Energytel "Energía en Telecomunicaciones"

 Preámbulo

El estudio está orientado a definir la configuración técnica de una instalación  de tierra, la aplicación está diseñada para  nuevas instalaciones o mejoras de las existentes y en concreto  para centros y torres de telecomunicaciones.

A partir de las experiencias obtenidas en el transcurso de auditorías y visitas de instalaciones, se puede protocolizar un estudio “tipo” para evaluar diferentes necesidades, desde la implantación de una toma de tierra nueva, o mejora de la existente.

Las tomas de tierra en una instalación, tienen que ser la parte más esencial y funcional de una instalación, de ella depende la seguridad de las personas y el buen funcionamiento de las instalaciones. Una resistencia de tierra puede ser muy buena en su construcción, pero si no se hace un mantenimiento adecuado ésta puede deteriorarse durante su vida útil y no pasar de los 2 años como electrodo de tierra eficaz.

La construcción de una toma de tierra, no sólo se basa en su pozo y electrodo, sino que es el conjunto de toda la instalación, de ella depende que aparezcan, o no, corrientes electrolíticas o vagabundas y se generen retornos de corrientes  indeseables por un mal diseño o una omisión de un correcto protocolo de mantenimiento, saber unir equipotenciales de masas y  conectar las tierra de las protecciones de sobretensión indirectas son también importantes para no crear ruidos en la propia red de tierras o neutro. En definitiva lo que se busca es  mejorar la seguridad de riesgos eléctricos en las instalaciones para los trabajadores y optimizar el rendimiento de la información y los equipos, reducir costes de reparaciones cada año en las instalaciones y minimizar los paros técnicos  de comunicaciones a causa de desconexiones eléctricas no deseadas, sea por funcionamiento propio de la instalación o fugas de corrientes de averías o rayos.

Tenemos que recordar, que si aplicamos la ley de ohm a una toma de tierra como resistencia conocida y  simulamos una fuga de corriente industria o de rayo, aparecerán más o menos tensiones en las instalaciones durante la presencia del fenómeno de la descarga eléctrica, esa tensión se puede minimizar cuanto más baja sea la resistencia de la toma de tierra, por ello es importante saber donde estamos y que queremos tener.

Introducción

En las instalaciones eléctricas, aparecen diferentes fenómenos eléctricos, que no sólo son causados por el funcionamiento propio de la instalación eléctrica sino también por los diferentes metales que la componen.  Dentro de la parte eléctrica podemos tener generadores de ruido que circulan por la toma de tierra, como los transformadores, los interruptores de carga, los condensadores, los variadores de frecuencia, los descargadores de sobretensión, los pararrayos tipo franklin, etc. Fuera de  la instalación eléctrica podemos tener ruidos en la red eléctrica, aunque ésta esté parada, son corrientes electrolíticas, vagabundas o galvánicas que son generadas por la unión de diferentes metales dentro de la construcción mecánica y eléctrica de la instalación, también tenemos que remarcar que últimamente hemos podido ver vibrar torres de telecomunicaciones debido a la conexión de masas de antenas a la misma estructura metálica o cable de cobre.

En este sentido, la distribución de cables de tierra, perimetrales, tomas de tierra y puestas a tierra tiene que tener una organización racional y con sentido, ya que no se pueden aislar las antenas ni las diferentes frecuencias, intentaremos en este trabajo reducir al máximo la incompatibilidad entre ellas, conectando  a cada equipo en sitio en función de su trabajo y situación.

La situación y valor de la resistencia de la toma de tierra, tiene que ser lo más baja posible durante todo el año, cada 5 años en función del tipo de electrodo usado, éste se tiene que cambiar, ya que existe una perdida de masa de los electrodos y una agresividad química entre los electrodos y los minerales del terreno o compuesto orgánico del pozo de tierra.

Procedencia de las perturbaciones que pueden afectar las instalaciones de toma de tierra.

Cargas electrostáticas.

Es un fenómeno que puede aparecer en las estructuras metálicas y derivar a tierra o circular por los conductores según su intensidad, son procedentes de fenómenos atmosféricos como el viento seco o tormentas eléctricas, incluyendo las erupciones solares. En el momento de su presencia,  por los cables de tierra aparecerán corrientes que pueden variar en función de la perturbación, en el caso del fenómeno rayo, puede aparecer circulación de corriente de más de 150 amperios. 

Pulsos electrostáticos (ESP).

Los pulsos electroestáticos son transitorios atmosféricos y aparecen en los equipos por la  variación brusca del campo electroestático presente en la zona durante la tormenta. También tenemos que destacar que todo aquello que se encuentre suspendido en el aire referente a tierra dentro de la sombra eléctrica, se cargará eléctricamente con una tensión proporcional a su altura y el campo electroestático presente, como si de un condensador se tratara. Como referencia a 10 metros de altura, en las líneas de datos o telecomunicaciones aisladas de tierra, pueden padecer tensiones de 100 a 300.000 voltios con respecto a tierra  dentro de un campo electroestático medio, y aparecer tensiones o arcos eléctricos en las mayas de tierra que apantallan los cables referentes a tierra.

Pulsos electromagnéticos  (EMP).

Este fenómeno puede ser generado por impacto de rayos lejanos o erupciones solares fuertes,  el contacto físico de la energía radiada incidirá en el punto de contacto metálico,  y se transformará en un  flujo de  corriente que circula por los conductores eléctricos de tierra a la toma de tierra,  proporcional a la intensidad de la corriente de descarga del rayo.

La energía radiada por el pulso electromagnético en el aire,  viaja a la velocidad de la luz  induciendo por acoplamiento todo aquello que se encuentre a su paso referente a tierra, destruyendo nuestros componentes electrónicos y los de nuestro vecino  en un radio de 1.500 metros y llegando la señal radiada a más de 300 Km. de distancia.   La  intensidad del pulso electromagnético es variable en función de la intensidad del generador y del punto de contacto físico con el elemento impactado, el tiempo de la transferencia de la corriente a tierra y el nivel de absorción de la tierra física,  determinarán los valores eléctricos de acoplamiento y destrucción en los equipos cercanos.

Sobretensión y tensiones de paso durante  el impacto de rayo

El impacto de rayos directos sobre los cables aéreos, genera una onda de corriente, de amplitud fuerte, que se propaga sobre la red aguas abajo y aguas arriba creando una sobretensión de alta energía.  Las consecuencias: Destrucción de material, envejecimiento prematuro de los componentes electrónicos sensibles y disfunción de los equipos conectados a la red con peligro de incendio.

Durante este fenómeno, aparecerá un  acoplamiento en los equipos que no estén conectados a la misma toma de tierra, o flotantes tendrán el riesgo de  que les aparezcan arcos eléctricos que saltarán entre masas de diferente potencial durante el instante de la descarga del rayo cercano, los valores de tensión que pueden aparecer serán superiores a 400.000 Voltios.

Corrientes de tierra.

En función de la intensidad de descarga de una fuga de corriente industrial o de la descarga del rayo, las tomas de tierra no llegan a adsorber la totalidad de la energía potencial descargada en menos de 1 segundo, generando retornos eléctricos por la toma de tierra al interior de la instalación eléctrica. Este fenómeno puede generar tensiones de paso peligrosas.

Otro fenómeno que repercute a tensiones de tierra, es la diferencia de potencial entre masas o electrodos de tierra cercanos al impacto de rayo, al producirse la descarga del rayo todos los fenómenos antes descritos interactúan entre ellos y tienden a descargar a tierra, en función de la distancia entre electrodos se generará una resistencia propia del semiconductor (el compuesto químico de la tierra física), y aparecerán tensiones  de paso peligrosas entre electrodos.