Torre de antena monopolo con diseño de cimientos: la guía

Las modernas torres de antena monopolo con diseño de cimientos están creciendo en popularidad tanto para entornos rurales como urbanos debido a su diseño elegante y su huella espacial mínima. Sin embargo, el éxito de estas estructuras depende no solo de las características de diseño sobre el suelo sino, lo que es más importante, del diseño de los cimientos. La posibilidad de una estructura de cimentación diseñada permite estabilidad, seguridad y longevidad, que son esenciales para las torres, lo que la convierte en la base de los proyectos de torres monopolo.

Características de las torres de antenas monopolo

Las torres de antenas autoportantes monopolo son estructuras verticales montadas en el suelo. Con antenas y otros equipos de comunicación, estas torres están hechas de acero para una máxima durabilidad. Sus andamios aerodinámicos los hacen más adecuados para áreas con limitaciones de espacio o fuertes preocupaciones estéticas. 

Características principales:

• Eficiencia del espacio: Estas torres son adecuadas para áreas urbanas, ya que, a diferencia de otros diseños, ocupan un área de suelo mínima.

• Atractivo estético: En comparación con las torres de celosía, su perfil delgado las convierte en una opción más atractiva, ya que no dominan el horizonte.

• Simplicidad de instalación: Las partes prefabricadas minimizan el tiempo de ensamblaje y mano de obra en el sitio de construcción.

Por qué la investigación primaria: ¿El diseño de una base para torres de antenas monopolo es el mejor trabajo de los ingenieros?

• No hay duda de que la base es la parte más importante de una torre de antena monopolo. Es el componente menos visible, pero trabaja de la mano con todo lo que se construye sobre el suelo. Por ejemplo, la cimentación tiene que mantener la carga de la torre sobre la tierra verticalmente, mientras resiste el viento y la actividad sísmica. Además, se requiere una base refinada, ya que tener cualquier forma de estructura de torre dejará los componentes susceptibles, inestables e inseguros.
• A una fundación mal administrada, se produce una gran cantidad de nuevos problemas, tales como. La torre se inclinará, lo que provocará un asentamiento desequilibrado, lo que provocará una segregación estructural, mientras que otras experimentarán un fracaso total. Además, este es un gasto económico extremo para el equipo de telecomunicaciones, pero es un peligro relativo y una interrupción de los sistemas de comunicación extremadamente importantes. Por lo tanto, la piedra angular principal del diseño es sin duda la base de la torre.

Consideraciones y estándares de diseño

El cálculo de la carga requerida no supone ningún desafío, siempre que se realicen cálculos precisos. Se pueden considerar los siguientes factores al realizar cálculos: 

• Cargas muertas: el peso de la torre y el equipo incluido. 

• Cargas vivas: cargas que cambian con el tiempo, por ejemplo, trabajadores de mantenimiento. 

• Cargas ambientales: cambios de temperatura, viento y actividades sísmicas.

1. Consideraciones sobre la carga de viento

El viento representa una amenaza para las estructuras altas. Normativas como la ANSI/TIA-222-H abordan propuestas relativas a estimaciones de carga de viento y otros factores, tales como: 

• Ubicación geográfica: Las diferentes áreas se corresponden con diferentes velocidades del viento. 

• Altura y forma de la torre: las estructuras más altas y anchas están sujetas a más presión del viento

• Categoría de exposición: Explica el impacto del terreno que rodea un sitio en la velocidad del viento.

2. Diseño sísmico

En las zonas de riesgo sísmico, los sistemas de cimentación requieren una configuración cuidadosa para soportar las fuerzas sísmicas. Esto abarca:

          • Analizar la posibilidad de pérdida de resistencia del suelo en estado licuado durante las actividades sísmicas.

          • El empleo de articulaciones flexibles capaces de absorber los golpes.

3. Protección contra la corrosión

Para garantizar la durabilidad:

          • Selección de materiales: Uso de ciertos grados de acero que tienen propiedades resistentes a la corrosión.

          • Recubrimientos protectores: Un tipo especializado de pintura o recubrimiento galvanizado en caliente.

          • Diseño de drenaje: Diseño para evitar el drenaje de agua alrededor de la base.

Parámetros de diseño del monopolo eléctrico del monopolo de la torre de antena con diseño de cimentación

La planificación del sitio para la construcción de una torre de antena monopolo eléctrica con diseño de cimentación implica considerar una variedad de parámetros para diseñar que garanticen la seguridad, la durabilidad y la eficiencia. Los parámetros de rendimiento rigen la resistencia estructural, así como la eficiencia eléctrica de los cimientos y la torre.

1. Paso monopolo eléctrico

El cabeceo se define como la distancia que separa dos monopolos adyacentes. Este espaciado debe ser suficiente para garantizar la estabilidad estructural y cumplir con las condiciones de campo electromagnético. Un tono deficiente podría resultar en una gran cantidad de interferencias electromagnéticas y estrés mecánico. Los rangos predominantes son de 6 a 12 metros, dependiendo del terreno y el nivel de voltaje.

2. Nivel de voltaje

La altura y el espacio libre del aislamiento están determinados por el voltaje de transmisión. Las torres monopolo, así como sus cimientos, están sujetos a mayores cargas eléctricas y mecánicas a medida que aumenta el voltaje a 132 kV, 220 kV o incluso 500 kV. 

3. Especificaciones de cables

El tipo y el tamaño del conductor (ACSR, AAAC), así como la tensión (por ejemplo, 240 mm²), influyen en el diseño de la torre. Los conductores montados verticalmente tienen una carga más dinámica que los horizontales y, debido a esto, requieren placas base reforzadas y brazos de soporte más fuertes. 

4. Especificaciones del pararrayos

Se requiere que el sistema de protección contra rayos esté conectado a tierra. Un solo pico o terminal de aire generalmente se monta en la parte superior del reflector y se conecta a la red de puesta a tierra de cimentación con conductores descendentes. 

5. Altura del monopolo eléctrico

Dependiendo del nivel de voltaje, la ubicación y la holgura necesaria, la altura varía de 15 metros a 45 metros. Las torres monopolo deben montarse sobre pilotes o cimentaciones de tipo profundo para hacerlas estables contra el viento y las fuerzas sísmicas, aumentando así la altura del monopolo. 

Mejores prácticas en diseño de cimentaciones

1. Estudios exhaustivos del sitio

Ningún trabajo en los cimientos comienza sin un estudio geotécnico previo. Esto implica la extracción de muestras de suelo, la realización de perforaciones de pozos y diversas pruebas de laboratorio para determinar la capacidad de carga, la elevación del nivel freático y el asentamiento del suelo. Conocer la condición del subsuelo quita gran parte de la carga a los ingenieros para decidir el tipo de zapata o cimentación más adecuada para usar, ya sea zapata, pilote o cajón. En ausencia de estos datos, existe la posibilidad de falla estructural. 

2. Cumplimiento de las regulaciones 

Cada estándar local de ingeniería geotécnica debe ser reforzado por códigos aceptados a nivel mundial como TIA-222-H, junto con puntos de referencia de construcción aplicables a la localidad. El requisito básico de estas normas es que la estructura resista cargas de viento, actividad sísmica y pesos muertos. Seguir estos códigos garantiza la integridad de la estructura durante toda su vida útil. 

3. Inspecciones periódicas 

Buscar grietas, inclinaciones y erosión superficial es la primera etapa para documentar el deterioro en curso. Estas medidas posteriores a la construcción de inspección de los cimientos permiten a los ingenieros determinar su precisión junto con los cálculos de diseño. Las auditorías periódicas ayudan a detectar problemas menores antes de que se conviertan en problemas graves, lo que podría desestabilizar la torre.

4. Planes de mantenimiento

Una estrategia eficaz para el mantenimiento preventivo es esencial. Las comprobaciones periódicas de asentamiento, corrosión y acumulación de agua son algunas de las actividades que pueden aumentar significativamente la vida útil de los cimientos. El mantenimiento rutinario garantiza la seguridad operativa de las torres monopolo, especialmente en condiciones climáticas adversas.

Conclusión

Parte integral de la seguridad de una torre de antena monopolo con diseño de cimentación que monitorea sus parámetros, como control de peso, cantidad de fuerza, daño, tensión estructural bajo uso crítico, lo que permite un alcance superior, nivel de eficiencia de trabajo antenas adyacentes, así como es un componente crítico es el diseño de cimentación donde entran en juego múltiples elementos: encofrado, diseño de construcción, a prueba de fallas, y gatos hidráulicos, subnivelación a medida.  XY Tower contiene más información sobre soluciones de torres monopolo, diseños de cimientos de torres.