Pararrayos y Tierras para Comunicación.

Una cosa a tener en cuenta es poner una buena descarga a tierra para nuestras antenas y evitar que los rayos o centellas lleguen al equipo y dañarlos.
Los kits de descargas que venden las distintas compañías, no es ni mas ni menos que una simple abrasadera metalica, de unos 10 cms de ancho, puesta alrededor de la malla del cable coaxial.
La abrazadera debera de ser fabricada en cobre para que no se coma la malla y aislada de la humedad, en nuestro caso la aislamos con cinta vulcanizante, pero puede usarse cualquier cinta que sea fácil de usar y que soporte las negligencias del tiempo.
La instalación es bien fácil, se debera de colocar una por cada curva que tenga el cable coaxial de bajada y en tramos largos, unos 13 mts o mas, coloque una en el medio de esta, vea el dibujo. Si la distancia de bajada de cable es inferior a 13 Mts, coloque un descargador en el extremo superior y otro en el extremo inferior de la bajante, unidos ambos a tierra con un cable desnudo de 6 mm como minimo.

bajada
coaxial

 

 

Trate de cortar el aislante del cable lo mas justo posible para que la abrazadera quede bien.
La salida de los cables de tierra deben de ir en sentido de la bajada del cable, no saque el cable de tierra hacia arriba y luego le de la vuelta por que esta descarga no funcionara correctamante, con la consecuencias de una mala instalacion.
También se debe de poner la torre a tierra para evitar que las descargas atmosféricas lleguen al radio.
A RECORDAR:

Mantenga el suelo bien humedo donde esta la tierra.

Los descargadores de antena debe ir en sentido de la bajada del cable nunca alrevez

Coloque una abrazadera por cada curva del cable

Debe de tener una buena tierra e independiente de la casa

Coloque el transeptor a tierra.

Y recuerden que los rayos no perdonan, fastidian nuestros equipos.


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

No debe producir calentamiento en el conductor de protección.
La elevación de potencial de la masa del equipo con respecto a tierra y su relación con la masa de otros equipos no debe ser peligrosa ni para el personal, ni para el equipamiento.
De lo dicho, es que en todo momento deben buscarse resistencias muy bajas en las secciones de los conductores de protección utilizados.

Como regla general puede adoptarse:

C.C.

SECCIÓN MÍNIMA

< 5 A

1 mm

de 5 a 30 A

6 mm

de 30 a 60 A

16 mm

de 60 a 400 A

50 mm

£ 2000 A

120 mm

El Terreno
NOTA: Según la recomendación de TASA (Aceptación del Sistema), el sistema de puesta a tierra diseñado debe ser previsto para lograr una resistencia de difusión al suelo, igual o inferior a 5 ohms en terrenos con resistividades de hasta 100 ohm · metro
Vea tipos de resistencias de los terrenos al final de esta pagina.
La resistencia de contacto de una varilla está dada por la fórmula de Dwight del M.I.T.

R= p/(2 * pi * L) * [Ln (4L / a) - 1]

De donde:
p es la resistividad del terreno en ohm - cm
L es el largo de la varilla en cm
a es el diámetro de la varilla en cm
Ln número de jabalinas dentro del área

La fórmula de Dwight para el caso de varilla enterrada en doble capa de tierra:

R= p0/(2*pi*L)*(Ln a1 - Ln a0) + p1/(2 * pi * L)* [Ln(4L) - 1 - Ln a1]

Donde:
p0 es la resistividad del terreno adjunto en ohm-cm
p1 es la resistividad del terreno circundante en ohm-cm
L es el largo de la varilla en cm
a0 es el diámetro de la varilla en cm
a1 es el diámetro del terreno adjunto a la varilla en cm

De la formula anterior, para reducir la resistencia de tierra, podremos hacer lo siguiente:

Aumente el diametro de la jabalina
Aumenta la longitud de la jabalina
Instale jabalinas en paralelo.

OTROS CALCULOS
Valores de resistencias eléctricas de puesta a tierra, obtenibles con Jabalinas, de 16mm. de diámetro e hincado directo en el suelo, considerando distintos largos y resistividades del suelo, (de variarse el diámetro las alteraciones serian despreciables). Los valores obtenidos son teóricos, ya que se supone al suelo como de constitución homogénea.


Tabla Nro. 1

Largo
Jabalina
(m)
Resistividad (ohm mt)
10
 
15
 
20
25
30
35
40
45
50
55
1,50
7,12
10,68
14,24
17,80
21,36
 
24,92
 
28,48
32,04
35,60
39,16
2,00
5,57
8,35
11,14
13,92
16,71
19,49
22,28
25,06
27,85
30,63
3,00
3,93
5,89
7,86
9,82
11,78
13,75
15,71
17,68
19,64
21,60
4,50
2,76
4,14
5,52
6,91
8,29
9,67
11,05
12,43
13,81
15,19
6,00
2,15
3,22
4,30
5,37
6,44
7,52
 
8,59
 
9,67
10,74
11,81

Estas tablas de "Resistencia eléctrica de puesta a tierra para jabalinas cilíndricas de acero-cobre, fueron calculadas basándose en la Norma IRAN 2281 Código de practica para puesta a tierra de sistemas eléctricos.
Parte 1 - Consideraciones Generales.
En cuyo punto 4.3.2. se indica la siguiente formula:




Siendo:
L= la longitud del electrodo, (en metros)
   
  r= el radio del electrodo, (en metros)
   
  r= la resistividad del suelo, en ohm metros (supuesto uniforme)


TIERRA
La tierra del sistema, debe de ser una tierra independiente. Para este fin he fabricado una maya de cobre entrelazada con cable de 35 mm de diámetro y con unas dimensiones 1,5 x 1,5 metro a unos 70 cms de profudidad, esta profundidad puede variar según el terreno, trate de hacer un hueco hasta que encuentre humedad en el suelo.
En las cuatro esquinas y una en el centro, he puesto jabalinas de 1 metro 20 cada una, 5 jabalinas en total unidas a la malla. Las jabalinas son las que se usan para descargas a tierra de una casa normal.

Malla vista de costado
Malla Tierra

LAS JABALINA

galvanizado


La jabalina clavadas en la tierra, puede tener como minimo 1,50 Mts pero existenalgunas de hasta 4,20 Mts. Podremos colocar una o varias, en caso de colocar varias jabalinas, deberar estar separadas una de la otra como minimo 1,50 Mts.

Jabalinas en paralelo
costado

En terrenos mas desfavorables, con alta resistencia, las jabalinas deberan de tener una separacion entre ellas, igual a la longitud de la jabalina.
El cable de tierra va conectado en un extremo.
Las jabalinas van unidas o bien con platina de cobre soldada en la parte superior o atornilladas con tonillos de bronce, tambien podremos unirlas con cable de cobre con una seccion minima de 10 mm, se recomenda cable de cobre de 35 mm para unir las jabalinas si es una descarga de un jack de radio o instalacion de viviendas y la union de 50 mm con cable de 50 mm hasta el pararrallos, NUNCA UNA UNA DESCARGA DE PARARRALLOS A UNA DE VIVIENDAS.
Tenga presente que a mayor numero de jabalinas, menor sera la resistencia del terreno, por conciguiente, mas efictiva sera la descarga.

Jabalinas en Triangulo

Podremos poner 3 jabalinas unidas entres de 1,2 Mts de longitud como minimo cada jabalina, se recomienda unsar jabalinas de 2,40 Mts; separadas 1,20 metros como minimo entre ellas, esto nos da un factor K de 0,46, si esta distancia la aumentamos a 2,40 Mts, el factor K disminuira a 0,38.
k   es un factor que depende del  tipo de material del conductor de protección, del tipo de aislamiento  y de las temperaturas inicial y final.
Esta expresión es aplicable para tiempos de desconexión que no excedan los 5s.


OTROS METODOS
Se puede usar un tubo galvanizado de dos pulgadas de diámetro y 2 metros de largo, este se puede clavar en el suelo a martillazos, por lo general no da problemas.
El tubo debera de tener agujeros en el medio para que el agua escape y produzca un efecto de ampliación de la tierra.
El tubo se rellena con sal gruesa hasta arriba y luego se le pone agua hasta llenarlo, es recomendable una vez cada 6 meses rellenar el tubo de agua y cada dos años volver a poner sal.
Coloque una tapa en la parte superior del tubo para queno se llene de basura el tubo.
Puede usar para una buena descarga a tierra, es colocar radiadores de coche enterrados con un tubo hasta la superficie para rellenar de agua. Vea la imagen:

radiador

Toma de tierra del pararrayos:
Función:

La instalación de los pararrayos debe garantizar la protección de los edificios contra descargas atmosféricos directas, no protegiendo cuando estas son transmitidas a través de la red de distribución de energía eléctrica.
Una instalación de un pararrayos está dividida en tres partes:
Estructura de recolección
Estructura de descenso
Estructura de flujo (tomas de tierra propia)
Todo tipo de antena a instalar en una torre deberá estar indefectiblemente debajo del "cono de protección" del pararrayos. Se define así al cono de 30 ° con vértice en el extremo superior del pararrayos

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

De esta manera se logrará:

Que el impacto directo de un rayo sobre cualquier componente de la instalación se canalice adecuadamente a tierra.
Evitar los fenómenos de inducción sobre los cables de descenso de antenas.
La instalación del pararrayos deberá estar acorde a la estructura del edificio, evaluándose en cada caso características relacionadas con él mismo (equipos asociados). La instalación se ajustará a la Norma IRAM 2184.

Deberá tenerse en cuenta entre otras cosas:

Dimensiones del edificio.
Puntos más vulnerables del edificio.
Forma e inclinación del techo.
Altura de las antenas.
Elementos metálicos existentes a nivel de techo: ductos de aire acondicionado, escaleras de cables, etc.
Disposición de cañerías de agua, eléctricas, etc.
Ubicación de las salas de equipos sensibles.

El valor adoptado para esta toma de tierra deberá ser menor a 10 W. La toma de tierra estará constituida por fleje de cobre de 30 x 2 mm , dispuesta en forma de pata de ganso, es decir, tres flejes de 5 metros de longitud, enterrados horizontalmente a una profundidad entre 0,60 y 0,80 metros formando un ángulo entre ellos de 60º. Si es posible ésta deberá estar situada a no más de 5 m del pie de la torre ó de la pared del edificio. En el extremo de cada uno de los flejes se hincarán jabalinas (una en cada extremo o punto de conexión).
Se deberá prestar mucha atención a que la toma de tierra del pararrayos esté alejada por lo menos 3 m de cualquier elemento metálico que no penetre en el edificio protegido.

Estructuras de recolección:
Normalmente son utilizados elementos de captura de una sola punta ó de varios elementos, llamados normalmente tipo Franklin.
El área de protección suministrada por este tipo de elemento captor, es esencialmente variable y depende de la corriente pico del retorno del primer impacto del rayo en KA. Prácticamente puede adoptarse que la zona protegida por este tipo de pararrayos está limitada por un cono cuya punta coincide con la punta del pararrayos y cuyo ángulo medido a partir de la misma es de 60º.

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

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

Conductores de descenso
Los conductores de bajada deberán soportar el flujo de corriente desde el terminal aéreo hasta los terminales de tierra. Estos conductores deberán ser de una sección mínima de 50 mm2.
Dado que la corriente del rayo es un impulso característico, se recomienda utilizar fleje, dado que la superficie de dispersión de este es mayor que un conductor redondo para una misma sección. Se utilizará como conductor de descenso fleje de cobre de 30 x 2 mm . No se permite utilizar como conductor de descenso cables coaxiales aislados o vainas aisladas.
Los conductores de descenso deberán ser instalados fuera de la estructura (salvo en casos especiales) y por la cara más alejada a la sala de equipos.
Normalmente solo es necesario un conductor de descenso, excepto en los casos en que el recorrido horizontal del conductor de bajada es más largo que el vertical o cuando la altura del edificio supere los 28 m , para los cuales se utilizan dos conductores.
El recorrido del conductor de bajada debe ser lo más recto posible, con curvas, si no se las puede evitar, no inferiores a 20 cm de radio.
El recorrido deberá ser elegido de tal manera de evitar cruce o acercamientos con canalizaciones eléctricas. Deben estar a más de 3 m de toda cañería ascendente exterior de gas y no debe estar conectada con ella. En aquellos edificios donde no sea posible realizar el recorrido en forma externa, podrá realizarse en forma interna, a través de un conducto específico.

RESISTENCIAS DE LOS TERRENOS

MATERIALES

RESISTIVIDAD EN OHM · METRO

Sal gema

1013

Cuarzo

109

Arenisca, guijarros de río, piedra triturada

107

Granitos compactos

106 - 107

Rocas compactas, cemento ordinario, esquistos

106

Carbón

105 - 106

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

104

Guijarros de río y cascajo piedra triturada húmedos

5 x 103

Terrenos rocosos, calizos (jurásico) secos

3 x 103

Granitos antiguos (húmedos)

1,5 a 2 x 103

Yeso seco

103

Arena fina y guijarros (secos)

103

Grava y arena gruesa (seca)

102 - 103

Arena arcillosa, grava y arena gruesa húmeda

5 x 102

Suelos calcáreos y rocas aluvionarias

3 a 4 x 102

Tierra arenosa con humedad

2 x 102

Barro arenoso

1,5 x 102

Margas turbas, humus muy secos

102

Margas y humus secos

50

Arcillas (secas)

30

Margas, arcillas y humus húmedos

10

Arcilla ferrosas, piritosas

10

Esquistos grafíticos (húmedos y secos)

Menos de 5

Agua de mar

1

Soluciones salinas

0,1 - 0,001

Minerales conductores

0,01

Grafitos

0,0001

Terrenos pantanosos

De algunas unidades a 30

Limo

20 a 100

Humos

10 a 150

Turba húmeda

5 a 100

Arcilla plástica

50

Margas y arcillas compactas

100 a 200

Margas del jurásico

30 a 40

Arena arcillosa

50 a 500

Arena silícea

200 a 3000

Suelo pedregoso cubierto de césped

300 a 500

Suelo pedregoso desnudo

1500 a 3000

Calizas blandas

100 a 300

Calizas compactas

1000 a 5000

Calizas agrietadas

500 a 1000

Pizarras

50 a 300

Rocas de mica y cuarzo

800

Granitos y gres procedentes de alteración

1500 a 10000

Granitos y gres alterados

100 a 600

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