protegido.

1.10 Toma a tierra de la torre:

1.10.1 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 proteccinde los equipos de telecomunicaciones.

Las partes metlicas de la torre y del edificio deben ser interconectadas y vinculadasadecuadamente a las partes metlicas de los equipos.

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

En la prctica, todas las torres y mstiles tienen los mismos elementos a proteger:

Antenas

Cables de bajada de antenas: guas de onda y cables coaxiles.

Cables de descenso de balizamiento.

La toma a tierra de las estructuras metlicas de soporte, (torres o mstiles) tiene porobjeto canalizar las descargas que pudiesen entrar, no solo por stas, sino por todoelemento vinculado elctricamente a stas.

Ya que constructivamente las torres y mstiles son diferentes, sus conexiones atierra tambin lo sern, en cambio los descensos de antenas y balizas se protegende la misma manera (independientemente de su estructura de soporte).

1.10.2 Toma a tierra de torres autosoportadas:

Bsicamente son estructuras metlicas piramidales de 3 o 4 aristas. Cada piedescansa sobre una fundacin de hormign independiente del resto. En estas


15/39

Gustavo Seminario

Pgina 16de 39

estructuras, las descargas sobre elementos de ella, son canalizadas por la bajadadel pararrayos y por la propia estructura.

Por este motivo, las torres tendrn una toma de tierra especfica. Su punto de partidaser una placa de cobre (220 x 100 x 10 mm) unida mecnica y elctricamente a laestructura de la torre. Esta barra, ser situada en la pata ms alejada de la pared

ms prxima a la torre. Desde sta partir un fleje de cobre de 30 x 2 mm que servinculado con soldadura cuproaluminotrmica a una jabalina de acero-cobre hincadaal pie de la torre. El resto de las patas debern estar conectadas entre sperimetralmente con un fleje de cobre de 30 x 2 mm soldado a cada pata. Estasvinculaciones equipotenciales sern realizadas bajo tierra a una profundidad noinferior a 0,20 m. En el caso de obras nuevas se agregar la vinculacin elctrica delhormign armado a las patas de la torre.

1.10.3 Toma a tierra de mstiles:

Los mstiles son estructuras de tipo prismtico cuyo nico pie de apoyo descansasobre una fundacin de hormign. La resistencia de esta estructura es conseguida

por tensores o riendas que vinculan mecnicamente el mstil a diferentes alturascon puntos de fijacin terrestres que las agrupan llamados anclotes.

Este tipo de estructuras presenta un comportamiento diferente al de las torres; lamayor parte de la descarga del rayo fluir a travs de las riendas. La primera medidaconsiste en vincular elctricamente todas las riendas que convergen a un mismoanclote con un conductor adecuado a cada caso.

Sobre la superficie, las riendas se interconectarn con cable de acero galvanizadode dimetro mnimo 6 mm, unidos entre s con grampas prensacables de acerogalvanizado. Las curvaturas de estos cables intentarn por todos los medios,descender con el cable verticalmente en sentido de la descarga.

De la rienda ms baja, partir una vinculacin con cable de acero galvanizado haciael suelo, pero antes de su ingreso al terreno, se unir con soldaduracuproaluminotrmica a un cable de cobre desnudo de 50 mm2 el que, enterrado auna profundidad de entre 0,60 a 0,80 m, seguir un recorrido paralelo al anclote yhacia la parte posterior del anclote. Inmediatamente despus de ste, se formaruna pata de ganso con el mismo conductor y dos jabalinas de acero-cobre soldadascuproaluminotrmicamente. En todos los anclotes ser dispuesta esta toma detierra.


16/39

Gustavo Seminario

Pgina 17de 39

1.10.4 Verificaciones a realizar:

Los valores aceptados de resistencia de la toma a tierra de la torre de los anclajes

de riendas (en el caso de los mstiles) debern ser inferiores o iguales a 10 . Entodas las vinculaciones de masa metlicas debe existir una resistencia de contacto

inferior o igual a 1 m.

Toma a tierra de las antenas y de los cables de telecomunicaciones (Guas de onda

y cables coaxiles):1.11.1 Antenas:

Todas las antenas debern estar vinculadas por medio de un cable de cobre aisladode 50 mm2 de seccin, color verde, a la estructura metlica de la torre a travs determinales de compresin.

1.11.2 Guas de onda y cables coaxiles:

La vinculacin ser realizada con un kit (Grounding Kit) de puesta a tierra queconsiste bsicamente en una abrazadera que permite la unin elctrica delconductor exterior del cable o gua de descenso de antena con la torre. La

vinculacin es en la parte superior despus de la curva del cable y a nivel inferior,antes de la curva que ingresa a la sala de transmisin. La conexin elctrica a latorre no ser realizada directamente sobre sta sino montando una barra de cobre


17/39

Gustavo Seminario

Pgina 18de 39

en la estructura (nunca agregar perforaciones a la torre), o en la bandeja, y sobre lacual se conectarn los kits de puesta a tierra. Esta conexin debe ser lo ms corta,directa y vertical (descendente) posible.

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

Si bien se ha estipulado como condicin mnima, la conexin de los descensos en

dos lugares, este criterio vara 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


18/39

Gustavo Seminario

Pgina 19de 39

1.11.3 Pasamuros:

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

Una descarga que circule por los descensos de antena hacia la toma de tierra,utilizar como camino al pasamuros y el fleje que lo conecta a la toma de tierra deledificio. Por lo tanto las guas de onda y las mallas exteriores de los cables coaxilessern conectados al pasamuros logrando de esta forma una conexin corta y directaa tierra.

Para ello se instala una barra de cobre por debajo de los cables de ingreso, a la cual

se conectarn los cables de descenso (de los kits de tierra), y desde la que partir elfleje de bajada hacia una cmara de inspeccin con una placa de cobre y de all auna jabalina de acero-cobre.


19/39

Gustavo Seminario

Pgina 20de 39

1.11.4 Balizas:

Generalmente los conductores que descienden desde una o varias balizas, estncanalizadas en el interior de caeras galvanizadas con cajas de inspeccin adistancias regulares. Esta instalacin debe vincularse elctricamente a la estructura(metlica de la torre) utilizando cable de cobre aislado normalizado de 16 mm 2color

verde.Este tratamiento debe aplicarse a cualquier conductor susceptible a descargas quedesciende de una estructura. Tal es el caso de los generadores elicos, panelessolares montados sobre estructuras metlicas y toda otra configuracin que as lorequiera.

1.12 Elementos a analizar:

Todo el sistema de puesta a tierra deber estar compuesto de materiales queresistan el deterioro en el tiempo y requieran un mnimo de mantenimiento.

El sistema de puesta a tierra debe caracterizarse por dos componentesfundamentales:

Electrodos de puesta a tierra (jabalinas, hierros del hormign, etc.), reunidos en unaplaca general de puesta a tierra (MGB).

Distribucin de masa metlica (circuitos de conexin entre la placa general depuesta a tierra y la masa metlica de los equipos instalados).

La placa general de puesta a tierra interna (Master Ground Bar-MGB) debe ser decobre de 10 mm de espesor y tener las dimensiones y cantidad de agujerosnecesarios para conectarse a ella (la placa siempre debe estar limpia y sin xido a

los fines de asegurar una baja resistencia de conexin, agregndose grasaconductora antioxidante). Las perforaciones en la placa sern pasantes, debiendoposeer un 50 % ms de perforaciones que las utilizadas en la instalacin inicial.

La placa ser amurada a la pared en sus cuatro extremos

La placa estar conectada al anillo exterior de Puesta a Tierra preferentemente atravs de tramos de cobre estaado de 35 mm2. De ser posible, debe estar ubicadaprxima al tablero elctrico general y si la instalacin lo permite, el neutro de la reddebe conectarse a la misma.

Si no es posible, la diferencia de potencial entre el neutro del tablero general y laplaca 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 porbateras.

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

Sera conveniente que todo conductor de puesta a tierra que est unido a la placarecorra el camino ms corto y directo.

Verificar que la puesta a tierra de los equipos est realizada en paralelo y no enserie.

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


20/39

Gustavo Seminario

Pgina 21de 39

Las conexiones con puentes entre dos bastidores estn prohibidas, salvo en el casode bastidores adyacentes acoplados mecnicamente. Podrn tener una conexin detierra entre ellos y un solo conductor de vinculacin a la placa de masa.

Todas las partes metlicas mviles del bastidor tales como puertas, paneles, etc.debern estar conectadas elctricamente al mismo a travs de cables o flejes.

Debe existir un solo sistema de tierra. No se permiten varillas de tierra separadasque no estn conectadas al sistema de tierra principal.

La resistencia de puesta a tierra, medida sobre esta placa con la distribucin demasa metlica desconectada, debera ser de 1 ohm o menor (aunque a veces seadifcil lograrlo).

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

Para la estructura, en el caso de torres autosoportadas cada pata deber estar

conectada al anillo de Puesta a Tierra. En torres arriestradas cada pata se conectaral anillo de tierra de la misma manera. En estos casos adicionalmente se conectara tierra cada set de riendas de cada anclaje.

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

Para la bajada de coaxiles o guas de onda, cada conductor externo de los mismosse debe conectar a tierra utilizando tres Grounding kits: uno en la parte superior dela torre, otro en la parte inferior y el restante sobre la parte final del Ice Bridge antesde ingresar a la facilidad (entrada del edificio a nivel del pasamuros). El Ice Bridge esel 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 unGrounding kit adicional en la parte media de la torre. Con respecto a la instalacin delos Grounding Kits los conductores o cable de tierra deben ser slidos y losterminales debern ser del tipo plano de doble oreja (en el extremo superior einferior se debern instalar siguiendo una lnea recta paralela a la torre, mientras queen la entrada de los coaxiles al shelter, el radio de curvatura no deber ser mayor a25 cm.).

Grounding kits: Kits de tierra destinados para proveer una apropiada conexinelctrica entre el conductor exterior de la gua de onda o el cable coaxil y un

miembro de la torre o el conductor de bajada de torre, para permitir un buen caminode 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 elmontante opuesto; el mismo se sujetar con abrazadera y adaptador ngulo a losdiagonales y travesaos.

La antena deber estar vinculada a la estructura metlica de la torre o mstil o a lared de tierra a travs de un conductor de 50 mm2 de seccin.

La medicin de la resistencia de puesta a tierra deber efectuarse una vez finalizadoel sistema y previo a la conexin del neutro de la red energa de AC a dicho sistema.Y siempre antes de comenzar la medicin se debe realizar una inspeccin visual delsistema de tierra (chequear todos los contactos elctricos y conexiones para estar


21/39

Gustavo Seminario

Pgina 22de 39

seguro que son eficientes y verificar que los conductores no estn fsicamentedaados).

El instrumento a utilizar ser un telurmetro, usando los mtodos de dos o treselectrodos segn convenga.

Chequear que los valores de tierra (resistencia o impedancia hacia la tierra) de la

estacin estn bajo norma (existe la especificacin R.NG.I 96/025-02 de Telecom;coincidente en sus trminos con los documentos que posee Tasa ).

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

Sin embargo se debe aclarar que este valor de resistencia de difusin al suelo (igualo 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 telefnicas, mencionando que cuando el edificio cuentacon un puesto de transformacin MT/BT exclusivo, interno o externo al edificio, la

resistividad de tierra deber ser 1 independientemente de la cantidad deabonados. En caso que el edificio est alimentado a travs de una red dedistribucin de BT, la resistencia de tierra depender de la cantidad de abonados:

- Para edificios con < 5000 abonados R 5

- Para edificios con 5000 abonados R 1

Procedimiento de m edida:

Desconectar la tierra de prueba de todas las otras tierras y del sistema de puesta atierra general de la estacin. Colocar dos barras de tierra de referencia a unaprofundidad de por lo menos un metro. Las tierras de referencia se colocan a unadistancia entre s y con respecto a la tierra bajo prueba, de manera que formen untringulo equiltero. La longitud de cada lado del tringulo debe ser de al menos 6metros o 6 veces la profundidad de tierra bajo prueba. Cuanto ms baja sea laresistencia de tierra de referencia ms grande ser la precisin de la prueba. A fin dedisminuir la resistencia, puede tratarse el suelo alrededor de las tierras de referenciacon sal y agua. La tierra que se prueba debe dejarse, por el contrario, en sucondicin normal.

Indicar con A la tierra que se mide y con B y C las dos tierras de referencia. Medir laresistencia 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 frmula:

Las pruebas y clculos pueden variar segn los instrumentos de medicinempleados. Los procedimientos se consignan normalmente con ms detalles en lasinstrucciones adjuntas a los instrumentos de medicin.


22/39

Gustavo Seminario

Pgina 23de 39

2. Cableado de seal:

2.1 Conceptos generales:

La interconexin entre diferentes equipos del sistema (radios, multiplexores,

procesadores de voz y datos) se realiza por medio de canales fsicos, ya sea porconductores metlicos o fibra ptica.

En los vnculos por fibra ptica, los diferentes potenciales de referencia (puesta atierra) de equipos que se encuentran alejados no causan inconvenientes por noexistir conexin galvnica entre ellos.

Si se utiliza conductores de cobre, cuando la diferencia de potencial entrereferencias sobrepasa el rechazo de ruido admitido por el enlace, se producencortes de comunicacin.

En casos extremos, donde el potencial supera la rigidez dielctrica de la aislacin,se destruyen las interfaces y otros elementos electrnicos asociados.

Esto ltimo ocurre normalmente en el caso de fallas elctricas importantes, capacesde elevar el potencial del terreno, conocidas como Ground Potencial Rise (GPR) yen el caso de tormentas elctricas.

Esto se soluciona realizando una correcta distribucin de conexiones de masametlica y alimentacin elctrica, y colocando los protectores de sobretensinnecesarios (por ejemplo en el caso de comunicacin entre equipos de sectoresdistintos y alejados deben colocarse protectores de sobretensin, compatibles con eltipo de seal que lleva el cable, en ambos extremos).

2.2 Cableado de tramas con coaxil:

Las lneas de comunicacin que viajan de un piso a otro, o de un edificio a otro,pueden poner en riesgo de una sobretensin momentnea a la I/O del equipo, ascomo propiciar problemas de zumbido (bucle de tierra).

Los sistemas coaxiles puestos a tierra localmente tienen problemas ms serios conlas corrientes del bucle de tierra que los sistemas de lneas balanceadas. Por logeneral, la coaxial se pone a tierra en la tierra de la seal de cada extremo, que a suvez, se pone a tierra en la tierra de la lnea de energa neutra o del suelo. Confrecuencia, esto crea dos diferentes lugares suelo-tierra que hacen que lascorrientes del bucle de la tierra fluyan a la pantalla. Un mtodo para aliviar esteproblema es tener la tierra del suelo en un solo extremo. El otro extremo se aisla del

suelo con un protector aislador.El protector aislador solo acopla los datos de un conector coaxil aislado al otro. Launidad misma est conectada a la tierra local del suelo. Este protector aislado puedesoportar hasta 90 V sin interrumpirse. La pantalla del cable coaxil de entrada no estconectada directamente a la tierra local del suelo de los equipos remotos. Seproporciona proteccin, al tiempo que se sigue asegurando la calidad de los datos.

Para contar con proteccin en el extremo del terminal principal, se puede emplear unprotector coaxial estndar. Este protector no tiene aislamiento y se conecta tanto a latierra del sistema como a la del suelo.

2.3 Tierra de los cables de pares simtricos blindados:

La finalidad primaria del blindaje es la de proteger el par del cable de diafonas y deruido provenientes de fuentes externas, y no la de limitar el efecto del campo


23/39

Gustavo Seminario

Pgina 24de 39

interferente producto del mismo cable. La limitacin del efecto de campo interferenteproducto del cable puede constituir un beneficio accidental del blindaje.

La diafona y el ruido las producen las fuerzas electromagnticas introducidasdebidas al campo magntico variable de la fuente interferente y del acoplamientocapacitivo del campo elctrico de la fuente que interfiere. En general, la diafona se

verifica cuando el par simtrico no est perfectamente equilibrado o cuando elcampo interferente no es uniforme. El aadido del blindaje al par simtrico evitageneralmente que se forme un acoplamiento inductivo en el par y al mismo tiemporeduce considerablemente el acoplamiento capacitivo.

Expuesta a un campo magntico variable, una corriente inducida circular al exteriordel blindaje. El flujo de corriente sobre el blindaje producir campos contrarios en elinterior del blindaje, con efecto total de borrar el efecto del campo que interfiere. Elacoplamiento capacitivo en el par se reduce paralelamente al reducir la capacidadde acoplamiento efectiva total resultante de la capacidad serie aadida del blindajeen el recorrido de acoplamiento. El potencial interferente acoplado al par simtricoadquirir la amplitud del potencial desarrollado en el blindaje. Debido a que entre elpar / blindaje existe una condicin de equipotencialidad, la reduccin de potencial enel blindaje trae consigo a su vez la reduccin del potencial en el par simtrico. Elpotencial del blindaje puede reducirse a cero o casi, poniendo a masa el blindaje.

El cable blindado se pone normalmente a masa slo en uno de sus extremos con elfin de evitar que se formen bucles (loop) de masa. Cuando el blindaje se pone amasa en sus dos extremos entre los puntos de puesta a masa pueden verificarsediferencias de potenciales considerables. A causa de la diferencia de potencial, quese establece entre dos puntos, habr una circulacin de corriente en el bucleformado por el blindaje y por el recorrido de retorno que se efecta a travs de lamasa. Si se verifica dicha circulacin de corriente en el bucle de masa, es ms

probable que la interferencia aumente de que se reduzca.

Puesto que el fin del blindaje es el de evitar que la interferencia entre en el cable, lamasa debe ponerse preferiblemente en el extremo de bajo nivel de cable. De estemodo se reduce a cero o casi la amplitud del potencial interferente precisamente enel punto en que el circuito es ms sensible a las mismas interferencias. Siempre quela impedancia del blindaje sea capaz de evitar que el mismo adquiera un potencialcero en el extremo lejano, pero con nivel de seal ms alto, la interferencia puedetolerarse ms fcilmente.

En una central pueden verificarse circunstancias especficas y peculiares, que exijanuna puesta a masa mltiple del blindaje. En este caso, en que se precisan masas,

deberan llevarse a una lnea comn a una distancia lo ms corta posible con elobjeto de minimizar los efectos de los bucles de masa. En la mayora de los casoses imposible predecir el efecto de puestas a masa mltiples y solo los datosexperimentales pueden determinar su efecto.

3. Tendido del coaxil de RF y Gua de Onda.

3.1 Introduccin:

Los circuitos desequilibrados que operan en el interior del cable coaxial puedenresultar 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 elconductor externo del cable coaxil mismo. Si el conductor externo es continuo hastael blindaje del circuito a cada extremo del recorrido coaxial, la puesta a tierra del


24/39

Gustavo Seminario

Pgina 25de 39

conductor externo ser relativamente poco importante como medio para eliminarinterferencias externas. En estas condiciones, los dos extremos del conductorexterno se conectan a las masas del circuito. Los enlaces a la lnea de tierra o a lamasa de tierra se hacen a medida de las exigencias de los circuitos asociados. Lasseales que pasan por el cable coaxil viajan sobre la superficie externa delconductor interno y sobre la superficie interna del conductor externo. El potencial

que se desarrolla en el conductor externo de parte de fuentes externas tender aviajar a lo largo de la superficie externa de aquel conductor.

A frecuencias de 60 khz aproximadamente y mayores, el aislamiento debido al sloefecto pelicular es del orden de 100 dB o ms. Al aumentar la frecuencia, disminuyela penetracin dentro de la superficie y en consecuencia aumenta el aislamiento.

En muchos sistemas que usan el cable coaxil, la integridad del blindaje decrece enel punto de conexin al aparato.

El cable coaxil termina en una caja terminal o en un conector sin asegurar elbeneficio del blindaje. Cuando el cable coaxil termina de este modo, el aislamiento

disminuye enormemente o incluso se pierde. La terminacin no blindada permite alos potenciales interferentes existentes sobre la superficie del blindaje, alcanzar lasuperficie interna y por lo tanto el recorrido de seal. En este punto el recorrido deseal est tambin expuesto a los campos locales que pueden generarinterferencias. Cuando existen terminaciones de este tipo, puede ser necesarioponer enlaces de masa a una o a sendas extremidades del recorrido y en todo casotambin en puntos intermedios. En general no puede preverse donde hay que ponertales puestas a masa a lo largo del cable coaxil y as es preciso generalmenterecurrir 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 anormalescurvas, respetando siempre los radios de curvatura especificados por el fabricantedel mismo (lo mismo ocurre con la gua de onda).

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

Sera recomendable y muy til que tuviera una etiqueta cerca del conector delequipo indicando la longitud real del mismo hasta la parbola como as tambin lapolarizacin de la antena.

No se permite fijar la gua o cable coaxil a la bajada del pararrayos, o utilizar el

mismo camino (la gua deber bajar por una arista de la torre diferente a la utilizadapara la bajada del pararrayos).

Est prohibido fijar directamente la gua a la escalera de ascenso a la torre, y de serimprescindible se har por medio de una estructura metlica adecuada solidaria adicha escalera.

En el caso del tendido de Gua de Onda Elptica el trayecto entre la salida del equipoy la bandeja deber realizarse por medio de un tramo de onda rgida. La conexinentre dicho tramo y la gua de onda elptica se har a travs de un codo a 90 a losefectos que la gua elptica se mantenga siempre alineada con la bandeja. Enaquellos casos en que la distancia entre la bandeja y el bastidor sea grande y por lo

tanto resulte complicado la utilizacin de un tramo de gua rgida, se aceptar laconexin directa de la gua elptica al equipo siempre y cuando se respete el radiode curvatura mnimo especificado por el fabricante de la misma, la instalacin sea


25/39

Gustavo Seminario

Pgina 26de 39

prolija y la gua no efecte excesivas y anormales curvas apartndose de la bandejapara ingresar verticalmente al equipo.

Para guas de onda elptica de ser necesario realizar cambios de plano depolarizacin, stos se implementarn a travs de transiciones rgidas twistdiseadas a tal fin, aceptndose un mximo de dos en todo el tendido de la gua

(uno en cada extremo del tendido). En el caso de tendidos largos se aceptar elcambio de plano de polarizacin practicado directamente sobre la gua de onda,siempre y cuando se respete la torsin mxima de la misma (/m) especificada por elfabricante de la gua. A modo de ejemplo, en la siguiente tabla se muestran lastorsiones mximas especificadas por Andrew para sus diferentes modelos de guade onda elptica segn la banda de frecuencias de operacin.

Modelo de gua Banda de frecuencias(GHZ)

Torsin mxima (/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 RFexterna, prxima a la antena.

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

La torre que acta como un inductor, crea una cada instantnea de tensin. Estoquiere decir, que se va a compartir parte de la corriente de onda irruptiva con lapantalla coaxial. Como la pantalla va a acoplar energa (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 alconductor central con velocidades y amplitudes diferentes. En cualquier momento lapantalla estar en una tensin mientras que el conductor central estar en otra.

La onda irruptiva o sobrecarga transitoria que se genera en la pantalla se dirigehacia la caseta del equipo donde se encuentra un inyector de cd que combina la cd


26/39

Gustavo Seminario

Pgina 27de 39

con la RF. Esta sobrecarga va a penetrar por el inyector a la fuente de energa decd, con lo que va a causar que la tensin del riel falle.

Si la fuente de energa cuenta con un SCR con accin de palanca o protector contrala sobretensin, la dv/dt de la palanca del SCR se va a acoplar de nuevo por mediodel inyector de cd y sobre el cable coaxil. Forma una onda de paso de banda amplia,

lo que excita a la lnea coaxil. Es muy probable que la lnea no cuente con unaimpedancia de 50 ohm (para el caso de bajadas en RF) para estas frecuencias msbajas en el extremo de captacin del amplificador (la impedancia del preamplificadores de slo 50 ohm en el paso de banda en el que trabaja).

Esta onda reflejada puede alcanzar cientos de volts en el preamplificador. Lacantidad de tensin depende de la onda, la longitud del coaxil y la impedancia (ycaptacin de cd) del preamplificador. Esta onda reflejada llegar a la barra dedistribucin del preamplificador, ejerciendo un esfuerzo sobre todos loscomponentes activos.

Los equipos suelen estar equipados con protectores de lnea de energa

incorporados y puestos a tierra en la parte superior junto con el equipo.Las lneas de entrada domiciliarias de CATV son un caso representativo.

Comercialmente existen protectores Polyphaser adecuados.

5. Alimentacin de energa.

5.1 Conceptos generales:

5.1.1 Fusibles:

El tipo de fusibles que han de colocarse en las lneas correspondientes a los

circuitos de alimentacin vara segn los casos y las condiciones locales. Con el finde proporcionar la mxima proteccin es aconsejable que cada alimentador tenga sufusible. Si se tienen salidas de conveniencia, estas salidas han de tener su fusibleseparado del equipo. En general las caractersticas relativas a los fusibles se indicanen los documentos correspondientes al propio equipo.

5.1.2 Conductores:

La consideracin ms importante que hay que hacer acerca de los conductores dealimentacin es que los hilos tengan una seccin adecuada a la tensin dealimentacin de los equipos.

Una cada de tensin excesiva en el cableado de alimentacin puede degradar elfuncionamiento del sistema, a un punto capaz de volverlo inutilizable. A ese fin,como requisito mnimo, deben seguirse las reglas tanto locales como nacionales, noobstante puede tambin ser que estas reglas no sean suficientes.

La seccin mnima necesaria para el conductor debe calcularse en base a la longituddel recorrido, a la corriente y a la cada de tensin tolerable. La seccin necesaria(mn.) puede calcularse por medio de la siguiente frmula:

S= Seccin mnima del conductor (mm)

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

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


27/39

Gustavo Seminario

Pgina 28de 39

Cada de Tensin Permitida (Volt)

El conductor necesario correspondiente a la seccin mnima puede determinarse en

base a la siguiente tabla (Caractersticas del cable con revestimiento en PVC):

Seccin nominal delconductor (mm2)

Cable unipolar o bipolar

(Valor en rgimenpermanente-Amper-)

Cable tripolar

(Valor en rgimenpermanente-Amper-)

1

1,5

2,5

46

25

13,5

17,5

24

3241

101

12

15,5

21

2836

89

Controlar que la corriente nominal de la instalacin sea menor que la indicada en latabla coincidiendo con la seccin del hilo elegido; en caso contrario elegir un cablede seccin mayor.

La siguiente tabla muestra las correcciones a aportar en caso de que la temperaturaambiente sobrepase los 30C. La correccin se efecta multiplicando la corrientemxima tolerable por un coeficiente de correccin consignado en la misma tabla(Coeficiente de conversin segn la temperatura):

C Coeficiente

25

35

40

45

50

1,07

0,93

0,82

0,71

0,58

5.1.3 Conductores de la batera de acumuladores:

Los conductores de carga y de descarga deben seguir siempre recorridos separadoshasta los terminales de la batera con el objeto de reducir la impedancia comn a losgrupos de conductores.

Si los conductores de carga y de descarga se envan a una lnea de potencia comnhasta la batera, el ruido que se desarrolla en el circuito de carga se aplicar

directamente a los conductores conectados con el sistema. El nivel de ruido en losconductores de alimentacin es directamente proporcional a la amplitud del ruido enla fuente, y a la impedancia de la seccin comn de la lnea de alimentacin.


28/39


29/39

Gustavo Seminario

Pgina 30de 39

Es decir, que en cuanto a la distribucin hacia los sistemas a alimentar, se dispondrde tres conductores: + de batera, - de batera y un cable de proteccin.

Esto deber cumplirse salvo indicacin contraria dada por el fabricante del equipo aalimentar (conmutacin).

Para aquellos edificios pequeos, la placa de masa puede confundirse con la placa

de cero, cumpliendo la misma placa la funcin de placa masa y de cero.

En el caso de edificios grandes (varias plantas), ser conveniente construir una rejaprincipal de distribucin de masas metlicas. La misma estar compuesta por unaplaca de cero y tantas placas de masas como sean necesarias. Estas estarnvinculadas por una placa de cobre perpendicular a ellas.

En ambos casos, la placa de masa la reja principal de distribucin deber estarconectada a la placa de tierra con cable de cobre aislado y a poca distancia una deotra.

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

Todos los equipos que componen el sistema de energa (se entiende por equipo a lamasa metlica).

La placa de cero.

Si tuviramos dos salas de energa diferentes, sus dos placas de cero debern estarinterconectadas con un cable como mnimo de 120 mm2de seccin y las placas demasa deben estar unidas a la misma placa de tierra.

La toma a la tierra de las masas de los armazones debe asegurarse en derivacin ynunca en serie.

La placa de masa (edificios pequeos) la reja principal de distribucin de masa

metlica (edificios grandes), deber estar instalada por encima de la placa de tierra auna distancia no mayor a 30 cm., y la vinculacin entre ambas se realizar pormedio de un cable de cobre aislado de color verde de 95 mm2de seccin.

5.1.6 Principio de conexin de los gabinetes a la barra de masa:

Si los bastidores que contienen los equipos estn reagrupados en paralelo stossern conectados a la barra de masa de la siguiente manera:

Un conductor de proteccin constituye el colector de masas de los diferentes tramosde una misma sala.

Un conductor de proteccin conectado al primer conductor, constituye el colector de

los diferentes armazones de un tramo.

La red en estrella as constituida estar conectada a la placa de masa de la sala deenerga que alimenta a este conjunto de armazones por varios conductores deproteccin.

5.1.7 Red de masa en salas de transmisin:

Estar constituida por:

Las masas metlicas de las filas de equipos, gabinetes murales, armarios metlicos,bandejas portacables, etc.

Una red fuertemente mallada de los conductores de masa metlica de la mayorcantidad de anillos posibles que permita conectar o polarizar a la tierra.


30/39

Gustavo Seminario

Pgina 31de 39

Los dos conjuntos 1 y 2 as formados son distintos, no debe reemplazarse uno por elotro y debern estar unidos entre s lo ms fuertemente posible.

5.1.8 Red de masa en salas de equipos:

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

El plano de masa inferior est formado por todas las masas metlicas de losgabinetes, chasis, etc., vinculados a la placa de masa a travs del anillo base.

Este plano tendr un anillo base formado por un fleje de cobre de 30 x 4 mm querecorrer perimetralmente a la sala, siguiendo el marco de las puertas, a una alturadel suelo de entre 10 y 50 cm. El anillo se vincular rgidamente a la placa de masaen sus dos extremos libres con conductor aislado amarillo verde de 35 mm2 deseccin.

Las masas metlicas de los equipos filas de equipos alejados de las paredesdeben 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 basecon malla de cobre de 16 mm2de seccin.

El plano de masa superiorestar formado por la vinculacin entre s de todas laspartes metlicas a nivel superior (bandejas de cables, ductos de aire acondicionado,ventilacin, gabinetes murales, etc.).

Debern vincularse entre s todas estas partes metlicas con malla de cobre de 16mm2de seccin, cada 2 metros.

En el caso de dos salas contiguas, conteniendo equipos en ambas, los dos planos

de masa debern estar interconectados entre ellos en los cuatro ngulos de la paredde separacin. Para realizar la vinculacin del plano de masa inferior puederealizarse con una prolongacin del anillo base por medio de cable de cobreaislado amarillo verde de 50 mm2de seccin. Para la vinculacin del plano de masasuperior puede utilizarse la masa metlica de las bandejas portacables.

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

5.1.9 Sistema de distribucin elctrico en corriente alterna:

Como sistema de alimentacin para edificios de telecomunicaciones se recomiendael esquema TN-S.

En este esquema el conductor de proteccin y el de neutro estn unidos entre s y atierra en un punto (placa de tierra) y separados en todo el resto del sistema. Sonnecesarios dispositivos de proteccin contra sobretensiones. El sistema TN imponeun puesto de transformacin cuyo punto de tierra est conectado a la tierra deledificio de telecomunicaciones.

5.1.10 Alimentacin y proteccin en corriente alterna:

El sistema a adoptar en las instalaciones contra sobretensiones, ya sea provocadaspor descargas atmosfricas o por la red de energa, depender del tipo dealimentacin de la red de energa.

Red de distribucin rural: Normalmente, en este tipo de alimentacin trifsica en bajatensin el puesto de MT/BT se encuentra situado en un lugar distante a lasinstalaciones de comunicaciones y por lo general alimenta a otros abonados. El


31/39

Gustavo Seminario

Pgina 32de 39

neutro de BT de la red de energa no se encuentra vinculado a la tierra de lasinstalaciones.

En estos casos la mejor solucin ser la instalacin de un transformador de aislacin(tringulo-estrella) en el interior de las instalaciones, el que recrear el neutro en elsecundario del mismo.

Este tipo de redes de energa son normalmente perturbadas por ruidos producidosen general por mquinas, equipos industriales, etc.; el transformador de aislacinseparar la red de las instalaciones y a su vez reducir el ruido reinyectado por losrectificadores hacia la red.

Instalacin del transformador de aislacin:El neutro es generado en el secundario yconectado a tierra.

Conexin alternativa: Una conexin alternativa (aunque no tan efectiva), en caso deno colocar un transformador de aislacin, ser la instalacin de una proteccincombinada tipo derivacin cuya capacidad de corriente a tierra impulsiva por fasepara una onda 8/20 estar definida por la zona en que se encuentre ubicado eledificio, y un filtro pasabajo por el cual deber circular la corriente de consumo.

En este caso se utilizar el neutro de la empresa de energa, y la proteccin serie

deber contar adems con una proteccin entre neutro y tierra.

5.1.11 Instalaciones alimentadas por una red monofsica:


32/39

Gustavo Seminario

Pgina 33de 39

La mejor proteccin, para este tipo de alimentacin, consta de una proteccinderivacin y un transformador de aislacin. Las caractersticas del transformador deaislacin en este caso son:

Frecuencia: 50 Hz.

Primario: 220 V. monofsico (tensin mxima aplicable en rgimen continuo, 220 V

+ 12%).

Secundario: 220 V., un punto suplementario que permita bajar la tensin secundariaa 220 V menos el 7%.

Elementos a analizar:

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

La energa elctrica suministrada (red), para el caso de equipos alimentados con220 V, debe cumplir con los lmites que se indican en el grfico de la figura, basadaen niveles fijados internacionalmente por los fabricantes de equipos electrnicos.


33/39

Gustavo Seminario

Pgina 34de 39

2) En el caso de equipos alimentados con 48 vcc tambin existen curvascaractersticas entregadas por el fabricante, en las cuales se observan losTransitorios permitidos de sobretensin y baja tensin.

En las siguientes figuras se observan unas curvas ejemplo de un radio que opera en48 vcc, con lmites establecidos por el fabricante para rgimen de operacinconstante de -38,4 V a -72 V.


34/39

Gustavo Seminario

Pgina 35de 39

Transitorio permitido (sobretensin)

Transitorio permitido (baja-tensin)

3) Ramal de alimentacin dedicado que llegue directamente del tablero principal, sinderivaciones intermedias. Los canales principal y de reserva debern seralimentados por cables de 48V diferentes.

0.0

2 6


35/39

Gustavo Seminario

Pgina 36de 39

4) Limitadores de sobretensin colocados en la lnea de alimentacincorrespondientes a los equipos que instale la empresa. Ambos cableados debernestar protegidos de manera independiente por medio de llaves trmicas de amperajeadecuado.

5) Para la alimentacin de los bastidores debern utilizarse conductores

independientes de 6 mm

2

. de seccin, salvo indicacin en contrario del fabricante delequipo.

6) Los colores deben ser:

Rojo para 0V (masa de batera).

Azul para48V.

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

7) Para reducir las perturbaciones, los cables no susceptibles a las mismas, debenser 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 travs deun 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 paresretorcidos, disminuyendo los efectos del campo magntico.

6. Protecciones contra disturbios de red CA

6.1 Conceptos Generales:

A los fines de brindar una proteccin completa a los equipos de electrnica aplicadaasociados al sistema, se instalarn filtros activos de lnea contra disturbios detensin y corriente de pequea y de gran energa. Se instalarn en serie con la lneade alimentacin, siguiendo las instrucciones de instalacin del fabricante. En loscasos en que se disponga de transformador de distribucin propio, o se trate de unsitio con energa de buena calidad, se vincular el neutro de la energa comercialdesde el interruptor principal al Halo Ring exterior vinculado por medio de cable de35 mm2 aislado color verde y soldadura cuproaluminotrmica, para asegurar lacorrecta disipacin del filtro. Para asegurar el correcto funcionamiento de los filtrosse debe asegurar que los valores de resistencia de puesta a tierra no superen los 5

ohm. Estos filtros debern instalarse, sin excepcin, en interiores inmediatamentedespus del interruptor principal y antes del tablero de distribucin. La corrientenominal del interruptor principal no debe superar el 125 % de la corriente nominal delfiltro.

Los dispositivos de proteccin para lneas de energa elctrica utilizan uno o ms delos 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 tensin tambin llamadosSemiconductores de Avalancha de Silicio-SAS)


36/39

Gustavo Seminario

Pgina 37de 39

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

Semiconductores de cuatro capas (es el ms moderno de todos, es un dispositivode resistencia negativa. Tambin se pueden usar en lneas de telfono.

SCR (rectificador controlado de silicio)

6.2 Protecciones Servicio Monofsico hasta 50 A:Se instalar un filtro activo de lnea (tipo Islatrn BC 250). Todas las conexiones serealizarn con cable de 16 mm2.

6.3 Protecciones Servicio Trifsico:

Hasta 50 A se instalar un filtro activo (tipo Islatrn BC3-450). Todas las conexionesse realizarn con cable de 25 mm2como mnimo.

Hasta 100 A se instalar un filtro activo (tipo Islatrn BC3-4100). Todas lasconexiones se realizarn con cable de 30 mm2como mnimo.

Hasta 200 A se instalar un filtro activo (tipo Islatrn BC3-4200). Todas las

conexiones se realizarn con cable de 35 mm2

.

6.4 Corriente Continua:

Se instalarn filtros activos de corriente continua (tipo Islatrol DC para impedirdisturbios inducidos en la canalizacin de CC.

7. Protecciones contra descargas atmosfricas

7.1 Conceptos Generales:

Desde la perspectiva del equipo, existen tres puertos Entrada /Salida (I/O): el de la

lnea coaxial, el del cable de energa elctrica y el de la lnea telefnica. Estospuertos I/O pueden operar como una fuenteo sumidero de rayos. La energa de laonda del rayo se puede originar en un puerto I/O y salir por el otro, daando elcircuito. Es imposible poner a tierra un puerto I/O, as que se debe tener un supresorde corriente irruptiva para cada uno. El propsito del supresor de corriente irruptivaes desviar, absorber y aislar el equipo de la corriente. Cuando una corriente de ondairruptiva rebasa una tensin establecida previamente, el supresor la desva hacia unsumidero a tierra.

La funcin de las siguientes protecciones y sistemas es de limitar a valores nodestructivos las sobretensiones producidas por descargas atmosfricas.

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

7.2 Tramas E1/T1:

Estas se protegern con mdulos protectores hbridos de avalancha de silicio (tipoEDCO TSP 200). Estos proveen proteccin lnea/ tierra y lnea/ lnea y tienen tiempode respuesta menor a 1 nanosegundo. Estas protecciones se deben instalar enambos extremos de las tramas.

7.3 Lneas de telfonos:

Para proteccin de lneas de telfono se utilizarn protectores hbridos (tipo FAST 31

XT).7.4 Cables Coaxiles:


37/39

Gustavo Seminario

Pgina 38de 39

Las descargas elctricas toman la forma de un pulso, que por lo general tiene una

intensidad de aproximadamente 2 s y una reduccin que oscila entre los 10 y los 45

s hasta un nivel del 50 %. En la actualidad el estndar del IEEE (Institute ofElectric and Electronic Engineering) es de una onda de 8/20 microsegundos. Lacorriente pico es, en promedio 18 KA debido al primer impulso (descarga) yaproximadamente a la mitad debido al segundo y al tercer impulso. El promedio sontres descargas por impacto del rayo.

Una vez que se presenta la ionizacin, el aire se torna un plasma conductor quealcanza los 60000 grados F y es luminoso (equivale a un nivel de luminosidad msbrillante que la superficie del sol). La resistencia de un objeto alcanzado es deconsecuencias mnimas, excepto por la disipacin de energa elctrica sobre dichoobjeto ( I2. R). El 50 % de todos los impactos es de por lo menos 18 KA, el 10 %exceder el nivel de 65 KA y solo el 1% ser superior a los 140 KA. El ms altoimpacto 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 energadel impacto directo a la torre a su sistema de tierra; esta proteccin sirve pararesguardar a la antena pero no a su equipo asociado. La onda en una gran gama defrecuencias, bajar por la lnea de transmisin pudiendo llegar hasta el equipo. Estosignifica que tanto el conductor central como el exterior, estarn sometidos agrandes tensiones. A pesar de que la conexin a tierra de la antena sirve para evitarel efluvio superficial de la lnea de transmisin, tendr una corriente de crestaimportante que atravesar el cable coaxil.

La corriente de impacto compartida entre la torre y el cable coaxil est compuestaprincipalmente por componentes de baja frecuencia, ya que las componentes de alta


38/39

Gustavo Seminario

Pgina 39de 39

frecuencia se derivan por la conexin a tierra de la antena como la inductancia de latorre/ coaxil que hacen las veces de un filtro.

El protector ms efectivo, deber ser aquel, que no permita compartir la corriente deonda de baja frecuencia con el equipo, para ello deber tener una alta tensin deruptura, bajas prdidas de insercin (menor a 0,1 dB) y un buen valor de ROE

(menor a 1,1:1), para la gama de frecuencia del equipo de transmisin. La corrientemxima de drenaje con onda 8/20 microsegundos, para una operacin del protector,debe ser mayor a 20 KA.

Para el caso de coaxiles de 50/75 ohms se utilizarn protectores con tecnologahbrida de avalancha de silicio.

Deben estar montados sobre una placa de cobre la que deber estar vinculada alpasamuro, inmediatamente despus que el cable coaxil ingrese a la sala.

7.5 Lneas de RF:

Estas se protegern con protectores de tecnologa de reduccin de 1/4 de onda (tipo

Andrew Arrestor Plus). Estas protecciones (Lightning Arrestor) no necesitan derecambios ya que son del tipo multi-actuacin.

Se instalarn entre el extremo inferior de los cables coaxiles de microondas y deradiofrecuencia y los jumpers Superflex, dentro del shelter o edificio. Sondescargadores marca Polyphaser o Andrew de transmisin o recepcin segncorresponda.

A los efectos de lograr una buena disipacin, se vincularn a la placa de puesta atierra exterior por medio de cable de cobre estaado de 35 mm2aislado color verdecon terminales doble oreja y soldadura Cadwell. Se utilizar una planchuela por cadahilera de coaxiles, y todas se conectarn entre s.

8. Medicin del conjunto Alimentador + Antena

Elementos a analizar:

Se debe realizar la medicin de prdida de retorno del conjunto Alimentador +Antena, ya sea con medidor de potencia de RF ms acoplador direccional (conrango de medicin acorde a la frecuencia y potencia del equipo), midiendo potenciadirecta y reflejada y calculando la prdida de retorno (diferencia); o directamenteutilizando un banco de medicin de ROE (compuesto por un generador de barridooperando 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 medicin se debe conectar entre s las tierras del instrumento demedicin y la tierra del equipo de radio.

El valor debe ser mayor o igual que 20 dB. En los casos en que la longitud delalimentador de antena supere los 60 mts de longitud, se deber tomar como mnimovalor de prdida de retorno 22 dB.

Para el caso de cables de RF o cables de FI (en radios Microlinks, de altafrecuencia, en los cuales se comunica la unidad externa o unidad de RF con launidad interna o de banda base, mediante un cable coaxil) es recomendable previapuesta en marcha del equipo, realizar una medicin de aislacin ( megar) del cable

para verificar su aislacin. Esta medicin se la realiza con un Megmetro,conectndolo al extremo inferior del cable, dejando desconectado el extremosuperior. La impedancia medida siempre deber ser del orden del gigaohm.


39/39

Gustavo Seminario

Puesta-A-tierra Radio y Tv GS

Documents

Transcript of Puesta-A-tierra Radio y Tv GS