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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