Recomendaciones y buenas prácticas para el diseño, construcción y uso compartido de torres de telecomunicaciones

Junio 2011

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Índice Introducción ..................................................................................................................... 1 Objetivo ............................................................................................................................ 2 Alcance ............................................................................................................................2 1.

Generalidades ....................................................................................................... 3

1.1

Definición ..............................................................................................................3

2.1

Nomenclatura y Definiciones ................................................................................3

2.

Normas aplicables al diseño y construcción de torres de telecomunicaciones ...... 6

3.

Sistema de telefonía móvil ..................................................................................... 9

4.

Uso compartido ...................................................................................................11

5.

Torres de Telecomunicaciones ............................................................................ 14

5.1

Tipos de torres ..................................................................................................... 14

5.2

Cargas mecánicas ............................................................................................... 17

5.3

Cimentación de torre ...........................................................................................19

5.3.1. Superficie de cimentaciones ................................................................................ 20 5.4

Suministro eléctrico ............................................................................................. 24

5.5

Sistema de puesta a tierra .................................................................................. 27

5.6

Sistema de protección ante descargas atmosféricas ........................................... 28

6.

Emisiones electromagnéticas .............................................................................. 29

7.

Mimetización y Camuflaje en la infraestructura celular ........................................ 32

8.

Factores a tomar en cuenta para la instalación



de infraestructura de telecomunicaciones ........................................................... 35

9.

Resumen...... ....................................................................................................... 36

Referencias .................................................................................................................... 37

Introducción Las telecomunicaciones son una actividad de interés nacional, constituida por la operación y explotación de redes y de servicios de telecomunicaciones. La prestación de estos servicios no sería posible sin la instalación de una infraestructura apropiada como son las torres de telecomunicaciones. Al instalarse una torre como soporte de las antenas y equipos se está facilitando el acceso al servicio de telefonía móvil, el cual no sólo incluye las comunicaciones de voz, si no también otra gama de servicios como la banda ancha móvil y envío de mensajería multimedia entre otros, que definitivamente mejoran la calidad de vida de los habitantes que pueden accederlos y, por ende, propician el desarrollo de la comunidad. De allí el interés que los Gobiernos Locales pueden tener en propiciar el adecuado despliegue de esas infraestructuras, pues, directa o indirectamente, contribuirán a un mejor nivel de vida de su población y en consecuencia, un mayor nivel de actividad productiva en el área de su jurisdicción. Adicionalmente, debe tomarse en cuenta que la implantación de una red de telecomunicaciones requiere la ocupación de un espacio, misma que debe cumplir con las regulaciones legales que existan en los diferentes territorios en materia de planificación, seguridad, salubridad y ordenamiento urbanístico (impacto en el medio ambiente y en el paisaje). Por consiguiente, la importancia que para los Gobiernos Locales tienen el control de la proliferación desmedida de este tipo de infraestructura. El presente documento describe una serie de mejores prácticas para el diseño, construcción y uso compartido de torres de telecomunicaciones, para la operación de redes y la prestación de servicios de telecomunicaciones. La Superintendencia de Telecomunicaciones (en adelante, SUTEL) pretende establecer y especificar prácticas aplicables al diseño y construcción de torres, abarcando sus cimientos, características de los materiales a emplear, sistemas de alimentación eléctrica, sistema de puesta a tierra y sistema de protección contra descargas atmosféricas. Así las cosas, estas buenas prácticas son obligatorias únicamente si el poder público radicado en los Gobiernos Locales así lo reconoce, o porque los operadores por disposición municipal o por el principio de buena fe, deciden cumplirlas. La presente guía de buenas prácticas tiene como base la declaratoria de interés público sobre la actividad que incluye “el establecimiento, la instalación, la ampliación, la renovación y la operación de las redes públicas de telecomunicaciones o de cualquiera de sus elementos”, según establece el artículo 74 de la Ley N° 7593.

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El establecimiento e instalación (actividad) de una torre como parte de un emplazamiento o estación de radio base de una red de telefonía móvil es de acuerdo a la Ley 7593 de interés público, por lo que se recomienda a toda persona dedicada a esta actividad cumplir con las buenas prácticas que a continuación se desarrollan.

Objetivo

El objetivo de este documento es establecer las mejores prácticas y recoger la normativa de acatamiento obligatorio emitida por las autoridades competentes y entidades de estandarización en materia de construcción y salud (internacionales y nacionales), en el diseño de torres de telecomunicaciones, así como los requisitos mínimos que deben cumplir los materiales a emplear. También abarca las consideraciones de alimentación eléctrica y protección de la infraestructura, tomando como insumo los reglamentos y códigos nacionales vigentes. Estas buenas prácticas describen los requisitos para la mayoría de las estructuras que soportan antenas, de acuerdo a la normativa nacional e internacional vigente. No obstante, se debe considerar la existencia de otras estructuras que por sus condiciones de altura o dimensiones, en cuanto a la forma y tamaño de algunos de sus elementos individuales, o por condiciones geotécnicas o climáticas extremas, requieran realizar un diseño adecuado basado en la teoría, el análisis, el conocimiento de las condiciones locales y las buenas prácticas de la ingeniería1 .

Alcance El documento agrupa las buenas prácticas y recoge la normativa vinculante en materia constructiva y de salud para el diseño e implementación de torres de telecomunicaciones, principalmente las torres autosoportadas, pudiendo no ser de aplicación a otros tipos de torres tal como se ha indicado previaente. Esta Superintendencia ha tomado en cuenta la necesidad de utilizar de manera compartida estas infraestructuras para calcular el dimensionamiento de los distintos elementos que las componen. Compartir estas infraestructuras hace más eficiente el uso de las instalaciones físicas, acelera el despliegue de nuevas redes, ayuda al ornato del país al evitar una alta densidad de estructuras ajenas al medio ambiente natural y, también es eficiente desde el punto de vista de costos, por lo que las torres nuevas deben diseñarse para soportar equipos de al menos tres operadores. El presente documento recoge además, los requisitos mínimos para que estas estructuras sean seguras y cumplan con los estándares internacionales. Estos comprenden los requisitos de diseño estructural, la fabricación y la modificación de las estructuras, soportes, componentes estructurales, arriostres, aislantes y fundaciones que soportan antenas. 1 En todo caso, los diseños de este tipo de infraestructuras, deberán ser realizados por ingenieros calificados, autorizados por el respectivo Colegio profesional, quienes establecerán los métodos de diseño y materiales específicos por utilizar, y deberán proveer un nivel de seguridad y desempeño iguales o superiores a los implícitos en este documento.

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1. Generalidades 1.1 Definición La torre de telecomunicaciones es una estructura metálica o de concreto, instalada sobre una base de concreto y construida para soportar equipos de diferente índole y tecnología. La construcción de esta infraestructura requiere de una inversión importante, y el compartirla permite distribuir costos y facilitar el despliegue de las redes de telecomunicaciones. Es importante mencionar que, la SUTEL está en la obligación de regular en forma transparente, objetiva, equitativa y no discriminatoria el uso conjunto o compartido de infraestructuras, garantizando la competencia efectiva y la vigilancia para que no se impongan condiciones distintas a las necesarias para los derechos de paso y uso de las redes de telecomunicaciones, con el fin de salvaguardar las responsabilidades de los operadores y proveedores, así como proteger la integridad técnica de los servicios de telecomunicaciones disponibles al público, y asegurar que los precios y las tarifas para el uso compartido de estas estructuras se apeguen al principio de orientación a costos (Artículos 74, 75 y 77, incisos b), j) y k) del artículo 73 e incisos f), i) y j) del artículo 60 de la Ley N°7593).

2.1 Nomenclatura y Definiciones Tabla 1. Nomenclatura ANSI ............................................... Instituto Nacional de Normalización Estadounidense ARESEP.................................................. Autoridad Reguladora de los Servicios Públicos CFIA...........................................................Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos ISO........................................................... Organización Internacional de Estandarización Ley 7593...................................Ley de la Autoridad Reguladora de los Servicios Públicos Ley 8492....................................................................Ley General de Telecomunicaciones Ley 8660...................................................................................................................Ley de fortalecimiento y Modernización de las Entidades Públicas del Sector Telecomunicaciones NEC .............................................................................. Código Eléctrico Estadounidense NFPA.....................................Asociación Estadounidense de Protección contra Incendios IEC...........................................................................Comisión Electrotécnica Internacional ICNIRP......................................Comité Internacional para las Radiaciones No-Ionizantes SUTEL...............................................................Superintendencia de Telecomunicaciones TIA..........................................................Asociación de Industrias de Telecomunicaciones UIT..................................................................Unión Internacional de Telecomunicaciones Recomendaciones y buenas prácticas para el diseño, construcción y uso compartido de torres de telecomunicaciones

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Definiciones a. Acceso y uso compartido: Es el derecho que permite hacer uso y disposición de la infraestructura de telecomunicaciones, así como de las servidumbres, por parte de más de un operador, según las disposiciones del ordenamiento jurídico de telecomunicaciones o las disposiciones urbanísticas.

b. Antena: Sistema radiante utilizado para la transmisión y/o recepción de señales radioeléctricas (ondas electromagnéticas).

c. Cable: Conductor de señales, de metal, cristal (vidrio) o la combinación de ambos.

En telecomunicaciones son utilizados para transmitir señales eléctricas u ópticas y son recubiertos por un material aislante y protector.

d. Cable aéreo: Cable que cuenta con un elemento de soporte que permite su tendido entre postes y/o torres.

e. Cable subterráneo: Cable instalado bajo tierra ya sea enterrado directamente o a través de ductos y cámaras subterráneas.

f. Conducto: Estructura o conjunto de estructuras que permiten la canalización de cables.

g. Ducto: Canalización cerrada que sirve como vía a conductores o cables. h. Estación radioeléctrica: Consiste en uno o más equipos transmisores o receptores

o una combinación de éstos, asociados con antenas o sistemas de antenas, que hacen uso del espectro radioeléctrico. Incluye las instalaciones accesorias necesarias para asegurar la operatividad del sistema.

i. Mil circular: Es una unidad de superficie, igual al área de un círculo con un diámetro de un mil (una milésima de pulgada). Un mil circular es una unidad de referencia para el área de la sección transversal de un cable con una sección transversal circular.

j. Operador: Persona física o jurídica, pública o privada, que explota redes de

telecomunicaciones con la debida concesión o autorización, que podrá prestar o no servicios de telecomunicaciones disponibles al público en general.

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k. Proveedor de infraestructura: Es aquella persona física o jurídica ajena a

la figura del concesionario del espectro radioeléctrico, proveedor de servicios u operador de redes de telecomunicaciones que regula la Ley N° 8642, y que se dedica (como una actividad comercial) al establecimiento, instalación y mantenimiento de postes y/o torres, u otras estructuras e infraestructuras, sobre las cuales ofrece el servicio de alquiler a los operadores de redes y/o proveedores de servicios de telecomunicaciones disponibles al público.

l. Torre: Elemento estructural soportante que sirve para satisfacer los requerimientos

de instalación de antenas y soporte de cableado de los equipos requeridos, para la operación de redes públicas de telecomunicaciones. Las torres de telecomunicaciones pueden ser metálicas de tipo arriostradas, autosoportadas, monopolo y mástiles sobre edificaciones.

m. Recursos escasos: incluye el espectro radioeléctrico, los recursos de numeración, los derechos de vía, las canalizaciones, los ductos, las torres, los postes y las demás instalaciones requeridas para la operación de redes públicas de telecomunicaciones.

n. Sostenibilidad ambiental: Armonización del uso y la explotación de las redes y la prestación de los servicios de telecomunicaciones, con la garantía constitucional de contar y garantizar un ambiente sano y ecológicamente equilibrado.

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2. Normas aplicables al diseño y construcción de torres de telecomunicaciones El siguiente cuadro presenta un resumen de la normativa internacional y nacional que se aplica para el diseño y construcción de torres de telecomunicaciones. Se presentan las normas pertinentes para cada elemento básico que integra una torre.

Tabla 2. Tabla resumen de normas para el diseño y construcción de torres de telecomunicaciones

Elemento

Autoridad/Norma Telecommunications Industry Association: TIA

222-G

Cargas mecánicas

American Institute of Steel Construction: AISC-

LRFD-99 / TIA 222-G

Acero

Descripción

Norma estructural para antenas y estructuras que soportan antenas

Se definen los requisitos mínimos de carga para estructuras que soportan antenas. Esta norma específica las condiciones de carga de viento, requerimientos antisísmicos, diseño de la estructura, pintura, fundaciones, pernos de presión y mantenimiento.

Especificación de Diseño de Factores de Carga y Resistencia para Edificaciones Estructurales “Load and

Se establecen los valores de resistencia del acero para barras y elementos tubulares que se utilizan en las torres.

Código de Requisitos Constructivos para Concreto Estructural

Establece los valores de resistencia que deben cumplir las fundaciones de concreto de las estructuras. Se debe cumplir además con lo establecido por el código sísmico y el código de cimentaciones de Costa Rica.

“Structural Standard for Antenna Supporting Structures and Antennas”.

Resistance Factor Design Specification for Structural Buildings”. American Concrete Institute:

Concreto para cimentaciones

Nombre

ACI 318-05 / CFIA: Código Sísmico de Costa Rica / Asociación Costarriecense de Geotécnia: Código de Cimentaciones /

Telecommunications Industry Association: TIA

222-G

“Building Code Requeriments for Structural Concrete”.

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Elemento

Suministro eléctrico

Autoridad/Norma

Nombre

Descripción

CFIA: Código eléctrico nacional / ARESEP: AR-NTACO 2002 /

Código eléctrico nacional / Instalación y Equipamiento de Acometidas / Normativa Técnica Eléctrica – Incluye Reglamento Sectorial de Servicios Eléctricos.

Define los parámetros de diseño e instalación de redes eléctricas, tanto de acometidas como internas a una infraestructura.

IEEE Prácticas recomendadas para el Aterrizamiento de Sistemas de Potencia Comerciales e Industriales “IEEE Recommended practice

Se define la forma de conectar a tierra la totalidad de la estructura de la torre y se define cómo hacer la instalación y conexión con los electrodos de puesta a tierra.

Institute of Electrical and Electronics Engineers:

IEEE Std 1100-2005 /ARESEP: Normativa Técnica Eléctrica Institute of Electrical and Electronics Engineers:

IEEE 142-1991 y IEEE Std 1100-2005 / CFIA: Código Eléctrico nacional / Telecommuni-

cations Industry Association:

Sistema de puesta a tierra

TIA J-STD-607-A y TIA 222-G /Reglamento de Prestación y Calidad de Servicios Capítulo Décimo

for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems” /

Código Eléctrico Nacional / Sistemas de puesta a tierra para edificaciones comerciales y requerimientos para la unificación de sistemas de puesta a tierra para telecomunicaciones “Commercial Building Grounding (Earthing) and Bonding Requirements for Telecommunications”/

Reglamento de Prestación y Calidad de Servicios Capítulo Décimo Normativa de Puesta a Tierra.

Materiales de puesta a tierra

Pararrayos

Instituto Argentino de Normalización y Certificación: IRAM 2427 y 2426

Protección contra descargas eléctricas generadas por rayos / Pararrayos con dispositivo de cebado.

Establece las especificaciones del cable de acero cobrizado y jabalinas para la utilización en puestas a tierra.

National Fire Protection Association: NFPA 780 / International Electrotechnical Comission: IEC 62305 y

Estándar para la Instalación de Sistemas de Protección de Pararrayos “Standard for

Se establecen las pautas para realizar el diseño del sistema de pararrayos para una torre metálica y su correcta conexión al sistema de puesta a tierra.

sus partes 1,2,3,4,5

the Installation of Lightning Protection Systems” /

Protección contra Rayos “Protection against ligthning”.

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Elemento

Autoridad/Norma

Altura máxima

DGAC: Circular Aeronáutica Nº AIC 22/10 del 13 de setiembre de 2010 denominada “Trámites y requisitos para el estudio aeronáutico de restricción de alturas (edificios, vallas publicitarias e infraestructura de telecomunicaciones)”

Instalaciones para ascenso

Dispositivos supresores de picos y trascientes

Radiaciones No-Ionizantes

Telecommunications Industry Association: TIA

222-G

International Electrotechnical Comission: IEC 61643 y sus partes 1, 11, 21 y 22 / Underwriters Laboratories: UL 1449 y UL 1283, American National Standards Institute: ANSI/IEEE C62.41 y ANSI/IEEE C62.45,

UIT: UIT-K.52 / Reglamento para regular la exposición a campos electromagnéticos de radiaciones no ionizantes, emitidos por sistemas inalámbricos con frecuencias de hasta 300 GHz/ Ministerio de Salud mediante decreto N°36324-S denominado “Reglamento para regular la exposición a campos electromagnéticos de radiaciones no ionizantes, emitidos por sistemas inalámbricos con frecuencias de hasta 300 GHz”/

Nombre

Descripción

Documento realizado por la Dirección General de Aviación Civil (DGAC).

Determina la altura máxima que puede tener una torre para una localización dada. Asimismo, establece la señalización que debe tener una torre.

Norma estructural para antenas y estructuras que soportan antenas

Se definen los tipos de medios a instalarse para que personal calificado ascienda por la estructura. Se especifica la distancia máxima y mínima entre estos medios, comúnmente peldaños. Establece las especificaciones de los protectores contra sobretensión para la protección de equipos conectados a la red eléctrica, datos, comunicación y señales.

“Structural Standard for Antenna Supporting Structures and Antennas”.

Dispositivos de Protección contra Variaciones de Bajo Voltaje “Low voltage surge protective devices”.

Orientación sobre el cumplimiento de los límites de exposición de las personas a los campos electromagnéticos.

Establece los requisitos y criterios para proteger la salud del personal técnico y de la población en general, contra los riesgos potenciales debidos a la exposición a los campos electromagnéticos de radiaciones no ionizantes, que puedan derivarse de la explotación y uso de los sistemas inalámbricos.

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3. Sistema de telefonía móvil Se explica a continuación de forma breve cómo funciona un sistema de telefonía móvil y los elementos básicos que lo componen. La figura 1 muestra los elementos fundamentales de una red de telefonía móvil GSM. La BTS (“Base Transceiver Station” por sus siglas en inglés) es la estación base o radiobase para sistemas GSM. En las redes de tercera generación (UMTS) se le llama Nodo B. Es el elemento de red que contiene el equipo necesario para transmitir y recibir las señales de radiofrecuencia, así como los elementos radiantes (que emiten radiaciones). Es el equipo que, por medio de la interfaz aérea, se comunica con los terminales de usuario, es decir los teléfonos o terminales móviles y elementos de conexión y transferencia de datos (datacards). La ubicación y altura de las antenas de radio frecuencia, las cuales van conectadas a las radio bases, junto con la potencia de transmisión, ganancia de las antenas y su orientación, determinan la cobertura para un área determinada. Las antenas son instaladas usualmente en una torre de telecomunicaciones, por lo cual la torre y su adecuada ubicación, son indispensables para dar cobertura a una región específica. El BSC es el controlador de la estación base (“Base Station Controller” por sus siglas en inglés). En la arquitectura de red UMTS se le llama a este elemento RNC (“Radio Network Controller” por sus siglas en inglés). Es el elemento que esta diseñado para controlar un grupo de BTS. La BSC maneja la asignación de los canales de radio, recibe los datos de niveles de señal de los teléfonos móviles, con lo cual controla también el paso de la conexión establecida con una BTS por parte de un terminal a otra BTS diferente, lo cual se denomina handover. Hay casos en los que el handover se da entre diferentes BSC, para lo cual se necesita comunicación con el MSC. El MSC es el centro de conmutación móvil (“Mobile Switching Center” por sus siglas en inglés), el cual mantiene este mismo acrónimo en la arquitectura de redes 3G. Es el elemento encargado de hacer el enrutamiento de llamadas y mensajes, así como de establecer y terminar las conexiones de extremo a extremo. Maneja también, tal y como se indicó, el handover entre radiobases controladas por distintos BSC.

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Figura 1. Elementos básicos de un sistema de telefonía móvil.

BTS

BTS

BTS

BSC

MSC

BTS

Otro elemento importante de mencionar es el HLR (“Home Location Register” por sus siglas en inglés), que es una base de datos con la información de la configuración específica por subscritor conectado a la red de telefonía. El HLR tiene además información de las tarjetas SIM (término empleado para subscritores GSM) o USIM (término empleado para UMTS) de cada cliente de la red.

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4. Uso compartido De acuerdo con lo enunciado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (por sus siglas en inglés, ITU), en el documento “Tendencia en las reformas de las Telecomunicaciones 2008”, la compartición de infraestructura es una de las tendencias más fuertes en el mercado de las telecomunicaciones. La principal razón para compartir infraestructura es la reducción de costos. Esto es particularmente importante en los países en desarrollo, donde seguir esta práctica permitiría replicar el éxito que se ha tenido para desplegar masivamente, entre otros, los servicios de voz, en el despliegue de los servicios móviles de acceso a datos. En el caso particular de Costa Rica, el uso compartido permitirá además un despliegue más expedito de nuevas redes de telecomunicaciones, y un menor impacto en el paisaje urbano, en congruencia con el principio de equilibrio ambiental, al requerirse menos infraestructura nueva para los operadores emergentes. Así ha sido señalado por un estudio de la UIT2 , en el que se relacionan los objetivos de una política con los acuerdos de compartición. En conclusión, para cumplir con el objetivo de estimular un rápido y eficiente despliegue de redes, se debe compartir, entre otros, el acceso a las torres.

Tabla 3. Objetivos de política y acuerdos de compartición Objetivo de Política Estimular un rápido y eficiente despliegue de redes.

Contexto de Mercado Dar cobertura a áreas no cubiertas o poco cubiertas.

Acuerdo de Compartición -Compartición de torres; -Compartición extendida de sitios; -Derechos de paso compartidos; -Backhaul móvil; -Roaming.

Fuente: http://www.ictregulationtoolkit.org

En Costa Rica, este aspecto está contemplado en la Ley 7593, en su artículo 77, en donde se define que corresponde a la SUTEL velar porque los “operadores” tengan derecho a compartir la infraestructura de telecomunicaciones

ICT Regulation Toolkit, http://www.ictregulationtoolkit.org, Módulo 2 “Competencia y Regulación de precios”, Sección “Uso compartido de infraestructura”.

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“Artículo 77.- Derechos de paso y uso conjunto de infraestructuras físicas. La Sutel garantizará el derecho de los operadores al uso conjunto o

compartido de las canalizaciones, los ductos, los postes, las torres, las estaciones y las demás instalaciones requeridas para la instalación y operación de las redes públicas de telecomunicaciones, así como para la provisión de los servicios de telecomunicaciones disponibles al público, además, la colocalización de equipos.”

De acuerdo con la UIT3 se puede clasificar la compartición de infraestructura en pasiva y activa. El compartir infraestructura pasiva permite a los operadores o proveedores compartir los elementos civiles no eléctricos, como lo son las servidumbres de paso, conductos, mástiles, zanjas, torres, postes. La compartición de infraestructura activa implica el uso conjunto de elementos electrónicos activos, como lo pueden ser los que se ubican en las estaciones base (nodos B para 3G, BTS para GSM) y el controlador de la red de radio (RNC para 3G o BSC para GSM). De los anteriores, la compartición de la infraestructura pasiva es la práctica más difundida. Esto se puede comprobar en muchos países con diferentes niveles de regulación, como por ejemplo en España, donde las empresas Telefónica y Yoigo firmaron un acuerdo a nivel nacional de compartición de infraestructura. Asimismo, en Francia, Orange y Vodafone, firmaron un acuerdo de compartición de infraestructura para áreas rurales, lo que les permitió reducir costos hasta en un 40%. En Costa Rica se está a las puertas del despliegue de las redes de dos nuevos operadores de telefonía celular. Estos operadores instalarán nuevas torres a lo largo del país para cumplir con los objetivos de apertura planteados por la SUTEL, independientemente de que lo hagan por su propia cuenta o a través de arrendamientos con proveedores independientes de infraestructuras. Asimismo, proveedores de otros tipos de servicios de acceso a banda ancha, como por ejemplo tecnología de WiMAX, requerirán también de este tipo de infraestructura para el despliegue de sus redes. Las buenas prácticas internacionales que consideran las ventajas del uso compartido de infraestructuras recomiendan que toda implementación de una nueva torre de telecomunicaciones, sea dimensionada para albergar equipos de al menos tres operadores; Estos equipos pueden incluir como el espacio de la obra civil, sistemas de acometidas y suministro eléctrico, ductos y conductos, armarios y aires acondicionados. Las recomendaciones del presente documento están alineadas con la tendencia a nivel mundial de fomentar el uso compartido de infraestructura y con el razonamiento expuesto para el caso de Costa Rica. 3 ICT Regulation Toolkit, http://www.ictregulationtoolkit.org, Módulo 2 “Competencia y Regulación de precios”, Parte 7.1.1 “Infraestructura pasiva y activa”.

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Es posible que existan casos en que no sea factible hacer uso compartido de una torre de telecomunicaciones, como son:  - Aquel en que la geología/morfología del terreno no permita construir una torre para uso compartido.  - Aquel en que el diseño de la red elaborado por el respectivo operador, requiera que sus equipos sean instalados en una ubicación particular, debido a que los emplazamientos existentes o futuros, sean incompatibles o inutilisables para el diseño de red de otros operadores.   - El caso en que un mismo operador haga uso de todo el espacio disponible en una misma torre, lo que podría resultar en que una torre para uso compartido se encuentre sin espacios disponibles para que se instale un operador adicional. En estos casos se debe evaluar la conveniencia de permitir la construcción una torre nueva, siempre y cuando se justifique adecuadamente la limitación existente para hacer uso compartido.

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5. Torres de Telecomunicaciones 5.1 Tipos de torres La norma TIA-222-G define los tipos de estructura de soporte de antenas para los que aplican sus especificaciones: torres de celosía autosoportada, torres tipo monopolo y los mástiles atirantados o arriostrados. Cabe destacar que no se aconseja la implementación de estos últimos sobre el suelo, ya que por su diseño, los arriostres tienden a cubrir mucha área y la estructura no soporta muchos equipos, lo que limitaría el objetivo de compartir la torre. Sin embargo, sí se acostumbra usarlos sobre azoteas, donde se requiere de menos altura para ubicar la antena y por lo tanto el área cubierta por los arriostres es menor. Se hace a continuación una descripción de cada tipo de estructura. • Torre de celosía autosoportada: Estructura vertical con elementos de soporte autónomos, que requieren de cimentaciones acordes con las características del subsuelo, peso de la estructura terminada y velocidad de viento en la zona. Existen de tipo angular y tubular. Éstas pueden ser de tres o cuatro patas. • Estructuras autosoportadas tipo monoposte o monopolo: Llamadas comúnmente monopolos. Son torres autosoportadas de un solo apoyo. Tienen un peso más ligero y requieren de menos espacio. •

Mástiles atirantados a arriostrados: Estructura vertical de altura variable,

que requiere a nivel de suelo de soportes adicionales acordes con las dimensiones de la misma, para mantener erguido el cuerpo y que se sujetan a partir del suelo. Son los que se emplean generalmente sobre edificaciones ya existentes. No se aconseja su uso para torres terrestres. Nuevamente, es importante recalcar que es conveniente que todas las nuevas torres sean diseñadas y construidas para soportar los equipos de al menos tres operadores o proveedores tanto en lo que respecta a las dimensiones de la torre, como el espacio de la obra civil, sistemas de acometidas y suministro eléctrico, ductos y conductos, armarios y aires acondicionados. En la tabla 4 se especifican los tipos de torres de telecomunicaciones más comunes de instalación.

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Tabla 4. Clasificación según tipo de torres comunes4 TIPO DE TORRE

DESCRIPCIÓN

Torre de celosía autosoportada (30 -120 metros de altura)

Autosoportadas tipo monoposte

Mástiles atirantados

De acuerdo a lo normado por la TIA 222-G. Fotos tomadas de la página web http://www.google.com/images?q=TORRES+TELECOM UNICACIONES&oe=utf-8&rls=org.mozilla:es-ES:official&client=firefox-a&um=1&ie=UTF-8&source=univ&ei=1o9dTZ7nOoejtge275HNC g&sa=X&oi=image_result_group&ct=title&resnum=4&ved=0CD4QsAQwAw&biw=1366&bih=615

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Las torres terrestres para soportar sistemas de telecomunicaciones deberán cumplir con las dimensiones mínimas establecidas en la figura 2.

Figura 2. Muestra de uso compartido de torres.

Separación mínima entre los sistemas de Antenas es de 3 m

Sistema de Antenas A Sistema de Antenas B Sistema de Antenas C

Niveles de Obstáculos

Distribución de Sistema de Antenas H min

= 30 m Zona Urbana / 45 m Zona Rural

H min = 20m Zona urbana / 30m Zona Rural Zona Variable

N.P.T Nivel de piso determinado

De acuerdo con lo establecido en el punto 4, para poder albergar los equipos de al menos tres operadores de servicios de telecomunicaciones en una torre, se debe delimitar el espacio específico que ocuparían los equipos de cada sistema radiante en dicha estructura. Se recomienda que cada espacio sea de al menos tres metros, delimitados por la separación entre antenas radiantes de diferente tecnología o antenas para enlaces microondas. La tabla 5 define cuáles son estos espacios. El espacio para los operadores estará delimitado por la altura de los obstáculos, la cual es de aproximadamente quince metros en zona urbana y en zona rural de treinta metros. Es así que la altura mínima para una torre para uso compartido se define en 30 metros. La altura máxima estará determinada por el estudio de aeronáutico de restricción que en el caso de Costa Rica es realizado por parte de la Dirección General de Aviación Civil5. 5

http://www.dgac.go.cr/

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Tabla 5. Clasificación de los equipos según su altura.

Descripción

Niveles de instalación en Estructura de Telecomunicaciones

Máxima altura de instalación posible en la torre de telecomunicaciones

Sistema de Antenas A

Corresponde a tres metros por debajo de la altura máxima, correspondiente al nivel en el cual se instalará otro proveedor

Sistema de Antenas B

Se recomienda la instalación a 3 metros por debajo de la instalación del sistema de antenas B

Sistema de Antenas C

Corresponde sucesivamente a la instalación de antenas radiantes o microondas en los niveles inferiores de la torres de telecomunicaciones.

Compete a las necesidades de espacio por instalar sistemas de antenas por parte de cada operador

5.2 Cargas mecánicas Para el correcto diseño de la carga que debe soportar una torre de telecomunicaciones, es necesario tomar en cuenta factores como las cargas nominales de viento, la resistencia a sismos y la carga de los equipos por instalar. El Código Sísmico de Costa Rica clasifica las torres de telecomunicaciones como Edificaciones e Instalaciones Esenciales y define el desempeño que deben tener estas estructuras ante sismos. Dicho código señala: “En edificaciones e instalaciones Esenciales y ante sismos extremos además de protegerse la vida de ocupantes y transeúntes, se debe prevenir la ocurrencia de daños en la estructura y en aquellos componentes y sistemas no estructurales capaces de interrumpir seriamente los servicios y funciones propios de la edificación.” Todas las torres de telecomunicaciones deben ser diseñadas bajo ese criterio y cumplir con los requerimientos establecidos en dicho código.

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La norma TIA 222-G define los parámetros para calcular las cargas totales que debe soportar una torre. Establece que las estructuras y fundaciones se deberán diseñar de manera tal que su resistencia de diseño sea mayor (más un factor de seguridad) que las cargas máximas para cada una de las siguientes combinaciones correspondientes a un estado límite: a- 1,2 D + 1.0 Dg + 1.6 Wo b- 0,9 D + 1.0 Dg + 1.6 Wo c- 1,2 D + 1.0 Dg + 1.0 Di + 1.0 Wi + 1.0 Ti d- 1,2 D + 1.0 Dg + 1.0 E e- 0,9 D + 1.0 Dg + 1.0 E Donde, D = carga permanente de la estructura y los accesorios, excluyendo las riendas; y, para el diseño de las fundaciones, el peso del suelo y la subestructura. Dg = Peso de todo el conjunto de las arriostres, incluyendo las riendas propiamente dichas, los accesorios en los extremos y los aisladores. Di = Peso máximo del hielo acumulado sobre la estructura, las riendas y los accesorios. E = Carga sísmica: las estructuras que soportan antenas requieren de consideraciones especiales debido a la sismicidad. De acuerdo a la norma TIA-222G, se debe hacer un análisis sísmico para determinar las cargas a soportar debido a este factor. Ti = Cargas debidas a los cambios de temperatura; Wo = Carga de viento sin hielo: incluir la suma de las fuerzas de viento horizontales aplicadas a la estructura más las fuerzas de viento de diseño sobre los arriostres y accesorios. Se debe tomar en cuenta la carga de viento máxima para la zona donde se instalará la torre de telecomunicaciones. Wi = Carga de viento concurrente con el espesor máximo de hielo. A estos parámetros límites se les debe adicionar un factor de seguridad. La norma establece el procedimiento para calcular cada uno de estos factores y obtener así el valor de carga de la estructura.

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Hay factores en las ecuaciones que no son aplicables para el caso de Costa Rica, como lo son los que involucran el peso de hielo. Existen las siguientes excepciones para nuestro país son: •

No es necesario considerar los efectos de la temperatura para las estructuras autosoportadas.

•

No es necesario considerar las cargas de hielo y sísmicas para las estructuras de la Clase I. (ver definición abajo).

•

No se deberá aplicar un factor de carga a la tensión inicial de las arriostres.

•

Las combinaciones b y e solamente se aplican a las estructuras autosoportadas.

La norma define las estructuras Clase I como aquellas que debido a su altura, uso o ubicación, en caso de falla representan un riesgo bajo en términos de seguridad de las personas, daños a la propiedad, estructuras utilizadas para servicios opcionales o en las cuales una demora en el restablecimiento de los servicios sería aceptable. No obstante esta excepción no aplica para Costa Rica, debido a que el código sísmico define a las torres de telecomunicaciones como instalaciones esenciales.

5.3 Cimentación de torre La cimentación de la torre se diseña para soportar el valor de carga total más lo factores de seguridad respectivos, que se calculan de acuerdo con las normas citadas en la anterior sección. Se debe tomar en cuenta para este punto, la importancia de realizar un estudio geotécnico y de mecánica de suelos, a cargo de un laboratorio certificado, que muestre las propiedades del campo sobre el cual se va a construir. Esto con el fin de tomar medidas correctivas en caso de ser necesario, como puede ser sustituir el suelo con agregados específicos para mejorar sus condiciones. Es recomendable que las municipalidades soliciten los estudios respectivos para poder comprobar el buen diseño de la instalación en los sitios requeridos por los operadores. Los planos para la construcción de la torre de telecomunicaciones, deben ser enviados y sometidos a aprobación por parte de las autoridades del Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos (CFIA). En estos planos, el diseñador estructural debe aportar una memoria de cálculo, en la que se observe que se cumple con los establecido por el código sísmico de Costa Rica 2002 (CSCR-02), código de cimentaciones y normas internacionales de concreto y aceros.

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El concreto y acero empleado para estas cimentaciones debe ser el especificado por las normas internacionales pertinentes, en este caso la ACI 318-05 para el concreto y la AISC-LRFD-99 para el acero. Debe contarse con un predio con suficiente espacio para albergar la torre con su cimentación y el cuarto de equipos. A efecto de un mejor aprovechamiento de la superficie, a nivel de suelo la lógica recomienda colocar los gabinetes de los equipos en cada cara de la torre. Habiéndose adoptado por alguna autoridad la obligatoriedad del uso compartido de torres para tres operadores, el diseño que realice el ingeniero responsable debiera asegurar que la superficie del suelo permita la instalación de los equipos para dicho uso compartido

5.3.1. Superficie de cimentaciones A efectos de suministrar algunas guías sobre el área de cimentación mínima que deben requerir los diseños de sitios para torres, ha de tomarse como ejercicio práctico lo definido por el “Reglamento General Para Licencias Municipales en Telecomunicaciones”, propuesto por la Federación Metropolitana de Municipalidades (Femetrom) y adoptado por algunas municipalidades. Ello nos permite partir de unas premisas urbanísticas básicas, aplicar la técnica ingenieril y obtener los resultados de las áreas mínimas de cimentación dependiendo del tipo de torre y de fabricante. Dicho reglamento en su capítulo III Del Uso del Suelo, establece:

Artículo 11°— Los predios donde se pretendan ubicar e instalar las Obras Constructivas tendrán unas dimensiones mínimas de frente y de fondo equivalente al 20% de la altura de la torre medida desde el centro de la base de la torre hasta el final de la torre sin incluir el pararrayo (ej., Torre de 30 metros de altura dimensión mínima de 6 metros de frente por 6 metros de fondo, Torre de 45 metros de altura dimensión mínima de 9 metros de frente por 9 metros de fondo, Torre de 60 metros de altura dimensión mínima de 12 metros de frente por 12 metros de fondo). Los accesos se regularán conforme a las disposiciones que establecerá la Municipalidad. Artículo 12°—Se

deberá mantener una franja de amortiguamiento mínima alrededor de una Obra Constructiva del diez por ciento (10%) de la altura de la torre de telecomunicaciones, medida desde el centro de la base de la misma. Se establece sin embargo, que la torre de telecomunicaciones no se coloque adyacente a la colindancia del predio en cuestión, esto como una medida de seguridad para las construcciones aledañas, y debiendo facilitar el tránsito del personal necesario para la conservación y mantenimiento de la Obra Constructiva.

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Con respecto a lo indicado de los artículos en mención, esta Superintendencia efectuó el ejercicio de considerar varias especificaciones técnicas de fabricantes de torres, para los cuales se cuenta con una estimación del área de la placa de cimentación con base en la altura de la torre; tal y como se muestra en la tabla 6, correspondiente a la superficie necesaria donde se va erguir la torre. Lo anterior corresponde a condiciones ideales, ya que pueden existir tipos de suelo que requieren modificar el diseño de la cimentación y la placa de fundación. En la tabla 6 se muestra la relación del “área necesaria para ubicar la placa de fundación” de una infraestructura de telecomunicaciones, con base a las especificaciones técnicas de los fabricantes y proveedores de torres de telecomunicaciones (SISTTEMEX, INFRACOMEX y CIGI) según sus dimensiones. A partir de lo anterior, y a manera de ejemplo, se describe en la figura 3 la placa de fundación para una torre de 30m (SISTTEMEX). Dadas las dimensiones de la placa de fundación según la altura de la torre y proveedor se determinó el “área mínima” que va ocupar la placa de fundación en el predio. Según los datos se calculó la diferencia entre el “área mínima del predio” y el “área de placa de fundación” de la torre a construir, lo cual da como resultado el “área disponible del terreno para instalar los equipos respectivos”.

Tabla 6 Relación área de la placa de cimentación versus superficie mínima del predio. Altura Torre (m)

Fabricante Áreas mínimas según Articulo 11 (m2)

Tipo

Dimensiones Área Área disponible de placa de placa de para instalación fundación, fundación de equipos 2 según (m ) para 3 fabricante operadores (m) (m2 )

30

36

SISTTEMEX

Autosoportada

5,15X5,15

26,52

9,47

45

81

SISTTEMEX

Autosoportada

6,15X6,15

37,82

43,17

30

36

SISTTEMEX

Monopolo

5,75X5,75

33,06

2,93

30

36

INFRACOMEX

Autosoportada

5,3X5,3

28,09

7,91

45

81

INFRACOMEX

Autosoportada

6,3X6,3

39,69

41,31

50

144

CIGI

Autosoportada

7X7

49

95

Es decir, en consideración con el “área mínima” establecida por el citado reglamento, agregando los elementos de la placa de fundación indicada en la tabla 6, (columna “Área placa de fundación”), se indica la diferencia señalada en la columna “Área disponible para equipos de 3 operadores (m2 )”. Recomendaciones y buenas prácticas para el diseño, construcción y uso compartido de torres de telecomunicaciones

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Figura 3. Dimensiones placa de fundación (unidades en milímetros)

5150mm

800mm

1293.5mm

800mm

5150mm

2563mm

800mm 1293.5mm

800mm 800mm

1095mm

800mm

2960mm

1095mm

En la siguiente tabla 7 se compara o contrasta el “área mínima disponible para la instalación de equipos por operador” (según tabla 6 anterior) respecto de las dimensiones mínimas de un bastidor, shelter o equipo, “por operador”, necesarias para su instalación.

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Las columnas correspondientes al “área de construcción para bastidores” muestran las dimensiones mínimas de superficie requerida para su instalación “por un Operador”, considerándose los siguientes casos: (i) “Un Bastidor Dimensiones (1,50X1,60); Área m2=2.4m2 (superficie necesaria para su instalación); y (ii) Bastidor Doble Dimensiones (1,50X2,35). Área m2=3,52m2 (superficie necesaria para su instalación)”. Partiendo de que el ejercicio se hace para la instalación de bastidores de un solo operador, y como puede observarse de las columnas “C” y “E”, el resultado del “área mínima disponible” para instalar los bastidores de un segundo y tercer operador es insuficiente, considerando nuevamente las dimensiones de los bastidores según se indican en las columnas “B” y “D”. Con base en los resultados obtenidos cabe indicar que, para construcciones de torres de 30 metros que permitan el uso compartido de tres (3) operadores, va a requerir un área mayor a los 36 metros cuadrados que sería el área mínima del predio establecida como una disposición urbanística, según el artículo 11 citado. Esta área mínima además de ser un condicionante constructivo de carácter urbanístico, ha de suponerse que se establece como un mínimo previendo que la tecnología futura de los equipos permita una utilización más eficiente del espacio. No obstante, hoy y de acuerdo con las reglas unívocas de la ciencia y la técnica, aplicando los criterios y datos de las tablas anteriores, ha de concluirse que se requiere de cautela a la hora de escoger un predio, en cuanto a sus dimensiones, toda vez que debe siempre, y bajo toda circunstancia, cumplirse la premisa mayor que dispone el modelo de reglamento municipal, de construir un sitio y una torre para uso compartido de mínimo tres (3) operadores de telecomunicaciones. Así las cosas, como se puede observar en la tabla 7, al instalarse dos bastidores no existiría espacio para más equipos, lo cual se representa en la columna Espacio Disponible m2, que muestra un resultado negativo de 0.58 m2, correspondiente a la superficie necesaria faltante en el predio, para instalar dos bastidores de equipos. Por consiguiente, se recomienda que para la instalación de torres de telecomunicaciones de 30 metros de altura requiera un “área mínima de 80 metros cuadrados”, para asegurar la posibilidad del uso compartido de la infraestructura de telecomunicaciones por parte de al menos tres (3) operadores, área que deja espacio suficiente para colocar los bastidores respectivos. Lo anterior bajo las condiciones actuales de la tecnolog´â en el desaroollo de las soluciones tecnológicas.

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Tabla 7. Dimensiones de shelters, bastidores u equipos de un operador, (mínimos) A

B

C

D

E

F

Altura de la Torre (m)

Área disponible (Áreas mínimas según Articulo 11 (m2) Área placa de fundación (m2)

Área de construcción para un Bastidor Dimensiones un operador (1,50X1,60m); Área m2

Espacio Disponible para un 2° y 3° operador (A-B) m2

Área de construcción para un Bastidor Doble Dimensiones un operador (1,50X2,35m). Área m2

Espacio Disponible para un 2° y 3° operador (A-D) m2

30

9,47

2,4

7,07

3,52

5,956

45

43,17

2,4

40,77

3,52

39,65

30

2,93

2,4

0,53

3,52

-0,587

30

7,91

2,4

5,51

3,52

4,388

45

41,31

2,4

38,91

3,52

37,78

50

95

2,4

92,6

3,52

91,47

5.4 Suministro eléctrico Para el diseño de las acometidas eléctricas, conductores, ductos y métodos de instalación, se debe acatar lo establecido por el código eléctrico nacional y la norma NFPA 70. Como mínimo se debe contemplar un pedestal con prevista para albergar al menos 3 medidores. Esto para poder alimentar los equipos que se instalarán en la torre, que se diseña para soportar al menos tres operadores, por lo que se debe diseñar conforme a la norma ARNTACO 2002. Igualmente, se deben instalar tubos de un diámetro de 63 mm para ser utilizados por los cables que conectarán estos medidores con los tableros eléctricos en el interior del cuarto de equipos. El diámetro de esta canalización se desprende de los especificados por el NFPA 70 en su Capítulo 9, considerando acometidas monofásicas con cable 1/0 AWG.

Para este escenario, la superficie recomendada por el reglamento no es suficiente. En este caso, se recomienda considerar la dimensión de la base de cimentación de la torre y ampliar la superficie necesaria para instalación de bastidores. 7 Ídem. 6

8

Ídem.

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El Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos (CFIA) establece el procedimiento para realizar las conexiones temporales y definitivas a las compañías de distribución eléctrica. La conexión temporal se refiere al servicio eléctrico suministrado mientras se llevan a cabo las obras civiles, y una vez que éstas hayan concluido se procede a realizar la conexión definitiva como es requerida. Cada acometida deberá contar con un interruptor principal y un supresor de picos y trasientes. Las acometidas aéreas deben tener un dispositivo botaguas u otro que impida la entrada de agua en la canalización de los conductores, conforme con lo especificado en la figura 4.

Figura 4. Instalación de acometida en tapia o pared lateral 30cm mínimo

Tubería metálica rígida (EMT)

CONDULETA BOTAGUAS

Tubería metálica o NO metálica rígida Medidor

Hacia interruptor principal

M

3 metros mínimo

10cm mínimo

Conector Electrodo de puesta a tierra

Para acometidas subterráneas, de usarse tubería metálica rígida, la misma deberá instalarse a una profundidad no menor a los 15 centímetros. Si se usa tubería rígida no metálica, la misma debe instalarse como mínimo a 45 centímetros de profundidad del nivel de piso terminado, instalando a lo largo del trayecto de la tubería, con un medio de señalización de la existencia de peligro por conductores eléctricos.

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Estos casos, y otros particulares, como la instalación en sitios de circulación intensa de vehículos, áreas adyacentes a pistas de aeropuertos y para el caso en que se empleen conductores directamente enterrados, se debe seguir lo estipulado por la Normativa Técnica Eléctrica emitida por la ARESEP, la cual se ilustra en la siguiente figura.

Figura 5. Instalación de conductores de entrada de acometidas subterráneas A

NIVEL DE SUELO

D

NIVEL DE SUELO

45cm mínimo

60cm mínimo

Tubería NO metálica rígida

Cable directamente enterrado

B

E

60cm mínimo Tubería metálica rígida

60cm mínimo Cable directamente enterrado

C 0,5cm de concreto mínimo

45cm mínimo Tubería NO metálica rígida

Los tableros deberán contar con su barra de tierra y neutros según las normas. Deberá tener al menos un circuito ramal de para alimentación de equipos, un circuito para tomacorrientes de servicio, un circuito para iluminación y un circuito para aire acondicionado o ventilación forzada. Todos estos circuitos ramales deberán ser diseñados conforme al mismo código eléctrico nacional. Todos los circuitos deberán estar correctamente identificados. Para el cableado de los ramales, se recomienda utilizar el verde, para el conductor de tierra, blanco, para el neutro y color rojo o azul para la fase.

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Se recomienda seguir la normativa IEEE 1100-2005, libro Esmeralda, y sus conexas en cuanto a la calidad del suministro eléctrico. Con esto se busca que la instalación otorgue una calidad que no afecte la operación de los equipos electrónicos y que no contamine la red eléctrica circundante con cargas armónicas y no lineales. El conjunto del diseño deberá contar con la aprobación del CFIA.

5.5 Sistema de puesta a tierra El Reglamento de Prestación y Calidad de Servicios, publicado en la Gaceta N°82 del Miércoles 29 de Abril del 2009, establece la normativa que aplica para este punto. Conforme a esto, de acuerdo a la TIA-222-G, la resistencia total de las tierras principales conectadas de una estructura no deberá ser superior a 10 Ohms. La resistencia total se deberá medir o calcular de acuerdo con la norma IEEE 142-1991. Las conexiones entre una estructura y los electrodos de puesta a tierra se deberán hacer mediante conductores cuya sección no sea menor que la de un cable calibre AWG 2/0 desnudo, de cobre medio de 7 hilos, estirado en frío. Los electrodos de puesta a tierra deberán ser como mínimo equivalentes a varillas metálicas de 16 mm de diámetro y 3 metros de longitud, de cobre, acero revestido de cobre, acero galvanizado o aleaciones de acero inoxidable. Cuando se hacen conexiones de rosca a estructuras de aluminio o galvanizadas, se deberá aplicar un inhibidor de herrumbre. La mínima profundidad de los electrodos de puesta a tierra deberá ser de 3 metros. Todos los electrodos deberán estar eléctricamente conectados a la estructura, aunque no es necesario que todos los electrodos estén interconectados entre sí. Los conductores de tierra no deben ser empalmados excepto en las cajas de unión o cajas de tomacorrientes. Para conexiones debajo de nivel de tierra se recomienda la conexión del tipo de fundido exotérmico. En los suelos con resistividades menores que 50 ohms, los electrodos de cobre o enchapados en cobre pueden contribuir a la corrosión galvánica. En estas condiciones, los electros de puesta a tierra se podrán reemplazar por ánodos de puesta a tierra o bien se podrán utilizar otros métodos para controlar la corrosión.

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5.6 Sistema de protección ante descargas atmosféricas El Servicio Nacional Meteorológico de los Estados Unidos define el rayo, como “una descarga eléctrica visible producida por una tormenta. La descarga puede ocurrir dentro o entre nubes, entre la nube y el aire, entre una nube y el suelo o entre el suelo y una nube”. Las descargas que ocurren entre la tierra y las nubes, pueden producir daños que atenten contra la infraestructura y la vida humana. Ante esto, los equipos electrónicos son particularmente sensibles, en vista de que también se ven afectados por la energía que se induce cuando se produce este fenómeno meteorológico, por lo que deben ser protegidos adecuadamente. Uno de los métodos más comúnmente aceptados para el cálculo de la altura y cobertura de protección de un pararrayos es el método del cono de protección. Este está basado en el Principio de Franklin, que establece que la distancia más cercana entre una carga electrostática atmosférica, es decir, la carga presente en una nube, y la superficie de la tierra, es el punto más alto de una zona geográfica dada. De acuerdo con este principio, el instalar un mástil con una punta conductora como punto más alto en esa zona, lo convierte en el receptor ideal de los rayos, los cuales, de esta manera, pueden ser canalizados a tierra de forma segura sin daño a la infraestructura. De conformidad con la norma NFPA 780 y la norma IEC 62305, de acuerdo con la altura y las características de la estructura por proteger, se define un “grado de riesgo” y en función de este grado, se seleccionan las puntas pararrayos, accesorios y el calibre del conductor que conectará con el sistema de puesta a tierra. El área del cono de protección se obtiene de acuerdo con lo indicado en la figura 6.

Figura 6. Cono de protección de equipos.

Altura del pararrayo

r = √3xh

h

Altura de la punta

π

Radio del área protegida

Área protegida = 3πh2 (en m2)

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6. Emisiones electromagnéticas La Comisión Internacional de Protección contra Radiaciones No-Ionizantes (ICNIRP) define la energía electromagnética como aquella “energía almacenada en un campo electromagnético”. La forma más conocida de energía electromagnética es la que tiene su origen en la luz del sol. La frecuencia de la luz visible es la línea divisoria entre la radiación ionizante y la radiación no oinizante. La primera de éstas es más potente, de frecuencias más altas y con efectos adversos a la salud humana en caso de emplearse incorrectamente. Por otro lado, las radiaciones no ionizantes, se presentan en frecuencias más bajas, para las cuales no se han determinado efectos nocivos sobre la salud, siempre y cuando estas radiaciones se mantengan dentro de los umbrales de exposición electromagnética permisible (emitidos por la ICNIRP y confirmados por la UIT). La radiación no ionizante (RNI) engloba toda la radiación y los campos del espectro electromagnético que no tienen suficiente energía para ionizar la materia. Este tipo de radiación tiene orígenes tanto naturales como producidos por el hombre. Es precisamente el espectro no ionizante, el que se utiliza para la prestación de servicios de telecomunicaciones. Los artículos 60 inciso g) y 73 inciso e) de la Ley 7593, definen que le corresponde a la SUTEL controlar y comprobar el uso eficiente del espectro, las emisiones radioeléctricas y la inspección, detección, identificación y eliminación de las interferencias perjudiciales. El Ministerio de Salud, de acuerdo con lo dispuesto en la Ley General de Salud, estableció el “Reglamento para regular la exposición a campos electromagnéticos de radiaciones no ionizantes, emitidos por sistemas inalámbricos con frecuencias de hasta 300 GHz9”, de aplicación obligatoria para todo el territorio nacional. Este reglamento define los requisitos y criterios para proteger la salud del personal técnico y de la población en general, de los riesgos potenciales debidos a la exposición a los campos electromagnéticos de radiaciones no ionizantes, que puedan derivarse de la explotación y uso de los sistemas inalámbricos. De igual manera, todos los operadores y proveedores de servicios de telecomunicaciones, así como todos los concesionarios de frecuencias del espectro radioeléctrico, deberán apegarse a los niveles máximos de exposición electromagnética permisible (MPE) establecidos en el estándar UIT-T K.5210 , que son acordes con lo definido por la ICNIRP, en el documento “Recomendaciones para limitar a campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos (hasta 300 GHz)” Las tablas 8 y 9 muestran los límites máximos permisibles y de referencia, de acuerdo con lo establecido por la recomendación K.52, de aplicación para Costa Rica según el artículo 9 del citado reglamento (Decreto Ejecutivo N° 36324-S) o sus variantes. 9

Decreto Ejecutivo N° 36324-S, publicado en La Gaceta N°25 del 4 de febrero de 2011 UIT, “Orientación sobre el cumplimiento de los límites de exposición de las personas a los campos electromagnéticos”.

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Tabla 8. Límites básicos de la ICNIRP Características de la exposición

Ocupacional

Público

Rango de Frecuencia

Densidad de corriente para cabeza y tronco (mAm-2)(rms)

SAR promedio en todo el cuerpo (Wkg-1)

Hasta 1Hz

40

--

--

--

1 – 4 Hz

40/f

--

--

--

1 – 100kHz

10

--

--

--

100kHz – 10 MHz

F/100

0,4

10

20

10MHz – 10GHz

F/100

0,4

10

20

Hasta 1 Hz

8

--

--

--

1Hz- 4Hz

8/f

--

--

--

4Hz – 1 kHz

2

--

--

--

1 -100 kHz

F/500

--

--

--

100 kHz – 10M

F/500

0,08

2

4

10MHz – 10GHz

---

0,08

2

4

SAR SAR localizado localizado (extremidades) cabeza (Wkg-1)-1) y tronco (Wkg-1)

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Tabla 9. Niveles de referencia ICNIRP (valores eficaces sin perturbaciones). Características de la exposición

Ocupacional

Público

Rango de Frecuencia

Intensidad de Campo Eléctrico (Vm-1)

Intensidad de campo magnético (Am-1)

Densidad de potencia (Wm-2)

Hasta 1Hz

--

1,63x105

--

1 – 8 Hz

20000

1.63x105/f2

--

8 – 25kHz

20000

2x104/f

--

0,025 – 0,82 kHz

500/f

20/f

--

0,82 – 65 kHz

610

24,4

--

0,065 – 1 MHz

610

1,6/f

--

1 – 10 MHz

610/f

1,6/f

--

10 – 400 MHz

61

0,16

10

400 – 2000 MHz

3f1/2

0,008f1/2

f/40

2 – 300 GHz

137

0,36

50

Hasta 1Hz

--

3,2x104

--

1 – 8 Hz

10 000

3,2x104/f

--

8 – 25kHz

10 000

4000/f

--

0,025 – 0,82 kHz

250/f

4/f

--

0,82 – 65 kHz

250/f

5

--

0,065 – 1 MHz

87

5

--

1 – 10 MHz

87

0,73/f

--

10 – 400 MHz

87/f1/2

0,73/f

2

400 – 2000 MHz

28

0,0037f1/2

f/200

2 – 300 GHz

1,375f1/2

0,16

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7. Mimetización y Camuflaje en la infraestructura celular El desarrollo de un mayor número de estructuras de soporte para equipos radiantes tanto de antenas de radio frecuencia como de microondas y la infraestructura relacionada con éstas, aumenta la capacidad de la red, lo cual es un paso imprescindible y decisivo en la calidad y disponibilidad de servicios de comunicaciones móviles. No obstante, estas llevan consigo un impacto visual y paisajístico que no puede ser obviado. Se han desarrollado técnicas que permiten minimizar estos efectos no deseables, como lo son la mimetización y el camuflaje. La mimetización e integración del medio, corresponde a la aplicación de una serie de técnicas constructivas correspondientes a las obras de ejecución en la instalaciones de telecomunicaciones, mediante las cuales el aspecto exterior de las mismas se asimila a la edificación u espacio natural. Esto sin afectar la calidad y características del servicio, en la aplicación de la técnica. Estas prácticas son concebidas para mejorar el ornato y minimizar el impacto visual del ambiente con el entorno en el cual se hace la instalación y a su vez se armoniza resaltando la belleza escénica y natural del paisaje. Se deben seleccionar cuidadosamente los casos en los cuales amerita la mimetización o camuflaje de una infraestructura ya que esto acarrea costos adicionales en la implementación de la torre de telecomunicaciones, razón por la cual no es factible su aplicación a gran escala. Asimismo, la Dirección General de Aviación Civil (DGAC) puede imponer condiciones respecto a las señalizaciones (colores e iluminación) según la Circular de Trámites y Requisitos para el Estudio Aeronáutico de Restricción de Alturas. La siguiente tabla muestra las distintas alternativas para el camuflaje y mimetismo de las estructuras de telecomunicaciones:

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Tabla 10. Descripción de prácticas de Camuflaje Ejemplo

Descripción

Ejemplo de mimetización en convergencia con el medio ambiente en Winconsin; en una zona boscosa.

Equipo instalado en estructuras de edificio en el cual se armoniza con el entorno según los acabados del mismo.

Ejemplo de estructura de palmera.

Estructura empleada en parques públicos como ornato, así como para proveer servicios móviles.

El uso de azoteas de edificios para la instalación de infraestructura celular, es muy común en la práctica debido a que implica un costo menor en la instalación y aumenta la velocidad del despliegue de las redes. Pero a su vez esto conlleva un mayor impacto visual, por consiguiente se aplican técnicas de mitigación en el ornato del edificio. Como se observa en la figura 7 el edificio muestra la infraestructura de telecomunicaciones instalada mientras que la figura 8 muestra la técnica empleada para mitigar el impacto de la nueva infraestructura desarrollada. Recomendaciones y buenas prácticas para el diseño, construcción y uso compartido de torres de telecomunicaciones

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Figura 7. Fachada de azotea con infraestructura de telecomunicaciones instalada expuesta.

Figura 8. Estructura de azotea con infraestructura de telecomunicaciones camuflada.

Estas técnicas procuram minimizar el impacto visual para que no se afecte la estética urbana, ambiental así como la conservación del patrimonio, por consiguiente se pretende equilibrar la balanza entre desarrollo económico y tecnológico de servicios de telecomunicaciones, con el medioambiente con base en el desarrollo sostenible. En conclusión, todas las personas que se dediquen a esta actividad y principalmente los operadores de telecomunicaciones, antes de seleccionar una ubicación o diseñar una torre o estación base deberán realizar todas las acciones que estén a su alcance para conseguir razonablemente la integración de la obra o construcción con el entorno, utilizando, en la medida de lo posible, las técnicas descritas en este apartado.

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8. Factores a tomar en cuenta para la instalación de infraestructura de telecomunicaciones Se recomienda tomar en cuenta los siguientes aspectos para el trámite de instalación de una infraestructura de telecomunicaciones: •

Que no existen alternativas viables para realizar la instalación de los equipos en ninguna infraestructura disponible.

•

Que las torres o estructuras existentes no permitan el uso conjunto de más elementos.

•

Que las condiciones constructivas de las torres o estructuras existentes no cuenten con la resistencia estructural suficiente para soportar las antenas propuestas por el solicitante y los equipos relacionados.

•

Que las dimensiones del predio de las torres o estructuras existentes no cuenten con espacio suficiente para la ubicación de los armarios o equipos en tierra relacionados con la demandante propuesta, y que permitan ubicar a tres operadores en casos en que se haya solicitado el uso compartido.

•

Que las modificaciones requeridas en las torres o estructuras para la ubicación de los equipos del solicitante provoquen un incumplimiento de los requerimientos de La Dirección General de Aviación Civil (DGAC).

•

Que las antenas propuestas por el solicitante pudieran causar interferencias electromagnéticas considerables, a otras adyacentes colocadas en una torre o estructura existente.

La altura de torres y antenas, debe tener el visto bueno de la Dirección General de Aviación Civil (DGAC), mediante la solicitud del “Estudio Aeronáutico de Restricción de Altura”. El interesado deberá realizar el trámite respectivo ante esta Dirección, la cual también es la encargada de definir los aspectos de color e iluminación de la infraestructura, de acuerdo a lo establecido en el Capítulo 6 del Anexo 14 del Convenio de Aviación Civil Internacional y sus posteriores reformas, que tiene la finalidad de reducir los peligros para las aeronaves indicando la presencia de los obstáculos.

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9. Resumen Se recoge en el presente documento la normativa nacional e internacional en materia de construcción y salud que atañen el diseño de torres de telecomunicaciones, así como los requisitos mínimos que deben cumplir los materiales a emplear. Se definen conceptos básicos de telefonía móvil, así como los principales elementos de una red de este tipo. Se establece la necesidad de hacer uso compartido de la infraestructura, así como los beneficios que esta conlleva, motivándose a que las nuevas torres sean diseñadas y contruidas para albergar equipos de al menos tres operadores. Se definen los tipos de torres, los requerimientos de soporte de cargas mecánicas, cimentaciones, alimentación eléctrica, sistema de protección antes descargas atmosféricas tomando como insumo los reglamentos y códigos nacionales vigentes. Se hace énfasis en el dimensionamiento del predio, con el fin de que éste sea de tamaño suficiente para albergar equipos de al menos tres operadores. Se hace mención lo establecido por la ICNIRP para radiaciones no ionizantes y que se encuentra en consonancia con lo definido en el “Reglamento para regular la exposición a campos electromagnéticos de radiaciones no ionizantes, emitidos por sistemas inalámbricos con frecuencias de hasta 300 GHz11”realizado por el Ministerio de Salud. Finalmente se mencionan las prácticas de mimetización y camuflaje que buscan mejorar el ornato y minimizar el impacto visual que tienen las torres de telecomunicaciones. Sin embargo, se debe tomar en cuenta que esto eleva considerablemente el costo de una torre, lo cual hace que estas prácticas no sean factibles para todas las implementaciones.

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Decreto Ejecutivo N° 36324-S, publicado en La Gaceta N°25 del 4 de febrero de 2011

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Referencias -

ACG, “Código de Cimentaciones de Costa Rica”, Asociación Costarricense de Geotécnia, 2009.

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AISC, “Load and Resistance Factor Design Specification for Structural Buildings”, AISC-LRFD-99, 3º ed., American Institute of Steel Construction, 2001.

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AISI, “North American Specification for the Design of Cold-formed Steel Structural Members”, AISI-2001, American Iron and Steel Institute, 2001.

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ARESEP, “Normativa Técnica Eléctrica incluye Reglamento Sectorial de Servicios Eléctricos”, Autoridad Reguladora de los Servicios Públicos, 2003.

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ASCE, “Design of Latticed Steel Transmission Structures” ASCE 10-97, American Society of Civil Engineers, 1997.

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ASCE, “Design of Steel Transmission Pole Structures”, ASCE Manual No.72, American Society of Civil Engineers, 1990.

-

ASTM, Material specifications, ASTM International, West Conshohocken, PA.

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CFIA, “Código Eléctrico de Costa Rica”, Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos, 2010.

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CFIA, “Código Sísmico de Costa Rica”, Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos, 2002.

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IEC, “Protection against Lightning”, IEC 62305, International Electrotechnical Commission, 2006.

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IEC, “Low voltage surge protective devices”, IEC 61643, International Electrotechnical Commission, 2005.

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IEEE, “Grounding of Industrial and Commercial Power Systems”, IEEE 142-1991, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1991.

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ICNIRP, “Recomendaciones para limitar la exposición a campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos (hasta 300 GHz)”, Comité Internacional para las Radiaciones No- Ionizantes, 1998.

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Referencias -

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IRAM, “Pararrayos con dispositivo de cebado para la protección de Estructuras y Edificaciones”, IRAM 2426, Instituto Argentino de Normalización y Certificación, 2000.

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IRAM, “Protección contra el impulso electromagnético generado por el rayo”, IRAM 2427, Instituto Argentino de Normalización y Certificación, 2000.

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TIA, “Norma estructural para antenas y estructuras que soportan antenas”, ANSI/ TIA 222-G, Telecommunications Industry Association, 2007.

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UIT, “Orientación sobre el cumplimiento de los límites de exposición de las personas a los campos electromagnéticos”, UIT K.52, Union Internacional de Telecomunicaciones, 2000.

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