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PASANDO POR EL ARO

Este artículo fue escrito y publicado en 1996 como resultado de la ilusión e interés de un radioaficionado, Manel, EB3BMC, al cual he perdido la pista.  

PASANDO POR EL ARO 

No se si a los demás les pasará lo mismo pero a mí me ocurre que, cada vez que algún objeto metálico cae en mis manos, ya estoy imaginando que tipo de antena podría construirse a partir de él. Así me sucedió cuando encontré un rollo de alambre galvanizado de unos tres metros de longitud y tres milímetros de diámetro. Como en aquel momento disponía de pocos materiales no se me ocurría como emplearlo pues, debido a su escaso grosor, apenas conseguía mantenerlo erguido más allá de un par de palmos, con muy buena voluntad. 

¿Conseguiría el maldito alambre ganarme la partida y evitar su destino antenístico?.¡No, por supuesto que no!. Rápidamente tomé la decisión más adecuada en estas circunstancias, y me sumergí en la lectura de diversos libros y publicaciones que tratan sobre el tema que tanto me apasionan: las antenas.

 A medida que iba recopilando información, note que mi cerebro ya empezaba a trazar el perfil de la futura antena. Finalmente, tras verificar los datos y hacer un recuento del material disponible, apareció en la pantalla multicolor de mi imaginación la antena seleccionada. No podía ser otra, y esta era la Antena de Aro. Esta es una vieja antena, en desuso actualmente, pero con unas buenas prestaciones entre las cuales pueden destacarse, por ejemplo, una "ganancia" (entre comillas) de 2 dBd superior a un dipolo de media longitud de onda; su facilidad para polarizar vertical u horizontalmente; la característica bidireccional algo más acusada que en la antena dipolo; su pequeño tamaño y poca apariencia, cosa a tener muy en cuenta, pues a ojos de un profano puede parecer cualquier cosa menos una antena de Radioaficionado, más aún si se la alimenta con cable coaxial de color blanco de 50 ohmios de impedancia, que lo hay.            

El dibujo "artístico" es de por sí suficientemente explícito, por lo que no la describiré textualmente, sólo añadiré algunas indicaciones para su realización.           

El Aro tiene una medida crítica de 66 centímetros de diámetro, esto es importante tenerlo en cuenta pues la antena sólo resuena en la frecuencia para la cual ha sido diseñada, dado que su anchura de banda es algo limitada aunque suficiente para cubrir los dos megahertzios de VHF.           

Se alimenta a través de un sistema T-Match pero, atención¡, la impedancia en su punto de alimentación está alrededor de los 150-200 ohmios, por lo que es necesario construir un transformador de impedancias para adaptar la Antena de Aro. Esta es una vieja antena, en desuso actualmente, pero con unas buenas prestaciones entre las cuales pueden destacarse, por ejemplo, una "ganancia" (entre comillas) de 2 dBd superior a un dipolo de media longitud de onda; su facilidad para polarizar vertical u horizontalmente; la característica bidireccional algo más acusada que en la antena dipolo; su pequeño tamaño y, muy a tener en cuenta, su poca apariencia, es decir, a ojos de un profano puede ser cualquier cosa menos un antena de Radioaficionado, sobre todo si se alimenta con cable coaxial de 50 ohmios de color blanco, que lo hay. Y esta cualidad es muy interesante en ciertas circunstancias.           

El dibujo "artístico" es de por sí suficientemente explícito, por lo que no lo describiré textualmente, sólo añadiré algunas indicaciones para su realización.           

El Aro tiene una medida crítica de 66 centímetros de diámetro, esto es importante tenerlo en cuenta pues la antena sólo resuena en r y equilibrar el conjunto equipo-cable-antena.           

Esto no representa ningún problema para los amables lectores que vienen siguiendo mis trabajos a través de los años pero, en atención a los nuevos clientes, volveré a describir como se confecciona un simetrizador/adaptador de impedancias o, como dicen los americanos y algunos sabelotodo, un "balun" 4:1. Esta palabra está formada por la primera sílaba de las palabras BAlanced-UNbalanced que traducido libremente significa simétrico-asimétrico. Más claro aún, el cable coaxial, por construcción, es asimétrico y la antena de Aro es simétrica por lo que es necesario acomodar ambas circunstancias. Para conseguirlo, debe hacerse un bucle de cable coaxial con unas medidas determinadas y disponer sus extremos según el dibujo. La fórmula para hallar la longitud correcta es la siguiente:  

Longitud en metros = (150.K) : F en mhz.  

L = (150x0'66) : 145 

donde K=0'66 es el factor de velocidad característico de un cable coaxial del tipo RG-213. El resultado de esta operación es 0'682 metros, correspondientes a la verdadera longitud de una media onda de cable coaxial. Obsérvese que difiere notablemente de la medida de un dipolo para esta misma frecuencia. Es importante recordar este dato para cuando hablemos, en el futuro, de este tema.           

La adaptación en "T" permite, si se desea, un ajuste fino variando ligeramente la longitud de las varillas, mediante un cortocircuito deslizante.           

Durante el experimento observé que la antena era sensible a la cercanía de elementos metálicos o al tránsito de personas por su periferia, por lo que es aconsejable hacer los ajustes con la antena instalada en el lugar definitivo y, sería interesante, que el soporte fuera de tubo de PVC.           

La antena debe colocarse vertical ya que la radiación se produce perpendicular a las caras del círculo. La polarización vertical se consigue cuando la alimentación está situada en la base, la horizontal cuando el T-match se encuentra a derecha o izquierda de la vertical.           

Una vez concluida la experiencia procedí a su desgüace para aprovechar los materiales en otros experimentos, fue entonces cuando se me ocurrió que, de haber tenido más alambre, tal vez hubiera intentado añadirle un director y un reflector a ver si me salía una directiva del tipo cúbico, pero el proceso era irreversible mas dejo expuesta la idea por si algún amable lector lo intenta y me escribe contándome su experiencia.           

No olvidéis nunca que la experimentación es básica para la supervivencia de la Radioafición tal como la entendemos los cuatro que nos leeis. El resto, los que rehuyen la ciencia y la técnica, posiblemente sean muy buenas personas pero no son Radioaficionados.  

LISTADO DE MATERIALES 

-3 metros de alambre de unos 3 m.m. diámetro.

-1 tira de bornes de regleta para empalmes eléctricos.

-2 metros de cable coaxial de 50 ohmios.

-1 metro de tubo de PVC de 40 m.m. diámetro.

-Tornillería adecuada para cada caso.

 

LA ROE QUE NOS CORROE (segunda parte)

He conocido radioaficionados que se han pasado semanas subiendo y bajando de su torreta para ajustar milimétricamente la antena hasta conseguir una ROE bajísima. También tengo noticias de alguno que, desgraciadamente, lo único que ha conseguido bajar a sido su propio cuerpo de manera involuntaria y con graves secuelas físicas, cuando no mortales. Por esta razón me apresuro a enunciar el Sexto Principio Fundamental del radioaficionado antenista: 

Una buena Relación de Ondas Estacionarias no valen la vida del radioaficionado. 

Obsesionarse con las lecturas de su medidor de ROE no sirve de mucho. No existen antenas perfectas. Si intenta conseguir un aumento de ganancia en una antena directiva, esta será a costa de modificar la impedancia de entrada u obtener un lóbulo de radiación tan estrecho que será dificilísimo enfocarlo hacia su objetivo. Una buena antena es la que guarda el mejor equilibrio entre todas sus variables.  

Los equipos modernos de radioaficionado están preparados para resistir sin inconvenientes ROE de hasta 1:2. Puede darse por satisfecho si su antena consigue valores próximos a 1:1,5. Además, en determinadas bandas, un valor óptimo de 1:1 sólo se obtiene en un estrechísimo margen de frecuencias en HF y algo mayor en V-UHF 

¿QUÉ ES LA ROE? 

Buena pregunta, sí señor. Como respuesta podría soltarle un montón de palabrería técnica que lo dejaría casi igual que antes pero, para esto ya están los libros técnicos, llenos de fórmulas y diagramas. Así, entre usted y yo, vamos a buscar una respuesta más casera.  

El pasado verano, estaba de vacaciones en casa de mi suegra y, una de las tareas que me encomendó era la de regar diariamente el pequeño jardín que estaba en la parte trasera de la casa. Para ello, la buena mujer había preparado una larga manguera con un caño en la punta en forma de pistolón de plástico que podía regular la salida del líquido desde finas gotitas de lluvia hasta un tremendo chorro que alcanzaba varios metros de distancia. Siguiendo las instrucciones de mi mamá política, conecté la manguera al grifo, le di vueltas a la llave de paso y tomando el otro extremo de la manguera me dispuse a realizar mis labores de regante. Todo parecías ir bien, así que me tomé un descansito para refrescarme de los ardores del sol. Como el reposo del guerrero sería breve, no cerré la llave de paso pues la lanzadera se ponía en marcha apretando un gatillo que paraba el chorro al soltarlo. Cuando volví observé que la conexión de la manguera al pistolón se había hinchado de una manera preocupante. Seguí regando y, de vez en cuando, tanteaba con la otra mano la hinchazón. Aparentemente todo funcionaba bien hasta que en el interior de la casa la lavadora acabó su ciclo de lavabo y se paró. Esta nimiedad hizo que aumentará la presión del agua en la instalación y coincidió, precisamente cuando me disponía a buscar otra sombra para otro receso. Cuando solté el gatillo del pistolón, que hasta aquel momento había tenido apretado, la presión del agua sobrepasó el límite de esfuerzo de la conexión y el pitorro salió despedido hacia delante mientras un surtidor de agua me dejaba empapado en pocos segundos. Del sobresalto quedé sentado en el suelo, como ido, agarrado a la manguera que continuaba lanzando agua hacia lo alto cayendo después encima de mí como lluvia de primavera.

En ese estado me encontró mi esposa que, corriendo fue a cerrar el grifo. Cuando volvió me preguntó porqué me había quedado así,  sin hacer nada y mojándome. Poco a poco volví a la realidad. Me sentía como Arquímedes saliendo empapado de la bañera. Había dado con una explicación sencilla de la ROE.  

Como usted ya habrá comprendido, el remojón se produjo como consecuencia de una desadaptación entre el caudal de agua, el diámetro de la manguera y el orificio de salida del pistolón. Una parte del líquido salía al exterior pero otra era devuelta hacia la fuente suministradora y se encontraba con la nueva remesa de agua que llegaba. El encuentro de ambos flujos, el ascendente y el rechazado producía una situación de líquido estacionario que terminó en avería    

ONDAS ESTACIONARIAS 

ROE significa Relación de Ondas Estacionarias. En inglés lo verá usted escrito SWR. Las ondas estacionarias son las que aparentan estar quietas en el interior de una línea de transmisión. Cuando un emisor envía energía electromagnética hacia una antena a través de un cable coaxial, espera que el elemento radiante sea capaz de convertir toda la rf en ondas de radio y las expanda por el espacio exterior. Esto ocurre cuando el emisor, la línea y la antena tiene exactamente la misma impedancia. Toda la energía enviada es transformada íntegramente en ondas de radio. Sin embargo, como ya vimos el mes anterior,  algunas antenas no tienen suficiente anchura de banda y, con una pequeña variación de frecuencia se produce un importante desajuste de medidas físicas. Cuando sucede esto, la antena no es capaz de absorber toda la potencia que le suministra el emisor y empieza a devolverla hacia abajo. Esto produce dos fenómenos que hemos de imaginar. Por un lado, la energía devuelta se encuentra con la energía que sigue enviando el emisor. Como esta energía se propaga en forma de impulsos u ondas, la que baja choca con la que sube y una parte se anula entre sí debido a que están en oposición de fase. 

Si el emisor envía hacia arriba una onda de 100 vatios y la antena solo absorbe 80, devolverá veinte que se anularán con la parte correspondiente de la nueva onda que suministra el emisor. Los veinte vatios que bajan se atascan con los veinte vatios que suben (del paquete de 100 w) y, aparentemente, se quedan estacionados en la línea. Es como un tapón. Vaya, como en la autopista, cuando las taquillas de peaje (casi escribo pillaje) no absorben con suficiente fluidez el tráfico y se originan largas colas.   Este suceso produce otro fenómeno. El emisor, que sigue enviando ondas hacia la antena, encuentra un obstáculo que le obliga a trabajar más (aumenta su temperatura) y, al mismo tiempo, la energía devuelta aún lo calienta más. El resultado es la aparición de la fatiga y la consiguiente disminución del rendimiento. Los detectores del paso final del emisor notan el incremento de temperatura y toman dos decisiones. Por un lado intentan refrigerar el emisor poniendo en marcha los ventiladores y por otro lado, disminuyen el aporte de energía. Si el problema persiste, apagan la caldera de las ondas y esperan que la temperatura vuelva a la situación normal.  

Si no existieran estas protecciones, a su emisor le ocurriría como a la manguera de mi suegra. Llegaría un momento en que la presión del grifo emisor sería tan elevada y el pistolón, incapaz de dar salida a toda el agua, propiciaría que el conjunto se rompiera por la parte más débil. En el caso de un transmisor, los sensibles (y caros) transistores de potencia del paso final sucumbirían al exceso de temperatura. Esto lo digo suponiendo que el emisor no cuente con un circuito de adaptación de impedancias. Si lo tiene, el sintonizador se encarga de volver a reenviar la energía hacia arriba. Finalmente, toda la potencia del emisor es radiada al espacio, pero, esto es otro interesante tema para debatir algún día. 

PÉRDIDAS EN LÍNEA 

¿Recuerda que al principio decía que no vale la pena arriesgar la vida por obtener una ROE baja? Es cierto pero, tampoco es cuestión que la desidia le impida optimizar razonablemente su instalación. Pero, para saber si es necesario intervenir en el sistema radiante ha de conocer el porcentaje de pérdidas en la línea. Si lo sabe, sabrá a su vez el tanto por ciento de rendimiento de su antena. Para descubrirlo ha de realizar unas pequeñas operaciones aritméticas.

En primer lugar se calcula el coeficiente K: 

K = (ROE-1) / (ROE+1) 

El tanto por ciento de pérdida será: 

Pérdidas en % = 100K² 

Y el porcentaje de rendimiento la diferencia que existen entre este último resultado hasta llegar a 100, es decir: 

Rendimiento en % = 100 – Pérdidas en % 

Existe una tabla preparada con los cálculos del % de Pérdidas y Ganancias, según la ROE de su instalación  

R.O.E.	% PÉRDIDAS	% RENDIMIENTO
1.00	0.00	100.00
1.5	4.00	96.00
2.0	11.11	88.89
2.5	18.37	81.63
3.0	25.00	75.00
3.5	30.86	69.14
5.0	44.44	55.56
10.00	66.94	33.06
50.00	92.31	7.69

  Como puede observar, la relación óptima de ondas estacionarias en una antena es 1:1. Recuerde que no existe cero de estacionarias. Pero, también le decía que es totalmente admisible una relación 1:1,5. Algunos radioaficionados se ponen nerviosos cuando ven la aguja del medidor de ROE marcando 1,5. La verdad es que existe muy poca diferencia, realmente apreciable, entre una señal de 100 vatios y otra de 96 vatios. Nadie es capaz de diferenciarlas. Estos pequeños desajustes ocurren en todos os sistemas radiantes. Además, suponiendo que la aguja del medidor se quede quieta al principio de la escala, esto no significa que su antena funcione bien. Le voy a contar un caso demostrativo.  

UN CASO REAL  

En cierta ocasión, hablando por radio con otros compañeros  sobre los problemas de las ondas estacionarias, intervino un radioaficionado que nos explicó su problema. Últimamente, decía, había notado que las señales le llegaban con poca intensidad y lo mismo ocurría con la suya propia. Donde antes llegaba con holgura, ahora le costaba mucho más. En principio lo atribuyó a la falta de propagación. Luego, al escuchar menos estaciones que antes, pensó que había bajado la actividad en la banda, pero sus compañeros habituales le decían que ellos no notaban estos fenómenos y que el problema podía estar en su transceptor o antena. El equipo estaba bien, tal como habían comprobado en un taller de reparación y la antena, continuaba, no tenía ni el menor rastro de ROE.   Esta última observación me llamó la atención. Le pedí que comprobara una vez más la ROE en toda la banda, especialmente en los extremos,  fuera de la anchura oficial. Mi intención era dibujar un gráfico con la curva de ROE proporcionada con sus lecturas. Su respuesta fue que, de un extremo a otro de la banda, la ROE era 1:1. La esperada curva se había convertido en una línea recta y plana. La siguiente pregunta que le hice fue para interesarme por el tiempo que llevaba instalado su cable coaxial. ¡Más de diez años! Y éste colgaba por el patio de luces soportando su propio peso, sin la ayuda de ningún soporte que aliviara la tensión por estiramiento. Evidentemente, la solución pasaba por cambiar urgentemente el cable coaxial y colocarlo de la manera correcta, es decir, sujeto a un cable de acero que se encargaría de aguantarlo. Al cabo de unos días, el radioaficionado apareció de nuevo con una señal atronadora y muy contento. Efectivamente, al sustituir el cable coaxial por un nuevo de mejor calidad el problema había desparecido. Hasta ahí lo entendía, dijo, pero lo que no veía claro es porqué el medidor de ROE no le había avisado.

E aquí la explicación. Cuando un cable coaxial envejece, su cubierta se deteriora y aparecen fisuras que permiten el paso de la humedad, la cual corroe la malla. Recordemos lo que decía el mes anterior. La energía de radiofrecuencia sólo penetra unas micras en el cable conductor. Y lo hace, precisamente, donde el cobre se ha transformado en sulfato de cobre, que presenta una mayor resistencia al paso de la corriente. Si el cable sigue deteriorándose, el dieléctrico termina por resquebrajarse y pasa por el mismo proceso destructivo que la malla. Entonces, la resistencia que ofrece al paso de la energía electromagnética aumenta considerablemente y se transforma en calor que se disipa antes de llegar a la antena. En otras palabras, el % de pérdidas se acerca cada vez más al 100%, mientras que el rendimiento disminuye hasta valores próximos a la unidad. Las ondas, que deberían volver al emisor como consecuencia de esta resistencia anómala,  se transforman en calor y el resultado es que el medidor de ROE no detecta ninguna señal de energía reflejada y, por lo tanto, no puede comparar la diferencia entre la potencia de subida y su reflejada. El resultado es que la aguja marca 1:1 o, en el peor de los casos, se queda inerte más abajo del 1.  

EL CABLE COAXIAL 

El estado y modelo de cable coaxial está muy relacionado con los índices de pérdidas y rendimiento de la estación de aficionado. ¿Se acuerda lo que decía el Tercer enunciado de los Principios Fundamentales del radioaficionado?  

El cable será de la mejor calidad que se pueda conseguir en cada momento. 

Ampliaré un poco más esta afirmación. Sabemos que el cable coaxial está formado por dos conductores concéntricos, el vivo y la malla, que actúa también como pantalla. Ambos tiene un eje común y están separados entre sí por un dieléctrico que puede ser, es decir, un aislante eléctrico que puede ser de diversos materiales como el polietileno, sólido, celular o, mucho mejor, el aire. Aprendimos el mes pasado que la relación entre el diámetro del conductor central y el de la malla, determina la impedancia característica del cable. En realidad, la fórmula para calcular la impedancia de un cable coaxial es: 

Z = (138 / √K) log (D/d) 

Donde K es la constante dieléctrica del aislante (La del aire es 1), D el diámetro interior de la malla , y d el diámetro del vivo, todo expresado en milímetros. Los cables coaxiales se fabrican con impedancias entre 50 y 150 ohmios, aunque los más habituales son los de 50 ohmios para antenas de emisión, y de 75 ohmios para antenas receptoras de televisión. El paso de una corriente eléctrica por un cable coaxial sufre una atenuación que viene determinada, entre otras causas, por el diámetro de los ambos conductores. En esta atenuación influye, además, el factor de velocidad, la impedancia, la frecuencia y la longitud de la línea. En radioafición, los cables coaxiales más habituales son los modelos RG-58, RG-8 y RG-213. Vea la tabla comparativa y observe cual le conviene más, según su las características de su instalación. 

TIPO DE	DIÁMETRO	IMPEDANCIA	FACTOR	ATENUACIÓN EN dB POR CADA 100 METROS
CABLE			VELOCIDAD	10 MHZ	50 MHZ	100 MHZ	200 MHZ	400 MHZ
RG- 8	10.3	52	0.66	1.80	4.27	6.23	8.86	13.5
RG-58	5.0	50	0.66	4.59	10.80	16.10	24.30	39.40
RG-59	6.2	75	0.66	3,61	7,87	11,2	16,2	23
RG-213(*)	10,3	50	0,66	1,80	4,27	6,23	8,86	13,5

Fíjese que, comparando el modelo RG-58 y el RG-59, el que mejor se adapta a un transceptor es el RG-58 porqué su impedancia es la más próxima a los 50 ohmios de la toma de antena del TRX, aunque la atenuación del RG-59 es menor. Si prefiere el tipo RG-59, la ROE que marcará su medidor nunca será inferior a 1:1,5 por aquello de 75Ω / 50Ω = 1,5(*) En algunos manuales, el modelo RG-213 figura con 60 ohmios.El uso del RG-58  es aceptable en bandas decamétricas y CB-27, donde la atenuación pierde importancia debido al elevado ruido eléctrico, de origen natural y artificial, presente en la banda. También es habitual en las instalaciones en automóviles, debido a los pocos metros entre la antena y el emisor. El tipo RG-59 es muy empleado en instalaciones de TV. En V-U-SHF, las pérdidas son mucho más importantes y el mínimo recomendable para longitudes relativamente cortas es el modelo RG-8U o, si es viable económicamente, mejor uno con el dieléctrico de aire. 

CONECTORES 

Los conectores son otra fuente de problemas. Los de baja calidad, con el dieléctrico de plástico inducen grandes pérdidas, sobre todo en V-UHF y superiores. Los nuevos equipos V-UHF llevan de origen el conector M, más caro pero de mejor calidad. El sistema de conexión del PL-259, muy habitual en las instalaciones de aficionado, está muy relacionado con la calidad de la señal. Siempre es mejor una soldadura que el simple contacto por presión. La suciedad de los conectores, donde se acumula restos de polución atmosférica, debilitan la señal y pueden llegar a producir efectos como la anécdota que le he relatado un poco más arriba. Los conectores de codo, en ángulo recto no son muy adecuados en emisión. Siempre que pueda prefiera una curva de cable antes que un conector de codo.  

CONCLUSIONES 

Tal como habrá ido comprobando, la ROE ofrece un interesantísimo campo de estudio y experimentación. No piense que el cable coaxial es el único tipo de línea que puede emplear en su instalación. El cable bifilar, o cinta plana de 300 Ω, fue muy usado hasta hace relativamente pocos años. La línea de escalerilla  de 450 Ω tiene unas pérdidas realmente irrisorias, y la puede construir usted mismo a un precio módico. Si trabaja las bandas de ondas métricas y centimétricas, y precisa de longitudes de cable elevadas, antes de gastar dinero en un delicadísimo amplificador de recepción, estudie la posibilidad de instalar una línea paralela de escalerilla. La R.O.E y sus derivaciones da para mucho más. No en vano es uno de los temas favoritos de los radioaficionados. Lea, compre libros y, poco a poco, se convertirá en un experto sobre este apasionante tema. Este es uno de los motivos centrales de la radioafición, el estudio y la investigación radioeléctrica.             

LA ROE QUE NOS CORROE (primera parte)

Hubo un tiempo que las ondas estacionarias no preocupaban a ningún radioaficionado porqué sus equipos artesanales eran capaces de adaptarse a cualquier elemento radiante. Las nuevas técnicas, cable coaxial y equipos transistorizados, trajeron nuevos problemas, entre ellos la temida R.O.E.   

Sobre la ROE se ha hablado mucho durante muchos años pero, al parecer, nunca lo suficiente. Cada nueva generación de radioaficionados se enfrenta a esta curiosa propiedad física de las ondas, sean del tipo que sean, y es conveniente volver a explicar sus causas y sus probables soluciones. Este artículo, y el que próximamente le seguirá, debe leerse despacio, para comprenderlo en toda su larga extensión.

LA ROE QUE NOS CORROE (1ª Parte) 

La ROE es un pequeño demonio familiar que siempre ha preocupado a los radioaficionados. Bueno, siempre no. De hecho, se empezó a tomar conciencia de ello cuando se popularizaron el cable coaxial y los equipos transistorizados. Antes de esto, los viejos transmisores a válvulas se conectaban a antenas de hilo largo del tipo Hertz, Marconi,  o, a lo sumo, a dipolos con bajadas de línea paralela de escalerilla que no tenían problemas con las ondas estacionarias. El auge del cable coaxial, después de la segunda guerra mundial y el incremento de antenas directivas y verticales, incrementó la eficacia de los elementos radiantes pero, al mismo tiempo, les hizo más vulnerables. Es el precio de la modernidad. Cuanto más sofisticado es un equipo o antena, más componentes usa y más fácil es que uno de ellos falle.  

EL MEDIDOR DE ROE 

Este aparato está presente en casi todas las estaciones de radio. Hubo un tiempo que surgió la idea que este artilugio no debía permanecer intercalado permanentemente en la línea de antena. La razón esgrimida era que su presencia introducía pérdidas de señal en el sistema  radiante. Es cierto. Cualquier conexión extra entre la antena y el emisor-receptor provoca una disminución de la señal recibida o emitida, debido a la resistencia que ofrecen los componentes del aparato y las conexiones físicas por contacto, como los conectores PL, BNC, etc. Pero también es cierto que actualmente existen medidores de ROE de muy buena calidad, conectores de muy bajas pérdidas y receptores de gran sensibilidad, que compensan con creces las ínfimas pérdidas ocasionadas por este aparato y, además, su presencia es como un vigilante que nos indica en todo momento el estado de la línea, la antena  e incluso el equipo. Es arriesgado dar consejos pero, lo único que puedo decir es que en mi estación, todos los equipos de transmisión llevan su correspondiente medidor de ROE intercalado permanentemente. 

JUEGO DE IMPEDANCIAS 

El medidor de ROE informa del valor de las ondas estacionarias en una línea de transmisión. Éstas aparecen cuando existen una desadaptación entre la antena y el emisor. La salida de antena de la mayoría de los transceptores modernos está fijada en 50 ohmios de impedancia. Los cables coaxiales más habituales, RG-58, RG-8 y RG-213, están fabricados de manera que la relación de sus diámetros dé como resultado una impedancia cercana a los 50 ohmios, que se adapta perfectamente al transceptor. Entonces, si el equipo y el cable tienen igual  impedancia y el medidor marca un valor alto de ROE, parece lógico pensar que el problema está en la antena. Es muy probable, pero no siempre ocurre así, como veremos más adelante.  

ARITMÉTICA ASOMBROSA 

Casi todas las antenas comerciales viene preparadas para conectarse a un cable coaxial de 50 ohmios de impedancia entonces, ¿cómo es que aparecen desadaptaciones? Pues por que esta impedancia viene ajustada a un margen de frecuencias limitado. Según la frecuencia que usemos, el tamaño de la antena varia y, a veces, lo hace considerablemente. Estudiemos un ejemplo para que se vea claramente. Usted ya conoce sobradamente la fórmula para calcular la longitud (en metros) de un dipolo de media onda: 142,5 / ƒ (en MHz.) Observemos que ocurre cuando variamos la frecuencia en un dipolo de VHF: 

142,5 / 144,500 MHz. = 0,986 metros ½  λ 

¿Qué ocurre si incrementamos la frecuencia 1000 kHz ?  

142,5 / 145,500 MHz =  0,979 metros ½  λ 

¡Que curioso! Aumentando 1000 kilohercios, la diferencia de longitud es de tan sólo 0,007 metros o, lo que es lo mismo, 7 milímetros. Técnicamente, esto significa que en el gráfico la curva de ROE, esta será prácticamente plana. Pero, ¿qué pasará en la banda de 80 metros? Vamos a comprobarlo. 

142,5 / 3,5 MHz. = 40,71 metros ½  λ 

Variemos ahora la frecuencia en 200 kHz. 

142,5 / 3,7 MHz. = 38,51 metros ½  λ 

¡Asombroso! Mientras que en VHF con la variación de 1000 kilohercio, la longitud de la antena variaba 7 milímetros, en HF, variando 200 kHz la diferencia es de 2,20 metros. Evidentemente, el gráfico que representa esta nueva curva de ROE será parecido a una V. Entonces, si la diferencia es tan grande, ¿afectará esto la impedancia de la antena? Según se mire.   La impedancia de una antena dipolo de media onda, a una frecuencia y longitud dadas, permanece inalterable. Esto significa que si construimos un dipolo semionda para una frecuencia determinada, su impedancia será siempre (en condiciones ideales) 73 ohmios. Sin embargo, si mantenemos intacta esta longitud de onda pero variamos la frecuencia de emisión, el tamaño físico de la antena no se corresponderá con la frecuencia de ataque, produciéndose desadaptaciónes que engendrarán ondas estacionarias en la línea coaxial.  

EL FONTANERO 

Estas ideas abstractas son difíciles de comprender. Intentaré explicarlo mejor con un ejemplo de fontanería. Supongamos que tenemos un lavabo con su correspondiente grifo y desagüe. El fontanero que lo ha instalado calculó el diámetro del tubo de evacuación teniendo en cuenta el caudal de agua que suministra el grifo y el uso que le va a dar. Pero puede ocurrir que a usted le guste lavarse las manos con el grifo abierto al máximo o bien, que el fontanero no tuviese en aquel momento un tubo del tamaño adecuado y le puso otro algo menor. Cuando usted abre totalmente la llave del paso de agua, ésta empieza a suministrar un elevado volumen de líquido, supongamos que 10 litros por minuto. Si el tubo el desagüe sólo puede absorber 8 litros por minuto, se producirá un sobrante de dos litros que, de momento, se acumulará en el recipiente del lavabo pero no tardará mucho en desbordarse. Para solucionar el problema, usted puede adoptar tres soluciones:

1.- Instalar un grifo de suministre menos caudal.

2.- Instalar un lavabo más grande.

3.- Instalar un desagüe del tamaño adecuado al caudal del grifo.

Seguramente que en seguida se habrá dado cuenta a de donde quiero llegar. El caudal que suministra el grifo ha de estar proporcionalmente ajustado al caudal que desagua el tubo. Con las antenas ocurre algo muy parecido. La longitud de la antena ha de ajustarse a la frecuencia de utilización. Si las diferencias son muy pequeñas, el problema pasa desapercibido pero si son grandes, como ocurre con las antenas de HF en 40, 80, 160 metros, ha de buscarse soluciones que evite daños al equipo o que transforme la mayor parte de la potencia de rf en calor.  

ANTENA LARGAS Y CORTAS 

¿Qué ocurre cuando queremos transmitir en una frecuencia para la cual la antena es corta o larga? Pues que se produce un desajuste de impedancias entre la antena y la línea, entendiéndose como línea el conjunto emisor-coaxial. En términos generales, podemos comprobar si la antena es larga o corta a una frecuencia dada, simplemente tomando nota de las lecturas que nos proporciona el medidor de ROE y deduciéndolo del Primer Principio Fundamental:

Si aumenta la frecuencia, la longitud de la antena disminuye. Si baja la frecuencia, la longitud de la antena aumenta.  

LA ROE 

Supongamos que usted ha construido un dipolo de media onda para la banda de 40 metros, empleando la fórmula 142,5 / ƒ(en MHz) La instala, comprueba la ROE y se da cuenta que es algo elevada para la frecuencia de trabajo que fue diseñada. Esto le lleva pensar que su antena puede ser larga o corta. ¿Cómo averiguarlo? En algún lugar ha leído que la ROE es el resultado de dividir la impedancia de la antena por la impedancia de la línea Z = (D / d). Suponiendo que su medidor le indique un valor de 3, usted no sabe si la antena tiene una impedancia de 150 ó 16  ohmios. Pero no importa. A usted lo único que le preocupa es que existe un desajuste y sabe que acortando o alargando el radiante, posiblemente quedará resuelto. Para saber si debe cortar o alargar, dibuje un gráfico de la curva de ROE para averiguar hacia donde se desplaza. Efectúe varias mediciones con su instrumento de ROE. Como mínimo una al principio de banda, otra en medio y una al final. Con ello obtendrá tres puntos de referencia que unirá entre sí con una línea. Tal vez no sea suficiente  y deba medir valores fuera de banda para concretar la tendencia. Con el gráfico bien dibujado, tal como aparece en la imagen que acompaña este comentario, podemos enunciar el Segundo Principio Fundamental del radioaficionado experimentador de antenas:

Si la ROE disminuye cuando aumenta la frecuencia, la antena es corta. Si la ROE disminuye al bajar la frecuencia, la antena es larga.  

PERO LA ROE SIGUE... 

La ROE es muy tozuda y aparece cuando menos se la espera. Puede darse el caso que la antena esté cortada a la medida correcta, de acuerdo a la frecuencia de trabajo pero sigua habiendo ROE. Entonces le espera un trabajo detectivesco, analizando todas las posible causas, y buscando pruebas y evidencias que la descubran. Hemos aprendido que una de las causas de la aparición de la ROE es la desadaptación entre la antena y la línea. Si la antena está bien, la ROE puede esconderse en la línea de transmisión. Pero, ¿no habíamos quedado que el cable coaxial, por construcción tiene una impedancia fija de 50 ohmios? Es cierto pero pueden ocurrir causas que lo modifiquen. Para entenderlo es preciso saber como está construido un cable coaxial.  

EL CABLE COAXIAL 

La palabra coaxial indica dos curvas que tiene el mismo eje. En este caso, se trata de dos cilindros con un eje común. El cable coaxial está formado por dos conductores, el central, conocido comúnmente por vivo y el exterior o malla. Normalmente están separados entre sí por un dieléctrico. Este es un material no conductor que puede ser de diferentes tipo (macizo, espumoso o aire) según la calidad del cable y el % de pérdidas que se esté dispuesto a asumir.

La impedancia del cable coaxial viene determinada por la relación entre los diámetros de ambos conductores. Esto significa que usted puede averiguar la impedancia de un cable simplemente midiéndolo con un pie de rey, instrumento de precisión para medir grosores. De ahí se deduce que, si por algún motivo esta separación fija se ve modificada, la impedancia variará igualmente. Los cables coaxiales padecen tres clases de averías:

1.- Por aplastamiento o estiramiento de una sección.

2.- Por la humedad que se introduce en sus extremos mal aislados.

3.- Por el deterioro de su funda exterior, como consecuencia de la acción de los rayos del sol, especialmente los ultravioletas.

El cable coaxial tiene una vida limitada. La parte que queda en el exterior de la instalación debería substituirse cada cinco años como mínimo. Si durante la inspección semestral de su sistema radiante nota que la cubierta exterior presenta fisuras, está decolorada o muy rígida, cámbielo antes de que sea demasiado tarde. El Tercer Principio Fundamental del experimentador antenista dice:

El cable coaxial será de la mejor calidad que se pueda conseguir en cada momento. 

EL MITO DE LA LONGITUD 

Existe un mito muy extendido que cree que el cable coaxial ha de medir múltiplos de media longitud de onda. La verdad es que no importa cuanto mida el cable de la antena. Lo que sí ha de procurar a toda costa es que se cumpla el Cuarto Principio Fundamental del antenista aficionado: 

Si la antena está bien instalada y resuena a la frecuencia de trabajo, la longitud del cable coaxial ha de ser la suficiente para que llegue con holgura desde el punto de alimentación de la antena hasta la conexión del transceptor.   

La superstición es debida la mala interpretación de algunas características de los cables coaxiales.

La primera dice que un cable coaxial de media longitud, una vez se le ha aplicado el coeficiente de corrección, tiene la propiedad de reproducir en su extremo opuesto la misma impedancia que presenta la antena en el punto de alimentación.  

La segunda hace referencia a las longitudes de ¼ de onda. Si se intercala una longitud de ¼ de onda de una impedancia determinada entre una antena y su correspondiente línea de alimentación, puede conseguirse una transformación de impedancias, adecuada a las necesidades del transmisor.

La tercera explica que una longitud de cable coaxial, dispuesta de cierta manera, puede usarse al mismo tiempo como transformador de impedancias y simetrizador, pasando de una línea asimétrica (coaxial) a una antena simétrica (dipolo)  EL

TERCER CONDUCTOR 

A pesar de lo dicho, en ocasiones alguien intenta desmontar esta teoría con una demostración práctica. Veamos un ejemplo. En una instalación, aparentemente en buen estado, se comprueba la aparición de una ROE elevada, la cual desaparece en el momento que se aumenta la longitud del cable de alimentación. El radioaficionado deduce que existe una clara relación entre la ROE y la longitud del cable coaxial. Se trata de una apreciación errónea pues no se ha tenido en cuenta la intervención de otro factor determinante: el tercer conductor del cable coaxial. A primera vista, en un cable coaxial solo se distinguen dos conductores, el interno (vivo) y el externo (malla), sin embargo, a efectos de radio frecuencia (r.f.) , y en determinados casos, puede aparecer un tercer conductor.  

La energía de radio-frecuencia tiene la particularidad de penetrar solo unas pocas micras en el metal sobre el cual transita. En un cable coaxial se producen corrientes en los dos conductores, iguales y en sentido contrario. Mientras una sube por el vivo, la otra baja por la parte interna de la malla Ambas se cancelan entre sí, actuando la malla como un blindaje de la energía de r.f. que circula por el vivo. Precisamente, esta es una de las principales características del coaxial, impedir que aparezcan radiaciones espurias. No obstante, cuando se produce una de estas situaciones:

- Que  la antena está mal diseñada.

- Que el cable coaxial (que por construcción es asimétrico), alimente una antena simétrica,  como el dipolo.

- Que alimente una antena vertical sin plano de tierra.

- Que el punto de alimentación de la antena ofrezca una anómala resistencia al paso de la r.f.

- Que el coaxial discurra paralelo y muy próximo a la antena horizontal.

En cualquiera de estos casos, se da una inducción sobre la parte externa de la malla y aparece el tercer conductor, que no es otro que la parte externa de la malla, llevando corrientes en sentido contrario a las que conduce la malla interna. Entonces el cable radia como si fuera una antena. De ahí que, al variar la longitud del cable de alimentación, la ROE también varía. De la misma manera, por el simple hecho de moverlo, la aguja de medidor baila ante nuestros ojos. El problema reside en una conexión defectuosa del cable con la antena o una soldadura deficiente en algún “latiguillo” de la instalación. Esta avería transforma el cable coaxial en una antena de hilo largo cuya impedancia varía según la longitud y el entorno. Si usted lleva bigote y usa un micrófono con rejilla metálica, es posible que se chamusque el mostacho. Un día caluroso de verano, sudando y con los pies desnudos sobre el suelo, cuando toque el chasis metálico del equipo, notará una sacudida de advertencia.  No se le ocurra intentar ajustar la ROE cortando pedacitos de cable coaxial. Esta no es, ni mucho menos, la solución y, aunque acierte por casualidad y consiga que su medidor marque una buena lectura de ROE, el cable seguirá radiando y produciendo interferencias por donde pase.  La única influencia que tiene la longitud del coaxial en su estación, es la cantidad de pérdidas de señal, que se determinan en razón a su calidad. Existe una tabla de características de cables coaxiales donde se indica cuantos decibelios pierde cada 100 metros de longitud. Esto es muy fácil de entender. Algo parecido ocurre con una manguera de agua. Cuanto más larga sea la manguera de su jardín, menos presión obtendrá en la boca de salida. Ello es debido al roce del agua en las paredes del tubo. Los electrones de radiofrecuencia que circulan por el cable coaxial también rozan con los electrones del metal. Este rozamiento transforma la energía de rf en calor, que se disipa por el camino sin llegar a la antena. De todo esto, podemos enunciar el Quinto Principio Fundamental del antenista: 

La ROE se ajusta regulando la longitud de la antena. Jamás cortando pedacitos de cable coaxial. 

MEJOR IMPOSIBLE 

Se llama climax a la gradación ascendente de la tensión dramática en una representación artística, cuando empieza a plantearse soluciones a la trama de la obra. El radioaficionados alcanza su climax particular cuando, después de diseñar, instalar, ajustar y probar una antena, observa satisfecho que la aguja del instrumento del medidor de ROE permanece quieta al principio de la escala de valores. En este momento de exaltación suprema algunos llegan a exclamar que han conseguido poner la antena a Cero de ROE. Nada más lejos de la realidad.  Una de las maneras que tenemos para saber que ROE tendrá una antena, conocida su impedancia, es realizando una sencilla división aritmética. Por ejemplo. Una antena dipolo tiene, por definición 73 ohmios de impedancia. Si el equipo al cual queremos conectarla tiene una toma de 50 ohmios, podemos calcular la ROE resultante de esta manera:  

73 Ω / 50 Ω = 1,46 ROE 

Inversamente, podemos saber la impedancia de una antena conocida al del cable y la lectura de ROE. Por ejemplo, si medimos 1,7 de ROE y el cable es de 50 ohmios, la antena tendrá:

1,7 ROE x 50 Ω  cable = 85 Ω cable antena 

Pero, ¿y si tenemos una antena cuya impedancia sea, precisamente, 50 ohmios, igual a la del equipo? ¿cuál será entones la Relación de Ondas Estacionarias? Veamos:  

50 Ω / 50 Ω = 1 ROE 

Pues sí, señor. El valor mínimo de ROE presente en una línea coaxial es 1. Sólo podría ser 0 si el equipo o la antena tuvieran también impedancia 0 y esto es imposible. Luego, quien diga que su antena tiene cero de roe está equivocado y usted, que ahora sabe la razón, puede hacérselo ver de esta manera.  

Por hoy ya es suficiente. Próximamente publicaré la segunda de este extenso artículo, así que, como se decía en los años sesenta, cuando sólo existía un único canal de televisión, en blanco y negro, que sufría continuos cortes y averías:

                                           DISCULPEN LAS MOLESTIAS Y SIGAN ATENTOS A LA PANTALLA... 

UNA 5/8 POR CUATRO CHAVOS

Este artículo fue publicado en agosto de 1993  en la revista Radioaficionados de URE. 

UNA 5/8 POR CUATRO CHAVOS 

Si hubiera que conceder medallas de honor a las mejores antenas, la 5/8 de onda sería una firme candidata a merecer una de ellas Sus especiales características que la hacen apropiada tanto para uso móvil como en base en las bandas de VHF y UHF, y como monobanda fija en la banda de 10 MHz.  

A pesar de que las antenas verticales no tiene ganancia, el incremento de señal que se consigue, en relación a una antena de cuarto de onda, es de unos 3 dBd aproximadamente, con un tamaño que no sobrepasa los ¾ de longitud de onda de la frecuencia de diseño, por lo que es muy apreciada en las instalaciones de V-UHF, siendo también muy popular en CB. 

Su construcción y ajuste es muy sencillo pues, básicamente, consta de un elemento radiante vertical y un buen plano de tierra, formado por tres o cuatro radiales de 0,25 longitudes de onda. 

El punto de alimentación es reactivo, por lo que requiere intercalar una bobina de carga, muy fácil de construir, para transformarlo en no reactivo, con lo que se conseguirá que la antena resuene como ¾ de onda, con una impedancia en el punto de alimentación de 50 ohmios. 

Existen múltiples versiones de esta antena. De entre todas ellas, tal vez la mejor, al menos para mí, sea la descrita por F.C. Judo, en su libro Antenas para la banda de 2 metros (Editorial Paraninfo). Esta es la que construí.  

Como en otras ocasiones, recurrí al desguace de viejas antenas de televisión de la banda III, aunque, naturalmente, cualquier manitas podrá hacerla en acero, cobre o cualquier otro material conductor que disponga en aquel momento. Téngase presente que tanto los materiales como el sistema de construcción son subjetivos y que cualquier otro experimentador puede hallar otras soluciones tanto o más imaginativas. 

El ajuste de la resonancia de la antena se realiza mediante la introducción o extracción del elemento telescópico insertado en su extremo, y lejos de cualquier elemento metálico perturbador. En las pruebas que hice la relación de ondas estacionarias no sobrepasó en ningún momento 1:1,5 aunque, si se dispone de un buen plano de tierra formado por 4 ó 6 radiales de 51 centímetros o, en su lugar, el techo metálico de un vehículo, la ROE puede mejorarse hasta 1:1 ó 1:1,2. 

Cuando la antena queda ajustada debe taparse o precintarse todos los puntos susceptibles de albergar humedad, a saber: el extremo de la antena, mediante un tapón como los usados en las patas de las sillas. Conviene sellar con silicona las uniones de la bobina con el elemento radiante y recubrir ésta con cinta aislante que, además, fijará las espiras en su sitio. 

La mejor explicación sobre la manera de construirla es dibujándola lo más destallada posible, así que me remito al dibujo que representa dos versiones. Una está pensada para instalarla en un vehículo provisto de una base tipo N. La otra para colocarla en lo alto de un mástil, mediante grapas en U.  

En cualquiera de los casos el experimentador deberá comprobar la robustez mecánica del conjunto, muy especialmente en su versión móvil, pues no es cuestión de perderla mientras circula. 

Ojala esta experiencia les haga disfrutar tanto como a mi en su momento.   

LA ANTENA JOTA POSTMODERNA

CONTEXTUALIZANDO 

La experimentación con antenas constituye uno de los últimos reductos en los que el radioaficionado medio puede ampliar conocimientos sobre un elemento tan fundamenta el imprescindible como la antena. La herramienta más importante es el libro. Los libros que tratan sobre antenas deberían ocupar una parte importante en el cuarto de radio. Este artículo se escribió después de disfrutar de la lectura de un pequeño pero interesantísimo libro escrito por F. C. Judd, G2BCX, titulado “Antenas para la banda de 2 metros” Editorial Paraninfo. 1984. Madrid. 

Publicado en CQ Radio Amateur en octubre de 1988  

LA ANTENA JOTA POSTMODERNA 

Muchos libros y artículos están dedicados al tema de las antenas. diagramas de radiación, gráficos de ROE, esquemas con mayor o menor fortuna, teorizan sobre cuál puede ser la mejor antena para cada caso. Pero cuando el radioaficionado decide pasar de la teoría a la práctica y construirse su propio elemento radiante de manera artesanal, se encuentra con que aquello que parecía sólo cuatro hierros y unos pocos tornillos que “cualquiera podía hacer” resulta en realidad una ardua tarea más propia de un mecánico profesional. 

La misión de este artículo es demostrar que sí pueden construirse antenas de probada eficacia y al alcance de todos por poco ducho que se esté en el tema del bricolaje. Para ello me basaré en cuatro condiciones básicas:

a) Efectivas, es decir, que funcionen a la primera           

b) Baratas, construidas con materiales sencillos           

c) Fáciles y de montaje rápido           

d) Divertidas y lúdicas para aprender jugando y acumular experiencias para posteriores montajes más sofisticados. 

La antena cuyo montaje se explica corresponde a un diseño ideado por F. C. Judd, G2BCX. Su autor la bautizó con el simpático nombre de Slim Jim que traducido viene a significar “adaptación integrada de la jota delgada” (slim = delgado y JIM = Jota-Integrated-Match) porque en realidad se trata de una nueva versión de la vieja antena jota. 

El señor Judd asegura que su rendimiento es más elevado que el de la popular 5/8 de onda debido a que su ángulo de radiación es más bajo y por lo tanto más apropiado para el DX. Una ventaja accesoria es la carencia de radiales con lo que puede adaptarse incluso a un automóvil o embarcación sin excesivos problemas. Para fabricar esta maravilla necesitamos pocos materiales:           

- 3,10 metros de alambre galvanizado de 3mm de diámetro           

- 6 trozos de regleta de empalmes eléctricos cortados en porciones de tres unidades           

- 4 tornillos autorroscantes inoxidables           

- 1 palo de escoba o similar (madera, plástico)

CONSTRUCCIÓN 

Ya he dicho que construir esta antena es muy fácil. Para ello basta mirar el dibujo y proceder a doblar simplemente el alambre galvanizado según las medidas indicadas. Se observará que las dimensiones no son excesivamente críticas permitiéndose un margen de error de algunos milímetros. 

Las regletas cumplen las funciones de separador, aislador y soporte del conjunto antena-escoba. Naturalmente éstas pueden substituirse por cualquier otro objeto que se tenga más a mano como por ejemplo plástico, madera barnizada, etc. En caso de optar por el sistema descrito de las regletas, se debe tener en cuenta de introducirlas a medida que hagan falta ya que de hacerlo posteriormente podríamos tener dificultades para hacerlas pasar a través de los ángulos formados por el alambre. Y hablando de este último, no existe ninguna contraindicación para usar aluminio, cobre o cualquier otro material conductor bien sea en forma de hilo o tubo, todo depende de la salud económica de cada cual. 

En plan superbarato puede construirse con cable de cinta de televisión de 300 ohmios. Hecho con este sistema, se introduce en un tubo de plástico rígido, no sensible a la radiofrecuencia, se fija y sella convenientemente y obtendremos así una estupenda antena náutica a prueba de temporales. Obsérvense los detalles en el croquis adjunto. 

AJUSTES 

Conseguir un compromiso justo entre la relación de ondas estacionarias y la máxima potencia de salida a través de la antena, no presenta problemas, para ello basta desplazar el punto de alimentación hacia arriba o abajopartiendo del lugar situado a 75 mm del extremo inferior. En casos rebeldes cabe la posibilidad de que para conseguir una mayor adaptación sea necesario acortar algunos milímetros el brazo más corto de la antena. De todas maneras, si se siguen estas instrucciones puede conseguirse una ROE de 1,5:1 en toda la banda. La alimentación se efectúa con el cable coaxial de 50 ohmios. Otros datos a tener en cuenta son:           

a) El “vivo” del coaxial va conectado al tramo largo y “por consiguiente” la malla al corto.           

b) El ajuste debe realizarse a poder ser en el lugar de ubicaión definitiva y con toda la longitud de cable coaxial que vayamos a necesitar. En cualquier caso se realizará lejos de estructuras metálica que distorsionan las mediciones. 

c) Efectuar siempre las pruebas con la potencia más baja del equipo transceptor y usar un latiguillo lo más corto posible entre éste y el medidor de ROE , o cuando menos evitar que su longitud sea igual o similar a un cuarto de longitud de onda de la frecuencia que trabajemos. De hecho, existe un conecto especial “doble macho” que viene a ser como dos PL unidos por la espalda que va muy bien al caso aunque a veces resulta un poco incómodo. 

Si bien la antena descrita en el croquis pertenece a la banda de VHF (144 Mhz) nada impide, al menos en teoría , fabricar un modelo para cualquier otra frecuencia tanto superior como inferior, adecuando las medidas a la banda deseada. El comportamiento de la antena será el mismo. En la práctica pueden presentarse problemas físicos debido a las extraordinarias dimensiones necesarias den algunas bandas. 

Ah!, cuando os canséis de ella, no tiréis ningún elemento, pues os servirán para un próximo montaje porque, en realidad, el juego consiste en no dejar nunca de experimentar.   

 

LA ANTENA MUTANTE

CONTEXTUALIZANDO 

Este trabajo fue publicado en la revista CQ Radio Amateur en mayo de 1988, y fue el resultado de la necesidad de disponer de una antena que trabajara bien en las bandas de 10, 15 y 20 metros y que, además y sobre todo, fuera muy barata. Todo el dinero disponible para el experimento se invirtió en la compra de un buen libro sobre antenas.  

El artículo está orientado especialmente a los radioaficionados procedentes de la Banda Ciudadana que quieran reconvertir sus antenas de 27 MHz., en vez de comprar un elemento comercial, mucho más caro y, probablemente, menos eficaz.  

Aunque se habla de una antena de media onda de CB, lo mismo puede hacerse con las típicas antenas de 5/8 de onda.   

LA ANTENA MUTANTE

 “Érase una vez una vieja y rota antena que triste y olvidada dormía el sueño de los justos arrinconada en un tejado. Yacían sus hierros sucios de polución anhelando sentir de nuevo el cosquilleo de la radiofrecuencia recorriendo su metálico cuerpo. Pero un día ...” 

Así podría empezar la historia de nuestra protagonista, una antigua antena Zommas-car de media longitud de onda para la banda de 27 Mhz que rescatamos del olvido para reconvertirla en una efectiva antena tribanda de HF para 10, 15 y 20 metros, muy adecuada para el DX y de gran rendimiento al carecer de trampas. 

Originalmente, la antena media 5,25 metros y como plano de tierra tenía tres pequeños radiales curvos de unos 57 centímetros. Para adaptar impedancias, existía en su base una pequeña bobina convenientemente protegida por un capuchón aislante de color negro. Al iniciar su readaptación recordaremos unos conocimientos básicos. Mediante la fórmula:  

142,5 / Mhz = ½ longitud de onda en metros 

vemos en la práctica que: 

142’5 / 14,150 Mhz. = 10,07 metros (½  onda) 

pero como sólo nos interesa la medida de ¼ de onda, debemos dividir este resultado por 2, y obtendremos: 

10,07 metros / 2 = 5’03 metros (¼ onda) 

por lo que enseguida nos damos cuenta de que cortando unos centímetros el radiante vertical, añadiendo después tres radiales de la misma longitud que este y, por supuesto, eliminando la pequeña bobina de la base, ya tenemos una vertical de ¼ de onda para la banda de 20 metros. 

Pero no adelantemos acontecimientos y vayamos al paso. En primer lugar mediremos cuidadosamente el mástil radiante desde la misma base, allí donde está la rosca del conector PL en el cual se enchufa el cable coaxial, hasta la medida citada de 5,03 metros. Allí, con ayuda de una sierra de cortar hierro, aserraremos el trozo sobrante al cual le quitaremos el capuchón que tiene en la punta y lo trasladaremos a la nueva extremidad. 

A continuación procederemos a sacar los radiales de aluminio que ya no nos son de ninguna utilidad y los guardaremos para futuros experimentos, (en realidad se trata de no tirar nada y tener en casa la mayor cantidad posible de cacharros.) 

Ahora se trata de eliminar la bobina. Para ello aserraremos verticalmente su alojamiento. Cuando aparezca, con la ayuda de unas tenacillas de punta larga, cortaremos sus extremos y la sacaremos al exterior. Posiblemente tendremos que romperla, no importa. Ahora deberemos efectuar una nueva conexión para establecer de nuevo la continuidad eléctrica entre la rosca del PL y el radiante, para ello nos proveeremos de un hilo de cobre semirígido de un diámetro entre 1,5 y 2,5 mm y de la conveniente longitud para que alcance ambos extremos. 

Ya que tenemos el soldador caliente, aprovecharemos para soldar un trozo de hilo de cobre de las mismas características que el anterior y de una longitud aproximada de 30 cm. formando una cruz con el primero según se observa en el dibujo. Una vez asegurada una correcta soldadura taparemos el alojamiento convenientemente de manera que no pueda entrar el agua ni la humedad. De nuevo volvemos a la fórmula milagrosa para hallar la longitud de onda correspondiente a los radiantes de las otras dos anternas, así tenemos que: 

142,5 / 21,200 Mhz. = 6,72 metros

½ onda6,72 metros  / 2 = 3,36 metros

 ¼ de onda 142,5 / 29 Mhz. = 4,91 metros

 ½ onda4,91 metros / 2 = 2,45 metros ¼ onda 

Nos proveeremos ahora de una buena longitud de cable eléctrico, tanta como 45 metros, pues de él deben salir los radiantes verticales para formar las antenas de 10 y 15 metros respectivamente, y tres radiales por banda de la misma longitud que la parte vertical de cada antena, es decir: 

- 3 trozos de 5,03 metros para radiales antena de 14 mhz.

- 3 trozos de 3,36 metros para radiales antena de 21 mhz.

- 3 trozos de 2,45 metros para radiales antena de 29 mhz. 

Otros elementos necesarios para proseguir la construcción serán: 

- 4 pedazos de madera o plástico de 25x4x1 centímetros

- 4 abrazaderas del tamaño apropiado de la forma “omega” (según dibujo)

- 9 grapas de plástico y clavo de acero o tornillo

- 3 terminales eléctricos de cabezal redondo para los radiales

- tornillería y herramientas varias. 

Los radiales, una vez cortados a medida, se unirán por familias, es decir, formando haces cada uno de los cuales constará de un hilo para 10 metros, uno para 15 metros y otro para 20 metros. Pelaremos un sólo extremo de cada alambre y uniremos los tres retorciéndolos por esta punta e introduciéndolos a continuación por el terminal eléctrico. Luego con la ayuda de unos alicates o mejor un tornillo de mesa aplastaremos fuertemente la embocadura del terminal. Un tornillo y una arandela nos ayudarán a fijar el nuevo haz de radiales en el sitio que antes ocupaba cada uno de los radiales curvos de aluminio. 

Tal vez para abreviar sería conveniente observar detenidamente el dibujo, pues en este caso una imagen vale más que mil palabras. 

El diseño de esta antena no es nuevo, en realidad se trata del viejo sistema de dipolos múltiples alimentados por un sólo cable coaxial, los conocidos “bigotes de gato”, puestos en posición vertical. Su funcionamiento también tiene una explicación relativamente sencilla; cuando un transmisor se pone en funcionamiento en una determinada banda, los otros dos radiantes presentan una impedancia tan elevada que la corriente radioeléctrica sólo puede discurrir cómodamente a través de la antena cuya medida se corresponde con la frecuencia de emisión. 

AJUSTES 

El ajuste de la tribanda es sencillo pues basta cortar o alargar las partes verticales y sus respectivos radiales hasta conseguir una ROE mínima. Pero, ¿no habíamos hallado las medidas exactas para cada frecuencia mediante la socorrida fórmula? Cierto, pero si todo fuera tan sencillo, ¿dónde estaría la experimentación? 

Al estar interrelacionados los tres elementos radiantes, su ajuste dependerá de la distancia entre ellos, de la situación en cada caso particular, de la inclinación de los radiales, etc. 

En línea generales, comentaremos que en nuestros ensayos el elemento para 20 metros no varió prácticamente de longitud, el de 15 metros fue acortado en unos tres centímetros y el de 10 metros tuvo que ser reducido considerablemente, sobre unos 12 centímetros. Naturalmente sus radiales respectivos corrieron igual suerte. 

Para saber si es necesario alargar o acortar cada antena deben hacerse varias lecturas de con el instrumento medidor de ROE, una al principio, otra al final y, al menos, una en mitad de banda. Si observamos que al aumentar la frecuencia baja la ROE, significa que la antena es corta. Y viceversa, si al bajar la frecuencia baja la ROE, la antena es larga. 

La construcción de esta antena es muy fácil, pues en un par o tres de horas puede realizarse toda la operación, y el costo de la operación es irrisorio comparado con las antenas comerciales, pero la razón más importante para realizar este experimento es que mientras lo hacemos estamos ejerciendo de radioaficionados. Ahí es nada! 

 

LA PUESTA A TIERRA

CONTEXTUALIZANDO

 

Este artículo se terminó de escribir en agosto de 2003, y es el resultado de largas discusiones entre diversos radioaficionados sobre la conveniencia o no de una buena toma de tierra, y las confusiones y problemas que plantea esta instalación en las edificaciones donde no existe. El último recurso es evitar que el rayo penetre en la casa. Lea y sabrá como.

  

LA PUESTA A TIERRA

 

Una de las dudas que más frecuentemente se plantean los aficionados que proyectan la instalación de sus elementos radiantes, es la toma de tierra. En uno de los apartados de las memorias que ha de presentar ante la Jefatura Provincial de Telecomunicaciones se hace referencia a la obligación de instalar una toma de tierra adecuada. No se especifica medidas ni sistemas de colocación porque Telecomunicaciones no tiene competencia sobre este apartado técnico que ya está descrito y normalizado en las Normas Tecnológicas de la Edificación, NTE, concretamente en el capítulo dedicado a las Instalaciones 1ª parte, NTE-IAA (Instalaciones Audiovisuales Antenas)

 

CONFUSIONES

 

Existe un cierto desconcierto sobre todo lo referido a la puesta a tierra. Una creencia muy extendida es que la puesta a tierra de los mástiles de las antenas protege de la caída de rayos. Desgraciadamente no es del todo cierto. Si usted tiene la mala fortuna que una chispa eléctrica incida sobre su elemento radiante, no sólo no lo protegerá sino que, probablemente, se volatizará. Precisamente, una antena en lo alto de un mástil o torreta conectada a un cable puesto a tierra, es lo más parecido a un pararrayos y, por lo tanto,  tiene más posibilidades de atraer un rayo que otra completamente aislada en el espacio. En realidad, lo único que protege realmente de los rayos es el viejo invento de Franklin

 

La puesta a tierra del mástil de la antena es conveniente para descargar la electricidad estática acumulada, debido a la acción del viento o eventuales chispas atmosféricas e, igual como la de los equipos eléctricos de cualquier clase, también vale para cerrar el circuito eléctrico.

 

No hay que confundir la puesta a tierra con la masa, aunque están muy relacionados. La masa es el punto de un sistema eléctrico que tiene tensión cero. Generalmente el chasis de un equipo eléctrico está a potencial de masa y sirve como vía de retorno para las señales, y también para los circuitos de potencia. La masa en un circuito electrónico es el conjunto de piezas o componentes de la instalación, unidos eléctricamente entre si y al soporte o base. Habitualmente, en este chasis existe un lugar donde se puede conectar a la puesta de tierra.

 

El plano de tierra de una antena vertical es el que está formado por un conjunto de radiales sintonizados, más o menos perpendiculares al elemento radiante, bajo el cual se forma una imagen virtual, inversa y especular, de la antena.

 

NTE-IAA

 

Las Normas Tecnológicas de la Edificación NTE es una publicación del Ministerio de Fomento y consta de varios volúmenes donde se desarrollan todas las normativas inherentes a las edificaciones y sus instalaciones. La conocida como NTE-IAA trata todo lo referente a las instalaciones colectivas de antenas de Televisión y Radio en Frecuencia Modulada, pero puede aplicarse, al menos en parte, a las antenas de radioaficionado. La normativa data del año 1973 y la consulta la he realizado en la reedición de febrero de 2000. Cabe, pues, la posibilidad que exista alguna modificación más reciente por lo que, si usted está interesado, deberá comprobar si hay alguna edición más actual.

 

La NTE-IAA, apartado 3, referente al Criterio de diseño, dice que: Cuando en el edificio sea necesaria la instalación de pararrayos, de acuerdo con la NTE-IPP: Instalaciones de Protección Pararrayos, el equipo de captación quedará, en su totalidad, dentro del campo de protección del pararrayos y a una distancia no inferior a 5 metros del mismo. (sic) Sin embargo, las antenas de radioaficionado, por sus características y tamaño, no suelen quedar protegidas de esta manera. Esto obliga a pensar en una instalación autoprotegida cuando diseñemos nuestro sistema radiante.

 

La obligación de instalar pararrayos en un edificio de viviendas solo es tal cuando el bloque supere los 43 metros de altura o que, siendo el edificio más alto en relación a los circundantes y teniendo canalones o depósitos metálicos en su cubierta, lo haga aconsejable. En todo caso, debe consultarse al arquitecto o ingeniero para que dictamine como y cuando ha de procederse a su instalación, según la NTE-IPP

 

NORMA NTE-IEB-32

 

Prácticamente es la única referencia que hace la NTE sobre la puesta a tierra de antenas. En ella dice brevemente que El conductor de puesta a tierra de 6 mm2 de sección. Conectado al mástil así como al equipo de amplificación con la línea de puesta a tierra del edificio (sic). El redactado es muy simple y esquemático pero de él se deduce que la toma de tierra de su antena puede conectarse a la común del edificio. Esta interpretación es importante porque, al mismo tiempo que simplifica la conexión, evita que el radioaficionado se vea inmerso en la construcción de una instalación de puesta a tierra muy onerosa para su bolsillo.

 

Una pregunta que surge inmediatamente es si el cable de tierra ha de estar desnudo o enfundado. Como se trata de una instalación que en principio no lleva ningún tipo de carga, salvo momentos excepcionales, y el cable discurre aislado de cualquier otro, puede ir perfectamente desnudo. De hecho, los cables de los pararrayos están de esta manera. Sin embargo, si opta por la solución del cable forrado, tenga en cuenta que la normativa eléctrica exige que el conductor de tierra ha de estar diferenciado del resto de conductores de tensión, fase y neutro, por un código de colores. Los cables de tierra son amarillos y verdes, formando varias franjas alternas y longitudinales.

 

LA PUESTA A TIERRA

 

La normativa referente a las instalaciones de puesta a tierra también está debidamente tipificada en la NTE-IEP, que trata sobre la instalación de pararrayos. De ella podemos aprender y deducir algunos aspectos interesantes. Observando los esquemas y el redactado de ambas normativas (IAA e IEP), no queda muy claro como han de efectuarse las instalaciones. Mientras que en la normativa NTE-IAA dice en su Criterio de diseño que podrá estudiarse la posibilidad de situar las antenas y el pararrayos sobre el mismo mástil, en el Criterio de diseño de la NTE-IEP diferencia claramente la línea de puesta a tierra de la antena de la bajada de pararrayos. El único punto en común está situado en la cimentación del edificio, donde discurre el anillo de conducción de puesta a tierra. Sin embargo, en el Real Decreto 2623/1986 de 21 de diciembre, dice en el artículo 17 que Los soportes de las antenas no podrán ser fijados a soportes o anclajes de pararrayos ni a los de conducciones aéreas de energía eléctrica (sic) Una reproducción de este articulado puede leerse en el modelo del pliego de solicitud de nueva licencia o modificación, que suministra Telecomunicaciones.

 

De todas maneras, como la instalación del radioaficionado queda siempre fuera del ámbito de cobertura del pararrayos, en caso que exista, la puesta a tierra del mástil o torreta puede ir conectada al cable del pararrayos o de la antena de televisión colectiva pero, ¿como ha de ser esta conexión?

Habida cuenta que si sucediera una descarga sobre la antena, esta sería de gran intensidad, ha de descartarse desde el principio cualquier tipo de soldadura de estaño habitual. La única admisible es la soldadura aluminotérmica pero también es aceptable la unión mecánica, mediante abrazaderas adecuadas que aseguren un empalme fuerte y una amplia superficie de contacto.

 

NO HAY TOMA DE TIERRA

 

Esto ocurre frecuentemente en edificios antiguos y entonces el problema se agrava. Si usted vive en una casa unifamiliar de planta baja la solución es bastante simple. Basta buscar algún lugar adecuado donde clavar una pica de acero, recubierto de cobre  de 1,4 cm. de diámetro y una longitud de 200 cm. Esta pica deberá hincarla mediante golpes cortos y no muy fuertes, e manera que se garantice una penetración sin roturas (sic). Si esta operación la ha hecho en un extremo del patio, el conductor que va de allí hasta la casa puede ir enterrado por el suelo a una profundidad igual o mayor de 0,5 metros, aunque  si la resistividad del suelo es elevada, será suficiente con 0,3 metros. Si el conductor de toma de tierra está protegido mecánicamente mediante un envolvente, la sección puede ser de 16 mm2 si es de cobre, o acero galvanizado o bien, si no está protegido contra la corrosión, deberá ser de 25 mm2 si es de cobre o de 50 mm2. si fuera de hierro. En todo caso deberá consultar la normativa ITC-BT18 del nuevo Reglamento de Baja Tensión del año 2002 (BOE nº 224 de 18 de septiembre de 2002). El número de picas también dependerá de las características propias del suelo sobre el que está instalada. La conexión del cable de tierra a la línea de tierra que baja desde su antena deberá hacerla dentro de una caja de conexiones específica que puede encontrar en su suministrador de material eléctrico.

 

Si vive usted en un piso alto de un inmueble antiguo que carezca de puesta a tierra, no tendrá más remedio que instalar la suya propia, salvo que exista un ascensor. Seguramente que la maquinaria dispondrá de una buena toma de tierra. Si así fuera, hable con la empresa ascensorista y pídales que le dejen conectar una prolongación hacia el exterior. Explíqueles para que la quiere y demuéstreles que no afectará en nada a la instalación del elevador. Asesórese con un instalador electricista Tal vez pueda convencer a sus vecinos que se trata de un elemento de seguridad importantísimo para toda la colectividad. Dígales que allí podrán conectar los mástiles de sus antenas de televisión, evitando que una tormenta les funda su televisor o el nuevo DVD. No pierda la paciencia. Sea didáctico.

 

¿ALTERNATIVAS?

 

No hay alternativas válidas para una puesta a tierra efectiva. Seguramente alguien le dirá que puede solucionar su problema conectando el cable de tierra a la tubería del agua. No lo haga. Actualmente está prohibido. He sido testigo directo de lo que ocurre cuando se conecta un aparato eléctrico a una cañería. Tal vez a usted no le suceda nada pero, posiblemente, algún vecino o vecina se estará preguntando porqué le da calambres cada vez que se ducha o lava las manos. Cuando esta situación alcanza límites preocupantes, el vecino acude a la compañía de la luz y estos tienen suficientes medios para localizar de donde procede el problema. Si llega a este extremo, le será muy difícil convencer al vecindario de las alegrías de la radioafición. Además, cada vez ocurre con mayor frecuencia que las viejas tuberías de hierro son substituidas por las nuevas de PVC. Luego, la chapuza no funciona.

No valen ni planchas de hierro atornilladas a una pared o pilar de hormigón, ni tuberías de plomo arrolladas como ensaimadas, ni barandillas metálicas, ni tuberías de agua o calefacción... Nada. ¡Ni le pase por la cabeza pensar en la tubería del gas!  

 

¿PROTECCIÓN CONTRA RAYOS?

 

Se lo decía al principio y lo vuelvo a repetir al final. Un mástil o torreta de antena,  puesta a tierra no se diferencia en casi nada de un pararrayos, salvo que usted tiene conectados a esta línea sus equipos de radio.

La única protección posible para sus equipos (y su hogar) ante una tormenta eléctrica, es la desconexión física de los aparatos. Las bajadas exteriores de coaxiales y cables de rotor deberían ir a parar a una caja de conexiones ubicada en el exterior de su vivienda. Cuando prevea que se aproxima una tormenta eléctrica o, simplemente, se ausenta de su casa por varios días, todos los cables deberían desconectarse, de manera que no exista ninguna posibilidad que una descarga caída sobre su antena penetre hacia el interior de la casa.

Existen cajas de PVC estancas y preparadas para resistir las inclemencias del tiempo. Use una del tamaño adecuado que albergue todos sus cables y futuras instalaciones y hágalo de tal manera que pueda acceder fácilmente a ella para desconectar la parte que se introduce dentro de su casa.

Algunos aficionados se limitan a desconectar el coaxial de su equipo y dejarlo encima de la mesa. Es un error. Si tiene la desgracia que una chispa visite su instalación, la descarga recorrerá todo el cableado y, posiblemente, causará algún incendio durante el recorrido, especialmente si encuentra algún recodo agudo. No se arriesgue. Sea previsor y, a la más ligera sospecha de actividad tempestuosa, desconecte sus antenas por la parte exterior del edificio y ponga una cartulina frente a sus equipos advirtiendo que ya no están conectados. Esto le servirá de advertencia cuando, una vez haya pasado el temporal, desee volver a transmitir.

 

Por supuesto, si tiene pensado realizar una nueva instalación radiante, lo primero que debe hacer, una vez posicionados los anclajes, es conectar la base del mástil o torreta a la toma de tierra, no sea que cuando esté encaramado en lo alto, una chispa o la electricidad estática le hagan pasar un mal rato. Sea precavido.

 

MANTENIMIENTO

 

La puesta a tierra es importante, no sólo para el radioaficionado sino para el propio edificio en el que habita. Si el suyo no dispone de ella, propóngalo en la próxima reunión de vecinos. Recuerde también que, como cualquier otro elemento, la puesta a tierra requiere un mantenimiento regular. A veces, la pica de conexión está situada en un sótano donde se han tomado medidas constructivas para impedir el paso a la humedad. Esto es bueno para el edificio pero malo para conseguir una buena tierra, que pierde efectividad con la sequía. Una vez al mes revísela y riéguela con abundante agua para que el terreno la absorba y mantenga el grado de humedad adecuado.

Según el criterio de mantenimiento de la NTE-IEP-6, donde se especifica la utilización, entretenimiento y conservación, Cada año, en la época en que el terreno está más seco, se comprobará su continuidad eléctrica en los puntos de puesta a tierra, y así mismo después de cada descarga eléctrica si el edificio tiene instalación de pararrayos.

La Prueba de servicio indica que los controles a realizar consisten en comprobar la resistencia de puesta a tierra medida en los puntos de puesta a tierra. Si es mayor de 15 Ohmios, cuando el edificio tiene instalación de pararrayos, no se aceptará como válida la instalación. En las instalaciones provisionales de obra, se admite hasta un máximo de 80 Ohmios.

 

En definitiva, la puesta a tierra del soporte de antenas, así como de todos los equipos de radio y demás aparatos eléctricos de su domicilio, es una medida de seguridad muy importante, que previene y evita accidentes personales y averías de sus aparatos, cuya reparación, a veces, resulta más costosa que la instalación de una puesta a tierra.

 

RESUMEN

 

Si está muy atareado/a y no puede leer todo lo que escribí para usted, se lo resumo en media docena de líneas.

1.- La toma de tierra en el mástil o torreta es necesaria y obligatoria.

2.- El cable de toma de tierra será de 6 mm2, desnudo o forrado (amarillo-verde)

3.- La única protección eficaz contra los rayos es el pararrayos.

4.- Desconecte sus equipos de las antenas y corriente cuando hay tormenta eléctrica.

5.- No use las cañerías de agua como sustitutivo de una toma de tierra.

6.- No hay alternativas mágicas a la toma de tierra.

    

¡RAYOS Y CENTELLAS!

CONTEXTUALIZANDO 

Este artículo fue publicado en la revista URE en Julio de 1995. La idea vino como consecuencia de las conversaciones entre varios radioaficionados algunos de los cuales sostenían que, en caso de tormenta, era suficiente desconectar el cable de antena de los equipos e introducir el conector dentro de un vaso de cristal, por supuesto vacío. Tampoco se tenía muy claro como “funcionaba” un rayo, así que decidí investigar un poco y escribir lo que viene a continuación. 

RAYOS Y CENTELLAS  

Dice la literatura bélica que, para vencer a un enemigo, es primordial conocerlo y, aun cuando sólo nos acordemos de Santa Bárbara cuando truena, los enemigos más peligrosos del radioaficionado no son ni los vecinos, que siempre nos culpan del mal estado de sus antenas o televisores, ni la Administración, que nos ahoga con su burocracia, ni tan siquiera estos personajes, unos infelices otros maliciosos, que perturban los reemisores que pagan unos pocos para disfrute de todos. ¡No!, el enemigo más temido, pero más ignorado, y que más indefensos nos tiene es el rayo. 

Porque el radioaficionado, a diferencia de otras aficiones, no tiene más remedio que instalar uno de sus símbolos más queridos (porque a veces no dejan de ser meros símbolos) en la azotea. Antenas a merced de todos los vientos y lluvias ácidas pero, sobre todo, reclamos activos de rayos y centellas. Porque, en realidad, ¿alguien cree en su fuero interno que existe alguna diferencia entre un pararrayos (que no para sino que los atrae) y una antena? 

BENJAMÍN FRANKLIN

Pero, ¿qué es el rayo? La  bibliografía consultada nos aclara que se trata de una chispa eléctrica de gran intensidad, causada por la diferencia de potencial entre partes de una misma nube, de dos nubes diferentes, de una nube a tierra o de tierra a una nube. Según estudios realizados, el número de rayos de nube a tierra no exceden del 1% del total, y los que van de tierra a nube aún son más raros. No obstante, este “ridículo” 1% es precisamente el que nos puede afectar directamente y por tanto el que más nos preocupa. 

A Benjamín Franklin también debía de preocuparle, a pesar de no tener ninguna antena en el tejado pues, en el año 1752, aún no existían radioaficionados propiamente dichos. El buen hombre, ignorante en la materia, como muchos de nosotros, ideó un sistema para demostrar que el relámpago era una descarga eléctrica. Para ello, se proveyó de una cometa que llevaba un alambre pegado a su estructura, y esta la gobernó a través de una cuerda de seda. En su extremo adaptó otro trozo de hierro intercalado entre otra porción de seda que sujetaba, feliz, en su mano. Provisto de este instrumental, elevó la cometa hacia los negros nubarrones que presagiaban tormenta. Cuando la tuvo a la altura suficiente, acercó el índice al metal y observó como una chispita saltaba del hierro al dedo (los hay que nacen con suerte). Cuando se desencadenó la tormenta y todo se mojó, y por lo tanto se volvió conductor de la electricidad, comprobó que era posible cagar una botella de Leyden.

¡Atención!, que a nadie se le ocurra repetir el experimento, pues es muy improbable que tenga tanta suerte como el señor Franklin. 

EL RAYO  

Las nubes están formadas por acumulaciones de vapor de agua. En su interior se produce una serie de fenómenos que un profano como yo no va a explicar. En líneas generales, diremos que en una nube, cuando la humedad condensada cae a través de una corriente de aire ascendente, las gotas grandes adquieren carga positiva y las pequeñas carga negativa. Cuando las mayores alcanzan la tensión de caída se descomponen en trozos de diferentes tamaños, los gruesos con carga positiva caen mientras que los pequeños cargados negativamente son elevados de nuevo hacia arriba. Este proceso va repitiéndose hasta que llega el momento que se produce una diferencia de potencial tan elevada que se desencadena una descarga eléctrica para equilibrar la situación. Eso acostumbra a ocurrir entre nube y nube o dentro de la propia nube pero, ocasionalmente, también se produce entre la nube y el suelo. 

El primer aviso de tormenta puede ser visual y/o auditivo. El rayo, con su deslumbrante fogonazo, viaja a 300.000 km/seg (aproximadamente) y precede al trueno, cuyo estrépito sonoro se desplaza a 340 metros por segundo. Finalmente. La lluvia empieza a caer a 6 ó 7,5 metros por segundo. De ahí que relacionando las velocidades de la luz y el sonido sabremos a que distancia se halla la tormenta, es decir, si entre un relámpago y el trueno que lo acompaña transcurren 15 segundos, podemos deducir que la tempestad está a unos 5 km. De distancia. Simplemente habremos multiplicado la velocidad del sonido por el tiempo transcurrido entre el destello luminoso y la recepción del ruido (340 m/seg. X  15 seg. = 5100 metros). 

No hay rayo sin trueno y esto es debido a que cuando la descomunal energía eléctrica  atraviesa la atmósfera, calienta hasta la incandescencia las moléculas y partículas de polvo, lo que motiva una violentísima  expansión del aire cercano y la compresión del más alejado. Entonces se produce un gran frente de onda de aire que genera el trueno. 

ESTADÍSTICAS  

Una curiosa estadística de bajas señala que se producen más muertes en los pueblos pequeños que en las ciudades, por la sencilla razón que sus pobladores acostumbran a trabajar en el exterior. También son alcanzados 5 veces más los hombres que las mujeres. La razón es igual de simple: los hombres permanecen más tiempo en el exterior, mientras que las mujeres buscan refugio con mayor prontitud, lo que evidencia una inteligencia más desarrollada por parte del sexo femenino. 

La misma estadística nos dice que acostumbran a caer más rayos en iglesias y escuelas que en el resto de edificios, porque estos edificios suelen tener estructuras elevadas, terminadas en punta y, casi todos disponen de pararrayos. 

El estudio señala los lugares donde es más probable que caiga un rayo, a saber: casetas aisladas, árboles aislados, cercas de alambre, torres de conducciones eléctricas, transformadores, mástiles y, ¡como no!, antenas de radioaficionados, cebeistas, radioescuchas y usuarios de televisión. 

PROTECCIÓN            

¿Como podemos protegernos de los rayos? Realmente, ante esta furia de naturaleza, poco podemos hacer. No obstante trataremos de analizar el problema a la luz de nuestra poca sapiencia. 

Lo primero que se nos ocurre es de lógica aplastante. No dar oportunidades, es decir, evitar cualquier situación de riesgo a toda costa. De acuerdo, esto no siempre es posible vivir dentro de una Jaula de Faraday. Es sabido que una habitación construida con barrotes de hierro a modo de suelo, techo y paredes, debidamente aislada del entorno, impide que la penetre cualquier descarga eléctrica. Una solución no tan drástica puede ser la de escoger una vivienda cuya estructura, pilares y vigas, sea metálica. 

Si ya tiene casa y no está dispuesto a cambiarla, puede instalar una buena toma de tierra (otro día comentaremos cómo debe ser) y derivar siempre, y por costumbre, todas las antenas a tierra después de cerrar la estación de radio. Pero ¡atención! Si la instalación de la línea coaxial transcurre por el interior de la vivienda, esta conexión y derivación a tierra debe hacerse en el exterior, antes de que penetre dentro de la casa. No hay que confundir las tomas de tierra individuales de los equipos con la toma de tierra de la torreta o mástil de la antena 

Una solución también podría ser la de instalar un pararrayos colectivo, pero esto significa prever un peligro colateral. En efecto, si un rayo cae en un pararrayos próximo a nuestras antenas, a pesar de que ninguna chispa le afecte directamente, el enorme campo electromagnético creado a su alrededor puede, muy fácilmente, averiar todos los equipos conectados a las antenas situadas a su alrededor. Por esta razón, es muy importante tener desconectada la estación de radioaficionado, y también todos los televisores y demás aparatos que usen antenas exteriores. Ante tormentas de gran magnitud es aconsejable desconectar las tomas de corriente, o mejor aún, si se dispone de un cuadro de mandos eléctrico con ICP y diferencial magnetotérmico, desconectarlos igualmente pues si un rayo cae en una central o subcentral eléctrica, línea aérea o transformador, puede producirse una elevación súbita de voltaje y no dar tiempo a la desconexión automática del diferencial, o simplemente puentearlo, quemando todos los electrodomésticos de la casa.  

¿LAS ANTENAS SON PARARRAYOS?  

Por si alguien tiene dudas sobre el asombroso parecido entre un pararrayo y una antena, analicemos brevemente como están constituidos cada uno de ellos. El pararrayos no es otra cosa, en síntesis, que un mástil férrico (hierro recubierto de cobre u otra aleación) que se conecta a una pica o “jabalina” enterrada en tierra necesariamente húmeda y conectados entre si por un cable de diámetro grueso.  

La antena, tanto da que sea horizontal como vertical pues eso al rayo le trae sin cuidado, es también un mástil metálico, unido a un cable conductor que va a parar a un equipo receptor, transmisor o transceptor, que a su vez está o debería tener el chasis conectado a una toma de tierra y, además, la línea de corriente, generalmente fase y neutro, o fase y tierra, que nos lleva nuevamente a tener, de una manera u otra, la antena conectada a tierra, a parte de que el mástil, torreta, o la propia antena, están anclados a una pared mediante las consabidas bridas metálicas. 

Todo ello nos lleva a repetir, de nuevo, la advertencia  ¡ante una posible tormenta eléctrica, es conveniente desconectar todas las antenas en la parte exterior de la casa! 

¿Qué pasa si no se atiende a esta advertencia y cae un rayo sobre la antena? Sencillamente, ésta literalmente reventará, el enorme potencial eléctrico descenderá raudo por los cables coaxiales calcinándolos instantáneamente. Al llegar al equipo, le convertirá en un amasijo de plástico y metal requemados. Posiblemente causará un pequeño incendio al entrar en contacto con papeles y libros (¡algunos radioaficionados tienen libros para leer!). A su vez, penetrará por la instalación eléctrica y la recorrerá de punta a punta. Las cajas de empalmes serán lugares especialmente peligrosos pues en ocasiones suelen estar ocultas dentro o detrás de armarios roperos, allí las chispas podrán provocar nuevos incendios. Todos los electrodomésticos y luces serán alcanzados por la sobrecarga produciéndose numerosas averías. 

No seamos pesimistas, las posibilidades de que ocurra esta catástrofe son muy pequeñas, pero mientras exista una sola, ya es razón suficiente para tomar toda clase de precauciones. Pero, ¿qué pasa si el radioaficionado corriente no dispone de toma de tierra, ni pararrayos, su casa es muy antigua, hecha de vigas de madera y paredes de ladrillo, donde la humedad es su compañera durante el invierno? 

SUGERENCIAS  

Ante esta delicada situación, por otra parte muy frecuente, solo nos resta un consejo, muy sencillo pero no por ello menos efectivo. Se trata de evitar que la descarga eléctrica pueda entrar dentro de la vivienda, y para ello no existe otra alternativa que la de cortar todos los cables que van desde las antenas al interior, pero cortarlos por la parte exterior del edificio. Allí podemos rehacer la línea con un conjunto de PL259 + adaptador doble hembra+ PL259. Las pérdidas son muy pequeñas, inapreciables para un trabajo normal en FM, V-UHF o HF. Ante la perspectiva de una tormenta, se desconectan todos los cables, debidamente identificados para no confundirlos al volver a conectarlos, y delante de los equipos de transmisión se dispone un cuartel que nos sirva de recordatorio: ¡ATENCIÓN, ANTENAS DESCONECTADAS! 

De esta manera, si el rayo cae directamente sobre nuestra antena, esta quedará totalmente destruida, así como la línea de bajada, pero en ningún momento correremos el riesgo de que la chispa produzca destrozos dentro de la casa. 

No sirve para casi nada desconectar los equipos y dejar los cables encima de la mesa, o dentro de un vaso,  como he oído comentar (“por ahí”) , supongo que en la creencia de que el “cristal” es aislante. Tampoco vale usar un conmutador de antenas y “desconectarlas” poniéndolo en una posición vacía, pues todas las masas siguen conectadas entre sí. Ineficaz ante un rayo también es el descargador de estática, esta especie de conector macho-hembra con una pequeña derivación. Probablemente existen sofisticados sistemas que permiten transmitir en medio de una tormenta eléctrica, de hecho esto es lo que continuamente hacen las emisoras de radio y televisión pero  estos métodos no están al alcance del radioaficionado sencillo y urbano.  

Siempre habrá quien ponga en duda todo lo dicho y que insista, dentro de su círculo de íntimos, que es suficiente realizar alguna de las acciones invalidadas en el párrafo anterior. Hay que tomar precauciones pues cabe la posibilidad de que forme parte del denominado “Efecto SRD” (Síndrome del Radioaficionado Desinformado)