TECNICAS MODERNAS DE
PUESTA A TIERRA
PARA CENTROS DE
COMPUTO Y SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
EXP. ING. CARLOS DIAZ N.
CONSULTOR EN PROTECCION INTEGRAL
CLUB DE ELECTRONICA DEL PERU
www.clubelectronicaperu.com
INTRODUCCIÓN
Los procedimientos para diseñar Sistemas de Puesta a
Tierra (SPAT) se basan en conceptos tradicionales, pero su
aplicación puede ser muy compleja. Los conceptos son
ciencia, pero la aplicación correcta es un arte, ya que cada
instalación es única en su localización, tipo de suelo, y
equipos a proteger.
INTRODUCCION
Puesta a Tierra de los sistemas eléctricos
El propósito de aterrizar los sistemas eléctricos es para
limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar de los
rayos, fenómenos de inducción o de contactos no
intencionales con cables de voltajes más altos.
Se logra uniendo mediante un CONDUCTOR
APROPIADO a la CORRIENTE DE FALLA A TIERRA
TOTAL DEL SISTEMA.
INTRODUCCION
Puesta a tierra de los equipos eléctricos
Su propósito es eliminar los potenciales de toque que
pudieran poner en peligro la vida y las propiedades y, para
que operen las protecciones por sobrecorriente de los
equipos.
Se logra conectando al punto de conexión del sistema
eléctrico con TIERRA, todas las partes metálicas que
pueden llegar a energizarse, mediante un CONDUCTOR
APROPIADO a la CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO
DEL PROPIO SISTEMA EN EL PUNTO EN
CUESTION.
INTRODUCCION
Puesta a tierra en señales electrónicas
Su propósito es evitar la contaminación con señales en
FRECUENCIAS diferentes a la deseada.
Se logra mediante BLINDAJES de todo tipo conectados a
una REFERENCIA CERO, que puede ser la TIERRA.
INTRODUCCION
Puesta a tierra de protección electrónica
Su propósito es evitar la destrucción de los elementos
semiconductores por VOLTAJE, se colocan dispositivos de
protección conectados entre los conductores activos y la
referencia cero, que puede ser TIERRA.
INTRODUCCION
Puesta a tierra de protección atmosférica
Sirve para canalizar la ENERGIA de los rayos a tierra sin
mayores daños a personas y propiedades.
Se logra instalando un dispositivo denominado
PARARRAYOS el cual se conecta a TIERRA.
INTRODUCCION
Puesta a tierra de protección electrostática
Sirve para neutralizar las CARGAS ELECTROSTÁTICAS
producidas en los materiales dieléctricos.
Se logra uniendo todas las partes metálicas y dieléctricas a
TIERRA.
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
a. RESISTIVIDAD DEL SUELO
•La resistencia R de un conductor alargado y homogéneo de forma
cilíndrica vale:
R= ρ l/s
donde:
R= resistencia en Οhm
ρ = resistividad en Ohm-metro
l = longitud del conductor en metros m.
s = sección en metros cuadrados
•La resistividad es una medida de la dificultad que la corriente eléctrica
encuentra a su paso en un material determinado.
•La Conductividad, es lo inverso a la resistividad y se expresa en siemensmetro.
= 1/ρ
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
Metales
Electrónica {
Semiconductores
Conductividad {
Iónica
Electrólitos sólidos
{ (dieléctricos)
Electrólitos líquidos
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
NATURALEZA DEL TERRENO
Terrenos Pantanosos
Limo
Humus
Turba Húmeda
Arcilla Plástica
Marga y Arcillas Compactas
Margas del jurásico
Arena Arcillosa
Arena Silícea
Suelo Pedregoso Cubierto de Césped
Suelo Pedregoso Desnudo
Calizas Blandas
Calizas Compactas
Calizas Agrietadas
Pizarras
Roca de Mica, Feldespato o Cuarzo
Granito y Gres procedentes de Alteraciones
Roca Ígnea
RESISTIVIDAD EN Ω - m
De algunas unidades a 30
20 a 100
10 a 150
5 a 100
50
100 a 200
30 a 40
50 a 500
200 a 300
300 a 500
1,500 a 3,000
100 a 300
1,000 a 5,000
500 a 1,000
50 a 300
500
1,500 a 10,000
5,000 a 15,000
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
10-8
Metales
10-6
10-4
10-2
Calcopirita
Pirrotita
102
1
Margas
104
106
Anhidrita
Sal Gema
108
Cinabrio
1010 1012
1014
Feldespatos
Galena
Blenda
Grafito
Arcillas
Azufre
Calizas
Limos
Cuarzo
Arenas
Pirita y Magnetita
Gravas
Pizarras Rocas hipogénicas y metamórficas
Agua de mar Agua Dulce
Micas
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
b. FACTORES DETERMINANTES EN LA
RESISTIVIDAD DEL SUELO
POROSIDAD
HUMEDAD
SALES NATURALES DISUELTAS
COMPACTACION
TEMPERATURA
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
POROSIDAD
TIPO DE FORMACION
Rocas Igneas y
Metamórficas
% POROSIDAD
RESISTIVIDAD Ohm-m
0.5 - 2
10,000
Limos densos y Rocas
Areniscas
3–4
50 – 1000
Arcillas
8 – 15
200 – 400
15 - 40
30 – 200
40 – 75
150 – 200
80 – 90
100 – 150
Limos porosos.
Dolomitas
Greda, Terrenos
Arenosos y Arcillosos
Turba
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
HUMEDAD
La influencia de la humedad dependerá del tipo de material que
compone el terreno. Una determinada cantidad o porcentaje de
humedad afectará en forma diferente por ejemplo : a una Arena o a
una Arcilla. Existe sin embargo, una expresión analítica aproximada
que indica la influencia de la humedad y la temperatura en la
Resistividad debido a ALBRECHT.
1.3 x 104
ρ = ————————————— (Ohm-m)
(0,73 w2 + 1)(1+ 0,03 t)
Donde w es la humedad del suelo en % de peso y t es la temperatura en oC (t >0 oC).
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
COMPACTACION
2
ρ
1
Compactación kg/cm2
La resistividad del suelo es influenciada por la compactación del terreno
ya que esta tratará de llegar hasta los niveles naturales de cohesión, un
terreno homogéneo y limpio tiende a que sus poros de conexión sean
pequeños y uniformes, por lo tanto la curva tiende a ser asintótica a
mayor y exagerada compactación.
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
TEMPERATURA
Curvas esquemáticas de la Resistividad en función de la temperatura, en las
proximidades del punto de congelación del agua : a) Roca de grano grueso
b) Roca de grano fino
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
c. ESTUDIOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
d. METODOLOGIA DE WENNER
TELURIMETRO
C1
P1
A
M
A
V
O
C2
P2
N
B
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
•La Resistividad del terreno se calcula con la siguiente fórmula:
ρ =2 π R a
Siendo
ρ:Resistividad del terreno, expresada en ohm-m
R: Valor medido por el telurómetro, expresado en ohm
a: Separación entre piquetas, expresada en metros
π : constante (3,1416)
•La resistividad calculada corresponde a la resistividad del terreno
correspondiente a una profundidad a igual a la separación de
piquetas.
•Variando la distancia a obtendremos la resistividad a distintas
profundidades.
•Es práctica usual obtener los valores de a = 2,4,6,8,16 y 32 metros.
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
f.
CONSTRUCCION DE PUESTAS A TIERRA
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
POZO VERTICAL CON JABALINA Y HELICOIDAL
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
g. TRATAMIENTOS QUIMICOS
•Debe ser empleado cuando:
•Existe una puesta a tierra con una resistencia que
no es la deseada y no puede ser mejorada.
•No existe otra alternativa posible; por ejemplo:
cambiar de ubicación la puesta a tierra.
•Características del Tratamiento Químico:
•Altamente higroscópico
•No lixiviable
•Baja la resistividad del suelo
•No corrosivo
•Químicamente estable
•No es tóxico
•No causa daño a la naturaleza
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
TIPOS DE TRATAMIENTOS QUIMICOS
•Bentonita:
Material arcilloso que tiene las siguientes propiedades:
Altamente higroscópico
Retiene la humedad
Buena conductora de la electricidad
Baja resistividad(1,2 a 4 Ω-m)
No es corrosiva (pH alcalino)
Protege al electrodo contra la corrosión
natural del suelo.
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
TIPOS DE TRATAMIENTOS QUIMICOS
•Gel:
Constituído de una mezcla de distintas sales que, en
presencia de agua, forman un agente activo.
Sus propiedades son:
Químicamente estable
No es soluble en agua
Higroscópico
No es corrosivo
No es atacado por los ácidos
contenidos en el suelo.
Su efecto es de larga duración.
DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA
TIPOS DE TRATAMIENTOS QUIMICOS
•Cemento conductivo:
Una mezcla de sustancias minerales en proporción adecuada
crean una sustancia química estable muy conductiva. Trabaja
mejor en contrapesos horizontales.
Sus propiedades son:
Químicamente estable
Resistente a la corrosión
No necesita agua
Absorbe humedad del medio circundante.
No contamina
Su efecto es de larga duración.
Reduce la impedancia a las sobre tensiones
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
b. TIERRA DE REFERENCIA CERO DEL SISTEMA
•El termino “Tierra del sistema” se refiere a un cable o alambre
aislado, separado y dedicado (aislamiento verde, o verde con
rayas amarillas), conectado a tierra, instalado para
computadoras y equipos a base de microprocesadores.
•El propósito de este “sistema” a tierra, es proporcionar un
sistema “limpio”, libre de ruidos (interferencia electromagnética),
de referencia cero de tierra para las fuentes de potencia cc y
datos.
•El conductor de tierra aislada debe correr conjuntamente con
los conductores del circuito, el conductor neutro y el conductor
de tierra de protección y podrá pasar o cruzar a través del
tablero o panel de control.
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
b. TIERRA DE REFERENCIA CERO DEL SISTEMA
•El conductor para la “Tierra del sistema” no se conecta al
conducto o tablero de distribución secundarios por los cuales se
desplaza.
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
c.
CONEXIÓN DE TIERRA PARA LA OPERACIÓN CONFIABLE DE
COMPUTADORAS
•El concepto de único punto de conexión a tierra se ha establecido
como estándar para una conexión a tierra para equipo electrónico
sensible.
•Es de suma importancia para la confiabilidad de un equipo y una
satisfactoria operación de los sistemas computarizados y otros
modernos sistemas electrónicos, el establecer un punto único de
referencia de tierra.
•Esta técnica se basa en mantener un plano equipotencial para
todos los equipos y así evitar diferencia de voltajes peligrosos o que
puedan afectar el buen funcionamiento del equipo electrónico.
•Es siempre necesario, para evitar ruidos e interferencias debido a
la impedancia de conductores largos, instalar un transformador de
aislamiento lo más cerca posible al computador.
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
c.
CONEXIÓN DE TIERRA PARA LA OPERACIÓN CONFIABLE DE
COMPUTADORAS
•Se recomienda que el sistema de tierra del equipo electrónico de
la sala de computadoras, instalada en los secundarios del
transformador de aislamiento, sea interconectado con el sistema de
tierra del edificio.
•Esto se hace para establecer un corto circuito entre los sistemas
de tierra y mantener todo el sistema al mismo potencial en caso de
descargas atmosféricas u otros efectos causados por corrientes de
tierra.
•El tamaño del cable es crítico para los modernos circuitos
electrónicos, el conductor de “Tierra del sistema” debe ser continuo,
de calibre completo y aislado de color verde.
•Cuando el aislante verde es usado para la Tierra de Protección,
use un aislamiento verde con rayas amarillas para la “Tierra del
Sistema”.
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
c.
CONEXIÓN DE TIERRA PARA LA OPERACIÓN CONFIABLE DE
COMPUTADORAS
•“Calibre completo” significa, un conductor de cobre de un
mínimo #8 AWG o del mismo calibre que de los conductores de
fase.
•Cuanto más grande el tamaño del conductor de Tierra del
Sistema, más baja es la impedancia de retorno al sistema de
conexión a tierra del edificio.
•Cuanto más baja la impedancia, más callada (libre de ruidos
eléctricos) la lógica de referencia.
•El resultado es un mejor funcionamiento del sistema.
•Ningún sistema computarizado puede operar eficientemente sin
un sistema a tierra de baja impedancia.
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
d.
FORMA DE DETECTAR UN SISTEMA INCORRECTO NEUTRO-TIERRA
•La relación de voltaje entre el conductor Neutro y de Tierra
puede ser una buena indicación de la calidad del sistema a
tierra.
•En una buena instalación, todas las conexiones del cableado
son de mínima resistencia y su número es mantenido en un
mínimo.
•Tampoco existen corrientes que fluyen en el conductor de
conexión a tierra.
•Si el conductor neutro porta una corriente, habrá un voltaje
generado entre el neutro y los conductores de tierra.
•Este voltaje representa una caída de voltaje en el conductor
neutro.
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
d.
FORMA DE DETECTAR UN SISTEMA INCORRECTO NEUTRO-TIERRA
•Con una apropiada unión Neutro-Tierra, si no existe corriente
en el conductor de conexión a tierra, una medida tomada entre
el conductor neutro y el conductor de tierra - por ejemplo en un
tomacorriente o en un sub-tablero – es una medida del voltaje
desde ese punto en el conductor neutro al punto de unión
Neutro-Tierra.
•El voltaje es el producto de la corriente (amperes), en el
conductor neutro, multiplicada por la resistencia del conductor
neutro, más cualquier otra conexión resistiva entre el punto de
unión neutro-tierra y el punto de medición.
•Los fabricantes de equipos electrónicos especifican un máximo
voltaje neutro-tierra para sus respectivos equipos. Puede estar
especificado en RMS volts, como por ejemplo 0.5Vrms.
PUESTA A TIERRA DE REDES DE COMPUTO
d.
FORMA DE DETECTAR UN SISTEMA INCORRECTO NEUTRO-TIERRA
•O en términos de pico a pico, por ejemplo 2Vpp.
•El diseño del sistema de distribución para cualquier equipo
electrónico debe tener en consideración la última cifra
mencionada y el tamaño del cable neutro tendrá que ser
escogido para asegurar una caída de voltaje de menos de 2
volts, de pico a pico, ó 0.7VRMS, en el punto de instalación del
equipo.
•Un voltaje alto neutro-tierra puede causar disrupción de las
operaciones y errores de datos a la electrónica cuando este
ruido de voltaje es acoplado en la fuente de potencia cc.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
UNICO PUNTO DE CONEXIÓN A TIERRA
Estándar de la industria de Telecomunicaciones para poner a
tierra el equipo digital de estos sitios.
Durante disturbios eléctricos los potenciales pueden variar
en diferentes puntos del Sistema.
Si el equipo de conmutación u otro equipo sensible, es
conectado en varios puntos del Sistema de Tierra, se van a
desarrollar diferencias de potencial entre estos equipos.
Estas diferencias son DAÑINAS para los equipos.
Los daños ocurren cuando estos VOLTAJES producen un
flujo de corriente en los cables de señales y circuitos
sensibles.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Estos potenciales peligrosos pueden minimizarse UNIENDO todo el
equipo del sitio en un solo punto.
Este punto común es la Barra de Tierra Principal.
El Sistema de único punto de conexión a tierra se logra conectando
todos los elementos de tierra a la Barra de Tierra Principal.
Todas las prácticas de Diseño y Operación deben estar en
concordancia con el Código Eléctrico Nacional y Normas y
Especificaciones de los fabricantes de los equipos.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Los Sistemas de conexión a tierra de un solo punto MINIMIZAN los
efectos de las perturbaciones eléctricas.
Un Sistemas a tierra de un sitio de comunicaciones se compone de un
número de SUB-SISTEMAS, INTERIORES y EXTERIORES.
Estos sub-sistemas consisten de ciertos componentes básicos
configurados para lograr los objetivos del sistema a tierra y adaptados
a cada sitio de telecomunicaciones.
Aunque las configuraciones varían de sitio en sitio, los componentes
permanecen generalmente los mismos.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SUB-SISTEMA DE TIERRA EXTERIOR
Para sitios con torres de radio, el propósito de la conexión a tierra es
proporcionar una trayectoria de baja impedancia, desde las antenas y la
torre, a tierra.
La tierra externa del edificio consiste de un conductor desnudo
enterrado usualmente en forma de anillo alrededor del edificio. El
anillo de tierra exterior proporciona la conexión primaria a tierra.
Los dos anillos el de la torre y el del edificio se conectan
conjuntamente y son complementados con varillas de tierra.
Todos los blindajes de las líneas de transmisión RF son conectados a
tierra en diferentes puntos.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
EL ANILLO DE TIERRA EXTERIOR E INTERIOR
Figura 1
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SUB-SISTEMA DE TIERRA INTERIOR
El sistema interior debe tener una trayectoria de baja impedancia a
tierra.
Debe lograr una mínima diferencia de potencial entre las estructuras
conductivas del sitio, mientras eliminan o minimizan, cualquier flujo
de sobre corriente a través del equipo.
Las conexiones del sub-sistema de tierra interior se efectúan a una
barra de cobre llamada Barra de Tierra Principal (MGB).
La barra MGB ofrece un punto de baja resistencia para todas las tierras
interiores.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Todo el equipo RF se conecta directamente a la barra MGB.
La Barra de Tierra Principal MGB se conecta al anillo de tierra
externo, a la conexión a tierra de potencia AC y otras tierras tales
como la estructura metálica del edificio.
Otras barras auxiliares se conectan a la Barra de Tierra Principal y
sirven para poner a tierra cierto grupo de equipos o compartimentos
dentro del edificio.
Esta configuración de compartimentos o áreas de equipos, aisla los
equipos de transitorios mientras que minimiza las diferencias de
potencial entre equipos dentro del grupo.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Las cubiertas de equipos o bastidores deben estar aislados de
trayectorias de tierra no planeadas para evitar flujos de corrientes de
tierra.
Esto se logra ubicando los bastidores o equipos sobre un material
aislante para mantenerlo aislado del piso, usualmente de concreto.
Un anillo de tierra elevado o anillo interior llamado HALO, se
extiende dentro del edificio alrededor del equipo e instalado en la
pared conecta partes metálicas no críticas o elementos metálicos
inactivos, tales como marcos de puertas.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
CAMPO DE TIERRA DE LA OFICINA CENTRAL
El campo de tierra de la oficina central puede ser cualquier electrodo
de tierra aprobado por el Código, o cualquier configuración del sistema
electrodo de tierra tales como:
♦ Varillas de tierra enterradas.
♦ Un anillo de tierra ó
♦ La combinación de electrodos conectados conjuntamente para
formar el sistema electrodo de tierra del sitio.
La resistencia a tierra de este campo debe ser menor o igual a 5 Ohms.
Sin embargo, la industria recomienda una resistencia a tierra máxima
de 1 Ohm.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
BARRA DE TIERRA PRINCIPAL (MGB)
La Barra Principal de Tierra (MGB) es el punto común de la conexión
para los PRODUCTORES DE SOBREVOLTAJES TRANSITORIOS
(P) y los ABSORBEDORES DE CARGA (A), lo mismo que para las
tierras de los equipos de ambas áreas las NO - AISLADAS (N), y las
AISLADAS (I).
La barra MGB es una barra de cobre que está aislada de su soporte y
ubicada afuera del área IGZ.
Sus dimensiones mínimas son:
457 mm de largo x 78 mm de
anchura y 6.35 mm de espesor
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
La barra MGB se monta generalmente en la pared del sitio de
telecomunicaciones, proporcionando la ruta más directa del conductor de
campo de tierra de la oficina central.
Todos los terminales a la barra MGB deben ser conectados al conductor
por medio de sujetadores del tipo de lengüetas de dos pernos que tengan
conexión de compresión o soldadura exotérmica con el conductor.
La configuración de la unión a la barra MGB que se muestra en la Figura
3, facilita la concentración y disipación de altas sobre corrientes
generadas afuera del cableado de la planta, equipo de radio, etc. por
medio de las secciones (P) y (A) de la barra.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
BARRA DE TIERRA PRINCIPAL
Figura 2
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
MONTAJE DE BARRA DE TIERRA PRINCIPAL
Figura 3
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Esta mantiene el mismo potencial del voltaje a través de las secciones
(N) y (I) de la barra MGB.
La secuencia de la conexión es muy importante para la efectividad de
la protección total y no debe ser alterada.
Los PRODUCTORES DE SOBRE VOLTAJES TRANSITORIOS son
aquellas partes metálicas las cuales ofrecen una trayectoria conductiva
para las descargas atmosféricas o sobre voltajes transitorios.
Ejemplos de productores de sobre voltajes transitorios son:
♦ Las torres de radio / microondas.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
♦
Blindajes o corazas de cables,
♦ Pares de cables y
♦ Conductores de energía.
Los ABSORBEDORES DE SOBRE VOLTAJES TRANSITORIOS
son aquellos elementos de un sistema de tierra de una oficina central,
que proveen una trayectoria de baja impedancia a tierra.
Ejemplos de absorbedores de sobre voltajes transitorios son:
♦ El campo de tierra de la oficina central,
♦ Sistemas metálicos de agua
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
♦
Tierra de potencia de AC y
♦ La estructura de acero del edificio.
El campo de tierra de la oficina principal y los sistemas metálicos de
agua son considerados como absorbedores de sobre voltajes
transitorios primarios, debido a su trayectoria de baja impedancia a
tierra
La resistencia del conductor desde la barra MGB al campo de tierra de
la oficina central debe ser:
Menor a 0.005 Ohms
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
La unión al sistema de agua de la oficina central es un requisito del
Código(*) y lo califica como absorbedor primario de sobre voltajes, si
el sistema de agua incluye un tubo metálico que este enterrado un
mínimo de 3 m(10 pies).
La resistencia y calibre del conductor desde la barra MGB hasta la
tierra de potencia AC debe ser:
Menor a 0.005 Ohms
Calibre 2/0 AWG o mayor
(*) Referido al NEC (National Electric Code), en nuestro país se aplica en
casos muy raros.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SECCION “P”
Las torres de radio/microondas, blindajes de cables telefónicos, pares
de cables de teléfono, protectores de sobre voltajes transitorios
instalados en la Armazón de Distribución Principal (MDF), los
conductores de potencia, son todos productores de sobre voltajes
transitorios o SURGES.
SURGES
Cualquier objeto que proporcione una trayectoria conductiva a las
descargas atmosféricas o a los sobre voltajes transitorios (SURGES),
debe tener referencia a la sección (P) de la barra MGB.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SECCION “P”
La sección “P” de la Barra de Tierra Principal son el punto de
conexión para los generadores de sobre corrientes tales como:
♦ Tierras de los equipos de microondas y radio: gabinetes
internos y cubiertas
♦ Barra de tierra para cables de entrada
♦ Barra de tierra de la armazón de distribución principal (MDF)
♦ Marco de tierra del generador
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SECCION “P”
♦ Ventana de entrada de la guía de ondas
♦ Receptor Multicoupler (RMC). Cada RMC debe tener su
conexión a la barra MGB
♦ Terminales del protector de teléfonos
♦ Chasis del generador de emergencia
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SECCION “N”
La sección (N) de la barra MGB es el punto común de referencia a
tierra, para todo equipo a tierra no aislado.
Las conexiones hechas a la sección (N) son para prevenir diferencias
de voltaje entre los armarios metálicos del equipo y los gabinetes fuera
del área fuera de la zona IGZ.
Todas las estructuras del equipo, el hierro de la barra MDF, armarios
para cables, armarios para batería y otras superficies de metales
expuestos, que podrían ser energizados, están unidos a la barra MGB
en este punto.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SECCION “N”
La sección (N) es también el punto de referencia de tierra para la
planta de potencia DC de la oficina central (+48 voltios de retorno).
Las conexiones típicas a la sección “N” de la barra de tierra principal
son:
♦ Marcos de equipo misceláneo y bastidores
♦ Objetos metálicos
♦ Barra colectora del retorno de batería (+)
SECCION “N”
♦ Armarios de baterías
♦ Marcos del cuarto de potencia los cuales no se encuentran
aterrizados con cables verdes.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
SECCION “I”
La sección (I) de la barra MGB es el punto principal de conexión para
las tierras IGZ.
Esta tiene típicamente la menor variación de voltaje de las secciones de
la barra MGB.
Por consiguiente, las conexiones de la barra GWB son hechas de esta
sección de la barra MGB.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
ZONA AISLADA DE TIERRA (IGZ)
La Zona Aislada de Tierra se define como el área donde todo
el equipo y sus componentes de hierro contenidos allí dentro
están aislados de las otras tierras y sus conexiones a tierra,
excepto una conexión única a la Barra de Ventana a Tierra
(GWB).
Todo el equipo ubicado dentro de la zona IGZ flota a un
potencial de voltaje igual al de la barra GWB, debido a que el
concepto de un solo punto de tierra, es utilizado.
Cuando todas las cargas de la electrónica sensitiva operan al
mismo potencial, ningún voltaje que cause daños puede
ocurrir y aún más, las sobre corrientes son eliminadas.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
La armadura de todo el equipo ubicado dentro de la zona
IGZ debe estar conectado a tierra por medio de una conexión
a la Barra de la Ventana a Tierra (GWB).
La barra GWB esta ubicada en la zona IGZ y de la misma
forma que la barra MGB, es de cobre y aislada de sus
soportes.
La resistencia y calibre del conductor desde la barra GWB
hasta la barra MGB debe ser:
Menor a 0.005 Ohms
Calibre 2/0 AWG o mayor
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Algunos fabricantes recomiendan la utilización de dos
conductores paralelos – uno junto al otro – para conectar la
barra GWB a la barra MGB.
Equipo típico que se ubica dentro de la zona IGZ incluye:
Conmutadores digitales.
Equipo de transmisión de fibras ópticas
Multiplexores, equipo de transporte digital.
Inversores que proporcionan potencia AC dentro de
la zona IGZ.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Armarios de cables ubicados dentro de esta zona.
Equipo de telefonía digital.
Inversores (convertidores de DC a AC) se usaran para
proporcionar potencia AC dentro de la zona de tierra aislada.
Los inversores deben estar instalados físicamente dentro de
la zona IGZ y la salida del inversor debe estar conectado a
tierra.
Los dispositivos que requieren AC, los cuales están o serán
conectados al equipo de conmutación y transmisión dentro
de la zona IGZ, debe ser alimentados por tomacorrientes
suministrados por inversores.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Ejemplos de estos equipos son:
Teletipos/Impresoras
Terminales de video
Moduladores o Modems
Equipo de prueba
Consolas de mantenimiento / posiciones.
Se prefiere que la zona IGZ sea ubicada en una sala
separada, para proveer un espacio de separación mínimo de
1.8 m (6 pies), del equipo ubicado en el área fuera de la zona
IGZ.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
Es importante controlar la estática en la zona IGZ para que
tierras incidentales o extrañas no entren en contacto con el
equipo dentro de esta zona IGZ excepto a través de la barra
GWB.
Para mantener la integridad de la zona IGZ, todo el equipo
dentro de esta zona debe estar eléctricamente aislado del
piso, paredes y cielo raso.
Esto incluye:
♦Gabinetes de conmutadores digitales de patas
no conductivas.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
♦Armarios de relés aislados del piso y los
pernos de anclaje, por medio de bujes no
conductivos.
♦Armarios de cables aislados de la pared.
♦Cielos rasos y
Todos los puntos de contacto con los armarios
de cables fuera de la zona IGZ.
Algunos equipos de transmisión pueden tener el retorno de
batería internamente conectado a su chasis. Este tipo de
equipos deben estar eléctricamente aislados de los armarios
donde este montado, usando tornillos y herrajes no
conductivos.
PUESTA A TIERRA DE SITIOS DE
TELECOMUNICACIONES
La integridad de la zona IGZ también se mantiene mientras
se cumpla con la Normatividad del Código.
Esto significa que si tomacorrientes de AC alimentados por
inversores se van a ubicar en la zona IGZ, es necesario usar
cajas no conductivas para los tomacorrientes.
También hay que asegurarse de que el conducto metálico
esté aislado del equipo IGZ.
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ZONA DE TIERRA NO-AISLADA
El equipo ubicado fuera de los límites de la zona IGZ es
típicamente de tratamiento para los circuitos electrónicos,
transportador analógico, fuente de potencia y la Armazón de
Distribución Principal (MDF).
Los armarios montados fuera de la zona aislada IGZ deben
ser aislados de todas las tierras a excepción de la conexión
de regreso a la sección (N) de la barra MGB.
Este aislamiento asegurará que el equipo no esté en la
trayectoria de sobre voltajes transitorios eléctricos que
puedan desarrollarse a través de conexiones a tierra
incidentales o desconocidas.
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REDES DE BAJA FRECUENCIA
Las oficinas de conmutación, las cuales son redes de baja frecuencia,
generalmente operan a frecuencias entre DC y 300 Khz.
Una red de baja frecuencia aísla sus señales de otras redes incluyendo
las tierras de las estructuras, la tierra de seguridad, la de rayos y de
potencia.
También previene que se desarrollen corrientes parásitas,
primariamente de 60 Hz, las cuales pueden desarrollar potenciales
entre puntos del sistema de tierra.
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La red de baja frecuencia debe estar conectada al sistema de electrodo
de tierra en un solo punto (único punto de conexión a tierra) y debe
estar configurado para minimizar la longitud de la trayectoria del
conductor.
Pueden ocurrir daños cuando estos potenciales de voltaje provocan un
flujo de corriente sobre el cableado de señales y finalmente a través del
sensitivo circuito digital.
Conectando a tierra todo el equipo de la oficina central a un solo
punto, minimizará el daño debido a diferencia de voltajes.
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CONEXIÓN A TIERRA DE ANTENAS Y ESTRUCTURAS
Los conductores deben ser aislados y seguir la trayectoria más directa
para minimizar la inductancia que impedirá las sobre corrientes.
Cualquier doblamiento del cable debe ser gradual.
Algunos fabricantes proveen directivas relacionadas con el mínimo
radio de curvatura.
Los Conductores de tierra asociados con los productores de sobre
voltajes transitorios o los absorbedores de sobre voltajes transitorios,
no deben ser enrutados en proximidad y en paralelo a otros
conductores de tierra, especialmente los de la zona IGZ.
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Se deben evitar corridas de cable a través de los armarios de cables o
por el interior de cualquier componente de hierro y utilizar conductores
no metálicos.
Las conexiones a las barras MGB y GWB deben efectuarse con
fijadores del tipo de dos pernos que tengan una conexión de
compresión o de soldadura exotérmica, ver Figura 6.
Se recomienda usar una grasa anticorrosiva.
Deben colocarse Rótulos o identificadores permanentes sobre los
conductores de tierra para identificar su origen.
Los conductores de tierra conectados a las barras MGB y GWB deben
ser identificados en ambos extremos.
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CONEXIÓN A TIERRA DE ANTENAS Y ESTRUCTURAS
Figura 7
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REDES DE ALTA FRECUENCIA
ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Los sitios celulares, los cuales son redes de alta frecuencia, requieren
un plano de tierra equipotencial.
Entre más extenso sea este plano de tierra más efectivo en minimizar
las diferencias de potencial entre equipos interconectados a alta
frecuencia.
En una instalación típica, el anillo de tierra interior o halo, proporciona
este plano equipotencial.
Usando este concepto se protege el sitio de los pulsos
electromagnéticos de alta frecuencia y los producidos por descargas
atmosféricas.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
La forma correcta de utilizar el halo en una caseta de comunicaciones
es usarlo como un blindaje de Faraday.
Si se conecta en los cuatro rincones de la estructura al anillo de tierra
exterior va a funcionar como un plano de tierra invertido para bloquear
las radio frecuencias y los campos inducidos a los circuitos por las
descargas atmosféricas.
Solamente metal inactivo debe conectarse al halo, como los ductos del
aire acondicionado y calefacción, los marcos metálicos de las puestas,
etc.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Siempre se utiliza un punto único de conexión a tierra y el halo deber
ser parte de este sistema.
Los equipos no deben conectarse al anillo interior o halo.
Los conductores dentro de la estructura desarrollan voltajes en
distancias relativamente cortas como resultado de los campos
electromagnéticos.
Si los conductores de tierra del equipo son unidos al halo alrededor del
cuarto, se pierde el control de las corrientes que buscan la tierra y se
pueden desarrollar potenciales entre gabinetes causando daños o
disrupciones.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Para prevenir estos problemas, todas las tierras de los equipos deben
ser conectadas directamente a la Barra de Tierra Principal y mantener
así el sistema de único punto de conexión a tierra.
La Barra de Tierra Principal se conecta al anillo exterior y puede
conectarse en más de un punto.
Es importante notar que el halo no se conecta a la barra de tierra
principal.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR (HALO)
Figura 8
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
El Halo debe:
♦ Ser instalado aproximadamente 15 cm por debajo del techo
interior de la caseta o estructura
♦ Cuando se conecta al anillo de tierra exterior en las cuatro
esquinas de la estructura no debe conectarse a la Barra de
Tierra Principal. La Barra de Tierra Principal se conecta al
anillo de tierra exterior. No debe existir una conexión entre el
halo y la Barra de Tierra Principal.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
♦ Cuando se conecta el halo a la Barra de Tierra Principal, no debe
existir ninguna conexión entre el halo y el anillo de tierra exterior.
De esta forma se mantiene el concepto de único punto de conexión
de tierra.
Es importante para minimizar la diferencia de potencial entre puntos
de la red de referencia de señal de alta frecuencia, mantener la
resistencia DC entre dos puntos de un chasis o gabinete del equipo a
resistencias menores de 1 mili Ohm (0.001 Ohm).
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Es importante tener presente que se ha determinado que
aproximadamente 70% de la energía de un rayo se disipa a tierra por
medio de la torre debido a su baja impedancia comparada con el
conductor bajante el cual disipa aproximadamente un 30% de esta
energía.
Por lo tanto, para cumplir con las regulaciones del código, el cual
exige como mínimo dos conductores bajantes para cualquier
estructura, se considera que la torre misma es un conductor bajante.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Por lo tanto, todas las conexiones a tierra del equipo ubicado en las
torres, deben conectarse a tierra por medio de la torre y no al conductor
bajante.
Usualmente se utiliza un travesaño conectado a la torre, de acero o
cobre para efectuar estas uniones de tierra de los equipos montados
sobre la torre.
Por esto es importante la protección para desviar la energía del impacto
de un rayo al sistema de tierra.
Un impacto directo o cercano, pueden hacer oscilar una antena ya que
es un circuito sintonizado.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Pero solo una antena conectada a tierra puede soportar el impacto.
La forma de onda resonante tendrá todas las resonancias presentes en
la antena.
Esto indica que tanto la resonancia en frecuencia como las demás
frecuencias bajarán en la línea de transmisión hasta el equipo.
Una antena que no se encuentre conectada a tierra sufrirá el salto del
arco entre el conductor central del cable coaxial y el blindaje exterior.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Esto creará una serie de componentes de alta frecuencia que circularan
en la línea de transmisión hasta el equipo.
También es importante considerar, para la protección frente a radio
frecuencia, el EFECTO PELICULAR.
PELICULAR
El Efecto Pelicular es un fenómeno físico que se relaciona con la
profundidad de penetración de una señal de radio frecuencia o RF, en
un conductor, de acuerdo a su frecuencia.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Este efecto esta presente en el cable coaxial que mantiene a la señal RF
dentro y mantiene las interferencias exteriores acopladas en el blindaje
exterior.
Esto empieza a caer a medida que la frecuencia comienza a bajar y la
penetración comienza a mezclar la energía de interferencia en el
blindaje exterior del cable coaxial con la señal interna en el conductor
central.
En el caso de los rayos, las frecuencias fluctúan entre CC y
aproximadamente 1 Mhz, una escala que afecta al cable coaxial y se
llama impedancia de transmisión.
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ANILLO DE TIERRA INTERIOR O HALO
Mientras más grueso el material del blindaje, menor el efecto de las
corrientes de baja frecuencia.
En el caso del cable coaxial, el conductor central posee mayor
inductancia así que las pulsaciones se demoran más tiempo en
propagarse que en el blindaje del cable. Por lo tanto es necesario
compensar esta diferencia de tensión, con un protector, para evitar que
afecte el equipo.
SOBRETENSIONES TRANSITORIAS
IDEAS CLAVES PARA PROTEGERSE
