Las tierras fisicas

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SISTEMAS DE TIERRA PARA ESTACIONES RADIOELECTRICAS

Todos hemos oído hablar de la importancia que tiene un sistema de tierra en una instalación de radiocomunicaciones.

Un buen sistema de tierra nos puede ayudar a resolver algunos problemas, tales como las interferencias por armónicas y espurias, baja sensibilidad y modulación cruzada. Entre los radioaficionados existen muchas opiniones eideas al respecto, que van desde el punto de vista que una conexión a la tubería del agua es suficiente, hasta aquella que lo mejor es tener una placa de cobre de 100 mts. Por lado.

Esto es debido a que la mayoría de los trabajos publicados sobre el tema, se encuentran en revista o libros que están fuera del alcance del promedio de los radioaficionados, y que además requieren, en muchoscasos, conocimientos matemáticos de métodos avanzados relacionados a la física.

El presente artículo pretende presentar un método práctico para el diseño y construcción de sistemas de tierra para estaciones radioeléctricas de aficionados.

Para fijar ideas de la función de un sistema de tierras, consideremos la fig.1, la cual muestra, de manera esquemática, el campo eléctrico de una antenavertical.

De la fig.1, vemos que el campo eléctrico cierra el circuito a través de la tierra, para producir la corriente en el polo negativo de la antena.

Es decir, el campo eléctrico produce una corriente en la tierra, que va a salir en el borne negativo de la antena.

Al tener una corriente en la tierra, tendremos una cierta pérdida de energía en forma de calor, de acuerdo con laecuación de Joule:
[pic], de donde:
P = potencia transformada en calor.
I = corriente de la antena.
Rg= resistencia del sistema de tierra.

De la ecuación vemos que si deseamos reducir las pérdidas, deberemos reducir el valor de la resistencia (Rg) del sistema a tierra.

De la ecuación vemos, que si deseamos reducir las pérdidas, deberemos reducir el valor de la resistencia (Rg) delsistema de tierra.

Tenemos por otro lado que la eficiencia de una antena se define como:
[pic], de donde:
Rr = resistencia de radiación.
R = resistencia óhmica del conductor de la antena, conexiones, trampas.
Rg = resistencia del sistema de tierra.

En esta ecuación vemos que mientras mayor es la suma de términos en el denominador, menor será la eficiencia de la antena. El término Rr, esnormalmente de 1 a 2 Ohms y está dado por la construcción de la antena. El término Rg puede llegar a tener valores del orden de 500 ó más Ohms, dependiendo de las características del terreno sobre el que se encuentra la antena, y mientras mayor sea este término, menor será la eficiencia de la antena.

Por otro lado, un buen sistema de tierra, nos dará una protección efectiva contra descargasatmosféricas que pudieran llegar a incidir sobre las instalaciones de las antenas.

Volviendo a la figura 1, vemos que el campo eléctrico retorna al polo negativo de la antena en forma de una corriente eléctrica sobre la tierra en que está la antena. Si consultamos los texto y manuales sobre antenas, veremos que todos ellos hacen hincapié sobre la importancia de un buen sistema de tierra paraobtener la máxima eficiencia de radiación de las antenas. Asimismo, los patrones de radiación verticales mostrados en los manuales están basados en un plano de tierra cuya resistencia es cero (conductividad infinita).

Cuando la resistencia del plano de tierra es mayor que cero, caso real, los patrones de radiación son afectados, produciéndose una pérdida en los lóbulos de radiación bajos, queson tan importantes para la comunicación a distancia.

El plano de tierra que tenemos disponible presenta ciertas características eléctricas que afectan el comportamiento de nuestra antena; siendo éstas, la resistividad y la constante dieléctrica, factores que a su vez varían en función del tipo del tipo de terreno y humedad existentes, como se muestra en la figura 2.

Debido a que la...
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