Puesta a Tierra y Recomendaciones en Instalaciones de Radio (página 3)

1.12 Elementos a analizar:

2. 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.
2. 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).

3. 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.

4. 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.

4. 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.

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

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

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

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

9. 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.

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

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

12. 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).

13. 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.

14. Para la estructura, en el caso de torres autosoportadas cada pata deberá estar conectada al anillo de Puesta a Tierra. En torres arriestradas 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.

15. En el caso de radios Microlinks se deberá asegurar que exista una buena puesta a tierra del cabezal de RF (ODU).
16. Para la bajada de coaxiles 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 coaxiles 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 coaxil y un miembro de la torre o el conductor de bajada de torre, para permitir un buen camino de descarga a tierra.

18. 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.

18. 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.

19. 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).
20. 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 ³ 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.

2. Cableado de señal:

2.1 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).

2.2 Cableado de tramas con coaxil:

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 coaxiles 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 aisla del suelo con un protector aislador.

El protector aislador solo acopla los datos de un conector coaxil 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 coaxil 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.

2.3 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 de 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.

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

3.1 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 coaxil 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 coaxil 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 coaxil, la integridad del blindaje decrece en el punto de conexión al aparato.

El cable coaxil termina en una caja terminal o en un conector sin asegurar el beneficio del blindaje. Cuando el cable coaxil 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 coaxil y así es preciso generalmente recurrir a datos experimentales.

2. Elementos a Analizar:

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

2. 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).

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

4. 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.

5. No se permite fijar la guía o cable coaxil 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).

6. 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.

7. 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.
8. 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.

5. 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 coaxil. Forma una onda de paso de banda amplia, lo que excita a la línea coaxil. 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 coaxil 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.

5. Alimentación de energía.

5.1 Conceptos generales:

5.1.1 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.

5.1.2 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):

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):

5.1.3 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.

5.1.4 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, incluido 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.

5.1.5 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.

5.1.6 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.

5.1.7 Red de masa en salas de transmisión:

Estará constituida por:

2. Las masas metálicas de las filas de equipos, gabinetes murales, armarios metálicos, bandejas portacables, etc.
3. 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.

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, 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.

5.1.9 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.

5.1.10 Alimentación y protección en corriente alterna:

El sistema a adoptar en las instalaciones contra sobretensiones, ya sea provocadas 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.

5.1.11 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%.

2. Elementos a analizar:

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

2. 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.

2) 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)

3) 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.

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

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

6) 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.

7) 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.

6. Protecciones contra disturbios de red CA

6.1 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 soldadura cuproaluminotérmica, 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)

6.2 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.

6.3 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.

6.4 Corriente Continua:

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

7. Protecciones contra descargas atmosféricas

7.1 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.

7.2 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.

7.3 Líneas de teléfonos:

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

7.4 Cables Coaxiles:

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 coaxil.

La corriente de impacto compartida entre la torre y el cable coaxil 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/ coaxil 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 coaxiles 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 pasamuro, inmediatamente después que el cable coaxil ingrese a la sala.

7.5 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 multi-actuación.

Se instalarán entre el extremo inferior de los cables coaxiles 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 coaxiles, y todas se conectarán entre sí.

8. Medición del conjunto Alimentador + Antena

Elementos a analizar:

2. 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).

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

6. 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.
7. 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 coaxil) 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.

9 . Referencias

Este documento fue realizado con las siguientes referencias:

• ¨Normativa R.NG.I 96/025-02¨ [Telecom Argentina].
• ¨Transient Voltage Surge suppression¨ [Northern Technologies].
• ¨RF/ Coaxial Lighting Protection¨ [Northern Technologies].
• ¨Advanced Integrated Lighting¨ Protection [LTI].
• ¨Puesta a Tierra de un circuito telefónico para frecuencias vocales en cable¨ [Recomendación UIT-T K.1].
• ¨Separación en el suelo entre el cable de telecomunicación y el sistema de puesta a tierra de una instalación de energía eléctrica¨ [Recomendación UIT-T K.8].
• ¨Asimetría con respecto a tierra de las instalaciones de telecomunicación¨ [Recomendación UIT-T K.10].
• ¨Principios de protección contra las sobretensiones y sobrecorrientes¨ [Recomendación UIT-T K.11].
• ¨Características de los descargadores de gas para la protección de las instalaciones de telecomunicaciones. [Recomendación UIT-T K.12].

• Protección de los sistemas de telealimentación y de los repetidores de línea contra el rayo y las interferencias debido a las líneas eléctricas próximas [Recomendación UIT-T K.15].

• Configuraciones de continuidad eléctrica y puesta a tierra dentro de los edificios de telecomunicación [Recomendación UIT-T K.27].

• Fundamentos de Protección Contra descargas Eléctricas y Pulsaciones Electromagnéticas, segunda edición [ PolyPhaser Corporation].
• Concetto sul la fulmine ellectrica [Italtel Sistemi].

De los santos Daniel