RayosLas corrientes conducidas provocadas por el impacto directo de rayos en instalaciones de telecomunicaciones, especialmente sobre antenas, estaciones base o torres de comunicaciones, pueden causar fallos catastróficos en los equipos de radiofrecuencia. A su vez, las corrientes inducidas por la caída de rayos en las proximidades también pueden resultar muy perjudiciales, al igual que sobretensiones transitorias debidas a conmutaciones de la compañía eléctrica, maquinaria de gran potencia o descargas electrostáticas.

Los equipos de telecomunicaciones son muy susceptibles a transitorios de tensión en sus cables coaxiales, ya que son elementos de constitución electrónica de gran sensibilidad compuestos en gran parte por componentes semiconductores. Por otro lado, las antenas son elementos muy expuestos a la recepción de sobretensiones de origen atmosférico, debido a que son elementos que se ubican en las partes más elevadas de edificios o sobre torres de comunicaciones.

Es evidente pues la importancia que tiene proteger los equipos de comunicaciones frente a este tipo de sobretensiones. Algunos fabricantes incluyen esta protección en sus equipos, pero en otros casos debemos instalar este tipo de protecciones personalmente.

Las sobretensiones pueden ser conducidas, por impacto directo de un rayo sobre la antena, o inducidas por la caída de rayos en las proximidades que se propagan sobre el terreno, llegando a crear campos de miles de amperios. Las mayores sobretensiones se producen por la descarga directa de rayos sobre el sistema de protección del edificio o instalación, así como los conductores de potencia secundarios. En tales casos, aunque la corriente transitoria que fluye a través de los protectores instalados es similar en magnitud a las sobretensiones inducidas, las corrientes por descarga directa de rayos transfieren considerablemente más carga y energía específica que las inducidas. Por ello los dispositivos protectores de sobretensiones se ven sometidos a un mayor estrés eléctrico y mecánico que puede provocar su fallo.

Instalación protegida frente a rayos y sobretensiones.

Las corrientes conducidas provocadas por rayos directos suelen representarse con una forma de onda conocida como 10/350 μs y que se detalla en las normas IEC 61643-1 e IEEE C62.41.2. Existe un consenso internacional en que esta forma de onda modela aceptablemente bien la corriente de pico conducida y la transferencia de carga y energía durante el impacto directo de un rayo. Por este motivo, los dispositivos protectores se testean con esta forma de onda. Por otro lado, las corrientes inducidas se representan con una forma de onda del tipo 8/20 μs, tal y como se indica en las anteriores normas. Por último, los picos de tensión producidos por conmutaciones de equipos eléctronicos o maquinaria interferente también deben ser tenidos en cuenta, pues si bien son menores en intensidad, su mayor frecuencia puede provocar daños a largo plazo sobre la circuitería de estado sólido.

Curvas de corrientes directas e inducidas.

Un protector de sobretensiones funciona como una válvula que bajo niveles de tensión normales se encuentra cerrada. Cuando detecta un nivel de voltaje peligroso, entonces se activa y reduce dicha tensión permitiendo el flujo de corriente a tierra, gracias a la menor resistencia. Los protectores de sobretensión pueden ser de tres tipos. Los de tipo 1 tienen capacidad para derivar a tierra corrientes altas en curva 10/350 μs, siendo necesarios para proteger descargas directas de rayos. Evidentemente, éstos se instalan por encima de los protectores de tipo 2 y 3, que tienen capacidad para derivar a tierra corrientes altas y medias, respectivamente, en curva 8/20 μs.

Existen diferentes tecnologías para la fabricación de protectores de sobretensiones, entre las que se encuentran: tiristores de estado sólido, tubos de gas, diodos de avalancha y varistores de óxido metálico. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de un protector de sobretensiones típico utilizado en equipos de radiofrecuencia. Para el buen funcionamiento de estos protectores es imprescindible una correcta instalación de la toma de tierra, ya que deben derivar intensidades de corriente que pueden llegar a ser elevadas.

Protector de sobretensiones hasta 6 GHz.
Vía | Dehn

7 comentarios para “Protección frente a rayos y sobretensiones”

  • 1
    Cid dice:

    Para Wimax Motorola Canopy se suministran unos descargadores para el cableado FTP, no coaxial. ¿Qué diferencia hay? Está después de la electrónica, por lo que la descarga no solo pasa por la antena.

    Está muy bien el blog, un buen trabajo.

  • 2
    Alex dice:

    Hola.

    Gracias por compartir tu información de manera solidaria y en apoyo a la comunidad mundial.

    Creo entender lo que indicas… lo que vemos en la imagen es una protección tipo 2 o 3 (aunque creo faltó hablar un poquito mas de eso).

    A lo que te refieres con protección 1 es el pararrayos en forma de punta que se instala por ejemplo en las torretas a varios metros… esta terminal que muestras en la foto solo es una segunda protección adicional que ayuda a disipar presisamente lo que la protección 1 puede dejar residualmente…. más o menos lo entendí así… mira es que estoy en un proyecto se debe instalar 3 torretas de varios metros debo revisar la instalación de tierra fisica, y del pararrayos… pero aun así veo en la cotización de los equipos de RF un protector parecido al de tu imagen… que iría comentan ellos empotrado en el gabinete ya cerca de la electrónica… pero como indicas.. esto es solo una protección de electrónica se debe poner el parrayos principal de nivel 1…

    Saludos… es correcta mi apreciación??

    • 2.1
      Francisco Ramos dice:

      Los protectores de sobretensiones se colocan en la propia instalación eléctrica (tipos 1, 2 o 3), mientras que el pararrayos que comentas sería un sistema de protección externo, que evidentemente también puede provocar picos de tensión por descarga directa de rayos.

      Para información más detallada, así como fotografías de todos los componentes, te recomiendo consultar el siguiente documento:

      http://www.dehn.es/pdf/catalogos/cat_es_ue2010.pdf

  • 3

    Gracias Francisco por el artículo y por contribuir en la difusión de las protecciones contra rayos y sobretensiones. Adjunto un enlace con nueva información técnica y soluciones para las instalaciones de telecomunicaciones:

    http://www.dehn-international.com/sites/default/files/uploads/dehn/pdf/yellow/ds104_e_dehn_protects_cell_sites.pdf

    Me permito informaros que si alguien estuviera interesado en ampliar esta información puede inscribirse en los seminarios que impartimos regularmente:

    http://www.dehn.es/es/seminarios/seminarios.shtml

    Un saludo