Instalaciones para exteriores

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Unidad 10

Instalaciones para exteriores

Desarrollado por: Alberto Escudero Pascual,

IT +46 - Iniciándose con el “Radio Mobile”

Traducido por: Américo Sánchez C, CEPES

Editado por: Jaime Vera (PUCP)

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Torres y Mástiles

En términos de ingeniería, una torre es un

estructura auto soportada, mientras que un mástil

es soportado por vientos, riendas o tirantes.

Los términos “torres” y “mástil” se utilizan a

menudo para el mismo tipo de estructura, lo que

por supuesto puede causar confusión.

Para evitar esta confusion, y cuando sea necesario

hablaremos de torres autosoportadas y torres

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Soportes para antenas (Mástil)

A menudo no es necesario una torre para

soportar una antena, sino que es suficiente un

tubo sujeto firmemente a alguna estructura. Se

emplean tres tipos de instalaciones:

1) montajes para antenas no-penetrantes para el

uso en azoteas planas. (auto soportados).

2) montaje penetrantes para el uso en azoteas

no planas. (empotrados).

3) montaje de pared para el uso en las

estructuras existentes tales como chimeneas o

los laterales de los edificios. (adosados).

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Montajes de Tejado no-penetrantes

En los techos planos se pueden utilizar montajes para la antena que no penetren el piso. Consisten de un trípode colocado en una base de metal o de madera. Luego la base se carga con ladrillos, bolsas de arena, bidones de agua o con cualquier otra cosa pesada. Utilizando este montaje eliminamos la necesidad de perforar el techo con tornillos, evitando potenciales goteras.

1 pieza de 90 cm x 90 cm de acolchado de goma se puede poner debajo de la instalación para proporcionar la protección de la azotea.

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Transceiver Antena Cable Mástil Bloques de cemento Trípode de soporte

Montajes de Tejado no-penetrantes

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Ejemplo de montaje no penetrante

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Montajes de tejado penetrantes

Debe tomar

muchos cuidados para prevenir que el agua ingrese por los agujeros hechos en el techo

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Montaje de Pared

Para aplicaciones donde el techo no es plano o suficientemente fuerte para soportar el peso de el montaje no-penetrantes el montaje de pared es la solución más efectiva.

Este montaje se pone al lado de un edificio, de una pared o de una chimenea.

La estructura debe ser capaz de sostener el peso del mástil, antenas y el transceiver sumado a la fuerza del viento.

Este tipo de montaje requiere perforar cuatro agujeros en la estructura.

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Transceiver Antena Mástil

Lateral del Edif.

Montaje de Pared

(vista lateral)

Cable

Montaje de Pared

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Tipos de Torres

Monopolos

Torres Autosoportadas

Torres Venteadas

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Monopolos

Los monopolos son postes

afilados huecos hechos de

acero galvanizado que se

construyen de tubos

articulados que pueden llegar

hasta 60 metros. La huella

máxima de un monopolo de 60

m es de unos 2x2 m.

Un monopolo utilizado para telefonía celular

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Torrres Auto Soportadas

Las torres autosoportadas son caras pero algunas veces son necesarias, particularmente cuando se requiere de una gran altura. Pueden ser tan simples como un mástil robusto enterrado en una fundación de concreto.

Una torre autosoportada (torre libre) se construye sin tirantes de alambre (vientos). Las torres

autosoportadas tienen una huella más grande que las monopolos, pero todavía requieren un área mucho más pequeña que las torres venteadas.

Debido a su base relativamente pequeña, esta clase de torre son comunes en ciudades u otros lugares donde hay escasez de espacio libre.

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Torres Auto soportadas

Las torres autosoportadas son costosas pero a veces necesarias para la estación base

Una torre existente se puede utilizar a veces para los suscriptores, aunque se deben evitar las utilizadas

para estaciones AM debido a que la estructura entera es activa

No se presentan los mismos inconvenientes con antenas de FM, siempre que se mantenga una

separación de al menos 6 m entre la antena FN y la antena para la WLAN

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Ejemplo Torres Auto soportadas

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Torres Venteadas

Una torre venteada a la que se pueda trepar es

una excelente elección para muchas

instalaciones, pero para estructuras muy altas

se necesita una torre autosoportada. Las torres

venteadas son mucho más económicas pero

ocupan un área considerable ya que los vientos

deben estar anclados a una distancia de la

base que es por lo menos la tercera parte de la

altura. Cuando se dispone de terreno, una torre

venteada es ideal para cubrir todas las

necesidades de comunicaciones , incluyendo

Internet Inalámbrico, celulares y radiodifusión.

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Torres Ventadas

Una torre armable se hace normalmente de aluminio con una sección transversal triangular, cerca de 30 centímetros por lado.

Cada sección tiene cerca de 3 m de largo y varias secciones se pueden empernar juntas para lograr la altura requerida

La torre debe estar correctamente venteada para

soportar el viento previsto en el área, así como el peso de el equipo y una persona.

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Ejemplo Torres Ventadas

Una torre venteada con 2

niveles de vientos fijados en tres puntos cada uno. Puerto Ayora, Isla de

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Ejemplo Torres Venteadas

Detalle del anclaje de los vientos, llamado “muerto”.

Dato práctico: se recomienda como distancia entre el anclaje y la base de la torre 60% la altura de la torre.

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Consideraciones para el montaje de la

antena del

suscritor

• Ubique las antenas de modo que tengan línea de vista clara a las antenas del otro punto del enlace.

• No debe haber obstrucciones dentro del azimut de ±10 grados de la vista de la antena.

• Montar las antenas cerca del borde del tejado (en una azotea superior plana) ayuda a prevenir problemas con el ultimo requisito y con reflexiones . Esto se debe hacer en el borde que esta frente al enlace.

• Si las antenas tienen que ser montadas a más de 4m sobre el tejado, una torre armable puede ser una mejor solución para permitir un acceso más fácil al equipo y para prevenir el movimiento de la antena durante los vientos fuertes.

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Consideraciones para el Montaje de la

Antena del

suscritor

• Otras consideraciones incluyen la proximidad del despliegue del cable en el tejado.

• Cuando se localiza el mástil de la antena es deseable tenerlo en cerca proximidad al sistema de aterramiento del edificio de estar presente. Entonces se convierte en algo fácil proporcionar una resistencia corta, baja resistencia, conectándolo al sistema de tierra del edificio.

• Las condiciones para el diseño de la trayectoria de la microonda se deben considerar por ejemplo la separación de la curvatura de la tierra y de la zona de Fresnel.

• Observe el edificio local y los códigos eléctricos al funcionar todos los cables.

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Consideraciones del Montaje de

antena para la

Estación Base

Lo primero es elegir para la estación base es una antena omnidirectional .

Un omni proporcionará la cobertura máxima para su dinero.

Desafortunadamente, la mejor localización para la antena omni es el tope de una torre. Esta localización se toma muy a menudo por lo que hay recurrir unir el omni a un lado de la torre.

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Consideraciones del Montaje de

antena para la

Estación Base

La antena Omni tiene 3 especificaciones básicas:  Razón de Onda Estacionaria (VSWR),

Patrón de radiación Vertical, Patrón de radiación Horizontal.

Cualquier objeto de metal cercano afectará todas las anteriores

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Consideraciones del Montaje de

antena para la Estación Base

Esto es fácil de entender si uno considera el funcionamiento de una antena Yagi-Uda,

donde tenemos solamente un elemento activo, pero la adición del reflector y de los directores afectará la ganancia.

Así, cualquier objeto conductor que esté alrededor afectará su funcionamiento.

Para evitar este problema, debemos alejar

nuestra antena al menos 2 longitudes de onda de cualquier objeto metálico.

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Consideraciones del Montaje de

antena para la Estación Base

Razón de Onda Esatcioanria (VSWR) :

Cualquier objeto conductor reflejará parte de la señal.

Los radioaficionados algunas veces ajustan la VSWR de una antena variando su distancia a la torre.

Separar la antenas al menos 25 cm será suficiente para obviar este efecto a 2,4 GHz

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Consideraciones del Montaje de

antena para la Estación Base

Patron de radicación Horizontal

El patron horizontal de una omni se asemeja a un circulo. Un tubo

pequeño cerca de la antena puede actuar como un director o reflector, cambiando la ganancia a mas de 3 dB en ciertas direcciones,

modificando sustancialmente el patrón de radiación

Un objeto más grande como la parte posterior de una parábola puede

bloquear totalmente la señal en una dirección dada

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Consideraciones del Montaje de

antena para la Estación Base

Patrón de radiación Vertical

La ganancia de una omni es

consecuencia de la estrechez del haz vertical.

Una torre autosoportada normalmente se va estrechando al subir,de manera que sus paredes están inclinadas. Esto causa que el haz de una omni adosada a uno de los lados se dirija hasta 5

grados hacia arriba.

Una omni tipica de 15 dBi tiene un haz vertical de 8 grados, por lo que la

mayor parte de la señal se envía donde no hay suscritores.

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Consideraciones Instalación

Antes de instalar, hacer un SITE SURVEY

• Determine la existencia de línea de vista (Radio Mobile)

• Tenga a mano un GPS para obtener las coordenadas

• Use un buen binocular para encontrar el otro extremo.

• Revise si existen otras antenas en edificios cercanos.

• Si esá disponible, use un analizador de

espectro, si no utilice una computadora portátil con software que permita ver la potencia y la frecuencia de las señales presentes.

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Tipos de instalación

Instalación en un cerro:

no requiere torre alta , se construyo una caseta para instalar los

equipos.

Facilita el trabajo y proteje a los equipos

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Tipos de instalación

Instalación en un torre :

El terreno era plano, se requiere torre altas , se instalaron los equipos en la torre.

Reduce costos, expone a las condiciones del ambiente a los equipos.

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Consideraciones Instalación

Cerciórese de seguir las regulaciones locales

Calcule la pérdida en el espacio libre:

L = 92,4 + 20 log(f/GHz) + 20 log(d/km)

a 2,4 GHz:

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Consideraciones Instalación

Realice una “Instalación de prueba” primero:

• tome un tubo de 2 m y coloque una antena de 24 dBi • Conecte el radio y busque la señal del otro extremo. • Verifique la calidad y la nivel de la conectividad

• observe el ángulo horizontal de la antena

• observe la altura

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Consideraciones Instalación

Las pruebas previas de los equipos, antes de enviar los equipos al campo, facilita la detección de fallas.

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Consideraciones Instalación

La parte mas importante de la instalación (Antena): • Cerciórese de que el montaje sea FUERTE

• Que no se moverá en viento (las cargas de la antena son altas)

• Buena puesta a tierra, barra de tierra o similar.

• El coaxial se ata abajo con abrazaderas que no lo apreten.

• El desviador de rayos, “Lightning arrestor” se conecta a tierra.

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Consideraciones de Instalación

Mantenga corta la longitud de cable coaxial

− No mayor que 15 metros

Considere colocar el ardio adyacente a la antena, eliminando por completo las pérdidas de RF

Use fibra óptica para extender el alcance

Selle y asegure todas las conexiones con cinta

autofundente o masilla para intemperie ( la cinat de electricista -teipe- no es suficiente.

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Cajas herméticas

La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos de USA

(NEMA -National Electrical Manufacturers Association)

estipula normas para proteger el equipamiento eléctrico de la lluvia, la nieve, el polvo y otros contaminantes. Una caja que cumpla la clasificación NEMA 3, o mejor, es

adecuada para el uso en climas benignos. NEMA 3R es algo inferior a la anterior, provee protección contra la

lluvia pero no la lluvia empujada por el viento. Una

NEMA 4 protege además contra el choro de una

manguera.

NEMA 4X cumple con lo anterior, pero además es a

prueba de corrosión. NEMA 6 provee una excelente

protección aun cuando esté expuesta a hielo o agua con una manguera, y además puede estar completamente sumergida en agua por un tiempo limitado.

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NEMA

Caja NEMA 4 con enrutador inalámbrico instalada a 4765 m de altura. Mérida, Venezuela

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Seguridad

Cuando esté trabajando en las alturas utilice siempre arnés de seguridad amarrados a la torre.

En muchos países se requiere entrenamiento especial para estar autorizado a trabajar en torres por encima de cierta altura.

Evite trabajar en las torres cuando haya fuertes vientos o tormentas.

Cuente siempre con un compañero, y suba sólo

cuando haya buena luz. Trabajar en una torre puede llevar más tiempo del que usted piensa y es

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Tipos de Arnés

Otras herramientas para escalar que son relevantes:

Elslingas, Mosquetones, Cuerdas, ropas apropiadas para la misión

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Tipos de Arnés

Otras herramientas para escalar:

Es la linea de vida: es un cable de acero que de la base a la punta de la torre que , en conjunto con un freno

mecanico permite suvir a una torre con seguridad, se

recomienda en torres altas (> 30m) donde se va a subir muchas veces(por ejemplo si los AP estan en la punta de la torre).

Observe que el arnes es de 4 puntos.

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Puesta a tierra del Mástil

Se recomienda que el mástil de la antena esté conectado al sistema de tierra del tejado del edificio o a un sistema de tierra separado.

El mástil se debe conectar con el sistema de tierra con un cable de cobre tipo AWG #10 o más grueso

Utilice las abrazaderas de tierra correctas para unir el cable al mástil y al sistema de tierra.

Cerciórese de que el cable esté haciendo una buena

conexión eléctrica, quite toda la pintura y corrosión del área que una a la abrazadera.

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Proteja los conectores contra la exposición

Los conectores deben ser protegidos con tape especial o compuesto, puesto que la humedad dentro de los conectores es la causa principal observada de fallas de CPE

Los cables deben tener lazos de goteo para prevenir que el agua ingrese al transmisor-receptor.

Utilice la grasa dieléctrica en la conexión de la abrazadera para prevenir cualquier actividad de la electrólisis debido a los metales disímiles.

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Documentar los proyectos

Nadie construye una casa sin un plano.

Documentar los proyectos

debidamente permite detectar fallas antes de tiempo,

coordinar el trabajo entre varios actores, realimentarse en las modificaciones, programar tiempos, presupuestar