1 MANUAL PARA LA REALIZACIÓN DE LOS TRABAJOS DE MANTENIMIENTOS Y
CONSERVACIÓN DE LAS TORRES DE TELECOMUNICACIONES
Monografía
AUTORES:
Dra. Ing. Marietta Llanes Pérez Dra. Ing. Odalys Álvarez Rodríguez
Dr. Ing. Vivian Elena Parnás
Departamento de Construcciones Facultad de Ingeniería Civil
Universidad Tecnológica de La Habana “José Antonio Echeverría”
CUJAE 2019
Contenido
1.Introducción ... 5
2. Generalidades de las torres de telecomunicaciones. ... 6
2.1-Aspectos a considerar en la elección del tipo de torre. ... 12
3 Estudio de normas y documentos. ... 13
4. Fallas ocurridas en estructuras metálicas producto de la falta de mantenimiento ... 19
4.1-Inspección visual en torres de telecomunicación autosoportadas. ... 22
5. Principales deterioros que se presentan en las estructuras metálicas producto de la falta de mantenimiento ... 24
5.1 La corrosión. Tipos de corrosión ... 25
5.2. Corrosión por picadura ... 25
5.3 La corrosión de la hendidura... 25
5.4 Corrosión bimetálica o galvánica ... 26
5.5 Corrosión por tensión ... 27
5.6 Corrosión intergranular ... 27
5.7 El juego de las uniones ... 27
6. Conformación de una herramienta para la realización de las inspecciones a las torres ... 28
6.1-Precisión de los aspectos principales para la conformación de la herramienta de evaluación. ... 28
6.2- Análisis de los factores de ponderación para calcular el índice de condición general de la estructura. ... 30
6.2.1-Torres autosoportadas ... 30
6.2.2-Torres atirantadas. ... 31
6.2.3-Torres soportadas por cubiertas de edificios ... 32
7. Elaboración de la herramienta de evaluación del estado físico de la estructura. ... 34
7.1-Consideraciones a tener en cuenta en la evaluación. ... 36
7.2 - Herramienta de evaluación para la torre autosoportada. ... 38
7.3- Herramienta de evaluación para la torre atirantada. ... 43
7.4- Herramienta de evaluación para la torre soportada por cubiertas de edificaciones. ... 50
7.5- Cálculo del índice de condición general de la estructura. ... 51
7.5.1-Torres autosoportadas. ... 52
7.5.2-Torres atirantadas. ... 52
7.5.3 Torres sobre cubiertas de edificios ... 52
7.6 Acciones de mantenimiento que deben ser realizadas según la condición física de la estructura. ... 54
8. Confección del Catálogo de deterioros para los trabajos de mantenimiento. ... 57
8.1 Catálogo de deterioro en torres autosoportadas. ... 58
8.2- Catálogo de deterioro en torres atirantadas. ... 85
Deterioros en los cables ... 110
8.3- Catálogo de deterioro en torres sobre cubiertas ... 123
8.3.1- Tratamiento de las cubiertas donde se han de colocar torres de telecomunicación. ... 131
Referencia Bibliográfica ... 132 Bibliografía………
.133
Agradecimientos
Queremos agradecer a los Ingenieros Daysson Torres Fuentes, Raidel Lima Montelier, Anabel García Lorente y Yamilé Solano García que en su período de estudiante realizaron las tesis de diploma enfocados a esta temática y aportaron gran parte de la información que aquí se presenta.
También queremos agradecer al Ingeniero Alberto Hernández de Radio Cuba que contribuyó, desde su oponencia a este trabajo, en el mejoramiento del mismo.
Introducción
Las comunicaciones en la actualidad juegan un papel cada vez más importante en el desarrollo y la defensa de un país. El progreso de la televisión, de la telefonía celular y el desarrollo general de las telecomunicaciones, que son de gran importancia a la sociedad, ha motivado la necesidad de velar por mantener en condiciones óptimas el funcionamiento de las torres de telecomunicación que sirven de infraestructura a esta función, ya sea por constituir una antena o por servir de soporte a ellas. Para mantener el estado óptimo de las mismas es necesario establecer acciones de mantenimiento que lo garanticen, a partir de una evaluación de la condición ideal de trabajo de la torre, de manera que incida en el aumento de su vida útil y que no se afecten las transmisiones.
Cuba no está exenta de estos cambios que están ocurriendo a nivel mundial, debido al acelerado desarrollo de las telecomunicaciones, se ha incrementado el uso de este tipo de torres, existiendo sólo entre televisión y radio, más de 400 torres de telecomunicación. Desde el triunfo de la Revolución hasta la actualidad nuestras transmisiones han sufrido cambios significativos debido a la aparición de la telefonía celular y a la incorporación de nuevos canales a la televisión nacional. Por esta razón la cantidad de torres de telecomunicaciones ha aumentado significativamente.
Estas estructuras están conformadas por un material (acero) que las hace más vulnerables debido a las características climatológicas existentes en Cuba; la realización del diseño, construcción y mantenimiento adecuado permitirá que la estructura pueda funcionar con mayor eficiencia. Cuando la torre está exenta de un correcto mantenimiento puede ocasionar un aumento de los daños en la misma y contribuir al fallo en caso de que sea afectada por fuertes vientos.
Las torres requieren de un mantenimiento regular para la detección de defectos a temprana edad, para ello es imprescindible realizar una correcta evaluación de los principales aspectos que pueden provocar daños en la estructura. La realización a tiempo de estas tareas permitirá la seguridad pública, disponibilidad de la red, la estética del medio ambiente y la calidad de vida de la estructura en un tiempo determinado.
La vulnerabilidad estructural de torres de telecomunicaciones constituye hoy para Cuba un problema importante no sólo por las consecuencias económicas sino las sociales, debido a la función de estas estructuras dentro de la red de comunicación nacional y especialmente en el pronóstico, prevención y recuperación ante los desastres.
El proceso de evaluación de la vulnerabilidad estructural de torres telecomunicaciones tiene múltiples aristas por lo que se hace muy difícil abarcar la totalidad de los aspectos involucrados en un solo trabajo. En Cuba el organismo encargado de todo lo concerniente a este tipo de estructuras es el Ministerio de la Informática y las Comunicaciones (MIC). Este trabajo constituye un documento importante para la confección de la Norma cubana de estructuras de acero para antenas, que contiene aspectos de diseño, constructivos y de mantenimiento de este tipo de estructuras.
2. Generalidades de las torres de telecomunicaciones.
Desde que el hombre comenzó a tener dominio de la naturaleza comenzó a modificarla con el fin de lograr provecho de ella. Empezó a construir, primeramente, con fines de refugio y protección, y notó que realizar construcciones elevadas le ofrecía ventaja ya sea como elemento de vigilancia o de combate, para lo cual se valió de las estructuras con formas de celosías. Inicialmente empleó como material la madera, pero una vez llegada la Revolución Industrial, en el siglo XIX, la que trajo consigo la aparición del hierro como elemento constructivo y posteriormente del acero, desplazaron a la madera por las ventajas que presenta, siendo demolidas la mayoría de las torres de madera antes del 1960 debido al auge que tomaba el acero como elemento constructivo, tal fue el caso de la de la torre La Muehlacker en Alemania.
Las torres pueden tener diversas funciones, servir como control del tráfico aéreo, para las comunicaciones radiales, para medir parámetros meteorológicos a gran altura, para tener acceso a objetos que se encuentran a gran altura, como una especie de andamios, como faros, como soporte de antenas y parábolas para la trasmisión televisiva, para fines turísticos (en la cúspide se construyen restaurantes y el atractivo principal se debe a la altura en que se encuentran) y como símbolos o expresiones artísticas (Torre Eiffel con una altura inicial de 300m y prolongada a 325m con una antena).
Otro emblema de las construcciones metálicas lo constituye la torre de Tokio que aunque no es tan famosa como la Eiffel la supera en altura, midiendo 332,6 m. Fue construida en 1958 e inicialmente se ideó para la transmisión de televisión, aunque en 1961 se instalaron antenas de radio, de manera que la torre se utiliza actualmente para ambos tipos de señales y como soporte para canales como NHK, TBS y Fuji TV.
Figura 2.1: Torre Eiffel Figura 2.2: Torre de Tokio Figura 2.3: Torre de Montjuïc
A partir del descubrimiento de la electricidad, grandes inventos fueron revolucionando el concepto de las comunicaciones, de esta forma surge el teléfono inventado por Alexander Graham Bell, que logra la primera transmisión de la voz en 1876; estos primeros sistemas telegráficos y telefónicos utilizaban cable para lograr la transmisión de mensajes. Posteriormente, con los avances en el estudio de la electricidad, el físico alemán Heinrich Hertz descubre en 1887 las ondas electromagnéticas, estableciendo las bases para la telegrafía sin hilos. Pero no fue hasta el siglo XX, cuando se inventan los tubos al vacío y el surgimiento de la electrónica que se logran grandes avances, como la invención de la radio en 1895, las torres de celosía adquirieron mayor uso extendiéndose de esta forma por todo el mundo. Luego surge la televisión, la telefonía celular y toda la tecnología wi-fi en los últimos años, lo que ha ampliado su uso como soportes de antenas para las comunicaciones inalámbricas.
Las primeras torres de telecomunicaciones instaladas en Cuba están asociadas al surgimiento de las emisiones radiales. El 10 de octubre de 1922 surge la primera emisora radial cubana, PWX, un transmisor de escasa potencia instalado por la Cuban Telephone Company. Posteriormente llega la televisión en fase experimental en noviembre de 1949 y con ella surgieron las primeras torres soporte de antenas en la nación.
La Radiodifusión y la Televisión, después de la nacionalización en 1960 pasaron a integrar el ICRT (Instituto Cubano de Radio y Televisión) y en 1968 los transmisores de radio y televisión, así como los enlaces comenzaron a ser operados por el Ministerio de Comunicaciones.
La necesidad de llevar las transmisiones radiales en un primer momento, y luego las televisivas, condujo al Ministerio de las Comunicaciones a instalar nuevas torres de transmisión por todo el territorio nacional. (Figura 2.4).[1]
Figura 2.4: Distribución de torres de celosías en el territorio nacional.
Las torres de telecomunicaciones son estructuras de forma reticular, las que según su forma estructural están constituidas por elementos lineales vinculados por sus extremos lo cual forma un disco rígido espacial cinemáticamente invariable. La disposición de elementos lineales las hace muy económicas puesto que se puede alcanzar grandes alturas con un ahorro considerable de material con relación a otro tipo de estructura, además de que es muy adecuada ante las cargas ecológicas de viento ya que la forma reticulada que tiene le ofrece poca resistencia al viento amortiguando la fuerza que llega a la estructura.
De acuerdo a la funcionalidad de las torres de telecomunicaciones pueden ser clasificadas en torres radiadoras y torres portantena. Las torres radiadoras constituyen en sí mismas una antena ya que ellas son emisoras de señales. Las torres portantena se diseñan para soportar as través de acoples los diferentes tipos de antenas. Ambos tipos de torres se encargan de asegurar las trasmisiones de radio y televisión a la población a lo largo de toda la Isla utilizando para dicho propósito disímiles tipologías tanto de fabricación nacional como internacional.
✓ Angulares
✓ Tubulares
✓ Mixtas
✓ Cuadradas
✓ Triangulares
✓ Rectangulares
✓ Autosoportadas
✓ Atirantadas
-Según su tipología estructural las torres pueden ser autosoportadas o atirantadas:
Las torres autosoportadas (Figura 2.5) se comportan como vigas en voladizo frente al viento y las cargas sísmicas y su fuente de apoyo lo constituye la tierra. El peso propio actúa de forma favorable a la estructura, por lo que la torre y sus elementos requieren menor sección transversal. Las torres más eficientes son las construidas con elementos lineales (perfiles laminares o secciones tubulares) de acero en forma de celosía. El uso de las celosías evita la exposición de una superficie llena y plana a la acción del viento permitiendo mayor ligereza con suficiente rigidez.
Figura 2.5: Torres autosoportadas.
Las torres atirantadas (Figura 2.6) permiten mayor ligereza y menor consumo de material que las torres autosoportadas. Estas se encuentran arriostradas mediante cables (vientos) en tres direcciones radiales a diferentes niveles de altura de la torre. Pueden tener sección triangular o cuadrada en planta. Su inconveniente radica en que necesitan mucho espacio o terreno circundante a la torre para el anclaje y requieren grandes bloques de cimentación para el anclaje de los cables que son los que constituyen el sustento de la estructura.
La gran mayoría de las torres se ubican sobre el terreno, y otras se ubican sobre cubiertas de edificios (Figura 2.7) a todo lo largo del país, aunque no se conoce con exactitud la cantidad de estas últimas torres, se sabe que constituyen un número importante de todas las existentes en el país. Se hace necesario el estudio de todas las torres independiente de su ubicación aunque según su emplazamiento pueden aparecer diversos tipos de deterioros y en el último caso, es necesario en el proceso de mantenimiento revisar los deterioros de las cubiertas.
En el caso de las torres ubicadas sobre cubiertas se detectaron que existen tanto torres autosoportadas como atirantadas, en ambos casos se emplearon tensores para su sujeción a las cubiertas que les sirven de apoyo [2].
Figura 2.6: Torres atirantadas.
Figura 2.7: Torres sobre cubiertas de edificios.
Según su sección transversal en planta las torres pueden ser de sección cuadrada, rectangular o triangular; las más comunes son de sección cuadrada o triangular. De estos tipos, la que más consumo de materiales requiere son las cuadradas, aunque su comportamiento ante el efecto de torsión es mejor puesto que tiene mayor rigidez.
Con relación a sus elementos se agrupan en tres tipos, las que son constituidas por perfiles laminados abiertos (canal, angular de alas iguales y desiguales), otras conformadas por elementos tubulares y las mixtas que son combinaciones de los anteriores (usan perfiles laminados abiertos y elementos en forma de tubo). La unión entre los elementos componentes de la torre se realiza por medio de pernos y planchuelas o directamente entre perfiles con pernos.
Las torres atirantadas son más económicas que las autosoportadas puesto que requieren menos material, pero requieren más disponibilidad de espacio en los terrenos donde se pueden ubicar. El porciento de torres atirantadas soporte de antenas mayores de 30 metros es de un 75% con respecto al total de torres existentes en el sistema nacional de radiodifusión.
Existen diversas tipologías de torres atirantadas de fabricación nacional como el tipo Babiney, las Primer Congreso, las MAR 300 y las MAR 181. Estas tipologías existentes son de sección triangular constante en la altura. Los elementos más utilizados para su construcción son perfiles laminados abiertos. Las torres pueden ser empleadas de diferentes formas, unas como soporte de antenas y otras donde la estructura es la propia antena o elemento transmisor.
Cuando se construye una estructura metálica es necesario prestarle mayor atención que a otras estructuras ya que el material componente principal es acero y esta demanda de un mantenimiento mayor ya que el mismo es más vulnerable a la acción del medio ambiente agravándose en las condiciones de Cuba, la que está caracterizada por una alta humedad y gran salinidad. Además, el hecho lo acrecienta que en muchos de los casos estas estructuras están ubicadas en lugares a gran altura y en zonas cercanas a la costa en cuyos sitios las condiciones son más agresivas y el acceso a las mismas, en ocasiones, es muy difícil y complicado, lo cual contribuye a que el mantenimiento que se le debe realizar no sea tan sistemático y periódico como se requiere.
En el mundo existen torres que han fallado por falta de mantenimiento, pero el principal problema de estas estructuras es producto de la acción del viento o sismo a las que pueden estar sometidas. Pero si la estructura presenta un deficiente mantenimiento contribuye a las fallas estructurales cuando la condición física de la torre no es adecuada, lo cual conduce a que las mismas no puedan seguir desempeñando sus funciones principales ya sea como soporte de antenas y parábolas para la trasmisión televisiva o para comunicaciones radiales, lo que es de vital importancia debido a que esa es su función principal y además, en nuestro país, el Estado Mayor Nacional de la Defensa Civil, en caso de desastres, se apoya fundamentalmente en las comunicaciones para llevar a cabo los planes emergentes y de rehabilitación.
En algunas las normas internacionales estudiadas, se establecen acciones de mantenimiento, pero en estas no parten del estado físico de la torre, ni constituyen una herramienta para evaluar su estado. Por las razones expuestas, por la necesidad de prolongar la vida útil de estas estructuras y de garantizar la resistencia de las mismas se hace necesario estudiar el mantenimiento de estas estructuras como un proceso que parta de la evaluación física de la torre y culmina con acciones de mantenimiento propuestas según la condición en que se encuentre. Se propone y presenta aquí una herramienta para evaluar la condición física en las torres atirantadas y autosoportadas, las acciones de mantenimiento asociadas al estado en que se encuentren y un conjunto de fichas técnicas para cada una de las torres que permita desarrollar un mejor trabajo de mantenimiento a estas estructuras.
2.1-Aspectos a considerar en la elección del tipo de torre.
Existen una serie de aspectos que deben ser considerados en el momento de elegir el tipo y las dimensiones de la torre a utilizar y estos son: [3]
1) Carga de la antena
Según sea el tipo (figura 2.8) y peso de la antena, la resistencia al viento que ofrece y la altura a la que estará colocada, se obtendrán distintas respuestas en el comportamiento de la torre. Las formas curvadas y las perforadas ofrecen menos resistencia a la fuerza del viento mientras que los platos sólidos presentan más resistencia por lo que se deben evitar en zonas de vientos fuertes.
Figura: 2.8: Distintos tipos de antenas. (tomado de Luzardo, A. C. 2009).
2) Espacio requerido para la instalación
Este es uno de los aspectos fundamentales cuando se decide el tipo de torre a utilizar.
Como se mencionó anteriormente, cuando existe disponibilidad de espacio la tendencia
es usar torres atirantadas mientras que en espacios reducidos se utilizan las torres autosoportadas.
3) Altura de la torre
Cuando se necesita una torre muy alta, las atirantadas son la mejor opción, siempre que cumplan con todos los requisitos necesarios. Actualmente algunas de estas estructuras construidas alcanzan más 600 m de altura.
4) Presupuesto
Para el cálculo del presupuesto han de tenerse en cuenta las herramientas, maquinarias y equipos que son necesarios para la construcción y montaje de la torre, además de los costos de inspección y mantenimiento que han de ejecutarse durante toda la vida útil de la estructura, a este presupuesto habría que agregarle los costos de materiales usados para la construcción y mantenimiento de la torre que van a depender fundamentalmente del proveedor.
3 Estudio de normas y documentos.
Se consultaron varias normas y documentos relacionados no sólo con las torres de telecomunicación sino también con las estructuras metálicas, en busca de aquellos que mencionaran aspectos relacionados con las lesiones, técnicas de intervención y el mantenimiento que se le debe dar a estas estructuras. Se analizaron tanto norman internacionales como la norma cubana NC 61-13 de 1981. Planta exterior de Radio y Televisión. Reglas generales para el mantenimiento [14], aún vigente en el país, basada fundamentalmente en una norma soviética. Dicha norma se emite como una guía general del mantenimiento preventivo y en caso de fallo, correctivo, a los sistemas de radiación. Clasifica los mantenimientos por la periodicidad del mismo en mensual, trimestral, semestral, anual, bianual y quinquenal y dentro de cada uno define a que tipos de torres y partes de esta o de los sistemas de transmisión se le darán los mantenimientos preventivos. Esta normativa es muy general y no establece los posibles desperfectos o lesiones que pueden presentarse en los elementos componentes de la torre, tales como: corrosión de partes o uniones, deformación de los elementos, pérdidas de elementos y de uniones, entre otros. Las reglas del mantenimiento de los elementos estructurales componentes de la torre están referidas fundamentalmente a la pintura.
Tampoco aborda las reglas generales para el mantenimiento de las torres apoyadas sobre
cubiertas de edificaciones existentes. No relaciona la periodicidad del mantenimiento, ni las acciones a realizar con el ambiente en que está ubicada la torre.
A nivel mundial la información que se tiene acerca del mantenimiento a torres de telecomunicaciones es limitado, puesto que las normas y regulaciones sobre el tema principalmente analizan el diseño, revisión, ejecución y montaje y hacen muy poca referencia a los aspectos relacionados con la evaluación del estado físico de este tipo de estructura y las acciones de mantenimiento que deben realizarse ante la existencia de determinados procesos patológicos. A partir de estudios de normas y regulaciones internacionales y considerando lo establecido en la norma cubana se plasmará una serie de aspectos que deben ser tenidos en cuenta durante el proceso de mantenimiento y conservación de estas estructuras.
La tabla 3.1 y 3.2 muestra las principales normativas consultadas, así como algunos de los principales documentos relacionados al tema y los aspectos vinculados con el mantenimiento que estos tienen en cuenta.
Las tablas 3.3 y 3.4 muestran cómo abordan las normas los aspectos relacionados con la protección a la corrosión y la evaluación de la estructura (frecuencias de inspección) respectivamente.
En cuanto a los posibles deterioros, la norma canadiense y la americana son las que abundan en este aspecto, ofreciendo un listado de algunos de los deterioros que pueden presentarse en los distintos componentes de las torres, sin embargo, no ofrecen imágenes que permitan identificarlos visualmente.
En el caso de las acciones de conservación, como se observa en la tabla 3.1, las normativas consultadas no hacen referencia a toda la gama de acciones que se deben desarrollar para el mantenimiento de las torres de telecomunicación, sólo en algunos casos y de forma muy breve se especifican las acciones de reparación que se deben acometer sobre algunas lesiones, fundamentalmente la corrosión, al ser este el fenómeno que más incide en las estructuras metálicas generalmente, siendo un punto de coincidencia en la mayoría de los casos que la galvanización en caliente es el proceso más utilizado para la protección contra dicha corrosión.
Tabla 3.1: Principales normas y documentos, y aspectos que estos abordan.
Norma País Protección contra la corrosión Evaluación de la estrctura Posibles deterioros Posibles causas Acciones para la conservación
(NC 61-13 de 1981). Planta exterior de Radio y
Televisión. Reglas generales para el mantenimiento
Cuba X 1
(DIN 4131) Torres de acero
portadoras de antenas Alemania X X
(CIRSOC 306) Estructuras de acero para antenas (1992)
Argentina X (CANTV NT-001 y NT-
003) Normas y
especificaciones para torres y estructuras de soporte de antenas de transmisión
Venezuela X X
(Eurocode 3) Design of
steel structures Inglaterra X
(CAN/ CSA S37-01) Antennas, Towers, and Antenna-Supporting Structures (2001)
Canadá X X X
(ANSI/TIA-222-G) Structural Standards for Steel Antenna Towers and Antenna Supporting Structures (2005)
Estados
Unidos X X X X
Otros documentos Tower Lifecycle
Management (2009) [9] X X
Guyed tower. Inspection
and Maintenance [10] X X X
Especificaciones Técnicas
“Mantenimiento de Torres y mástiles”[11]
Paraguay X
1 fundamentalmente pintura
16 En la tabla siguiente se puede analizar que la mayoría de las normas coinciden en que la protección contra la corrosión se debe realizar mediante la inmersión de la estructura en galvanizado caliente, además se debe inspeccionar la estructura después de la presencia de huracanes, tormentas, tornados, sismos o cualquier otro fenómeno natural que atente contra la misma. En la mayor parte de las mismas no se especifica cómo realizar las inspecciones y el mantenimiento de las torres y estructuras de soporte de antenas ni se propone cómo evaluar la condición física de estas estructuras durante su explotación.
Tabla 3.2: Resumen de los aspectos relacionados con el mantenimiento de torres de telecomunicaciones que aparecen en las normas internacionales [2]
Normas País Requerimientos en la construcción y montaje Uniones Protección contra la corrosión Cables Requisitos aeronáuticos Sistema de aterramiento Evaluación de la estructura
(ANSI/TIA-222-G) Estados Unidos x x x x x x x
(CANTV NT-001) Venezuela x x x x x x x
(DIN4131) Alemania x x x - x x x
(CIRSOC 306 y
SN-An.2-39.11) Argentina x x x x x x x
(CAN/CSA S37-01) Canadá x x x x x x x
BRITANICA Inglaterra - x x - - - -
NC 61-13 de 1981 Cuba - - x x x x -
Tabla 3.3: Protección contra la corrosión.
Normas Protección contra la corrosión
(DIN 4131) Torres de acero portadoras de antenas
Las torres portadoras de antenas, incluyendo sus medios de unión, deben estar protegidos de forma fiable contra la corrosión. Para los recubrimientos y revestimientos se proponen dos métodos: la galvanización por inmersión en caliente y la aspersión térmica. Se recomienda además que en atmósferas fuertemente agresivas (industria, ciudades, costas, etc.) debe preverse la incorporación de recubrimientos adicionales que se adhieran bien al zinc.
(CIRSOC 306) Estructuras de acero para antenas (1992)
Las estructuras deben protegerse mediante inmersión de todas sus partes (incluso accesorios) en zinc en estado de fusión. El espesor de la capa de zinc para cada elemento varía de acuerdo a la clasificación de la estructura (tipo A, tipo B y tipo C) realizada en esta norma.
Las partes defectuosas de la capa de zinc pueden repararse mediante procedimientos adecuados como, por ejemplo: soldaduras con estaño, sopleteado con zinc, capas de pintura de zinc de suficiente espesor. En zonas de atmósfera muy agresiva (industrias, ciudades y costas marítimas) conviene aplicar capas adicionales de pintura.
(CANTV NT-001 y Todos los miembros y componentes de acero tendrán protección de zinc.
17 NT-003) Normas y
especificaciones para torres y estructuras de soporte de antenas de transmisión
El galvanizado en caliente es el método preferido, pero se acepta cualquier otro que suministre un control equivalente contra la corrosión.
Se explican los distintos tipos de corrosión así como los métodos para su control.
(Eurocode 3) Design of steel structures
El paso más importante en la prevención de los problemas de corrosión es la selección de un grado apropiado de acero inoxidable, con los procedimientos de fabricación adecuados para el medio ambiente dado.
Sin embargo, incluso después de especificar un acero, es necesario cuidar todos los detalles para alcanzar su plena resistencia a la corrosión.
(CAN/ CSA S37- 01) Antennas, Towers, and
Antenna-Supporting Structures (2001)
La mayoría de las estructuras de comunicación requieren de protección contra la corrosión. La galvanización en caliente ha demostrado ser el método más satisfactorio y económico. En las áreas con una atmósfera altamente corrosiva industrial o ambiental, se debe considerar la posibilidad de establecer otro tipo de protección, además de la galvanización. Los revestimientos deben aplicarse antes de la erección debido a la altura y las restricciones operativas de la mayoría de las torres.
(ANSI/TIA-222-G) Structural Standards for Steel Antenna Towers and
Antenna Supporting Structures (2005)
Todos los miembros de acero deben tener un recubrimiento de zinc. El galvanizado en caliente es el proceso preferido. Otros métodos que provean un control equivalente de la corrosión son aceptados.
Esta norma ofrece además un anexo donde se exponen algunos métodos para el control de la corrosión.
(NC 61-13 de 1981). Planta exterior de Radio y Televisión. Reglas generales para el mantenimiento
No hace referencia directa al tratamiento por aparición de la corrosión en las partes componentes de la estructura. En cambio, establece para diferentes períodos el mantenimiento con pintura de las partes afectadas.
18 Tabla 3.4: Evaluación de la estructura.
Normas Evaluación de la estructura
(DIN 4131) Torres de acero portadoras de antenas
La supervisión del estado se extiende a modificaciones de la estructura portadora reconocibles en el exterior y, por lo general debe tener lugar:
• Una vez al año
• Después de un atormenta fuerte
• Después de una helada inusualmente intensa
• Después de sucesos extraordinarios
Al menos cada 6 años deben examinarse todos los componentes y conexiones que estén implicados en el mantenimiento de la estabilidad de la estructura portadora.
(CANTV NT-001 y NT-003) Normas y especificaciones para torres y estructurasde soporte de antenasde transmisión
Las torres y estructuras de soportes de antenas existentes se evaluarán cuando se presente alguna de las siguientes situaciones:
• Cambios en el tipo, dimensiones o cantidad de accesorios tales como:
antenas, guías de onda, plataformas, escaleras, etc.
• Modificación estructural previa de la torre o estructura de soporte para antenas.
• Cambio en las condiciones de servicio.
• Estructura que presenten daños debido a la acción del viento o el sismo.
• Evidentes manifestaciones de deterioro en la estructura portante de carácter global y/o falta de mantenimiento.
• Estructuras que hayan excedido o que estén próximas a cumplir su vida útil.
• Cuando se hayan incumplido considerablemente los requisitos de control de calidad previstos en la inspección de la construcción y existan daños no visibles.
• En toda otra situación donde sea manifiesto el peligro que pueda sobrellevar la estructura, tales como asentamientos diferenciales, daños por incendios que hayan afectado componentes portantes.
(CAN/ CSA S37- 01) Antennas,
Towers, and
Antenna-Supporting Structures (2001)
La frecuencia de inspección será de 4 años en el caso de las torres atirantadas y de 6 años en el caso de las autosoportadas.
(ANSI/TIA-222-G) StructuralStandards for SteelAntennaTowers and AntennaSupporting Structures (2005)
La evaluación del estado de mantenimiento la condición de una estructura se deberá realizar de la siguiente manera:
• A intervalos de tres años en el caso de los mástiles atirantados y a intervalos de cinco años en el caso de las estructuras autosoportadas.
• Después de tormentas de viento y/o hielo u otras condiciones extremas.
• Es posible que las estructuras Clase III (Ver norma) y las estructuras ubicadas en zonas costeras, en ambientes corrosivos o en áreas sujetas a frecuentes actos de vandalismo requieran inspecciones más frecuentes.
(NC 61-13 de 1981). Planta exterior de Radio y Televisión. Reglas generales para el mantenimiento
Se establece con una frecuencia de inspección periódica las siguientes consideraciones:
Revisión y remplazo en caso necesario de los elementos diagonales y horizontales, de tornillos, grampas y soportes. Remplazo de los cables de viento y tensionado de los mismos. Comprobación de la verticalidad de la torre y pintura de las partes afectadas.
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4. Fallas ocurridas en estructuras metálicas producto de la falta de mantenimiento
Cualquier estructura que se expone de manera continua a las fuerzas de la naturaleza y a un ambiente corrosivo y no tenga previsto un mantenimiento adecuado puede deteriorarse más allá de los límites permisibles, por lo que la realización de un estudio físico bien orientado y tener en cuenta un completo chequeo de su diseño, constituyen los pasos primarios para prolongar la vida de la estructura o para detectar si esta se encuentra en su etapa final.
Esto se debe revisar periódicamente. La estructura debe volver a calcularse para que se ajuste no a las especificaciones de su diseño original, sino a las que reflejan las mayores cargas presentes en la actualidad que puedan actuar de una forma u otra sobre la misma.
Existen determinados factores que ocasionan el envejecimiento de las estructuras metálicas durante su tiempo de explotación y que pueden provocar el fallo en algunas ocasiones. Algunos de ellos se enuncian a continuación [2]:
Ambientes corrosivos: Los cambios en los tipos de ambiente y de las características del mismo pueden contribuir decisivamente a una corrosión más rápida. El uso y aplicación de contaminantes y biodegradantes en los procesos industriales es un factor acelerante. Todo esto conlleva a que se produzca una disminución del área útil provocando fallos por deformaciones excesivas por la pérdida de la capacidad de carga y fallos por pandeo por la pérdida de estabilidad de los elementos.
Cargas de servicio: Determinadas construcciones que se encuentran en explotación se diseñan para soportar las solicitaciones producto de las acciones dinámicas que actúan sobre las mismas. El movimiento, el tráfico vehicular que aumenta cada vez más produce vibraciones originando esfuerzos para los cuales las estructuras no fueron calculadas, aun cuando estas pueden ser moderadas. Las fallas en estas estructuras se manifiestan a través de la fractura frágil por fatiga y tensocorrosión.
Desgastes y desgarramientos: Estos fenómenos están asociados fundamentalmente con las fricciones e interacciones que se producen en los períodos de explotación de las estructuras, el medio corrosivo donde se encuentra, y el envejecimiento del material o el elemento en sí. Las inspecciones que se realicen buscarán grietas, mecanismos, holguras entre juntas, u otro defecto que pudiera aparecer.
Cuando estos factores provocan daños en la torre se hace necesario realizar un diagnóstico a la estructura afectada que comprende de [1]:
-Recopilación y búsqueda de datos.
20 -Análisis del proceso patológico. Diagnóstico.
-Selección del tratamiento.
-Ejecución de los trabajos de conservación.
-Control.
-Elaboración de los Planes o Programas de Mantenimiento.
En el caso de las torres, son varios los factores que pueden hacer que este tipo de estructura colapse. Influye la antigüedad, la calidad del acero, su ubicación geográfica, la fuerza del viento que la azote, cantidad de antenas y parábolas que tenga encima o el mantenimiento que se le aplique, entre otros factores; por eso se debe realizar un estudio a fondo tratando de sacar las irregularidades y poder de esta forma aplicar medidas de mantenimiento para eliminar las causas que la produjeron y para eliminarlas en los nuevos proyectos y tratar de atenuarlas en los que ya están ejecutados. Es por eso, que la vida útil de una torre puede ser drásticamente alterada como consecuencia de la falta de mantenimiento o una atención inadecuada. Miembros sueltos, tensión insuficiente, incorrecta colocación de las antenas y las líneas de alimentación también pueden provocar que la estructura no presente la fortaleza estructural requerida. Una correcta inspección y un mantenimiento preventivo son necesarios para preservar la integridad de la estructura, reduciendo la probabilidad de un accidente o una falla catastrófica. La inspección y el mantenimiento adecuado también son necesarios para la garantía de la seguridad de la estructura. Por lo antes expuesto, es preciso garantizar un mantenimiento sistemático y planificado debido a que desempeña un importante papel en la vida útil de las torres, ya que si se incumple con los plazos previstos para la realización del mismo se puede favorecer la aparición de daños en la estructura.
Lo antes mencionado se evidencia en las siguientes tablas en donde se exponen las principales causas del fallo, así como la cantidad de torres que han fallado en el período de 1967-2007, a partir de un estudio realizado en la tesis de doctorado de la Ingeniera Vivian Elena Parnás [4].
21 Tabla 4. 2: Fallas ocurridas en las torres atirantadas.[4]
Causas
Altura (m)
0-50 51-100 101-150 151-200 201-250 251-300 301-400 401-500 501-600 +601 No conocida Total
Hielo 14 34 19 21 6 8 11 7 1 1 19 141
Viento 3 3 1 2 1 - - 2 3 - 1 16
Hielo y Viento 7 7 - 2 1 1 2 1 - 2 5 28
Oscilaciones 1 5 1 3 1 4 6 - - - 1 22
Fallo de los
cables - 3 1 1 - 5 - 1 - - - 11
Daños
exteriores 1 - - - - - - - - - - 1
Relámpagos/
aisladores - 2 2 - 1 4 1 1 - - - 11
Mantenimiento 6 6 2 3 3 4 4 3 2 6 - 39
Diseño de
materiales 1 5 2 4 5 4 1 - - - 1 23
Impacto de
aviones - 1 - - 2 1 1 1 - - - 6
Vandalismo 1 1 - - - - - - - - - 2
Subsidencia - 1 - - - - - - - - - 1
No conocida - 3 8 1 4 - - 1 - - 1 18
Total 33 72 36 37 24 31 26 17 6 9 28 319
La tabla anterior demuestra que la principal causa que ha provocado el fallo de las torres de telecomunicaciones es la acción de los fuertes vientos asociados a fenómenos naturales como pueden ser los huracanes, si consideramos que entre la acción de viento y hielo más viento suman 44 torres derrumbadas. Sin embargo, la falta de mantenimiento en las torres cuenta como la segunda causa del colapso de estas estructuras que representan el 12% de los fallos reportados en [4]. A su vez un deterioro en estas estructuras ocasionado por falta de mantenimiento puede ser motivo de fallo ante la acción de fuertes viento y no estar asociado únicamente este último fallo a un inadecuado diseño de la torre, de ahí la importancia de atender el mantenimiento de las mismas.
La existencia de elementos sueltos, la colocación incorrecta de las antenas y líneas de alimentación, además de la impropia amortiguación, puede provocar que una estructura no tenga suficiente fortaleza estructural y se encuentre vulnerable ante un fenómeno meteorológico. Una correcta inspección y el mantenimiento preventivo es necesario
22 para preservar la integridad de la estructura, reduciendo la probabilidad de accidentes o posiblemente una falla de esta.
En Cuba los fallos de las torres se producen, en su mayoría, debido a diferentes factores entre los que se encuentran: la calidad del acero que se haya utilizado en su construcción, su ubicación geográfica ya que en el caso de nuestro país estas estructuras se encuentran en cimas de montañas y en lugares de difícil acceso, la antigüedad de la estructura, la fuerza del viento que la azote ya sean vientos diarios, ciclones o huracanes, la cantidad de antenas y parábolas que porte, entre otros. En el territorio nacional la principal causa que ha provocado el colapso de las torres en los últimos años ha sido la acción de vientos superiores a los 200km/h ocasionados durante el paso de los huracanes. Sin embargo, estas estructuras estaban diseñadas para soportar vientos de 165km/h. Aunque esta es la causa principal, la falta de mantenimiento contribuye en gran medida al colapso de la estructura pues en el caso del mantenimiento preventivo muchas veces el mismo se ve afectado por falta de personal calificado, de partes específicas, de herramientas, de instrumentos adecuados o algunas causas imprevistas, lo que conlleva a que el mismo no se realice de la forma adecuada o en el tiempo requerido. Por suerte en el país hoy no se presentan estos problemas para la aplicación del mantenimiento pues se cuenta con todos los medios necesarios para su aplicación, además se ofrecen cursos a las personas destinadas para esta labor con el objetivo de que su vida no corra ningún tipo de riesgo[1]. Sin embargo, ese personal que cuenta con medios de protección, para las labores de mantenimiento no cuenta con una herramienta que le permita en primera instancia reconocer el estado físico de la torre y las correspondientes acciones de mantenimiento.
Lo expuesto anteriormente corrobora el hecho de que sea imprescindible el estudio de la condición física de las torres durante su vida útil, teniendo como objetivo realizar un adecuado mantenimiento que conlleve a su mejor funcionamiento lo que posibilite aumentar el tiempo de vida útil y que se logre que estas estructuras tengan menos vulnerabilidad frente a los fenómenos naturales a los que están expuestas.
4.1-Inspección visual en torres de telecomunicación autosoportadas Para la confección de un Catálogo de deterioros es necesario realizar inspecciones visuales que permitan determinar los deterioros que con más frecuencia se presentan en estas estructuras.
23 La inspección visual debe realizarse por personal calificado, tomando todas las medidas de protección necesarias (figura 4.1) y utilizando el equipo de protección personal requerido (figura 4.2) y se realizará siempre que la torre no presente un grado de deterioro que pueda poner en peligro la vida de las personas.
Figura 4.1: Precauciones a tomar antes de subir a la torre (tomado de Pascual, A. E.
2007)
Figura 4.2: Algunos equipos de protección personal. (tomado de Pascual, A. E. 2007)
Esta inspección comenzará en la base de la torre (cimiento) y en el terreno alrededor de la misma y se extenderá posteriormente al resto de los elementos de la estructura en forma ascendente (figura 4.3).
Figura 4.3: Componentes de las torres autosoportadas.
24
5. Principales deterioros que se presentan en las estructuras metálicas producto de la falta de mantenimiento
Para que una estructura funcione correctamente durante su período de explotación es importante que cada parte del proyecto se cumpla adecuadamente. El incumplimiento del plan de mantenimiento es una de las causas fundamentales que atentan contra el período de utilización de la estructura. En el caso de las estructuras metálicas la falta de mantenimiento y la corrosión son dos factores los cuales sumados a las malas prácticas durante el proceso constructivo producen fallas estructurales, en la mayoría de los casos son irreparables causando grandes pérdidas a la economía del país.
La estructura se debe revisar periódicamente independientemente de la aplicación de su plan de mantenimiento, la revisión del proyecto en cada fase del mismo permite conocer si la estructura se encuentra en su etapa final o simplemente todavía funciona correctamente.
―Algunos de los factores que ocasionan el envejecimiento de las estructuras metálicas son:
1. Ambientes corrosivos: ocasionan la disminución del área útil provocando fallos por deformaciones excesivas por la pérdida de la capacidad de carga y fallos por pandeo por la pérdida de estabilidad de los elementos.
2. Cargas de servicio: ocurren en algunas estructuras sometidas a cargas dinámicas no han sido previstas en el diseño. Las fallas en estas estructuras se manifiestan a través de la fractura frágil por fatiga y tensocorrosión.
3. Desgastes y desgarramientos: están asociados con las fricciones e interacciones que se producen en los períodos de explotación de las estructuras, el medio corrosivo donde se encuentra, y el envejecimiento del material o el elemento en sí. Las inspecciones que se realicen buscarán grietas, mecanismos, holguras entre juntas, u otro defecto que pudiera aparecer‖[1] .
Entre los deterioros que se presentan con mayor frecuencia en estas estructuras se destacan:
- La corrosión.
- La abrasión.
25 - El juego de las uniones.
- La fatiga.
- El impacto - El fuego.
- Los que más afectan a las estructuras objeto de estudio de este trabajo de investigación son: la corrosión y el juego de las uniones.
5.1 La corrosión. Tipos de corrosión
La corrosión de los materiales se define como la destrucción de las propiedades de un material por reacción (química o electroquímica), en su medio ambiente. El término corrosión puede designar tanto al proceso en sí como el daño por él causado‖ [4].
5.2. Corrosión por picadura
La presencia de picaduras es una forma localizada de corrosión que puede ocurrir como resultado de la exposición a medios ambientes específicos (industrial o marino). La picadura ocurre porque los iones de cloruro penetran en la película pasiva provocando alteraciones químicas notables en el elemento (Figura 5.1) [5].
Figura 5.1:Corrosión por picadura 5.3 La corrosión de la hendidura
La corrosión de hendidura es una forma localizada de ataque que se inicia por los diferentes niveles de oxígeno entre la grieta y las regiones expuestas. No tiene probabilidad de ser un problema salvo en soluciones estancadas donde el acrecentamiento de cloruros puede ocurrir. La corrosión de la hendidura depende
26 demasiado de la geometría de la grieta; mientras más estrecha y más profunda la grieta, más aguda la corrosión. Las hendiduras también pueden ocurrir en soldaduras que se rehúsan a penetrar y bajo depósitos en la superficie de acero. En principio la corrosión por picadura y la corrosión por hendidura son fenómenos muy similares con la diferencia de que el ataque a la hendidura es más fuerte cuando la superficie está expuesta‖ [4].
5.4 Corrosión bimetálica o galvánica
Ocurre cuando están en contacto eléctrico dos metales distintos expuestos a soluciones corrosivas o atmosféricas húmedas, (ver Fig. 2). Uno de ellos se comportará como ánodo y otro como cátodo. En la corrosión galvánica hay que tener en cuenta la relación de las áreas que se corroen (anódicas y catódicas). Es sumamente perjudicial una relación entre una gran área catódica y un área anódica pequeña, como la que hay, por ejemplo, cuando láminas de un determinado metal están unidas mediante remaches de un metal menos noble. En la Figura 5.2, las láminas de aluminio se comportarán como ánodos, corroyéndose con una gran rapidez, mientras que los tornillos de latón serán los cátodos, los cuales quedarán protegidos (protección catódica) ‖ [4].
Figura 5.2: Ejemplo de corrosión galvánica
En el caso de las torres de telecomunicaciones es muy frecuente encontrar este tipo de corrosión en las uniones entre los elementos ya que los perfiles y los pernos están constituidos por materiales de diferente naturaleza, (Figura 5.3) [4].
27 Figura 5.3: Ejemplos de corrosión bimetálica o galvánica en torres.
5.5 Corrosión por tensión
El desarrollo de las grietas por corrosión bajo tensión requiere la presencia simultánea de esfuerzos de tensión y factores específicos ambientales que son difíciles de encontrar en las atmósferas de las construcciones normales. Las grietas por corrosión bajo tensión aumentan cuando se incrementa la tensión y con el incremento de la temperatura‖[7].
Es muy poco habitual en metales puros. Tiene lugar cuando una aleación es sometida a una tracción mecánica de tracción – aplicada o residual – y está en contacto con un medio agresivo – es específico para cada material. Se caracteriza por la aparición de grietas o fisuras que avanzan en la dirección de la tensión‖ [8].
5.6 Corrosión intergranular
El ataque se localiza en los límites de grano del material metálico y, en consecuencia, se pierde la coherencia entre granos y el material ve reducidos los valores de sus características mecánicas habituales. Es más frecuente en aceros inoxidables‖ [5]. En las estructuras objeto de estudio de esta investigación los tipos de corrosión que pueden presentarse con mayor frecuencia son: la corrosión por picadura, la corrosión de la hendidura y la corrosión bimetálica o galvánica.
5.7 El juego de las uniones
―Los tornillos y los remaches de las uniones en obras metálicas, que sufren golpes o esfuerzos de impacto, tienen tendencia a tomar juego con el tiempo. El juego en las uniones es la causa de deslizamientos en los nudos, provoca la deformación de la estructura, crea zonas de acumulación de tensiones muy elevadas y aumenta la posibilidad de rotura por fatiga.
28 Las uniones de estructuras y elementos de acero que soportan las cargas con impacto deben ser comprobados regularmente. Los tornillos aflojados deben ser retirados y sustituidos. En el caso de las uniones soldadas debe tenerse especial cuidado con la calidad de la soldadura porque esta es una de las causas más frecuentes de deterioro de las construcciones metálicas‖ [8].
6. Conformación de una herramienta para la realización de las inspecciones a las torres
6.1-Precisión de los aspectos principales para la conformación de la herramienta de evaluación.
La mayoría de las estructuras civiles son sistemas complejos formados por numerosos componentes funcionales que están estrechamente relacionados de forma interactiva.
Cada uno de estos componentes contribuye de manera diferente a alcanzar el objetivo global de la estructura[1].
Las torres de telecomunicaciones están conformadas por diferentes componentes, que en dependencia si estas son autosoportadas (Figura 6.1) o atirantadas (Figura 6.2) serán de una u otra forma; pero en ambos casos todos colaboran a alcanzar el objetivo global de la estructura el cual debe ser cumplir su función durante un período prolongado de tiempo y resistir con la menor afectación posible los diferentes problemas ambientales que se presenten. Este objetivo está centrado en lograr la funcionalidad de la estructura proporcionando la altura necesaria siendo tanto el elemento transmisor o como elemento portante de las antenas y componentes de comunicación logrando de esta forma comunicaciones más claras y eficientes.
Figura 6.1: Componentes principales de las torres
29 Figura 6.2: Componentes principales de las torres atirantadas
Estos componentes que definen el comportamiento de la torre están estrechamente relacionados entre sí, razón por la cual se hace necesario realizar una evaluación de la capacidad global de la estructura, estudiando no sólo los componentes constituyentes por separado sino también realizar un estudio del grado de interacción que existe entre ellos. Por tal motivo resulta imprescindible considerar en la elaboración de la herramienta de evaluación la manera en que el deterioro o la pérdida de funcionalidad de un componente en particular pueden influir en la capacidad de los otros componentes presentes en la estructura.
El hecho de que exista una herramienta que plasme los aspectos que deben ser evaluados en la estructura, así como las acciones que deben ser aplicadas para realizar un adecuado mantenimiento a las torres de telecomunicación es de gran valor para todas las personas involucradas tanto de forma directa como indirecta en el mantenimiento y reparación de las torres objeto de estudio de esta investigación.
Por lo anteriormente planteado es que se hace necesario crear una herramienta de evaluación que sirva de guía a las personas relacionadas con la temática, permitiendo así, la aplicación de un adecuado mantenimiento que conlleve a la reducción de la vulnerabilidad de estas estructuras.
Para establecer la estructura de la herramienta de evaluación se utilizó como guía el manual Assessment System for Communication Towers Operated [1] by the Missouri Department of Transportation, donde se aplicó como estrategia de trabajo realizar una tormenta de ideas para discutir y proponer los posibles aspectos que deben ser evaluados, así como las posibles interacciones que puedan existir entre las partes componentes y el grado de las mismas.
30 Con el fin de proponer los aspectos conformadores de la herramienta establecida se realizó un estudio tomando en cuenta los siguientes parámetros:
La antigüedad que podía presentar la estructura.
La calidad del acero utilizado en su construcción.
La fuerza del viento que la azote, así como antenas y parábolas que tenga encima.
El mantenimiento que se le aplique.
Su ubicación geográfica ya que estas se encuentran en su mayoría en zona montañosas, cerca de la costa o dentro de grandes ciudades.
Además de estos parámetros también se tuvieron en cuenta las normas, regulaciones, entrevistas a especialistas y expertos, quedando así establecidos los aspectos a considerar en la evaluación del estado físico de las torres de telecomunicación.
Estos elementos conformadores de la herramienta se toman como punto de partida para la completa conformación del procedimiento evaluador, aplicando métodos científicos empíricos como lo constituyen entrevistas, mediante la observación y realización de estudios de casos lo que posibilitó tomar en cuenta determinados parámetros que no habían sido abordados en los trabajos precedentes[1].
6.2- Análisis de los factores de ponderación para calcular el índice de condición general de la estructura.
El índice de condición general de las torres de telecomunicaciones es de vital importancia pues a partir de él se define si la misma puede seguir cumpliendo sus funciones o si requiere de un mantenimiento o reparación inmediata.
Los factores de ponderación que permiten realizar el cálculo de la condición general de la estructura en el caso de las torres autosoportadas y atirantadas se presentan a continuación:
6.2.1-Torres autosoportadas
Como resultado de la aplicación del método Delphi a través de la realización de una matriz de interacción que expresa la causa y efecto de cada elemento fue posible obtener los factores de ponderación necesarios para el cálculo del índice de condición general de la estructura. La obtención de estos factores se muestra de forma detallada en la siguiente tabla.
31 Tabla 6.1: Factores de ponderación de cada parte componente de la estructura. Torres autosoportadas. [1]
Elemento Causa Efecto Total Factor
Anclaje 12 3 15 0.27
Cimiento 3 15 18 0.33
Fuste 12 10 22 0.40
55 1
Donde
“Causa”= 𝚺 filas
“Efecto” = 𝚺 columnas
"TOTAL”= 𝚺 filas + 𝚺 columnas 6.2.2-Torres atirantadas.
Como en el caso de las torres atirantadas existían problemas en la expresión para determinar la condición general de la estructura por no considerar el efecto de las antenas, en este acápite se plantea la solución a este problema. Partiendo de que en [13]
fueron definidas las interacciones de forma cualitativa y cuantitativa entre sus partes componentes conformando así la matriz de interacción. A partir de esta matriz se determinaron los coeficientes que posibilitaron efectuar el cálculo de la condición general de la estructura.
Tabla 6.2: Matriz del nivel de interacción entre las partes componentes de las torres atirantadas. [1]
Columna
Fila 1 2 3 4 5 6 7
1 Cable 4 4 3 3 3 -
2 4 Fuste 3 4 4 - -
3 3 3 Cimentación - - - -
4 4 4 4 Carga
Ecológica - 4 3
5 - - 4 - Carga
Permanente - -
6 3 3 - - - Anclaje -
7 3 3 3 3 3 3 Antena
32 Tabla 6.3: Factores de ponderación de cada parte componente de la estructura. Torre atirantada. [1]
Elemento Causa Efecto Total Factor
Cable 17 17 34 0.27
Fuste 15 17 32 0.25
Cimiento 6 18 24 0.19
Anclaje 6 10 16 0.13
Antena 3 18 21 0.16
127 1
6.2.3-Torres soportadas por cubiertas de edificios
La diferencia de las torres de telecomunicaciones soportadas sobre la cubierta de los edificios y las torres soportadas en terrenos abiertos se basa fundamentalmente en las condiciones donde se ubican y de qué forma se inserta esta sobre una estructura no creada, en la mayor parte de los casos, con el objetivo de soportar las torres. A partir de las bases antes expuestas se puede aplicar el proceso evaluativo a la parte superior (fuste, antena, cables, anclajes) de las torres soportadas sobre la cubierta de los edificios, no así para la conexión de la base de la torre con su soporte (cimiento).
A partir de los resultados y análisis de las encuestas aplicada a los expertos se redefinen las interacciones y los aspectos que deben ser evaluados para determinar la condición física de las torres soportadas por la cubierta de los edificios con relación a la antes presentada. A continuación, se explican las interacciones y los aspectos propuestos desde el comienzo de la investigación y la nueva propuesta a partir de los resultados de las encuestas. Se analizarán también los niveles establecidos que se proponen para evaluar el estado de la torre y poder realizar una clasificación del sistema.
Una vez realizadas las encuestas a expertos se arribó a los siguientes resultados que serán tabulados en una matriz de interacción que permite describir cuantitativamente el nivel de las interacciones entre los componentes de las torres atirantadas o autosoportadas. Las cargas fueron divididas en cargas permanentes (se tendrá en cuenta el peso propio de los elementos), las cargas ecológicas (se tendrá en cuenta el viento y los sismos) y la carga de antenas que no siempre tiene que estar presente. [2]
33 Tabla 6.4: Matriz de interacción entre los componentes de las torres atirantadas colocada sobre la cubierta de los edificios [2]
Columna
Fila 1 2 3 4 5 6 7 8
1 Cable 4 4 4 2 3 - -
2 4 Fuste 4 4 4 - - 4
3 4 4 Cimentación - 4 - - 2
4 4 4 3 Carga
ecológica - 4 4 -
5 - - 4 Carga
permanente - - -
6 3 3 - - - Anclaje 3 2
7 3 3 3 3 3 3 Antena -
8 - 3 4 - - - - Estructura
de soporte
Tabla 6.5: Factores de ponderación de cada parte componente de la estructura. Torre atirantada [2]
Elemento Causa Efecto Total Factor
Cable 17 18 35 0.19
Fuste 20 21 41 0.23
Cimiento 14 22 36 0.20
Anclaje 18 10 28 0.15
Antena 19 7 26 0.14
Estructura de
soporte 7 8 15 0.08
181 1
Tabla 6.6: Matriz de interacción entre los componentes de las torres autosoportadas colocadas sobre la cubierta de los edificios [2]
Columna
Fila 1 2 3 4 5 6 7
1 Fuste 4 4 4 0 0 4
2 4 Cimiento 0 4 0 0 2
3 4 3 Carga ecológica 0 4 4 0
4 0 4 0 carga permanente 0 0 0
5 3 0 0 0 Anclaje 0 0
6 3 3 3 3 3 Antena 0
7 3 4 0 0 0 0 Estructura soporte
Columna
Fila 1 2 3 4 5 6 7
1 Fuste 4 4 4 - - 4
2 4 Cimentación - 4 - - 2
3 4 3 Carga
ecológica - 4 4 -
4 - 4 Carga
permanente - - -
5 3 - - - Anclaje 0 0
6 3 3 3 3 3 Antena -
7 3 4 - - - - Estructura de
soporte