Antenas Arriostradas y Auto SoportadasDepartamento de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

F.I.M.E.E.Universidad de Guanajuato

Comunidad palo blanco, C.P. 36730Salamanca, GuanajuatoOrozco Pérez Liliana C.

lc.orozcoperez@ugto.mx

1. Introducción¿Qué son?Se trata de torres de telecomunicaciones soportadas por tensores, conocidascomo torres arriostradas o torres con tirantes, los tensores son generalmente de acerode alta resistencia. Una torre de comunicación con tirantes es capaz de proporcionargran altura con un costo mucho más bajo de material. Comúnmente tiene tirantes entres direcciones sobre radio de anclaje por lo general de 2/3 de la altura de la torre. Latorre de comunicaciones arriostrada por lo general viene con una sección de celosíatriangular. Mástiles tubulares también pueden ser utilizados, sobre todo en lugaresdonde la formación de hielo es muy pesada y las secciones de celosía pueden llenarsede hielo con facilidad.Ventajas y restriccionesEn comparación con la torre autoportante, un torre arriostrada es mucho másligera en peso pero requiere mayor espacio libre para el anclaje de los cables. Cuandose cuenta con un espacio amplio las torres arriostradas son una buena elección.Debido a su estructura, las torres arriostradas también tienen algunas restricciones,Por ejemplo, hay algunas limitaciones en el montaje de antenas de plato para mástilesde telecomunicación, también es necesario un gran bloque de anclaje para sostenerlos alambres.

Control de calidad en ZHAOWEICon el fin de garantizar la calidad, en ZHAOWEI utilizamos tecnologíasmodernas de fabricación en nuestras torres de comunicación de tirantes, utilizamosmúltiples plantillas de elementos, troqueles de doblado. Plantillas y dispositivospueden ser reutilizados en caso de repetición de pedidos. También nos esforzamospor completar a la perfección cada orden, ya sean prototipos o pequeñas cantidades.La primera pieza de cada tipo de plantilla es examinada por nuestro equipo deinspectores de calidad, esto garantiza la calidad. En nuestras torres de transmisióneléctrica se controla la calidad a través de la toma de muestras durante el proceso deverificación, luego realizamos una inspección de calidad al 100% antes de salir de lafábrica.De esta manera todas nuestras torres de energía están calificadas, y nuestrosclientes pueden sentirse seguros en su compra.Torre arriostrada, Torre de Televisión, Torre de microondas, Torre autoportante,Estructura de acero

Las Estructuras utilizadas en Telecomunicaciones sirven para la transmisión deenergía eléctrica, así como la transmisión de señales, como en el caso de los teléfonoscelulares. Existen diversos elementos que estas estructuras deben soportar, comoantenas de transmisión y equipos para telecomunicaciones, entre otros. La mayoría deestas estructuras son ligeras, por lo que en su diseño influyen mucho los esfuerzos quegenera el viento, y debido a su poco peso el sismo es un elemento que no afecta muchoa estas estructuras. Estas estructuras pueden variar según las necesidades y lascondiciones del sitio en donde se vaya a colocar.Así, existen desde Torres Arriostradas (torres con tirantes), Torres Autosoportadas, mono polos, mástiles, entre otras, las cuales suelen estar compuestos porperfiles y ángulos de acero unidos por tornillos, pernos o remaches o por medio desoldadura. Estas estructuras podrán ser de diversas alturas, dependiendo de la alturarequerida para poder suministrar un correcto funcionamiento. Nos centraremos endos tipos en particular, las arriostradas y las auto soportadas, por ser las máscomunes, aunque en los últimos años, las torres mono polos se han vuelto cada vezmás y más comunes.Muchas veces se requieren instalar antenas celulares en puntos específicos oregiones, por lo que se recurre a construir torres arriostradas sobre edificacionesexistentes. Estas torres cuentan generalmente de tirantes o arriostres a diferentesdistancias. El peso que genera la torre sobre la estructura existente no es muy grande,por lo que no le adiciona mucho peso a la edificación, sin embargo, se deben decolocar el apoyo de las torre y sus arriostres sobre columnas y elementos resistentes,porque la descarga de la torre no podría colocarse sobre una losa o algún otroelemento inadecuado, porque este podría fallar. La base de la torre transmitirá unesfuerzo de compresión en donde esté apoyada, y los arriostres generalmentetransmitirán esfuerzos de tensión.Los cables o arriostres generalmente se tensan al 10% de su resistencia, la cuales proporcionada por el fabricante. Así, por ejemplo, si el cable tiene una resistencia ala ruptura de 4.95 ton en tensión, entonces se acostumbra tensar los cables a 0.495ton. También se pueden tensar los cables con diferentes fuerzas, calculando unatensión tal que el sistema este en equilibrio.Cuando al centro de la edificación no se encuentre una columna para poderapoyar la base de la torre, se puede recurrir a la colocación de alguna viga de acero o

alguna estructura para que la torre se apoye. Esta estructura podrá ya apoyarse sobreotras columnas de la edificación.Los montantes pueden ser fabricados en chapa de acero plegada o cañoestructural. Las diagonales serán de perfil ángulo o hierro redondo, respectivamente.En todos los casos, serán arriostrados en tres o cuatro direcciones según ladisponibilidad del terreno. Todos los materiales componentes se galvanizan porinmersión en caliente, según normas, para luego aplicarles dos manos de esmalteacrílico acuoso (pintura ecológica), conformando el balizamiento diurno. Los mástilesson diseñados para admitir cargas en toda su estructura, limitando las deformacionesde acuerdo al equipamiento radioeléctrico a utilizar.2.1 TORRE ARRIOSTRADA TZ-45Torre arriostrada para una altura máxima de 50m fabricada en tramos de6.34m de largo de tubo de acero al carbón, cedula 40 de 1 ¼" de diámetro y refuerzocentral en zig-zag, con varilla lisa de ½" de diámetro.

Figura 1.- Torre TZ-45.

2.2 TORRE ARRIOSTRADA TZ-90Torre arriostrada para una altura máxima de 60 m fabricada en tramos de 6.34m de largo, de tubo de acero al carbón, ced 40 de 2" de diámetro y refuerzo centraltipo armadura, con ángulo de 1 ½" x 3/16 con ancho triangular de 90 cm al llegar a 50m de altura.2.3 TORRE ARRIOSTRADA TZ-120Torre arriostrada para una altura máxima de 110 m en "x" reforzada fabricadaen tramos de 6.34 m de largo, tubo de acero al carbón, cedula 40 de 2 ½" de diámetrotramo sencillo y de 3" de diámetro el tramo reforzado. El refuerzo central tipoarmadura con ángulo de 1 ½" x 3/16" tramo sencillo, con un ancho triangular de 120cm al llegar a los 50 m de altura.

Figura 2.- Torre Arriostrada TZ-120.Estas torres se construyen sobre terrenos, en áreas urbanas o cerros, y deberánde contar con una cimentación adecuada para poder resistir las fuerzas a las que estánsometidas. La geometría de estas torres depende de la altura, la ubicación y delfabricante de la torre. Las Torres serán diseñadas y fabricadas de acuerdo a losestándares de calidad ASTM Y ANSI/EIA para este tipo de productos. Para sufabricación se utilizarán materiales de la más alta calidad, diferentes calibres yespesor de pared, galvanizados por inmersión en caliente posterior a su fabricación.Todos los materiales componentes se galvanizan por inmersión en caliente,según normas, para luego aplicarles dos manos de esmalte acrílico acuoso (pinturaecológica), conformando el balizamiento diurno. Las dimensiones de las estructuraspara cada caso varía a partir de los quince (15) metros de altura hasta la necesidadplanteada por el cliente.Las torres son diseñadas para admitir cargas en toda su estructura, limitandolas deformaciones de acuerdo al equipamiento radioeléctrico a utilizar. Este tipo detorres se utilizan en la instalación de antenas para telefonía celular, de micro ondas deradio, telecomunicaciones y transmisiones, capaces de resistir velocidades de vientode hasta 240 Km/Hr en diferentes condiciones orográficas.Para poder seleccionar un modelo de torre es necesario conocer la altura, lacantidad de parábolas a instalar y su ubicación, es decir; su velocidad regional (Vr),factor topográfico (Ft), categoría del terreno (C.T.) y altura sobre el nivel del mar(msnm).• ABC-S Torre Auto-soportada Esbelta.• ABC-U Torre Auto-soportada Urbana• ABC-E Torre Auto-soportada.• ABC-EX Torre Auto-soportada Reforzada.• ABC-EXX Torre Auto-soportada Extra-reforzada.• ABC-L Torre Auto-soportada Ligera.• ABC-UL Torre Auto-soportada Urbana Ligera.

3.1 ESTRUCTURAS DE LAS TORRES AUTO-SOPORTADASEl material que se suministrará para la estructura de las torres auto-soportadaestá constituido por los siguientes elementos:• La sección transversal de los diferentes tramos es un triángulo o cuadrado dedimensiones variables con la altura.• Los montantes: se encuentran ubicados en el vértice del triángulo o cuadradoson en ángulo de diferente calibre de acuerdo con la ubicación (base,intermedios, cumbre), función y con las características de peso y viento al cualvan a estar sometidos, todos cumplen con la norma ASTM-36• Las riostras: son las diagonales que unen los montantes formando las tres ocuatro caras de la torre. Se construyen en ángulo disminuyendo su sección ylongitud a medida que la altura de la torre aumenta, cumple con la normaASTM-36.• Las riostras van unidas a los montantes mediante pernos de fijación que losujetan a las cartelas.• Las cartelas: son platinas que fijan los montantes y las riostras, unas vansoldadas directamente al montante y las otras reciben las riostras en el centrode cada cara de la torre.• Los pernos: utilizados para la unión de los diferentes elementos son de gradocinco (5), variando su dimensión con respecto a su ubicación de acuerdo a lanorma SAE (A325).La soldadura es de tipo MIG aumentando la resistencia a los esfuerzossometidos, esta soldadura no requiere ser descarbonada por lo tanto el galvanizadopenetra perfectamente en estos puntos. [3]

3.1.1 Tipo de perfilesLos tipos de perfiles que se utilizan para las estructuras son Angulo Tubular,según el caso que lo requiera y los diseños propios de su Empresa.3.1.2 Condiciones climáticasEn cuanto a la carga del viento el pre diseño se ha desarrollado con base en unavelocidad de 75MPH (120 KPH).3.1.3 CargasLas cargas puntuales de las estructuras estarán generadas por antenas sólidasde diferentes diámetros Ej : 8, 4, 2 y 1 Pies. Para el análisis de carga de las estructurastomaremos como diámetro estándar 4 antenas de 8 pies para cada elemento.3.1.4 CimentaciónLa cimentación de las estructuras se calcula de acuerdo al sitio de instalación ytipo de superficie donde se vaya a instalar. La cimentación más frecuente es lacimentación profunda en suelos normales y la superficial en suelos rocosos, tambiénse utiliza el sistema de viga corrida en concreto para terrazas y azoteas previo cálculoestructural.

3.1.5 AcabadosLas estructuras serán galvanizadas por inmersión en caliente (Hot-dip),posterior a su fabricación según las normas técnicas correspondientes.• Sobre el galvanizado se aplicará una capa de WASCH-PRIMER• Posterior al Wasch-primer aplicará pintura naranja y blanco según lanormativa de ICAO Aeronáutica Civil.Cada Torre se suministra además con lo siguiente:• Un sistema de balizaje estándar compuesto de una lámpara de obstruccióndoble en el tope y para alturas mayores de 50 m, lámparas sencillas a alturasintermedias, dicho sistema se enciende mediante una célula fotoeléctrica.• Un pararrayos tipo Franklin con su sistema de aterramiento.• Escalera de acceso para Torres Auto-soportadas y Venteadas PR-105.

4. CONCLUSIONESCada tipo de torre presenta sus ventajas y desventajas, sin embargo, algunasdecisiones se toman en base al gasto/retorno de inversión de la misma, y por ello, unaantena es instalada en un lugar potencialmente dañino o destructivo o no se instala eltipo correcto. Existen también aquellas antenas que se arreglan de tal manera que sevean como parte del paisaje urbano y pasen desapercibidas, estás quizás son las máspropensas a construirse cerca de zonas habitadas, hospitales, escuelas y/o centrosrecreativos.Poco a poco vemos que nuestra ciudad está siendo invadida por torres detelecomunicaciones, de diversas compañías, y aunque algunas de ellas prefieren lasestructuras en monopolo, la mayoría sigue optando por las arriostradas, las cuales,resultan mucho más baratas que las auto-soportadas, de modo que no es nada raroescuchar como alguien “renta” su azotea a x o y compañía para instalar una antenasujeta por arriostres. Esperemos que a la larga, esto no afecte la salud (ya que no estácompletamente comprobado que lo haga) y porque no, el mismo relieve de lospobladores de zonas aledañas a estas.5. BIBLIOGRAFÍAS1. S/A Tipos de torres de comunicaciones, enhttp://www.construaprende.com/Telecomunicaciones/tipos_torres.html,Marzo de 20102. S/A “Torres de Celulares” disponible enhttp://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/4819539/Estructuras-met%C3%A1licas-para-Celulares-y-enlaces.html, Marzo 2010.3. S/A “Torres auto soportadas” disponible enhttp://www.empresario.com.co/totaltelecomm/productos.html4. S/A “Torres para telecomunicaciones” disponible enhttp://www.princivi.com/torres.html, Marzo de 2010