Mástiles y torres de radio

La celosía de acero es la forma de construcción más extendida. Ofrece gran resistencia, bajo peso y resistencia al viento, además de un uso económico de los materiales. Las celosías de sección triangular son las más comunes, aunque las de sección cuadrada también se utilizan ampliamente. Los mástiles arriostrados son frecuentes; los cables de sujeción soportan fuerzas laterales como las del viento, lo que permite que el mástil sea muy estrecho y de construcción sencilla.

Cuando se construye como una torre, la estructura puede tener lados paralelos o estrecharse en parte o en toda su altura. Cuando se construye con varias secciones que se estrechan exponencialmente con la altura, al estilo de la Torre Eiffel , se dice que es una torre "eitelizada". La torre del Crystal Palace en Londres es un ejemplo.

Los mástiles arriostrados a veces también se construyen con tubos de acero. Este tipo de construcción tiene la ventaja de que los cables y otros componentes pueden protegerse de la intemperie dentro del tubo y, en consecuencia, la estructura puede verse más limpia. Estos mástiles se utilizan principalmente para la radiodifusión FM/TV, pero a veces también como radiadores. El gran mástil de la estación transmisora ​​de Mühlacker es un buen ejemplo de ello. Una desventaja de este tipo de mástil es que se ve mucho más afectado por el viento que los mástiles con cuerpos abiertos. Varios mástiles arriostrados tubulares se han derrumbado. En el Reino Unido, los mástiles de las estaciones de televisión de Emley Moor y Waltham se derrumbaron en la década de 1960. En Alemania, el transmisor de Bielstein se derrumbó en 1985. Los mástiles tubulares no se construyeron en todos los países. En Alemania, Francia, Reino Unido, República Checa, Eslovaquia, Japón y la Unión Soviética, se construyeron muchos mástiles arriostrados tubulares, mientras que prácticamente no hay ninguno en Polonia o América del Norte.

Se construyeron varias antenas tubulares arriostradas en ciudades de Rusia y Ucrania. Estas antenas, construidas en la década de 1960, contaban con travesaños horizontales que iban desde la estructura central hasta los tirantes. Los travesaños están equipados con una pasarela para antenas más pequeñas, aunque su función principal es amortiguar las oscilaciones. La designación de diseño de estas antenas es 30107 KM y se utilizan exclusivamente para FM y TV. Su altura oscila entre los 150 y los 200 metros (490 y 660 pies), con una excepción: la antena de Vinnytsia , que alcanza los 354 metros (1161 pies) y actualmente es la antena tubular arriostrada más alta del mundo, tras la reducción de altura de la estación transmisora ​​de Belmont en 2010.   

Las torres de hormigón armado son relativamente caras de construir, pero ofrecen una gran rigidez mecánica ante vientos fuertes. Esto puede ser importante cuando se utilizan antenas con haces estrechos, como las que se emplean en enlaces de microondas punto a punto, y cuando la estructura va a ser ocupada por personas.

En la década de 1950, AT&T construyó numerosas torres de hormigón, más parecidas a silos que a torres, para su primera ruta transcontinental de microondas. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

En Alemania y los Países Bajos, la mayoría de las torres construidas para enlaces de microondas punto a punto son de hormigón armado , mientras que en el Reino Unido la mayoría son torres de celosía .

Las torres de hormigón pueden convertirse en emblemáticos monumentos, como la Torre CN en Toronto , Canadá. Además de albergar al personal técnico, estos edificios pueden contar con áreas públicas como miradores o restaurantes.

La torre de televisión de Katanga, cerca de Jabalpur , en Madhya Pradesh, en el centro de la India, alberga un transmisor de alta potencia para las emisoras públicas Doordarshan y Prasar Bharati .

La torre de televisión de Stuttgart fue la primera torre del mundo construida en hormigón armado. Fue diseñada en 1956 por el ingeniero civil local Fritz Leonhardt .

En ocasiones, se utilizan mástiles de fibra de vidrio para balizas no direccionales de baja potencia o transmisores de radiodifusión de onda media.

Los monopostes y torres de fibra de carbono tradicionalmente han sido demasiado caros, pero los avances recientes en la forma en que se hila la fibra de carbono han dado como resultado soluciones que ofrecen resistencias que superan al acero (10 veces) por una fracción del peso (70% menos ^{[ 9 ]} ), lo que ha permitido construir monopostes y torres en lugares que eran demasiado caros o de difícil acceso con el equipo de elevación pesada que se necesita para una estructura de acero.

En general, una estructura de fibra de carbono se monta entre un 40 % y un 50 % más rápido que con los materiales de construcción tradicionales.

A partir de 2022La madera, antes un material poco común para la construcción de torres de telecomunicaciones, ha comenzado a ser cada vez más frecuente. En 2022, una torre de telecomunicaciones de madera —la primera de su tipo en Italia— reemplazó una estructura de acero preexistente para integrarse con su entorno boscoso. ^{[ 10 ]} Una de las razones más citadas por las que las empresas de telecomunicaciones optan por la madera es porque es el único material en la industria que es climáticamente positivo . ^{[ 11 ]} Por esta razón, algunos distribuidores de postes de servicios públicos comenzaron a ofrecer torres de madera para satisfacer la creciente demanda de la infraestructura 5G. En Estados Unidos, por ejemplo, el distribuidor de postes de servicios públicos de madera Bell Lumber & Pole comenzó a desarrollar productos para la industria de las telecomunicaciones . ^{[ 12 ]}

Los mástiles más cortos pueden consistir en un poste de madera autoportante o arriostrado, similar a un poste telegráfico. En ocasiones se utilizan postes tubulares autoportantes de acero galvanizado : estos se denominan monopolos.

En algunos casos, es posible instalar antenas transmisoras en los tejados de edificios altos. En Norteamérica , por ejemplo, hay antenas transmisoras en el Empire State Building , la Willis Tower , la Prudential Tower , el 4 Times Square y el One World Trade Center . La Torre Norte del World Trade Center original también tenía una antena de telecomunicaciones de 110 metros (360 pies) en su azotea, construida entre 1978 y 1979, y comenzó a transmitir en 1980; cuando se derrumbó , varias estaciones locales de televisión y radio quedaron fuera del aire hasta que se pudieron poner en servicio transmisores de respaldo. ^{[ 13 ]} Estas instalaciones también existen en Europa , particularmente para servicios de radio portátiles y estaciones de radio FM de baja potencia . En Londres , la BBC erigió en 1936 un mástil para transmitir los inicios de la televisión en una de las torres de un edificio victoriano, el Alexandra Palace . Todavía está en uso. 

En ocasiones, se pueden instalar emplazamientos de antenas camuflados en entornos que requieren un resultado visual discreto, haciéndolos parecer árboles, chimeneas u otras estructuras comunes.

Muchas personas consideran que las torres de telefonía celular sin protección son antiestéticas y una intrusión en sus vecindarios. Aunque la gente depende cada vez más de las comunicaciones celulares, se oponen a que las torres sin protección arruinen paisajes agradables. Muchas empresas ofrecen "ocultar" las torres de telefonía celular en árboles, torres de iglesias, mástiles de banderas, tanques de agua y otros elementos. ^{[ 14 ]} Hay muchos proveedores que ofrecen estos servicios como parte del servicio normal de instalación y mantenimiento de torres. Estas se denominan generalmente "torres sigilosas" o "instalaciones sigilosas", o simplemente sitios celulares ocultos .

El nivel de detalle y realismo que se logra con las torres de telefonía móvil camufladas es notablemente alto; por ejemplo, las torres camufladas como árboles son prácticamente indistinguibles de las reales. ^{[ 15 ]} Estas torres pueden colocarse discretamente en parques nacionales y otros lugares protegidos, como las torres camufladas como cactus en el Bosque Nacional Coronado de Estados Unidos . ^{[ 16 ]}

Sin embargo, incluso cuando están disimuladas, estas torres pueden generar controversia; una torre que también servía como mástil de bandera atrajo la polémica en 2004 en relación con la campaña presidencial estadounidense de ese año , y puso de manifiesto la idea de que tales disimulos sirven más para permitir la instalación de dichas torres de forma clandestina, lejos del escrutinio público, que para contribuir al embellecimiento del paisaje. ^{[ 17 ]}

Una antena de mástil es una torre o mástil de radio cuya estructura completa funciona como antena. Las antenas de mástil son las antenas transmisoras típicas para la radiodifusión de onda larga o media .

Estructuralmente, la única diferencia radica en que algunos radiadores de mástil requieren que la base del mástil esté aislada del suelo. En el caso de una torre aislada, generalmente habrá un aislante que sostenga cada pata. Sin embargo, algunos diseños de antenas de mástil no requieren aislamiento, por lo que el aislamiento de la base no es una característica esencial.

Un tipo especial de torre de radio es el mástil telescópico . Estos se pueden instalar muy rápidamente. Los mástiles telescópicos se utilizan principalmente para establecer enlaces de radio temporales para informar sobre grandes acontecimientos noticiosos y para comunicaciones temporales en situaciones de emergencia. También se utilizan en redes militares tácticas. Permiten ahorrar dinero, ya que solo necesitan soportar fuertes vientos cuando están desplegados, por lo que se utilizan ampliamente en la radioafición .

Los mástiles telescópicos constan de dos o más secciones concéntricas y se presentan en dos tipos principales:

• Las antenas inflables se utilizan a menudo en vehículos y se elevan a su altura máxima mediante sistemas neumáticos o hidráulicos. Generalmente, solo tienen la resistencia suficiente para soportar antenas relativamente pequeñas.
• Los mástiles de celosía telescópicos se elevan mediante un cabrestante, que puede ser manual o eléctrico. Estos suelen soportar mayores alturas y cargas que los de tipo inflado. Una vez retraídos, el conjunto puede bajarse a una posición horizontal mediante un segundo cabrestante basculante. Esto permite instalar y ajustar las antenas a nivel del suelo antes de izar el mástil.

Un globo cautivo o una cometa pueden servir como soporte temporal. Pueden transportar una antena o un cable (para VLF, onda larga o onda media) hasta la altura adecuada. Este sistema es utilizado ocasionalmente por agencias militares o radioaficionados. La cadena estadounidense TV Martí transmitió un programa de televisión a Cuba mediante un globo de este tipo.

En 2013, comenzó a surgir interés en el uso de vehículos aéreos no tripulados (drones) para fines de telecomunicaciones. ^{[ 18 ]}

Para dos transmisores VLF se utilizan antenas de hilo tendidas a través de profundos valles. Los hilos se sostienen mediante pequeños mástiles, torres o anclajes de roca. Esta misma técnica se utilizó también en la estación de radio de Criggion .

Para los transmisores ELF se utilizan antenas dipolo terrestres . Estas estructuras no requieren mástiles altos. Consisten en dos electrodos enterrados a gran profundidad, separados por al menos varias decenas de kilómetros. Desde el edificio del transmisor hasta los electrodos, discurren líneas de alimentación aéreas. Estas líneas tienen el aspecto de líneas eléctricas de 10 kV y se instalan en torres similares.

• El coste de un mástil o torre es aproximadamente proporcional al cuadrado de su altura.
• Un mástil arriostrado es más barato de construir que una torre autoportante de igual altura.
• Un mástil arriostrado requiere terreno adicional para alojar los tirantes, por lo que es más adecuado para zonas rurales donde el terreno es relativamente barato. Una torre sin arriostramiento cabe en una parcela mucho más pequeña.
• Construir una torre de celosía de acero es más económico que construir una torre de hormigón de igual altura.
• Dos torres pequeñas pueden resultar menos intrusivas visualmente que una grande, especialmente si tienen un aspecto idéntico.
• Las torres se ven menos feas si tanto ellas como las antenas instaladas en ellas parecen simétricas.
• Las torres de hormigón pueden construirse teniendo en cuenta consideraciones estéticas. A veces se construyen en lugares destacados e incluyen miradores o restaurantes.

Para transmisiones en onda corta , no se obtiene mucha ventaja al elevar la antena más de media o tres cuartos de longitud de onda por encima del nivel del suelo, y a frecuencias más bajas y longitudes de onda más largas, la altura resulta inviable (superior a 85 metros ) . Los transmisores de onda corta rara vez utilizan mástiles de más de 100 metros de altura.  

Debido a que los mástiles, las torres y las antenas instaladas en ellos requieren mantenimiento, es necesario acceder a toda la estructura. A las estructuras pequeñas se suele acceder mediante una escalera. Las estructuras más grandes, que tienden a requerir un mantenimiento más frecuente, pueden tener escaleras y, en ocasiones, un ascensor, también llamado montacargas.

Las estructuras altas que superan ciertas alturas permitidas por la ley suelen estar equipadas con luces de advertencia para aeronaves , generalmente rojas, para alertar a los pilotos de su presencia. Antiguamente, se utilizaban lámparas de filamento reforzadas y de baja potencia para maximizar su vida útil. Como alternativa, se empleaban lámparas de neón. Actualmente, estas lámparas suelen utilizar matrices de LED .

Los requisitos de altura varían según los estados y países, y pueden incluir normas adicionales, como la obligatoriedad de una luz estroboscópica blanca intermitente durante el día y luces rojas pulsantes por la noche. Las estructuras que superen cierta altura también pueden estar obligadas a pintarse con combinaciones de colores contrastantes , como blanco y naranja o blanco y rojo, para que sean más visibles contra el cielo.

Un problema de las antenas de radio es el peligro de oscilaciones inducidas por el viento. Esto preocupa especialmente en las construcciones de tubos de acero. Se puede reducir este riesgo incorporando amortiguadores cilíndricos a la estructura. Estos amortiguadores, que parecen cilindros más gruesos que la antena, se encuentran, por ejemplo, en las antenas de radio de DHO38 en Saterland . También existen construcciones que consisten en una torre autoportante, generalmente de hormigón armado , sobre la cual se instala una antena de radio arriostrada. Un ejemplo es la Torre Gerbrandy en Lopik , Países Bajos. Otras torres con este método de construcción se pueden encontrar cerca de Smilde , Países Bajos, y la Fernsehturm en Waldenburg , Alemania.

Se ha documentado que las torres de radio, televisión y telefonía celular representan un peligro para las aves. Se han publicado informes que documentan muertes de aves y solicitan investigaciones para encontrar formas de minimizar el peligro que las torres de comunicaciones pueden representar para las aves. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

También se han dado casos de aves raras que anidan en torres de telefonía móvil, impidiendo así los trabajos de reparación debido a la legislación destinada a protegerlas. ^{[ 21 ] [ 22 ]}