Antenas mecânica

Prévia do material em texto

*
*
*
Antenas III setembro/2010
Agradecimentos pelos materiais: Kathrein Brasil, diretor Raul Faller.
*
*
*
Escolha da antena
Características mecânicas: dimensões, peso, modo de montagem, suportará carga sobre ela, etc...
*
*
*
Torres
Torres estaiadas
Menor custo; menor capacidade de carga; mais terreno
Torres autoportantes
Maior custo; mais facilidade de instralação de antenas adicionais; menor área
Dois pontos de atenção: estrutura e fundação!
*
*
*
Engenharia Mecânica em Sistemas Irradiantes
Considerações:
Requerimentos de desempenho de RF;
Requerimenos de produção, envio e instalação;
Cargas dinâmica e estática;
Condições climáticas (vento, gelo, radiação solar, condições atmosféricas);
O Sistema Irradiante deve conservar suas características sobre a vida útil...: parâmetro de qualidade importante! Os Sistemas Irradiantes tem uma expectativa de uso de pelo menos 20 anos!
*
*
*
Escolha da antena
Massa, peso: em geral, a estrutura das torres suporta bem esforços de compressão, devido à massa das antenas;
Momento: quanto mais alta a antena, e quanto maior a área exposta à força do vento, maior o momento resultante.
*
*
*
Peso e Carga de Vento
Valores típicos...
VHF Banda III CV: 20 kN Peso: ~ 1 ton
VHF Banda I CV: 25 kN Peso: ~ 2 ton
A força do vento horizontal FH é muito mais destrutiva que o peso FV, pois atua como uma alavanca sobre a torre!
*
*
*
Peso y carga de viento
Física...
FH
FV
Fuerza Horizontal
FH = a x q
FH = hor. windforce [N]
a = superfície efectiva [m2]
q = pressión del viento [N/m2]
Pressión del Viento q
q = 0.625 x v2
q = Presion viento [N/m2]
v = Velocidad viento [m/s]
Velocidad viento: ejemplo 160 km/h
Pressión viento: ejemplo 1235 N/m2 
Superficie efectiva: ejemplo: 0,46 m2 
Fuerza horizontal: ejemplo 565 N 
565 N = 56.5 kg
Fuerza Vertical (peso), ej. 120N (12 kg)
12 kg
*
*
*
Parâmetros de atenção , considerar nos cálculos:
Antenas e torre:
- área de vento (seção transversal);
 morfologia (superfícies cilíndricas tendem a reduzir a área de seção transversal considerada);
velocidade de vento operacional; (velocidade máxima que deflexiona a torre ângulos menores que o especificado para manter apontamentos das antenas dentro de limites aceitáveis); 
velocidade de vento de sobrevivência; (velocidade máxima que ainda não provoca deformações plásticas na estrutura);
Região, local de instalação:
 velocidade dos ventos na região (curvas isopletas); 
 análise de solo (para cálculo da fundação);
 características ambientais (salinidade, poluição: corrosão da estrutura metálica)
*
*
*
Quando a carga de vento supera os limites...
*
*
*
Montagem de topo, montagem lateral
O topo da torre é sua área mais nobre: local desobstruído e de maior cota; considerar limites de proteção a vôo (consultar legislação e recomendações aeronáuticas);
Não esquecer de balizamento: diurno (pintura) e noturno (piscão): consultar legislação;
Empilhar antenas no topo pode ser possível: neste caso, as antenas devem ter estrutura adequada para suportar cargas sobre elas;
Montagens laterais costumam oferecer restrições de diagrama horizontal; costumam ser adequadas para antenas diretivas; uma solução omnidirecional pode ser através de conjuntos de painéis: quatro, cinco, oito, dezoito faces: depende da dimensão da face da torre e da variação de diagrama aceitável;
Considerar sempre acesso a todas as partes que compõe o sistema, para manutenção, incluindo pararaios e balizamento.
 
*
*
*
Materiais:
Torres em geral de ferro ou aço, galvanizadas a fogo; dependendo da localidade, necessária pintura de balizamento;
Antenas podem ter suas partes compostas de alumínio, latão, cobre, aço. Condutividade é um fator importante, melhora a eficiência da antena; a mistura de materiais de eletronegatividade diferentes pode trazer problemas de intermodulação, especialmente em antenas banda larga;
Estrutura das antenas em geral alumínio, ou ferro galvanizado a fogo; radomes de materiais transparentes aos campos elétrico e magnético (compostos de fibra de vidro são uma opção); cuidado com a tinta usada na estrutura e radomes!
*
*
*
Gelo: em alguns lugares específicos!
Problema:
Forças adicionais, pois o gelo acresenta uma superficie adicional que pode dobrar as cargas no sistema;
Parâmetros de RF podem mudar!
Podem ocorrer quebras por golpes de gelo em queda!
Soluções:
Considerar nos cálculos estructurais a possibilidade de formação de gelo.
Cobrir antenas com radomes (mas isto aumenta a carga de vento!).
Em lugares extremos:
- Pintar a superficie de preto;
- Aquecer dipolos no interior do radome.
*
*
*
Fadiga de Material
Pode ser originada de ressonância!
*
*
*
Provas em Túnel de Vento na Kathrein:
*
*
*
Aceitação, verificação das antenas
 
Leia atentamente a documentação da antena!
Verifique a integridade do material antes da instalação!
Sempre mantenha os conectores, cables e divisores limpos, sem umidade ou pó!
Tenha o cuidado de verificar se todos os elementos do sistema irradiante estão bem fixos, para que não se movam pela ação do vento!
Aterrar com os devidos kits os cabos e demais partes possíveis;
Respeite as instruções locais de segurança !
Recorde-se: 
	A qualidade da instalação é tão importante como a qualidade do material!
*
*
*
Montagem mecânica
Configuração mecânica
Distâncias horizontal e vertical
Offset tangencial e radial (skew Antenna)
Instalar na orientação correta
Atentar para a polarização
260
Exemplo de efeito mecânico
360
*
*
*
Parâmetros de atenção , considerar nos cálculos:
Antenas e torre:
- área de vento (seção transversal);
 morfologia (superfícies cilíndricas tendem a reduzir a área de seção transversal considerada);
velocidade de vento operacional; (velocidade máxima que deflexiona a torre ângulos menores que o especificado para manter apontamentos das antenas dentro de limites aceitáveis); 
velocidade de vento de sobrevivência; (velocidade máxima que ainda não provoca deformações plásticas na estrutura);
Região, local de instalação:
 velocidade dos ventos na região (curvas isopletas); 
 análise de solo (para cálculo da fundação);
 características ambientais (salinidade, poluição: corrosão da estrutura metálica)