SEMINARIO DE TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
Ing. Luis Cedeño H.
CAPÍTULO
III
DISEÑO
DE LA PROPUESTA
DISEÑO DETALLADO
Este
capítulo contiene la propuesta del equipamiento necesario tanto a nivel de
sistema como de equipos terminales, para la ampliación del sistema de radio
móvil y garantizar la cobertura en el área de Quiriquire y Caripito.
El
capitulo esta compuesto de dos partes: La primera conformada por todo el
sistema radiante (sitios de repetición y enlaces de interconexión) que
permitirá cumplir con la cobertura requerida y la segunda contiene toda la
infraestructura de soportes para el primero (torres, casetas, energía,
aterramiento y otros)
DETERMINACIÓN DE COBERTURA DEL SISTEMA
ACTUAL HACIA EL ÁREA DE INTERÉS
En
la zona hacia donde se ampliará la cobertura del sistema actual de radio móvil,
mostrada en la Figura N° 2: Área cubierta por el sistema actual y nueva área a
cubrir hay un sitio de repetición cercano a ésta, desde de donde se hará el
estudio de cobertura para determinar qué proporción del área de interés está
cubierta. El sitio en referencia también mostrado en la figura N° 2 es Maturin
(ESEM)
Figura
2: Área cubierta por el sistema actual y nueva área a cubrir
Levantamiento de perfiles y determinación
de cobertura.
El
estudio de la propagación sobre un trayecto o radial requiere del levantamiento
de perfiles topográficos del terreno, esto constituye la base fundamental para
determinar hasta que distancia es capaz de propagarse la señal con un nivel
determinado de radio frecuencia, en una dirección determinada desde un punto de
origen o repetición y donde se presentan: Altura de torres, niveles de altitud
del terreno, presencia y tipo de agua, obstrucciones de árboles y
edificaciones.
En
un mapa de cartografía nacional de la zona a escala 1:1000000 se trazaron los
radiales desde la estaciones Maturin, con referencia al norte magnético y en el
sentido contrario de las agujas del reloj.
Los
radiales trazados desde la Estación Maturín fueron un total de 5 como se ve en
la Figura No. 3: Radiales de cobertura desde Estación Maturin, en las
direcciones: 40°, 60°, 80°, 100°y 120°.
Figura
No. 3: Radiales de cobertura desde Estación Maturin
Cobertura desde la estación Maturin.
En
cada uno de los radiales antes mencionados se tomaron puntos de niveles sobre
la trayectoria del perfil indicado: distancia desde el punto de origen
(Maturin), altura, obstrucciones por árboles o edificaciones, tipo de terreno y
presencia de agua.
El cálculo de cobertura se hizo con los
datos de los perfiles levantados de la topografía del terreno del área en
estudio y los valores de los parámetros indicados en la Tabla No 2: Parámetros
para el cálculo de cobertura Estación Maturin. Luego, los datos mencionados se
cargaron en el software PATHLOSS II
Item |
Parámetro |
Valor/tipo |
1 |
Altitud sobre el nivel del mar de la estación fija |
60 metros |
2 |
Altura de la antena |
108 metros |
3 |
Altura estación móvil a lo largo del radial |
6 metros |
4 |
Factor de cobertura de la tierra (K=4/3) |
1.333 |
5 |
Frecuencia de operación |
800 Mhz. |
6 |
Ganancia antena estación móvil |
3.5 dB |
7 |
Ganancia antena fija |
10 dB |
8 |
Orientación antena fija y coordenadas |
Según radial (Anexo E) |
9 |
Patrón de radiación antena fija |
Omnidireccional |
10 |
Pérdida promedio en receptor |
2 dB |
11 |
Pérdida promedio en transmisión |
5.6 dB |
12 |
Polarización de las antenas |
Vertical |
13 |
Potencia de transmisión |
100 vatios (50dBm) |
14 |
Sensibilidad de receptor |
-110 dBm. |
Tabla
N° 2: Parámetros para el cálculo de cobertura Estación Maturin
El
programa da como resultado el área de cobertura de la estación y la distancia
hasta donde la señal puede ser recibida con la potencia requerida a lo largo de
cada perfil, en este caso se determinó la zona cubierta por el sitio Maturin
hacia el área de estudio y esta representado por las líneas amarillas debajo la
franja roja en la Figura No 3.
Cobertura con el sistema actual
En
la Figura No. 3, el área debajo la franja roja, señalada por líneas amarillas
indican la cobertura hacia el área de Caripito y Quiriquire desde el sitio de
repetición más cercano a éstas (Maturin). En el mismo
se observa que menos de un 10 % de la zona esta cubierta por este sitio. En la
sección siguiente se presentará cuantos sitios necesitamos desarrollar para
cubrir los campos de Quiriquire y Caripito.
DETERMINACIÓN DE SITIOS DE REPETICIÓN
PARA CUBRIR EL ÁREA REQURIDA.
Nuevos sitios de repetición
En esta parte del proyecto se define la
ubicación, especificaciones y dimensionamiento de los nuevos sitios. En primer
lugar se evaluó el desarrollo de los sitios de repetición donde ya existe instalaciones de telecomunicaciones (vialidad,
caseta, torre, energía) porque esto representará una disminución significativa
en los cotos de implantación. En todo caso, la última opción fue desarrollar
nuevos sitios.
En
los campos de Quiriquire y Caripito (ver Figura No.1) actualmente existen dos
casetas de telecomunicaciones que incluyen una torre autosoportada donde se
encontraban los sistemas de microondas heredados de las transnacionales que actualmente
se encuentran en proceso de reemplazo por sistemas de fibra óptica. Por lo
expuesto en el párrafo anterior se hizo estudio de cobertura considerando como
sitio de repetición las instalaciones mencionadas.
Para
los cálculos de la cobertura de los nuevos sitios de repetición se utilizó el
mismo procedimiento y software utilizado para determinar la cobertura del sitio
Maturin hacia el área en estudio. En un mapa de cartografía nacional de la zona
a escala 1:1000000 se trazaron radiales desde cada una de las estaciones antes
mencionadas, con referencia al norte magnético y en el sentido contrario a las
agujas del reloj.
Estación
Quiriquire: Se trazaron 12 radiales en las direcciones (ver Figura No. 4)
siguientes: 0°, 30°, 60°, 90°, 120°,150°,180°, 210°,240°,270°, 300° y 330°.
Estación Caripito: Se trazaron 12 radiales
en las direcciones (ver Figura No. 4) siguientes: 0°, 30°, 60°, 90°,
120°,150°,180°, 210°,240°,270°, 300° y 330°.
Figura
No 4. Radiales de cobertura de los nuevo sitios de repetición
Los datos de los perfiles levantados de la
topografía del terreno del área en estudio y los valores de los parámetros
indicados en la Tabla No 3 y No 4: Parámetros para el cálculo de cobertura
Estación Maturin y Caripito respectivamente, se cargaron en el software
PATHLOSS II. El área de cobertura obtenida se representa en la Figura No. 4. ,
Donde el circulo rojo en línea continua representa la zona donde la cobertura
es óptima (nivel de la señal 25 dB por arriba del umbral del receptor) y el
circulo punteado representa la zona hasta donde la cobertura es aceptable
(nivel de la señal 10 por arriba el umbral).
Item |
Parámetro |
Valor/tipo |
1 |
Altitud sobre el nivel del mar de la estación fija |
55 metros |
2 |
Altura de la torre |
105metros |
3 |
Altura estación móvil a lo largo del radial |
2 metros |
4 |
Factor de cobertura de la tierra (K=4/3) |
1.333 |
5 |
Frecuencia de operación |
800 Mhz. |
6 |
Ganancia antena estación móvil |
3.5 dB |
7 |
Ganancia antena fija |
10 dB |
8 |
Orientación antena fija y coordenadas |
Según radial |
9 |
Patrón de radiación antena fija |
Omnidireccional |
10 |
Pérdida promedio en receptor |
2 dB |
11 |
Pérdida promedio en transmisión |
5.6 dB |
12 |
Polarización de las antenas |
Vertical |
13 |
Potencia de transmisión |
100 vatios (50dBm) |
14 |
Sensibilidad de receptor |
-110 dBm. |
Tabla
N° 3: Parámetros para el cálculo de cobertura Estación Quiriquire
Item |
Parámetro |
Valor/tipo |
1 |
Altitud sobre el nivel del mar de la estación fija |
80 metros |
2 |
Altura de la torre |
105metros |
3 |
Altura estación móvil a lo largo del radial |
2 metros |
4 |
Factor de cobertura de la tierra (K=4/3) |
1.333 |
5 |
Frecuencia de operación |
800 Mhz. |
6 |
Ganancia antena estación móvil |
3.5 dB |
7 |
Ganancia antena fija |
10 dB |
8 |
Orientación antena fija y coordenadas |
Según radial |
9 |
Patrón de radiación antena fija |
Omnidireccional |
10 |
Pérdida promedio en receptor |
2 dB |
11 |
Pérdida promedio en transmisión |
5.6 dB |
12 |
Polarización de las antenas |
Vertical |
13 |
Potencia de transmisión |
100 vatios (50dBm) |
14 |
Sensibilidad de receptor |
-110 dBm. |
Tabla
N° 4: Parámetros para el cálculo de cobertura Estación Caripíto
Selección de los nuevos sitios de
repetición
En
función de los resultado de cobertura desde los sitios Quiriquire y Caripito mostrados
en la Figura No. 4 donde se definen los contornos de cobertura de los sitios
mencionados, se observa que son necesarios ambos para cubrir el área requerida.
Determinación de los canales de
repetición
Para
el cálculo de la cantidad de canales (repetidores por sitios) que soporten
tráfico sin congestión en las horas pico y un tiempo de espera inferior a los 2
segundos se utilizó tabla recomendada por CONATEL (VER Tabla No 5), la cual
permite determinar el número de canales por sitios a partir del tipo de
operaciones soportadas por el servicio y número de usuarios asociados a un
sitio.
CATEGORIAS |
TIPOS DE ERVICIOS |
USUARIOS X CANALES (5) |
USUARIOS X CANALES (10) |
USUARIOS X CANALES (15) |
USUARIOS X CANALES (20) |
1 |
EMERGENCIAS |
300 |
700 |
1100 |
1500 |
2 |
SECTOR GOBIERNO |
300 |
600 |
900 |
1200 |
3 |
SECTOR ENERGÍA |
400 |
900 |
1400 |
1800 |
4 |
TRANSPORTE PASAJEROS |
800 |
1500 |
1000 |
2500 |
5 |
SECTOR COMERCIAL |
400 |
900 |
1300 |
2000 |
Tabla
No 5. Tabla CONATEL.
El
cálculo se hizo considerando como base que para el año 2007 se requieren 121
equipos terminales y para el 2009 se requieren 399 equipos terminales (ver
Tabla No.1: Requerimiento del servicio en función del tiempo, Capítulo II) y
tipo de servicio energía. Esto da como resultado que el número de canales por
sitio es 5. Es importante señalar que los sitios están dimensiondos para crecer
en el tiempo hasta 10 canales.
Definición de equipos terminales
Los
equipos terminales están divididos en tres categorías:
Portátiles. Este tipo de equipo será utilizado entre las
oficinas de coordinación central ubicadas en el Edificio Sede de PDVSA Maturin
y las áreas operacionales. La marca de este deberá ser Motorola para garantiza
su compatibilidad con el Sistemas actual, y del tipo Troncalizado modelo
PRO-7550, estandarizados en la industria.
Móviles. Serán utilizados en las lanchas, vehículos y
taladros de perforación ubicados y al igual que los portátiles, serán marca
Motorola tipo troncalizado, db de ganancia, banda 806 a 866 Mhz modelo CEL-1,
estandarizados en la industria.
Definición de infraestructura de caseta y
torre
Se
aprovechará la infraestructura de las torres autosoportadas (105 mts de altura)
y casetas con las que cuentan las instalaciones de telecomunicaciones
construidas en los campos de Quiriquire y Caripito ,donde
funcionaron los sistemas de microondas. Las castas tiene las
características siguiente:
- Área total 36 metros cuadrados.
- Sala de Radio y cargadores de 12 metros
cuadrados.
- Sala de Baterías de 8 metros cuadrados.
- Sala Planta Emergencia y tanque de
combustible de 16 metros cuadrados.
- Altura caseta 2.4 metros.
- Dos unidades de aire acondicionado para
las salas de radio y cargadores de 30.000 BTU. Cada unidad será respaldo de la
otra.
- Un extractor de aire para sala de baterías
para eliminar la concentración de gases tóxicos emanados por la s baterías.
Definición de sistemas de energía
En
vista que en los nuevos sitios de repetición, Quiriquire y Caripito, existe
energía comercial se mantiene el estándar para este tipo de instalación
(energía comercial, generador local de respaldo y banco de baterías con
autonomía de 8 horas), según recomendación del grupo interdisciplinario de
PDVSA. Por esta razón no es necesario evaluar otras alternativas de energía.
El motogenerador de respaldo con el que
cuentan las instalaciones de telecomunicaciones en Quiriquire y Caripito son
las siguientes:
Un motogenerador trifásico de 120 voltios
por fase, diesel de 45 KVA de capacidad. con un tanque
de combustible de 2.000 litros, para una autonomía de 7 días, y un panel de
transferencia con supervisión de alarmas y telecomando para arranque y parada
remota.
El
banco de batería a utilizar en las dos estaciones cumplirá con los estándares
de PDVSA para un sitio de repetición de radio móvil de 5 canales. Las cuales
son las siguientes:
Cuatros
cargadores con entrada de 220 voltios AC monofásicos, de -48 Vdc @ 50 amperios
cada uno; para garantizar la recarga de las baterías en un tiempo mínimo y puntos
de alarmas de fallas. cada cargador tiene capacidad
para manejar toda la carga; porque es respaldo del otro.
Un Banco de baterías de plomo ácido libre
mantenimiento de 24 celdas de 2.22 voltios cada una para salida de -48 voltios
DC nominal y 718 Amperios/hora de capacidad para autonomía de ocho (8) horas e
instalación vertical para optimización de espacio.
Definición del sistema de protección y
puesta a tierra
El sistema de producción y puesta a tierra se
hará también siguiendo los lineamientos del grupo de infraestructura de PDVSA
ya que cumple con las normas del Código Electrónico nacional y está actualizado
sobre los últimos avances en esta tecnología. La integridad física de las
personas; de las instalaciones petroleras; la vida útil y bajas ratas de fallas
de los equipos. depende de la calidad de esta
sistemas, por eso su diseño e implantación requiere de un cuidado especial. Se
aprovechará el sistema instalado en las instalaciones de telecomunicaciones
donde se instalarán los repetidores
El
Sistema cumple con las condiciones siguientes condiciones:
- Un anillo de protección para la torre con
una impedancia menor o igual a un ohmio. A este se conecta el bajante del
pararrayo.
- Un anillo de protección para el área de
caseta con una impedancia menor a un ohmio. A este se conectan todos los
equipos instalados dentro de la caseta, la chaqueta de los cables coaxiales y
guías de ondas que bajan de la torre.
- Una Barra de aterramiento principal
(Master Ground Bar) ubicada en la sala de equipos y dos barras auxiliares; una
instaladas en la parte inferior de la torre y la otra en la parte externa de la
caseta en la entrada de la escalerilla que viene de la torre.
- Un protector trifásico con protección de
modo común (Fase a Neutro) esto permite el drenaje de los picos de voltaje y
corriente hacia el neutro y garantiza el disparo de los fusibles cuando estos
sobrepasen su capacidad. La conexión no debe realizarse entre las fases y
tierra ya que no garantiza la operación de los fusibles y además crea un "loop"
de corriente que podría producir daños a los equipos y personas. El tiempo de
respuesta debe ser menor de 5 nanosegundos y de tecnologías SASD ( Silicon avalanche supresor dioses) para garantizar el
tiempo de respuesta y la protección requerida por los equipos.
- Para mantener un nivel máximo de 2 voltios
pico-pico y 250 miliamperios entre neutro y todas las conexiones al sistema de
protección se harán evitando producir "loop" de corriente y conectado
el conductor de neutro y tierra as un punto común único en el tablero principal
de energía comercial.
- Las Guías de ondas y cables coaxiales
deben estar conectada a tierra en la parte inferior de la torre y la entrada de
la caseta.
Estimado de costo de ampliación
En las Tablas N° 6, se muestra un estimado clase 5 ( ± 5 %) con el
costo de la ampliación del sistema de radio móvil para cubrir las áreas de
Quiriquire y Caripito el cual tiene un monto total de 548.930.000,00 Bolívares.
# |
DESCRIPCIÓN |
CANTI. |
COSTO/U Bs |
COSTO Tot . Bs |
1 |
Repetidores Quantar |
10 |
25.000.000,00 |
250.000.000,0 |
2 |
Combinadores de 10 canales |
2 |
20.000.000,00 |
40.000.000,00 |
3 |
Multicoplador para 10 receptores mas amplif. De antena |
2 |
10.000.000,00 |
20.000.000,00 |
4 |
Antena de transmisión |
2 |
6.500.000,00 |
13.000.000,00 |
5 |
Antena de recepción |
2 |
6.500.000,00 |
13.000.000,00 |
6 |
Mts. Cable heliax 2 1/4 pulgadas |
260 |
23.000,00 |
5.750.000,00 |
7 |
Mts. Cable heliax 1 7/8 pulgadas |
260 |
18.000,00 |
4.680.000,00 |
8 |
Modem de 54 Kbps |
2 |
750.000,00 |
1.500.000 |
9 |
Kit de instalación (incluye conectores y protectores de aterramiento |
2 |
7.500.000,00 |
15.000.000 |
10 |
Cargadores de baterías 220 AC entrada-48 VDC salida 50 Amp. |
8 |
12.000.000,00 |
96.000.000,00 |
11 |
Instalación y puesta en servicio de equipos de radio frecuencia. |
2 |
25.000.000,00 |
50.000.000,00 |
12 |
Banco de baterías Plomo-ácido libre mantenimiento de 815 Amp./hora. |
2 |
20.000.000,00 |
40.000.000,00 |
TOTAL (2.150 Bs/$) |
548.930.000,00 |
Tabla
No. 6. Estimado de costo Nivel 5 (+/- 5 %)
Última Actualización: 30ENE06
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