Os sinais das antenas da montanha alcançam uma área que cobre grande parte do norte da Nova Inglaterra. Eles transmitem não apenas programas de TV e rádio, mas também incontáveis sinais telefônicos – chamadas telefônicas comuns, bem como dados de controle de tráfego aéreo da FAA., mais polícia, serviços de incêndio e emergência. Porque esses sinais afetam milhões de pessoas’ vidas e bens 24 horas por dia, o centro de comunicações simplesmente não pode permitir nenhum tempo de inatividade.
Até 1993, todo o tráfego de comunicações do centro, junto com os milhões de dólares em equipamentos eletrônicos que tornam possível, eram extremamente vulneráveis a fenômenos naturais como neve- e descargas estáticas induzidas pelo vento.
E relâmpago.
Dois ataques diretos por ano seriam a média na montanha - mais quando o tempo está especialmente ruim. Com cada parafuso, até várias centenas de milhares de amperes de corrente fluem por qualquer torre que esteja em seu caminho para o terra. Isso é energia suficiente para iluminar uma pequena cidade, e certamente é o suficiente para fritar o equipamento de comunicação sensível do centro.
O que fazia regularmente. Em vez de seguir um caminho direto para o solo, correntes elétricas vazaram para os equipamentos do centro, causando cerca de $140,000 em danos anualmente. Somando-se ao custo do hardware arruinado estava o tempo de antena perdido para os locatários de TV e rádio do centro., e a interrupção do serviço telefônico e os inconvenientes para o público, sem mencionar os riscos representados pela interrupção das comunicações de emergência e do controle de tráfego aéreo da FAA.
A solução: melhor aterramento
O que era necessário era uma maneira de fornecer aos relâmpagos e outras descargas estáticas um melhor caminho para o solo, para que suas enormes correntes pudessem contornar com segurança o equipamento de comunicação.. O Monte. As torres de Washington supostamente já estavam protegidas contra raios, mas os sistemas de protecção existentes, instalado anos antes, eram irremediavelmente inadequados porque não tinham uma boa ligação à terra. Bom, em termos de proteção contra raios e descarga estática, significa baixa resistência elétrica ao terra; no Monte. O caso de Washington, significava um máximo de 10 ohms 1. O sistema existente indicava uma resistência à terra maior que 1000 ohms!
Alcançar baixa impedância de aterramento exigiu algum esforço, considerando os mais de 6.000 pés de granito e permafrost da montanha. (O clima no Monte. Washington é tão dura que as rochas saturadas de água abaixo da superfície permanecem congeladas o ano todo.) Certamente exigiu fazer melhor do que o sistema existente, que envolvia simplesmente conectar todas as torres com uma grande variedade de 10 pés (3-m) hastes de aterramento, as tubulações de água da instalação e os trilhos da ferrovia de roda dentada da montanha!
Por insistência de um fornecedor de equipamentos, um dos principais inquilinos de comunicações da montanha tomou medidas para melhorar a qualidade do seu sistema de aterramento. A empresa convocou testes de solo, Inc. (GTI), Billerica, Massachussets. A GTI projeta e instala sistemas de aterramento e proteção contra raios em todo o país desde 1989.
Depois de analisar o sistema de proteção existente, O GTI propôs que um conjunto de eletrodos de aterramento profundo oferecia a única esperança de solução. Foi uma proposta arriscada por parte do GTI. A experiência deles ensinou-lhes que o sistema proposto deveria funcionar, mas ninguém sabia se um bom, solo de baixa resistência poderia ser alcançado em granito sólido, muito menos granito infundido com permafrost.
Figura 2. Esboço do layout do local mostrando eletrodos adicionados. Cada torre era cercada por um 500 aterramento do anel kcmil, soldado exotérmicamente a cada perna.Dois de 600 pés (183-m) poços de abandono foram cavados. Sessenta e dez pés (3-m), uma polegada (25-mm) hastes de aterramento revestidas de cobre de diâmetro unidas por acoplamentos de latão foram instaladas em cada poço. Os poços foram então preenchidos com a Fundação Nacional de Saneamento (NSF)-aprovado, bentonita ambientalmente aceitável. Bentonita, um mineral de argila natural extraído em Wyoming, retém a umidade e ajuda a manter o contato elétrico com o terra. Ao mesmo tempo, sua ação tampão de pH minimiza a corrosão dos eletrodos revestidos de cobre.
Para concluir a instalação, Burt Brooks, Presidente do GTI, especificou que todas as conexões horizontais sejam soldadas exotérmicamente e que todos os componentes do sistema sejam conectados usando cabo de cobre de 500 kcmil. O cabo é mais pesado que a bitola mínima exigida pela NEC, mas a GTI viu o ligeiro custo extra que isso implicava como um seguro barato.
Figura 2 mostra a localização dos dois eletrodos adicionados (A), e sua conexão com o barramento terrestre mestre da estação (M.G.B.). A 500 O aterramento do anel de cobre kcmil foi instalado ao redor de cada torre e soldado exotérmicamente em cada perna da torre, então conectado aos eletrodos conforme mostrado. O barramento mestre de aterramento é uma placa de cobre onde os eletrodos de aterramento de todas as estruturas são conectados eletricamente.
Resultados
A experiência do GTI valeu a pena. O novo sistema superou as expectativas de todos. A resistência ao terra estava entre oito e nove ohms, bem dentro das especificações e ordens de magnitude inferiores às do sistema anterior.
O Monte. A instalação de comunicações de Washington nunca viu uma grande perda de equipamento ou queda de energia devido a raios ou qualquer outra causa induzida por descarga nos cinco anos desde que o novo sistema de aterramento foi instalado. Como um importante benefício adicional, a qualidade da energia no local melhorou de forma mensurável devido a um potencial de terra muito reduzido.
As novas hastes de aterramento mantiveram sua baixa impedância. E, apesar do clima adverso e dos múltiplos ciclos de congelamento e descongelamento, todas as conexões de cobre permaneceram sólidas, sem evidência de afrouxamento ou corrosão.
Finalmente, o novo sistema de proteção faz sentido economicamente para os inquilinos da torre. Seu custo de instalação foi muito inferior ao custo anual para substituir equipamentos danificados por raios, muito menos a perda de receita devido a cortes de energia e interrupções de sinal. Sem dúvida, Monte. O investimento de Washington em dois furos, um par de eletrodos de aterramento revestidos de cobre corretamente instalados e algumas centenas de metros de 500 O cabo de cobre kcmil se pagou muitas vezes. Ainda mais importante, claro, é a maior confiabilidade que os clientes de comunicações da Nova Inglaterra desfrutam agora.
Os Diretores
Burt Brooks é presidente de testes de solo, Inc. Desde 1989 a empresa forneceu testes abrangentes de resistência à terra, bem como serviços de projeto e instalação de sistemas de eletrodos de aterramento internacionalmente. Eles estão localizados em: 330 Estrada de Boston, Billerica, MA 01862, e pode ser contactado através do seguinte:Telefone: 978-670-8455 Fax: 978-670-8470 E-mail: li*******@*is.net
Notas de rodapé
A resistência de aterramento máxima permitida depende de vários fatores, incluindo o tipo de equipamento a ser protegido. A resistência máxima especificada para o Mt. A instalação de Washington foi 10 ohms; outras situações podem exigir resistência de aterramento tão baixa quanto um ou dois ohms.