Toma de tierra

La toma de tierra es una conexión eléctrica que se realiza con la tierra de la Tierra.  La Tierra se comporta como una masa conductora gigantesca, del tamaño de la superficie terrestre, por lo que puede ceder y captar una cantidad ilimitada de electrones. 

Los pararrayos usan esta propiedad y son capaces de ceder a la atmosfera tantos electrones como se necesiten apra neutralizar las cargas positivas cercanas al mismo, y crear una zona no cargada que protege el entorno del mismo.

Una toma de tierra en la práctica se realiza mediante una o más varillas unidas entre si, clavadas en el suelo, normalmente en un terreno conductor o cuya conductividad se ha mejorado mediante la adición de sustancias como el cloruro de sodio (sal común), cloruro de calcio, sulfato de cobre (vitriolo azul), sulfato de magnesio (sal de Epsom) y nitrato de potasio (salitre).  Todo el conjunto se suele instalar dentro de una arqueta que permite mantener la humedad y realizar tareas de mantenimineto.  Todas las sales que aumentan la conductividad son corrosivas por lo que debe vigilarse de forma periodica el estado de las piquetas, los conductores y las uniones de ambas. 

A veces se realizan instalaciones mas complejas mediante la instlación de conjuntos de piquetas que rodean a la instalción y que se unen con un cable en circuito cerrado.

Típica  toma de tierra mediante pica (tipicamente cobre), abrazadera y cable de cobre de buen diamtro. Fuente: inelco

Cualquier dispositivo radioeléctrico mejora con una  toma de tierra, debido a que:

• El comportamiento de la antena se aproxima al ideal.
• Se evitan la emisión de interferencias en TX
• Se evitan la recepción de interferencias en RX
• Se protege la vida humana y de los seres vivos

Las posibles opciones para disponer de una toma de tierra  en orden de preferencias son las siguientes las siguientes (Una mala tierra es simpre mejor que no tener tierra):

1. Una toma de tierra individual e independiente.
2. Usar la red de toma de tierra de la instalación eléctrica cuyo fin principal es la protección de las personas contra el contacto directo con un conductor electrico con tensión o las derivaciones en dispositivos eléctricos, y proteger a dispositivos electrónicos de las interferencias (emisión y/o recepción). El cable de tierra en una intalación tiene el aislante amarillo y verde, solo verde o está desnudo
3. Usar estructuras metálicas o sistemas de tuberías metálicas  subterráneas.
4. Usar la masa o chasis del dispositivo

No hay que confundir masa (chasis) que es un conductor comun de un dispositivo normalmente conectado al polo negativo o retorno y con frecuencia a una tierra externa con Tierra (earth grounds) que es una conexión a tierra

En caso de emergencia,  una solución de compromiso es una una piqueta clavada al suelo.

La bondad de la toma de tierra se puede probar de forma práctica conectando y desconectando la tierra y ver el comportamiento al ruido en la recepción de señales.

Las caracteristicas de una antena, desde su impedancia hasta el diagrama de radiación,  dependen de la tierra (p.e. en una Short-Whip es imprescindible). 

Esquema de instalación de una antena en L invertida. Fuente: Ham Radio Antenne Handbook

Por ello es importante una buena toma de tierra o en caso de que no sea posible o si lo exige el diseño de la antena (p.e. antena vertical de cuarto de onda o antena discone) hacer con conductores una contraantena ("Counterpoise") o  plano de tierra ("ground plane" . 

La diferencia entre una contraantena y un plano de tierra es que la primera está flotante al no estar fisicamente conectada a tierra y en el segundo está conectada a tierra.

La instalación de los mastiles radiantes de las emisoras de OM en zonas humedas (p.e. La albufera de Valencia) no es un capricho es una forma de de disponer de una buena tierra y con ello un mejor rendimiento del sistema.

El minimo número de radiales para un plano de tierra es de 3. Fuente: Ham Radio Antenne Handbook


Disco de red de tierra de 12 radiales. Fuente: Aliexpress


Radiadores, vibradores o JPC de tubo roscado . Fuente: aliexpress


Radiadores, vibradores de cinta (cinta de 10 hilos de 5m ). Fuente: Aliexpress

La tierra y las antenas:

• En una antena vertical de cuartod e onda para su funcionamiento correcto necesita necesariamente un plano e tierra que puede obtenerse bien con la carroceria de un automovil en el caso de que esté instalado el él o mediante un conjunto de radiales. El diseño de estas antenas hace que la tierrra "complete" a modo de espejo el resto de la antena, si carece de un buen plano de tierra la antena quedará "coja".
• En las  antenas simétricas como un dipolo,  una yagui ouna logaritmico periodica si se alimenta mediante un cable coaxial dado que la malla está conectada a la masa del equipo y este a tierra perderiamos la mitad de la antena. Por ello es conveniente instalar un balum entre el coaxial y la antena

A veces los diseños de las antenas son un poco complejos en lo referente a la tierra y a los radiales o contraantenas. Fuente: Practical Antenna Handbook

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