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5 Configuración de instalaciones de radio y televisión (I): sistemas de distribución y captación

Solucionario Actividades 1. Razona cuál sería el sistema de distribución más adecuado en las siguientes instalaciones: a) Un edificio de ocho plantas y dos viviendas por planta. En este tipo de instalaciones se suele optar por la distribución a través de derivadores, que se conectan a la línea principal que recorre el edificio verticalmente. b) Cuatro locales comerciales, en los que la línea llega por la esquina común a todos ellos. Al tratarse de una distribución con un punto común, lo más sencillo sería instalar un distribuidor con cuatro salidas, que repartiría uniformemente la señal recibida entre los usuarios. c) Un expositor de venta de receptores de televisión de un gran almacén, con veinte tomas alineadas en una misma estantería. En este caso, como la instalación es para un único cliente, se puede utilizar una red de cajas de paso, que prestaría un servicio adecuado con un coste mínimo. 2. En una vivienda formada por cocina, salón, cuarto de estar, cuatro dormitorios, dos cuartos de baño, aseo y despacho. ¿Cuántas salidas debe tener el PAU?

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El punto de acceso deberá tener tantas salidas como estancias tenga la vivienda, excluyendo los baños. Por lo tanto, en este caso deberemos utilizar un PAU con ocho salidas. ¿Cuál será el número mínimo de tomas de usuario? Debemos instalar, como mínimo, una toma por cada dos salidas del PAU o fracción. Esto supone que se montarán al menos cuatro tomas de usuario. 3. La selección de línea en un PAU se realiza de forma manual. Pero, ¿cómo podríamos hacer que el sistema de selección fuera automático, controlado por el receptor de satélite del usuario? Para hacer una selección de la línea de forma automática, se podría instalar un conmutador controlado por el receptor de satélite del usuario, a través de parámetros DiSEqC. 4. Mediante el asistente del programa Cast 60, configura una instalación de ICT para un edificio de cuatro plantas. La distancia entre la salida de la cabecera de amplificación y el registro secundario de la planta más alta es de 16 m. La estructura de las plantas es la siguiente: a) Hay cuatro viviendas por planta. Cada vivienda consta de salón, cocina, cuarto de baño y dos dormitorios. La distancia desde el registro secundario hasta los registros de terminación de red es de 10 m.

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Fig. 5.1. Esquema de la instalación del ejercicio 4. (Disponible en alta resolución en la Galería de imágenes.)

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5. Con ayuda de la aplicación correspondiente del programa Cast 60, elabora el presupuesto de la instalación que has configurado en la Actividad 4. Considera que se utilizarán 120 h de trabajo, a 50€/h. Para completar el presupuesto, incluye una ficha de cliente con tus datos.

En la pestaña de resumen aparece el precio total de la instalación.

De la aplicación de presupuestos obtenemos la relación de equipos necesarios, el precio de cada uno y el coste total de los materiales.

Fig. 5.4. Resumen con el importe total de la instalación.

Fig. 5.2. Ventana de relación y precio de productos de la instalación. En la ventana «Datos generales» podemos introducir el precio por cada hora de trabajo, así como las horas empleadas en la instalación, para obtener el coste por mano de obra.

6. Si una antena patrón tiene ganancia 10 dB, ¿cuál será la tensión que deberemos obtener en un medidor, como mínimo, para recibir una señal de televisión digital por el canal 50? a) La frecuencia central del canal 50 es de 706 MHz. b) La intensidad de campo mínima para estar obligados a recibir el canal es: E mínima (dBμV/m) = 3 + 20 log f (MHz) = = 3 + 20 log 706 = 3 + 20 · 2,85 = 3 + 56,98 = = 59,98 dBμV/m Aplicando la fórmula, podemos conocer el factor de corrección K: K (dB/m) = 20 log f (MHz) – Gant (dB) – – 31,54 = 20 log 706 – 10 – 31,54 = = 56,98 – 10 – 31,54 = 15,44 dB/m c) Por lo que la señal medida será: V (dBμV) = E (dBμV/m) – K (dB/m) = 59,98 – – 15,44 = 44,54 (dBμV) 7. Según se describe en el Caso práctico 7, desde la dirección Noreste (50o) llegan las señales de un Emisor B, que transmite los canales de televisión 33, 46, 55.

Fig. 5.3. Datos para calcular la mano de obra.

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Sabemos que se ha empleado para el análisis sobre el tejado de una antena con ganancia 12 dB en la banda IV y 14 dB en la banda V.

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5 Configuración de instalaciones de radio y televisión (I): sistemas de distribución y captación Midiendo con ella, los niveles de tensión recibidos fueron los siguientes: Canal Nivel de salida antena (dBμV) (G = 12 – 14 dB)

33

46

55

62

58

56

Como la cantidad de señal recibida es bastante alta, cualquiera de las antenas de UHF del catálogo de Televés cumpliría con nuestras necesidades. De manera que elegiremos la antena más sencilla, denominada comercialmente Antena L (referencia 1121), cuyas características aparecen en la Figura 5.5.

A partir de los datos anteriores: a) Calcula la ganancia mínima de la antena necesaria para recibir estos canales. En primer lugar, restaremos a cada valor obtenido la ganancia de la antena para ese canal, en este caso 12 dB para el canal 33 (pertenecientes a la banda IV) y 14 dB para los canales 46 y 55, por estar en la banda V. Así sabremos el nivel real recibido de cada señal.

Canal Ganancia antena referencia Nivel real recibido

33

46

55

12 dB

14 dB

14 dB

50 dBμV 44 dBμV 42 dBμV

Como se trata de señales de televisión digital terrestre, el nivel mínimo en la salida de la antena deberá ser de unos 45 dBμV. Por lo tanto, podemos añadir una fila a esta tabla para saber cuánto le falta a cada canal para llegar a ese valor. Esta diferencia será la ganancia mínima que deberá tener la antena para cada canal recibido. Canal Ganancia mínima

33

46

55

–5 dB

1 dB

3 dB

De los datos obtenidos se desprende que para el canal 33 llega señal suficiente, incluso si la antena no tuviera ninguna ganancia. Para los canales 46 y 55, la ganancia necesaria en la antena es pequeña. b) Utilizando el catálogo de Televés (lo puedes encontrar en la web www.televes.es) elige una antena que sea adecuada para que puedas realizar esta aplicación.

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Fig. 5.5. Antena elegida en el ejercicio.

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5 Configuración de instalaciones de radio y televisión (I): sistemas de distribución y captación c) Indica, sobre el gráfico de respuesta en frecuencia de la antena seleccionada, la ganancia que presenta para cada uno de los canales de nuestra instalación. En la Figura 5.6 se muestra, sobre el gráfico de la respuesta en frecuencia, la ganancia de la antena para cada uno de los canales recibidos.

• ¿En qué orden se montarán en el mástil? Si no hay otros condicionantes, la disposición correcta es colocarlas en orden creciente de carga al viento de arriba abajo, quedando en la parte más baja la antena con mayor carga al viento. Por lo tanto, en la parte superior del mástil colocaremos la antena A. Un metro más abajo se montará la antena B y en la parte inferior instalaremos la antena C. • ¿Cuál será el momento flector del sistema? Al tratarse de un edificio de ocho plantas, como cada planta tiene una altura de unos 3 m, el edificio tiene una altura de unos 24 m. Así que tomaremos la carga al viento para alturas mayores de 20 m. El momento flector se define por la siguiente expresión: M = (Q1·L1) + (Q2·L2) + (Q3·L3) = (150·1) + + (46·2) + (37·3) = 353 N · m

Fig. 5.6. Ganancia para los canales recibidos. 8. En un edificio de ocho plantas, se desean instalar tres antenas en un mástil, cuyas características aparecen en la Tabla 5.1 (Tabla 5.13 del Libro del Alumno): Q < 20 m

Q > 20 m

Antena A

27 N

37 N

Antena B

33 N

46 N

Antena C

109 N

150 N

• Utilizando la Tabla 5.12 que aparece en el Caso práctico 10 del Libro del Alumno, ¿qué tipo de mástil debemos emplear? Si analizamos las características de un fabricante obtenemos que un modelo de 45 mm de diámetro y 2 mm de espesor cumple nuestras necesidades. Sin embargo, el momento flector de las antenas (353 N · m) está muy próximo al máximo admisible por el mástil (355 N · m), por lo que es muy aconsejable fijar el mástil con riostras, para disminuir así el momento flector del conjunto de antenas.

Tabla 5.1. Características de las antenas.

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Comprueba tu aprendizaje Identificar las características técnicas de las instalaciones. 1. Enumera los sistemas básicos de distribución de señales de radiofrecuencia y explica brevemente cada uno de ellos. Los sistemas básicos de distribución de señales de radiofrecuencia son: • Distribución por repartidores: forma una estructura en estrella en la que, a partir de un distribuidor central, se da servicio a los diferentes usuarios. • Distribución por derivación: a lo largo de una línea se colocan diferentes derivadores, que van tomando distintos porcentajes de la señal principal, de forma que todas las tomas reciban aproximadamente la misma cantidad de señal. • Distribución por cajas de paso: la línea de distribución se lleva de una toma intermedia a otra, hasta llegar a la toma final, que será de tipo terminal para mantener adaptada la línea. De modo similar a los derivadores, se utilizarán cajas de paso de diferente atenuación para equilibrar correctamente la señal en cada punto de conexión externa. • Distribución mixta: combina los métodos anteriores para crear una red de estructura más compleja. Por ejemplo, se pueden emplear distribuidores de los que obtener varias líneas de distribución, en las que se instalan derivadores para llevar la señal hasta los usuarios. 2. Define los conceptos carga al viento y momento flector, indicando dónde se emplean y para qué sirven. • Carga al viento: es la fuerza que ofrece una antena ante la presencia de viento. Es un parámetro que se debe conocer para determinar el orden de montaje de las antenas sobre el mástil. • Momento flector: es la fuerza que ejerce el conjunto de antenas sobre el anclaje superior del mástil. El momento flector es el dato fundamental para elegir el mástil adecuado en cada instalación.

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3. ¿Cuál es la impedancia característica que deben tener las entradas y salidas de los elementos de distribución de una red de ICT? La instalación tendrá una impedancia característica de 75Ω, por lo que todos sus elementos deberán estar construidos de forma que en sus entradas y salidas aparezca esta impedancia.

Aplicar la normativa de ICT en la configuración de la instalación. 4. En cada planta de un edificio de oficinas existe un local de 150 m2 y otro de 80 m2, ¿cuántos puntos de acceso al usuario tenemos que instalar para prestar el servicio de recepción de radio y televisión? La norma de ICT define que en edificios de oficinas o locales se debe instalar un punto de acceso al usuario por cada 100 m2 o fracción. Por lo tanto, en cada local de 80 m2 se instalará un PAU, mientras que en los de 150 m2 se deben montar dos puntos de acceso. 5. Si vamos a instalar un sistema de antenas para una ICT: ¿Qué separación mínima debemos dejar entre dos antenas? La separación mínima entre antenas es de 1 m. ¿Cuál es la longitud máxima del mástil que podemos emplear? Como máximo se pueden instalar mástiles de 6 m de altura. Si es necesaria una longitud mayor, se debe recurrir al montaje de torretas. 6. En una instalación de ICT, ¿cuántos cables llegan hasta el punto de acceso al usuario? A cada uno de los puntos de acceso al usuario le llegan dos cables, procedentes de las dos líneas de bajada de la red de distribución. ¿Qué servicios deben contener? En cada uno de los cables se sitúan las señales de radio y televisión terrestre, ocupándose así el rango de frecuencias hasta 862 MHz. En el resto del ancho de banda de los cables se pueden distribuir señales procedentes de satélites,

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5 Configuración de instalaciones de radio y televisión (I): sistemas de distribución y captación pudiendo utilizarse cada cable para transportar una de las polarizaciones de un satélite, e incluso señales procedentes de satélites distintos. 7. Si en el emplazamiento de una antena de una ICT se recibe un canal de televisión local privado por el canal 48, con un nivel de 55 dBμV, ¿estamos obligados a distribuirlo en nuestra instalación? a) La frecuencia central del canal 48 es de 690 MHz. b) La intensidad de campo mínima para estar obligados a recibir el canal 48 es: E mínima (dBμV/m) = 3 + 20 log f (MHz) = 3 + + 20 log 690 = 3 + 20 · 2,84 = 3 + 56,78 = = 59,78 dBμV/m c) En consecuencia, como se trata de un canal local privado (sin obligaciones de servicio público) y su nivel (55 dBμV/m) no supera el valor de 59,78 dBμV/m, su distribución en la red de ICT no sería obligatoria.

Utilizar herramientas informáticas de aplicación. 8. Mediante un programa de cálculo de instalaciones, diseña una red de distribución de ICT, para un edificio con las siguientes características: – Tiene 6 plantas de altura. – En cada planta hay tres viviendas. – Cada vivienda está formada por un salón, tres dormitorios, un despacho, dos cuartos de baño y una cocina. – Desde la cabecera de amplificación hasta el primer registro secundario de la red hay 8 m de distancia. – En cada planta, la distancia entre el registro secundario y el registro de terminación de red es de 12 m hasta las viviendas A y C, y de 4 m hasta la vivienda B. En las Figuras 5.7 y 5.8 se muestra la instalación diseñada según los datos del ejercicio.

Fig. 5.7. Diagrama de la instalación (plantas 3 a 5). (Disponible en alta resolución en la Galería Infraestructuras comunes de telecomunicación de imágenes.) en viviendas y edificios. Grado medio 7/14

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Fig. 5.8. Diagrama de la instalación (plantas baja a 2). (Disponible en alta resolución en la Galería de imágenes.)

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Calcular los parámetros de los elementos y los equipos de la instalación. 9. En el emplazamiento de la antena del edificio del Ejercicio 5, se reciben los canales que se indican en la Tabla 5.2 (Tabla 5.14 del Libro del Alumno), con sus respectivos niveles de tensión medidos con una antena de 10 dB de ganancia para televisión y de 1 dB para radio de FM. Canal/banda

48 46 48 44

(dBμV) (GTV=10 dB),

42

(GFM=1 dB) Tabla 5.2. Canales recibidos por las antenas de referencia. a) Calcula la ganancia necesaria en las antenas para poder recibir correctamente los canales indicados en la tabla. En primer lugar, restaremos a cada valor obtenido la ganancia de la antena para ese canal, para conocer el nivel real recibido de cada señal.

Ganancia antena referencia (dB) Nivel real recibido

FM

35

50

55

63

Ganancia mínima (dB)

–7

9

7

11

13

A estos valores les debemos añadir unos 3 dB de margen de seguridad, por lo que la ganancia aconsejable en las antenas sería la siguiente: Canal

FM

35

50

55

63

Ganancia mínima (dB)

0

12

10

14

16

FM 35 50 55 63

Nivel de salida antena

Canal

Canal

b) Indica cuántas antenas serán necesarias, y si se precisa algún preamplificador. Si se desea recibir estas señales se necesitarían dos antenas, una para recibir las señales de radio en FM y otra para las bandas IV y V de televisión. Los valores de ganancia necesarios están dentro de los que proporcionan las antenas comerciales, por lo que no es necesario utilizar preamplificadores.

Realizar croquis y esquemas de la instalación. 10. Una vez configurada la instalación, dibuja los esquemas del sistema captador y la red de distribución.

FM

35

50

55

63

1

10

10

10

10

El sistema captador podría tener una estructura como la que aparece en la Figura 5.9.

32

La red de distribución está representada en las Figuras 5.10 y 5.11.

47

36

38

34

(dBμV) Para las señales de radio en FM, el valor que se ha recibido (47 dBμV) está por encima del valor mínimo recomendable, que es de 40 dBμV, por esta razón no es necesario que la antena tenga ganancia adicional. Para las señales de televisión digital terrestre, el nivel mínimo en la salida de la antena deberá ser de unos 45 dBμV. Por lo tanto, la diferencia entre este valor y el recibido será la ganancia mínima que deberá tener la antena para cada canal.

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Fig. 5.9. Esquema del sistema captador del ejercicio.

Fig. 5.10. Esquema de la instalación (plantas 3 a 5). (Disponible en alta resolución en la Galería de imágenes.)

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Fig. 5.11. Esquema de la instalación (plantas baja a 2). (Disponible en alta resolución en la Galería de imágenes.)

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Seleccionar los equipos y materiales que cumplan las especificaciones funcionales, técnicas y normativas. 11. Consulta catálogos de equipamiento y elige los materiales necesarios para montar el sistema captador de señales y la red de distribución que has configurado en los puntos anteriores garantizando que cumplan los requerimientos de la instalación. Si utilizamos equipamiento de la marca Televés, las antenas a emplear pueden ser las siguientes: a) Antena de FM: la elección de la antena de radio está determinada por la ubicación de los centros emisores respecto de la posición del receptor. En muchos casos, se requiere una antena omnidireccional, como la antena circular de FM, de referencia 1201. Su aspecto y características se muestran en la Figura 5.12.

Canal Ganancia mínima (dB)

FM

35

50

55

63

0

12

10

14

16

Consultando el catálogo del fabricante, encontramos que la antena tipo X (referencia 1044) cumple adecuadamente las necesidades de la instalación. En la Figura 5.13 se representa su curva de respuesta en frecuencia, en la que se han marcado los canales que nos interesa recibir.

Fig. 5.13. Respuesta en frecuencia de la antena de referencia 1044 de Televés. Su aspecto físico y su tabla de características técnicas son las siguientes:

Fig. 5.12. Antena para la banda de FM. b) Antena de UHF: para elegir esta antena debemos considerar la ganancia necesaria para cada uno de los canales a recibir, que calculamos en el Ejercicio 6, y que se muestra a continuación:

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5 Configuración de instalaciones de radio y televisión (I): sistemas de distribución y captación Las características de los mástiles de Televés se muestran en la Figura 5.15. Como la longitud necesaria es de unos 2,4 m, el mástil que cumple todos los requisitos técnicos es el de referencia 3009.

Fig. 5.15. Características de mástiles de Televés. Fig. 5.14. Antena elegida para la banda UHF.

12. Después de elegir las antenas, selecciona el modelo más adecuado de mástil, según su longitud y el momento flector que deba soportar. • La antena de televisión requiere un contacto visual con el centro emisor, mientras que la de radio en FM puede captar señales reflejadas sin grandes problemas. Por esta razón, colocaremos la antena de televisión en la parte más alta del mástil, mientas que la de radio irá en la parte inferior. • Al tratarse de un edificio de seis plantas, como cada planta tiene una altura de unos 3 m, el edificio tiene una altura de unos 18 m. A esta altura debemos sumar la del mástil y la torreta que soporta el sistema captador, por lo que seguramente superaremos los 20 m de altura. De manera que la carga al viento de las antenas será: Carga al viento de la antena 1201: 37 N Carga al viento de la antena 1044: 146,5 N

Elaborar el presupuesto correspondiente a la solución adoptada. 13. Determina el coste de la instalación, sabiendo que para su montaje se emplearán 150 horas de trabajo, con un coste unitario de 45 €/hora. Utilizando la aplicación de presupuestos del programa Cast 60, obtenemos el coste de los materiales (Fig. 5.16). Es importante notar que a los costes del equipamiento de distribución, que genera automáticamente el programa, se le han añadido los del sistema captador (torreta, mástil y antenas). No se han incluido ni equipamiento de cabecera (amplificadores, fuente de alimentación, etc.) ni pequeño material o complementos mecánicos (cables de acero, tensores, grapas, bridas, etc.). Tras haber introducido el precio y la cantidad de horas de trabajo en el programa, en la pestaña resumen obtenemos el importe total del presupuesto (Fig. 5.17).

• El momento flector se define por la siguiente expresión: M = (Q1·L1) + (Q2·L2) = (37·1) + (146·2) = = 329 N·m

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Fig. 5.16. Presupuesto de materiales de la instalación.

Fig. 5.17. Resumen económico del presupuesto.

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