INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

UNIDADAD CULHUACAN

TESIS

PROPUESTA DE SOLUCIÓN PARA DOTAR DESISTEMA DE RADIOCOMUNICACIÓN AL EDIFICIODEL CE.VA.RE.PSI. EN EL D.F. (CENTRO VARONILDE READAPTACIÓN PSICOSOCIAL) EN EL ÁREA

DE TUNEL.

Que como prueba escrita de suexamen Profesional para obtenerel Título de: Ingeniero enComunicaciones y Electrónica

Presenta:

Asesores:

México D.F Abril 2015.

PAMELA FLORES BALTAZAR

Ing. Gustavo Mendoza CampecheIng. Javier Fernando Díaz Rosas

ÍNDICEIntroducción 1

Capítulo I. Historia de los centros penitenciarios en el Distrito Federal 4

1.1 Antecedentes históricos 4

1.2 Antecedentes de los centros penitenciarios en México 8

1.2.1 Época prehispánica en México 8

1.2.2 Cárceles en la época de la Colonia 10

1.2.3 Cárceles en el Distrito Federal 13

1.3 Tecnología utilizada en los centros penitenciarios 17

Capítulo II. Generalidades sobre el servicio de radio comunicación 19

2.1 Modos de transmisión 19

2.2 Medios de propagación 20

2.3 Espectro radioeléctrico 23

2.4 Líneas de transmisión 29

2.5 Campos electromagnéticos 37

2.6 Modulación en frecuencia 39

2.7 Principios básicos de antenas 44

2.7.1 Tipos de antenas 45

2.7.2 Parámetros de antenas 57

2.8 Patrón de radiación 58

2.9 Potencia eléctrica 62

2.10 Zona de Fresnel 63

2.11 Sistemas de comunicación 66

Capítulo III. Servicio de radio comunicación actual en el Ce.Va.Re.Psi. 71

3.1 El servicio de radio comunicación dentro del CE.Va.Re.Psi. 71

3.2 Fallas del radio servicio en el Ce.Va.Re.Psi. 74

3.3 Análisis de la problemática técnica 88

Capítulo IV. Propuesta de solución para mejorar el servicio de radiocomunicación en el Ce.Va.Re.Psi.

90

4.1 Introducción 90

4.2 Instalación eléctrica 92

4.2.1 Tierra física 95

4.3 Sistema de energía ininterrumpida (UPS) 97

4.4 Ubicación de la nueva antena 98

4.5 Propuesta de antena dentro del túnel 102

4.6 Programa de migración del sistema eléctrico 106

4.7 Propuesta de protocolo de pruebas 106

4.8 Programa de mantenimiento preventivo para los radios portátiles 110

4.9 Mejoras a la propuesta de solución 113

Conclusiones 116

Anexo 118

Cuestionario 1 “Cuestionario de reconocimiento de fallas en la utilización del

servicio de radio - comunicación”

119

Cuestionario 2 “Cuestionario de reconocimiento de fallas en el sistema de

comunicación, en la radio base”

120

Cuestionario 3 “Cuestionario de pruebas del servicio de radio comunicación” 121

Bibliografía 122

Glosario 124

1

INTRODUCCIÓN

El Centro Varonil de Readaptación Psicosocial (Ce.Va.Re.Psi.), alberga alrededor de

400 interno – pacientes, son personas, que han cometido algún delito, pero que son

inimputables debido a que cuentan con un tipo de enfermedad mental, en este centro

penitenciario, cuentan con rehabilitación y medicamento durante toda sus sentencia. La

población que se maneja en este centro penitenciario, puede llegar a ser peligrosa, ya

que algunos internos no cuentan con sus medicamentos, debido a que éstos tienen un

costo elevado, y pueden llegar a tener ataques, agrediendo a los demás; por tal motivo,

la comunicación entre el personal a cargo es importante, para garantizar un cuidado y

se pueda actuar con rapidez ante cualquier eventualidad.

En este centro penitenciario, se presentan fallas en la comunicación, en el área de los

túneles, debido a que no existe captación de la señal en los radios portátiles,

provocando, una falta de comunicación entre el personal que labora dentro de esta

institución.

El presente trabajo de tesis, propone una solución para las fallas dentro de los túneles

en el Centro Varonil de Readaptación Psicosocial; debido a que en este centro

penitenciario, los radios portátiles de los empleados de vigilancia pierden la señal que

es emitida por la radio base, dado que la estructura del túnel no permite que la

radiación de la antena pueda ser captada por los radios portátiles, lo cuál, no permite

que el personal a cargo de esas áreas que son los primeros filtros hacia el interior del

centro penitenciario, actúen de manera rápida ante cualquier contingencia que se

llegue a presentar.

Dentro de este trabajo, se dará un breve introducción de lo que han sido y como han

evolucionado los centros penitenciarios; la forma en que inician desde la época

prehispánica, los castigos que se otorgados en esos años; cárceles que ahora se han

transformado en museos, o simplemente han desaparecido. Se menciona como han

cambiado estos centros en su estructura, y en la forma en que viven los internos.

2

Se podrá observar como se ha desarrollado la comunicación interna dentro de estos

centros penitenciarios; cuando sólo algunas áreas contaban con línea telefónica,

cambiando hasta lo que son los radios portátiles, que tipos se han utilizado y los

cambios que se han hecho, respecto a estos.

Dentro del trabajo de tesis, se mencionan las bases de las comunicaciones, que

permiten que un sistema funcione correctamente, como son los tipos de antenas y sus

patrones de radiación; las bandas en las que trabajan las diferentes frecuencias; así

como las líneas de transmisión. Para conocer el funcionamiento de las redes de

comunicación.

Se analiza el sistema de radio comunicadores del centro penitenciario, las causas de

los problemas en las transmisiones, y la falta de captación en los radio portátiles, para

de esta manera, encontrar las mejores soluciones para la mejora en la comunicación,

para que el personal de seguridad a cargo, pueda actuar y mantenerse informado ante

cualquier irregularidad que acontezca dentro del centro penitenciario.

Durante el análisis de fallas en el sistema de comunicación, se encontraron, varias

anomalías, dentro del sistema eléctrico, que pueden llegar a ocasionar riesgos a los

trabajadores y pérdidas en los equipos de comunicación. Tales son, una mala

instalación eléctrica, la radio base, no cuenta con un centro de carga independiente, los

radios portátiles se encuentran en mal estado, presentando falta de componentes.

Además, se presentan las mejoras que se sugieren, para una mejor comunicación,

dentro del centro penitenciario, a base de esquemas se pueden apreciar las propuestas

para que las mejoras donde fallaban los radios portátiles, tengan mayor captación y

puedan mantener una comunicación constante.

Así mismo se propone mejorar el sistema eléctrico, incluyendo un sistema de tierras, un

sistema de energía ininterrumpida, un centro de carga independiente, para ampliar la

vida útil de los radio bases, evitando que las descargas o algún corto circuito dañe

dichos aparatos. Con la propuesta del sistema de energía ininterrumpida se pretende

que la base, en ningún momento pierda la comunicación con ,los demás radios

3

portátiles, para que de esta manera el centro penitenciario no pierda la comunicación

entre sus diferentes áreas.

De esta manera, con este trabajo de tesis, se pretende que la comunicación dentro del

centro penitenciario sea mas eficiente, evitando se pierda entre las diferentes áreas,

para garantizar un mejor funcionamiento en la parte de la seguridad dentro de este

sistema penitenciario.

4

CAPÍTULO I.- HISTORIA DE LOS CENTROSPENITENCIARIOS EN EL DISTRITO FEDERAL

1.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS

El origen de las cárceles, surgen cuando en hombre tuvo la necesidad de poner en

resguardo a sus enemigos. Las primeras cárceles fueron cuevas, tumbas, cavernas,

etc. Lugares inhóspitos a donde se enviaban desterrados a los enemigos del estado.

Así mismo en la biblia encontramos mencionados a esos lugares. No eran

precisamente cárceles en el sentido moderno del término, tal como las conocemos en

la actualidad. Eran lugares adaptados para cumplir con la finalidad de separar a todos

aquellos que eran considerados peligrosos para la sociedad y el estado.

El origen de la palabra cárcel, lo encontramos en el vocablo latino coercendo que

significa restringir, coartar, otros dicen que tiene su origen en la palabra carca, término

hebreo que significa meter una cosa.

Fue hacia el año 640 d.C. cuando encontramos la cárcel construida como tal en Grecia

y Roma, destinada a encerrar a los enemigos de la patria. En Roma se recuerda la

cárcel conocida con el nombre de carcere mamertino, construida por Anco Marcio y

según la leyenda, fue el lugar donde estuvo prisionero San Pedro. En el imperio

Romano no existía el ergastulum, destinado a todos los esclavos que tenían la

obligación de trabajar, término griego que significa labores forzadas; en Grecia existía

una cárcel destinada a los jóvenes que delinquían y así mismo había el pritanio para

los que atentaban contra el estado.

Hacia 1300 en Francia la casa de los conserjes, que fue transformada en cárcel y la del

castillo de la Bastilla, lugar donde se encarcelaban a los delincuentes políticos.

En Inglaterra, durante la primera mitad del siglo XVI se instaura la primera casa de

corrección para mendigos, vagabundos y prostitutas, con el objetivo de frustrarlos y de

esa forma corregir sus vicios.

5

A principios del siglo XVII y tomando como punto de partida las experiencias inglesas,

surgen en Holanda institutos para hombres y mujeres, donde se inició una incipiente

readaptación social tomando como base el trabajo. Su característica principal era la

disciplina y los castigos corporales y la persistencia de las condiciones de

promiscuidad.

Una institución ya sensible a un tratamiento menos duro y mas cercano a los conceptos

modernos de reducación social, se encuentra en Roma, donde el Papa Clemente XI

creó en 1703 el hospital de San Miguel, que todavía en la actualidad se encuentra en

Porta Portese, de la capital Italiana, con el objeto de acoger a los jóvenes delincuentes.

El tratamiento reservado a ellos era esencialmente educativo, con tendencia a la

instrucción religiosa y a la enseñanza de cualquier oficio que les permitiera vivir

honestamente cuando regresaran al seno de la sociedad.

Este instituto tuvo merito de haber sido el primero en hacer una distinción entre jóvenes

y adultos, y haber hecho una posterior clasificación entre jóvenes ya condenados y

jóvenes de conducta irregular.

La primera ideología moderna penitenciaria surgió en el periodo mas significativo de la

historia humana que fue el siglo XVIII; nació en Europa.

Las penas eran arbitrarias, crueles y exageradamente severas, variando de ser

quemados vivos a la tortura de la rueda; de la condena de las galeras a las diversas

formas de mutilaciones; de la fugalización a la marca de fuego en la berlina.

En su origen histórico, los sistemas penitenciarios estaban divididos en cárceles

públicas y privadas.

Las cárceles públicas fueron destinadas a los reos, plebeyos o siervos y estaban

ubicadas alrededor de grandes centros urbanos, con características especiales para los

políticos, a quienes instalaban en las fortalezas con construcciones fuertes y

extremadamente vigiladas.

Las cárceles privadas estaban destinadas para los señores feudales y su detención era

de tipo domiciliario en sus castillos.

6

En esta época, el sistema se caracterizaba por ser de carácter preventivo y solo tenia

lugar para los reos que quienes se les hacia un proceso jurídico.

Para los presos condenados, el castigo se hacia efectivo con trabajo forzado para

ganarse su alimentación o con la pena de muerte.

Con el desarrollo cultural, la sociedad se opone a esta clase de penas, se humaniza el

sistema de la sanción penal, desaparece el trabajo forzado y los castigos corporales y

morales.

Se asigna entonces, el sistema celular, que se entiende como el que se asigna celdas

individuales a cada reo y es el que ha prevalecido a través de la historia, por lo que se

ha convertido en la base de los sistemas penitenciarios.

Los sistemas penitenciarios son todos los procedimientos ideados y llevados a la

práctica para el tratamiento, castigo y corrección de todos aquellos que han violado la

norma penal.

El sistema Filadelfiano o Celular.

En Estados Unidos de América, surge en 1777, bajo el nombre de The

Philadelphia Society for Distressed Prisoners, el sistema filadelfiano o celulat,

que presentaban la peligrosidad mayor, y permitirles alcanzar el arrepentimiento

en la calma contemplativa más absoluta. Para aquellos presos menos difíciles

estaba prevista la ocupación en trabajos útiles a la comunidad. En la práctica se

reveló la falacia de un sistema que constreñía al aislamiento más absoluto para

llevar a la penitenciaria y a la rehabilitación.

Sistema de Auburn en Nueva York

Como consecuencia de las críticas al sistema penitenciario anterior se intentó

otra dirección, que encontró su primera expresión en Auburn, Nueva York en

1823, sistema que se fundaba en este concepto; de día el trabajo se

desempeñaba en común, bajo un estricto rigor disciplinario y el silencio más

absoluto: de noche el absoluto aislamiento en pequeños cuartos individuales. Si

7

el primer sistema fallaba por la falta de asociación y comprensión entre los

hombres, factores naturales indispensables para el sano desarrollo de la

personalidad humana, el segundo fallaba por exceso de disciplina considerada

como un mal indispensable. Resta el hecho de que ambos sistemas

representaron en concreto el intento de institución y organización de una casa de

pena, para utilizarla como prisión para delincuentes sentenciados.

Se puede afirmar que en este periodo existe una ambivalencia de actitudes, por

una parte persiste la tradición de la venganza y el deseo de castigar

dolorosamente a quien a pecado; por parte se abre paso a un sentimiento de

piedad cristiana por la condición miserable en la que son abandonados los

detenidos en las cárceles. Esta actitud de piedad que todavía en nuestros días

encontramos en la opinión de las mayorías, como consecuencia de costumbres

religiosas mal interpretadas, se convierte en obstáculo que impide el decidido

empeño social y ser un verdadero esfuerzo tendiente a mejorar y reducar al

sentenciado, tarea por demás ardua, difícil y delicada, mas no imposible.

Sistema de reformatorios

En este orden de ideas se debe recordar, el sistema de reformatorios que ha

representados en la experiencia norteamericana Elvira, una forma de disciplina

especial para adolescentes y jóvenes adultos, de los 16 a los 30 años,

condenados con sentencias indeterminadas; dentro de limites mínimos y

máximos de pena, en el cual era previsto y minuciosamente regulado, un

tratamiento progresivo para estimular al máximo, en el joven interno, la

capacidad de obtener con el trabajo y el buen comportamiento la libertad.

El método de las condenas reformativas no tardó a extenderse a otros grupos de

delincuentes, dando impulso a una general revisión de los fines educativos y de

rehabilitación.

Sistema ingles de los Borstals

8

A principios del siglo XX se esfuerza el sistema ingles los Borstals, cuya a

parición se remonta al año 1908 a titulo experimental, y en virtud de una ley

aprobada por el parlamento y cuyo sistema tiene como finalidad el tratamiento

especifico de los jóvenes delincuentes más allá de cualquier tipo de castigo.

El movimiento de reformas comenzó a precisar sus principales objetivos:

rehabilitación del sentenciado, individualización del tratamiento, trabajo

productivo y adiestramiento profesional, programación del periodo posterior a la

libertad, detención de larga duración a delincuentes habituales, etc.

Sistema progresivo

El principal objetivo de estos sistemas radica en beneficiar a los presos durante

su estancia penitenciaria, en el cumplimiento de sus condenas, apoyándolos,

con diversas etapas de estudio de manera gradual, esto es, paso a paso y

valorando ante todo a la buena conducta, el participar en actividades labores y

educativas, el buen desempeño en las mismas, lo que conlleva a ganar mayores

beneficios.

1.2 ANTECEEDENTES DE LOS CENTROS PENITENCIARIOS ENMÉXICO

1.2.1 Época prehispánica en México

Fueron los misioneros franciscanos, dominicos, y agustinos, inicialmente, quienes

dejan testimonio escrito de lo que encontraron como cercados y jaulas que hacían las

funciones de prisión, para tener ahí a los que posteriormente serían ejecutados como

castigo o como ofrenda a los dioses.

Es evidente que en esa época 1525, cuando se inicia como la conquista espiritual, esos

espacios carcelarios no tenían la finalidad de readaptar al culpable, de faltas que eran

sancionadas con extrema severidad, con excesivo rigor, pues casi en la totalidad de las

penas la consecuencia era la muerte.

9

La pena siempre fue mas allá de la gravedad del delito cometido; había una gran

desproporción, así como que la prisión no fue considerada, en si misma como pena,

sino como un lugar de custodia, hasta que llegara el momento de su aplicación.

Las leyes de Nezahualcóyotl fueron 16 y casi todas imponían la pena de muerte; entre

otros delitos esta la traición al rey o al estado, con pena de descuartizamiento y a sus

parientes, en caso de saberlo, privación de libertad; uso de insignias o armas reales en

la guerra o en fiestas con pena de muerte y confiscación de bienes; maltratamiento a

embajador, ministro o correo del rey, pena de muerte; el extravío de los embajadores o

correos, originaba la perdida del derecho de inmunidad; motín, con la pena de muerte;

los jueces que daban sentencia injusta o hacían relación infiel al rey o se corrompían,

así como la alteración de medidas en el mercado, con pena de muerte.

El marido que mataba a la mujer aun en caso de adulterio era reo de pena de muerte,

por usurpar la jurisdicción del magistrado; el adulterio era objeto de muerte por

lapidación o quebrantamiento de cabeza entre dos lozas, no era delito, en cambio, o al

menos no se castigaba en igual manera, la relación del marido con soltera.

Los Aztecas castigaban con extrema severidad las conductas homosexuales; en el

hombre, empalamiento para el sujeto activo y extracción de las entrañas por el orificio

anal, para el pasivo. El lesbianismo, muerte por garrote.

Figura 1.1 Muerte por garrote

10

En suma, la ley Azteca era brutal, y no queda la menor duda que la pena debía afligir,

torturar, satisfacer un instinto primitivo de las diferentes clases sociales. Vivian en pleno

periodo de venganza privada y mas allá de la ley del talión. No existía entre ellos un

derecho carcelario.

Cárceles prehispánicas

Había una cárcel, a la cual llamaban de dos maneras, o por dos nombres. Uno

era “cuauhcalli”, que quiere decir jaula o casa de palo, y la segunda manera era,

“petlacalli”, que quiere decir casa de esteras. Estaba esta casa donde ahora esta

la casa de los convalecientes en San Hipólito. Era esta cárcel una galera grande

ancha y larga, donde, de una parte y de otra, había una jaula de maderos

gruesos, con unas planchas gruesas por cobertor, y abrían por arriba una

compuerta y metían ahí al preso, y ponían encima una losa grande; y allí

empezaba a padecer mala fortuna, así en la comida como en la bebida, por

haber sido esta gente la mas cruel de corazón, aún para consigo mismo.

El cuauhcalli, era una prisión menos severa o rígida, destinada para deudores y

para reos que no estaban condenados a la pena de muerte. Era un espacio

destinado para los delitos más graves, era para cautivos a quienes habría de

serles aplicada la pena de muerte. Era una jaula de madera muy estrecha y muy

vigilada, donde había una clara intención de hacer sentir al reo los rigores de la

muerte, desde el instante mismo en que era hecho el prisionero.

Los tarascos, al igual que otras civilizaciones, tampoco concibieron la cárcel

como un espacio para castigar y menos para rehabilitar a los malhechores. La

permanencia en estos en prisión, era transitoria en tanto eran juzgados, en

ocasiones perdonados y en otras, ajusticiados por el carcelero quien con una

porra, los golpeaba hasta causarles la muerte.

1.2.2 Cárceles en la época de la Colonia.

Las partidas es un conjunto de leyes que esta integrado por un grupo de siete libros,

que fueron elaborado bajo la dirección de Alfonso X, conocido como Alfonso el sabio;

11

dicha partida se integra de XXIV títulos dedicados a las acusaciones por delitos y a los

jueces, a las traiciones, retos y acciones deshonrosas; a las infamias, falsedades y

deshonras, a los homicidios, violencias, desafíos, treguas; a los robos, daños; a los

engaños, a los adulterios, a los estupros, corrupciones y sodomías; a los reos de

truhanerías, herejías, blasfemias o suicidio y a los judíos o moros.

Las cárceles de la inquisición en la historia mencionan, la cárcel perpetua de la

inquisición y la gran cárcel de corte, otros dan cuanta de las prisiones del santo oficio,

destacando, principalmente, a la secreta, en la que se mantenían a los presos

incomunicados, hasta en tanto se le dictaba la sentencia definitiva, la cárcel de ropería

y la cárcel de la perpetua o misericordia; ahí eran recluidos los condenados

expresamente a ella, prisión que gano el sobrenombre de la bastilla mexicana.

El origen remoto del Santo Oficio encuentra base en el año 1233 en Roma, mediante

una carta dictada por el papa Gregorio IX para adoptar medidas en contra de los

herejes, dicho documento fue producido como replica a la posición y actividad

desplegada Federico II emperador de Alemania, quien había constituido un tribunal de

justicia contra los herejes.

De Roma la inquisición paso a la mayoría de los países europeos. Llego a España, que

después de estar dividida por los reinos, adquiere carta de ingreso para surgir y

desarrollarse con una rigidez singular.

El tribunal de la inquisición se estableció en Nueva España el 2 de noviembre de 1571,

su primer inquisidor fue Juan de Cervantes. El inmueble que ocupo el Santo Oficio fué

una casa ubicada en la calle de Venezuela actualmente.

12

Figura 1.2 Sede del Santo Oficio.

Para reunir pruebas, era habitual utilizar el tormento, y su aplicación por parte del

tribunal fue regular y constante, los resultados de tan eficaces medios procesales

fueron evidentes y las actuaciones del Santo Oficio que, solo fueron conocidas hasta

después de su extinción en 1820.

El ingreso a la prisión era por la puerta sur y conducía al patio de las prisiones,

descendiendo por una escalera en donde se localizaban dos puertas, una que daba a

la prisión conocida como “ropería”, y otra al patio de las prisiones, con su fuente al

centro y algunos naranjos alrededor. El patio mas largo que ancho contaba con 20

arcos y 19 calabozos, cada uno con un jardincillo atrás.

Bajada la escalera que conduce a las prisiones, había un cuarto contorno por donde se

daba la comida a los carceleros, para distribuirla a los calabozos, la mayor parte de

esos calabozos, tenían de largo 16 pasos y 10 de ancho, con dos puertas gruesas los

encierran, un agujero o ventana con rejas dobles por donde se les comunicaba la luz

escasamente, y tarima de azulejos para poner la cama.

13

De aquella cárcel solo queda un aplaca de loza de talavera en la calle de Venezuela en

el D.F. junto a las casas 4 y 8 donde ese indica “aquí estuvo la cárcel de la perpetua de

la inquisición que dio nombre a la calle”.

Posteriormente llegaron la cárcel de la Acordada y de Cortes, las cuales no tuvieron

gran relevancia.

1.2.3 Cárceles en el Distrito Federal

Cárcel de la ciudad de México

También se le conoció como cárcel de la diputación y se localizaba en lo que

actualmente es la cede del jefe de gobierno del distrito federal, en el centro de la

Ciudad de México.

En el año de 1860, esa cárcel no solamente alojaba a reos, del orden

administrativo; también ahí eran remitidos los presos por delitos leves y otros,

sujetos a prisiones preventivas y que posteriormente deberían ser trasladados a

la cárcel de Belem. La cárcel de la ciudad tenía capacidad para 150 internos,

pero en realidad vivían poco mas de 300 que se hacinaban en dos dormitorios,

compartían un patio principal y al centro estaba una fuente de la que se

abastecían los reos; no existía enfermería y si algún preso requería de atención

era revisado por un practicante, y si la condición del mismo se agravaba, era

llevado al hospital Juárez, que funcionaba como hospital de la ciudad.

La cárcel de la ciudad era un lugar inhabitable, sucio estrecho. Ahí se disputaban

el espacio por separado 200 hombres y 86 mujeres, aclarando que el cupo no

era ni para la mitad de ambos ocupantes. Los alimentos que se daban a los

presos y a las presas eran enviados de la cárcel de Belem.

Cárcel de Belem

Fue fundada en 1683 construida en lo que fuera el extremo noroeste de la

ciudad de México, donde posteriormente formaban esquina las calles de Arcos

de Belem y la Avenida niños héroes.

14

Se trataba de 7 grandes patios, el principal destacaba por su belleza

arquitectónica, en un estilo sobrio y severo en el que se encontraba construido el

inmueble, que durante años albergo al colegio de niñas de San Miguel de las

Mochas o San Miguel de Bethlem.

El edificio fue destinado a la cárcel pública general, que inicio su funcionamiento

el día 23 de Enero de 1863.

La cárcel de Belem, estaba dividida en 4 departamentos; el principal, era el

cuarto de los hombres, les enseñaban escritura, lectura y aritmética. El patio de

la providencia, destinado a separos de gente de la policía y gendarmes, con un

parea para enseñanza primaria. La tercera sección estaba destinada para los

menores de 18 años. La cuarta sección para las mujeres.

Figura 1.3 Cárcel de Belem

La capacidad del añejo edificio, no era suficiente para el creciente número de

reos. Vivian como si fueran rebaños, a pesar de que con las modificaciones

realizadas se llego a contar con 1116 piezas muy reducidas y una modesta

capilla para servicios religiosos, que en conjunto daban la impresión de tratarse

15

de una enorme vecindad que albergaba a homicidas, ladrones, incendiarios,

violadores, adúlteros.

En el mes de Diciembre de 1887 había en esa cárcel 1432 presos, 1119 varones

y 313 mujeres de las cuales varias de ellas ahí tenían a sus hijos.

La cárcel de Belem siguió funcionando como tal hasta el año de 1933, fecha en

la que fue demolida y en su lugar se levanto un enorme plantel educativo: el

centro escolar Revolución.

Penitenciaria de Lecumberri

Ya en la constitución de 1857, el legislativo, entre otras cosas, establecía la

adopción del régimen penitenciario, así como la abolición de la pena de muerte.

La penitenciaria de Lecumberri fue construida en un predio conocido como la

cuchilla de San Lázaro, que fuera propiedad de un español de apellido

Lecumberri, del cual toma nombre.

Figura 1.4 Penitenciaria de Lecumberri

16

El edificio emplearía el acero como principal material, ya que el sitio de

emplazamiento exigía que se diera gran profundidad a los cimientos e incluso

que el piso se construyera sobre bóvedas internas.

La penitenciaria albergo a ambos sexos hasta 1954, año en que se puso en

servicio la cárcel de mujeres. Con este hecho lecumberri quedó solo para

varones.

El 26 de Agosto de 1976 al filo del medio día, salió el ultimo interno que era

trasladado hacia los nuevos reclusorios del D.F. como son el Reclusorio Norte y

el Reclusorio Oriente, años después fue inaugurado el Reclusorio Varonil Sur

con las mismas características y capacidad de los anteriores.

Lecumberri dejo de ser prisión para posteriormente sus instalaciones serian

destinadas a lo que actualmente ocupa el archivo general de la nación.

Actualmente, el sistema penitenciario en nuestro país está siendo severamente

cuestionado, sobre toso por que no cumple el mandato que la propia constitución le ha

encomendado: la readaptación social de quienes han cometido algún delito.

Figura 1.5 Reclusorio Norte, uno de los actuales centros penitenciarios.

Aunado a lo anterior, habrá que agregar que la vida en reclusión supone una serie de

violencias agregadas, que los internos deben soportar, son comunes los maltratos

17

físicos y psicológicos, los intentos de suicidio, las violaciones, los homicidios, y el trafico

de todo tipo de bienes y de sustancias licitas e ilícitas, debido a la ausencia de

autoridad, por lo que muchos internos gozan de cuotas de poder y ejercen el control

real de los centros.

1.3 TECNOLOGÍA UTILIZADA EN LOS CENTROS PENITENCIARIOS

Como todo, la tecnología en reclusorios ha ido evolucionando, desde los silbatos, hasta

llegar al circuito cerrado de televisión.

El Palacio Negro de Lecumberri, se inauguró el 29 de septiembre de 1900 el Presidente

General Porfirio Díaz, sirvió como penitenciaría desde ese año hasta 1976. En este

centro penitenciario los celadores se comunicaban a través de silbatos, ya que la

existencia de teléfonos era muy escasa ya que sólo el área de Dirección contaba con

uno.

El 12 de mayo de 1905, mediante el decreto emitido por el Presidente General Porfirio

Díaz, la isla madre del archipiélago de las Islas Marías fue destinada como colonia

penal y ello fue a sugerencia del General Ignacio Vallarta. Se utilizó para confinar a los

enemigos del gobierno, y peores criminales.

En 1957 se inauguró la Penitenciaria del Distrito Federal. Entra en funciones el centro

de Sanciones Administrativas en 1959.

Se inauguran en 1976 los Reclusorios Preventivos Oriente y Norte. Al inaugurarse

estos centros penitenciarios, la comunicación era y hasta la fecha vía telefónica, ya que

cada una cuenta con una línea.

En 1991 se inicia el empleo de la comunicación por medio de radio comunicación de

voz, empezando con pocas áreas, se comienza utilizando el radio modelo 5100 de la

marca Motorola. Los cuales contaban con una radio base igual de Motorola modelo

CDM/PRO.

18

Figura 1.6 Base Motorola 5100

En el 2011 se realiza el cambio de los radios morola a radios SEPURA modelo

STP8038, con una base SRM3500.

Actualmente existen 11 centros penitenciarios en el Distrito Federal, los cuales cuentan

con los siguientes servicios telefonía, servicios de radio comunicaciones y circuito

cerrado de televisión.

19

CAPÍTULO II.- GENERALIDADES SOBRE EL SERVICIO DERADIO COMUNICACIÓN

2.1 MODOS DE TRANSMISIÓN

Simplex

También denominado unidireccional, es una transmisión única, de una sola

dirección. Es aquel en el que una estación siempre actúa como fuente y la otra

siempre como colector. Este método permite la transmisión de información en un

único sentido. Un ejemplo de transmisión simplex es la señal que se envía de

una estación de TV a la TV de su casa.

Half Duplex

Cuando los datos circulan en una sola dirección por vez, la transmisión se

denomina half-duplex. En la transmisión half-duplex,el canal de comunicaciones

permite alternar la transmisión en dos direcciones ,pero no en ambas direcciones

simultáneamente. Las radios bidireccionales, como las radios móviles de

comunicación.

Full Duplex

Cuando los datos circulan en ambas direcciones a la vez, la transmisión se

denomina full-duplex. A pesar de que los datos circulan en ambas direcciones, el

ancho de banda se mide en una sola dirección.Un cable de red con 100 Mbps en

modo full-duplex tiene un ancho de banda de 100 Mbps.

20

FIGURA 2.1 Modos de transmisión

2.2 MEDIOS DE PROPAGACIÓN

Los medios de propagación son cualquier medio físico o inalámbrico que pueda llevar

información de un origen a un destino. En la transmisión de datos el medio es el

espacio abierto.

Propagación por onda de superficie

Los campos radiados, para puntos situados en las proximidades de la Tierra, por

un radiador elemental, vertical, situado próximo a tierra. Poseen un componente

de espacio, que par apuntos situados sobre la tierra, se cancela con la

componente reflejada, y los caminos de rayo directo y reflejado son

prácticamente iguales.

En las bandas LF y MF aparece una onda de superficie que se propaga en la

discontinuidad tierra – aire, adaptándose a la curvatura del terreno; las antenas

habituales son monopolos verticales, apoyados en tierra, con alturas entre 50 y

200m que producen polarización vertical.

El alcance es función de la potencia transmitida, la frecuencia, la humedad del

terreno:

a)LF: hasta 2000Km

21

b)MF: hasra 300Km

c)HF: hasta 50Km

Se aplica en sistemas navales y en radio difusión de onda media.

Figura 2.2 Propagación por onda de superficie

Propagación por onda ionosférica

La ionosfera es la región de las capas altas de la atmosfera (60 – 400 Km de

altura) que debido a su ionización, refleja las señales radioeléctricas hasta unos

30 Mhz. La ionización, presencia de electrones libres, se produce

fundamentalmente por las radiaciones solares en las bandas de ultravioleta y

rayos x. también contribuyen a la misma otros fenómenos como los rayos

cósmicos y los meteoritos.

En las zonas mas altas, la densidad de átomos y moléculas es baja. La energía

de radiación exterior es grande pero hay pocos átomos disponibles para ionizar.

Al descender, se ionizan los gases y su energía se absorbe gradualmente. En

las zonas más bajas los electrones e iones desaparecen puesto que la

recombinación predomina sobre la ionización al ser mayor la densidad de

partículas.

22

Las reflexiones ionosféricas se producen en las bandas MF y HF (0.3 MHz – 30

Mhz). En HF se utilizan antenas elevadas con polarizadores horizontales y

verticales; el alcance para un salto varia entre:

a)MF: 0 a 2000 Km(noche)

b)HF: 50 a 4000Km(día y noche)

Se aplica en radio difusión y comunicaciones punto a punto.

Figura 2.3 Propagación por onda ionosférica

Propagación por onda de espacio

Para las frecuencias VHF y superiores, para las que la ionosfera se hace

transparente, la propagación en espacio libre es modificada por el suelo y por la

troposfera. Se emplea antenas elevadas y directivas. El enlace es muy variable

desde las decenas de Km a los 36000 Km en comunicaciones por satélite y

millones de Km en comunicaciones de espacio profundo. Este mecanismo se

aplica en Telefonía móvil, enlaces fijos, radar, comunicaciones vía satélite, etc.

23

Figura 2.4 Propagación por onda de espacio

2.3 ESPECTRO RADIOELÉCTRICO

El espectro electromagnético, es el conjunto de todas las radiaciones de distinta

frecuencia en que puede descomponerse la radiación electromagnética y se extiende

desde la radiación de menor longitud de onda, como los ratos gamma y los rayos x,

pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infra rojos, hasta las ondas

electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio, se cree

que el limite para la longitud de onda mas pequeña posible es la longitud de Planck,

mientras que el limite máximo seria el tamaño del universo, aunque formalmente el

espectro electromagnético es infinito y continuo.

El espectro radioeléctrico es un subconjunto de espectro electromagnético, del que solo

apreciamos su parte visible.

24Figura 2.5 Espectro radioeléctrico

25

El espectro radioeléctrico es un concepto fundamental en materia de

telecomunicaciones, que se encuentra asociado a las comunicaciones inalámbricas y

puede ser entendido como el medio en el que se propagan las ondas

electromagnéticas que son empleadas en dicho tipo de comunicaciones para transmitir

información (datos, imágenes, voz, sonido, etc.).

El espectro radioeléctrico, se define como el rango de frecuencias utilizables, para las

comunicaciones, lo que lo convierte en un recurso escaso, debido a las interferencias y

a otros factores, el rango de frecuencias empleadas para usos civil y militar, va de los 9

KHz a los 50 GHz y hasta 400GHz para uso experimental. Para los sistemas de

telefonía inalámbrica o sin hilos y los sistemas de telefonía móvil automática se emplea

actualmente la banda UHF alta, estando la banda de 1 a 2 GHz destinadas a su

utilización por los nuevos sistemas de comunicaciones móviles celulares, inalámbricos

y PMR de corto alcance, como son el DCS 1800, DECT, TETRA, UMTS. (Ver figura

2.6)

Lo primero que debe señalarse en relación con el espectro radioeléctrico es que se

trata de un bien intangible, por lo que su descripción resulta un tanto compleja.

Las ondas electromagnéticas se caracterizan por dos variables: frecuencia de sus

oscilaciones; longitud de las mismas. A su vez, la frecuencia se refiere al número de

oscilaciones que ocurren en un periodo de tiempo determinado y la unidad de medida

de esa frecuencia es el Hertzio (Hz), que equivale a la cantidad de ciclos u oscilaciones

que tiene una onda electromagnética durante un segundo, expresándose las

frecuencias en KHZ, MHZ ó GHZ.

El espectro electromagnético y el espectro radioeléctrico.

No todas las ondas electromagnéticas son propicias para usarse como medios

de transmisión de los servicios de telecomunicaciones y radiodifusión, de forma

que sólo las que se encuentran en determinado rango serán susceptibles de ser

empleadas para la prestación de este tipo de servicios.

26

En ese orden de ideas, es en el espectro radioeléctrico el ámbito en el que se

desarrollan una buena parte de los servicios de telecomunicaciones, el cual a su

vez, está contenido en el espectro electromagnético. (ver figura 2.7)

Banda VHF

VHF (Very High Frequency) es la banda del espectro electromagnético que

ocupa el rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.(ver figura 2.8)

La televisión, radiodifusión en FM, banda aérea, satélites, comunicaciones entre

buques y control de tráfico marítimo.

A partir de los 50 MHz encontramos frecuencias asignadas, según los países, a

la televisión comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13. También

hay canales de televisión en UHF.

Entre los 88 y los 108 MHz encontramos frecuencias asignadas a las radios

comerciales en Frecuencia Modulada o FM. Se la llama "FM de banda ancha"

porque para que el sonido tenga buena calidad, es preciso aumentar el ancho de

banda.

Entre los 108 y 136,975 MHz se encuentra la banda aérea usada en aviación.

Los radiofaros utilizan las frecuencias entre 108,7 MHz y 117,9 MHz . Las

comunicaciones por voz se realizan por arriba de los 118 MHz , utilizando

la amplitud modulada.

En 137 MHz encontramos señales de satélites meteorológicos.

Entre 144 y 146 MHz, incluso 148 MHz en la Región 2, encontramos las

frecuencias de la banda de 2m de radioaficionados.

Entre 156 MHz y 162 MHz, se encuentra la banda de frecuencias VHF

internacional reservada al servicio radiomarítimo.

Por encima de esa frecuencia encontramos otros servicios como bomberos,

ambulancias y radio-taxis etc.

27

Figura 2.6 Banda de frecuencias

28

Banda UHF

UHF (siglas del inglés Ultra High Frequency, ‘frecuencia ultra alta’) es una banda

del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 300 MHz a

3 GHz. En esta banda se produce la propagación por onda espacial troposférica,

con una atenuación adicional máxima de 1 dB si existe despejamiento de la

primera zona de Fresnel. (ver figura 2.8)

Figura 2.7 Servicios de telecomunicaciones contenidos en el espectro electromagnético

Figura 2.8 Espectro radioeléctrico

29

2.4 LINEAS DE TRANSMISIÓN

Hace referencia a la propagación a través de una estructura que permita el

confinamiento de las ondas desde el punto origen, hasta un punto destino; la estructura

a través del cual se propaga la señal se denomina línea de transmisión. Sirven para

transmitir señales eléctricas (ondas electromagnéticas) de un dispositivo a otro.

Es un dispositivo que permite la transmisión ó guía de energía electromagnética entre

dos puntos, con la menor pérdida posible.

Una forma de clasificar, en base a sus configuraciones del campo que las rodea, es:

1) Líneas que transmiten en modos T.E.M. (modo transversal electromagnético)

2) Líneas que transmiten en modos de orden superior (T.E. transversal eléctrico o

T.M. transversal magnético)

A la distribución del campo electromagnético presente en la vecindad de una línea de

transmisión, se de denomina modo de propagación. En un modo transverso

electromagnético o T.E.M. los campos están completamente transversales a la

dirección de propagación, es decir no hay componentes de campo eléctrico E o campo

magnético H, en la dirección de propagación. Los modos de orden superior casi

siempre tienen una componente del campo, en la dirección de propagación. Las guías

de onda y las varillas dieléctricas, son ejemplos de líneas de transmisión, que

transmiten con modos de orden superior. Generalmente se conocen como líneas de

transmisión a los dispositivos que transmiten con modos T.E.M. y guías de onda a los

dispositivos, que transmiten en modos de orden superior.

En las líneas de transmisión la corriente o tensión se propaga en forma de onda; la cual

de propaga y puede impactar contra los elementos del circuito y reflejarse total o

parcialmente.

En las líneas de transmisión es muy importante su longitud respecto a la longitud de la

onda, de modo que si tenemos una línea muy corta, no podemos utilizarla como línea

de transmisión, ya que la onda no podrá circular por ella. En los circuitos en los que la

30

longitud de la onda es superior a la longitud del circuito no se puede aplicar el concepto

de línea de transmisión.

Si la línea de transmisión es uniforme en toda su longitud y sin pérdidas (línea de

transmisión no disipativa) entonces su comportamiento estará enteramente descrito por

un único parámetro llamado impedancia característica representada por Z0. Ésta es la

razón de la tensión compleja a la corriente compleja en cualquier punto de una línea de

longitud infinita (o finita en longitud pero terminada en la una impedancia de valor igual

a la impedancia característica). Cuando la línea de transmisión es sin pérdidas, la

impedancia característica de la línea es un valor real. Algunos valores típicos de Z0 son

50 y 75 ohmios para un cable coaxial común, 100 ohmios para un par trenzado y más o

menos 300 ohmios para un par de cobre usado en radiocomunicaciones.

Cuando se envía potencia a través de una línea de transmisión, lo más deseable es

que toda esa potencia enviada sea transmitida a la carga, sin que exista potencia

reflejada hacia la fuente. Esta condición ideal se logra haciendo que las impedancias

de fuente y carga sean cada una iguales a Z0, caso en el cual se dice que la línea de

transmisión está adaptada.

En las líneas reales parte de la potencia que se envía a través de la línea de

transmisión se disipa, debido al efecto resistivo. Esta pérdida se llama pérdida

resistiva o pérdida óhmica. En altas frecuencias, se hace significativo otro tipo de

pérdida, llamado pérdida por dieléctrico, que se agrega a la pérdida resistiva.

La pérdida por dieléctrico es causada cuando el material dieléctrico que forma parte de

la línea de transmisión absorbe energía del campo eléctrico alterno y la convierte

en calor.

La atenuación generalmente depende de la frecuencia de la señal. Los fabricantes de

líneas de transmisión acostumbran adjuntar a sus productos la hoja de características

que contiene las atenuaciones en dB/m para un rango determinado de frecuencias.

Una atenuación de 3 dB corresponde, aproximadamente, a la pérdida de la mitad de

cierta potencia.

31

Se puede definir como línea de transmisión de alta frecuencia a aquellas que están

específicamente diseñadas para transmitir ondas electromagnéticas cuyas longitudes

de onda son pequeñas (alta frecuencia) y, por tanto, comparables a la extensión

completa de la línea. Bajo estas condiciones, la longitud física de la línea puede ser

pequeña, pero dado que el tamaño de la línea es comparable a la longitud de onda, las

aproximaciones útiles para bajas frecuencias, que asumen propagación energética

instantánea entre dos puntos separados de un mismo conductor, dejan de tener sentido

y se ponen de manifiesto fenómenos de retardo en la propagación. Esto ocurre con las

señales de radio, de microondas y ópticas, y con las señales que se encuentran en

los circuitos digitales de alta velocidad e inclusive con canales de voz.

En función de su sección transversal podemos encontrar líneas de transmisión de los

siguientes tipos:

Bifilares

Se dice que una línea de transmisión de tipo bifilar, si esta formada por dos

alambres o hilos conductores; como por ejemplo: la línea de alimentación cable

dúplex que sirve para alimentar la T.V., la radio, las lámparas, etc. Otro tipo de

esta línea es el cable dúplex que sirve para llevar la señal a nivel de R.F. a un

televisor, desde la antena; los cables del teléfono, etc.

Figura 2.9 Línea de transmisión bifilar

32

En la figura 2.9, se observa como circula una corriente I y existe entre sus

extremos una diferencia de potencial V. Tomando una fracción infinitesimal de la

línea, dZ; se observa que presenta una diferencia de potencial infinitesimal dV.

Si la línea no es ideal, se le puede asociar un circuito equivalente en función de

los parámetros distribuidos, presentes intrínsecamente en la línea. Naturalmente

que el modo resulta satisfactorio, solamente en el caso que presenta lo que

sucede en la práctica.

Coplanares

La línea esta formada por dos o más planos en disposición paralela. Este tipo de

línea se utiliza para diseñar las líneas micropista y triplaca.

Concéntricas

Esta formada por dos conductores cilíndricos, normalmente uno dentro del otro.

Cable coaxial

El cable coaxial es un conductor de cobre o aluminio cubierto en cobre,

rodeado por una capa dieléctrica de polietileno. La capa aislante es cubierta

con una malla tubular cubierta por finas bandas de cobre trenzado, o un tubo

de aluminio sin costura, finalmente todo protegido por una cubierta de pvc. El

conductor y el blindaje interaccionan para crear un campo electromagnético

entre ellos, de esta forma se reducen las pérdidas en frecuencia y le da al

cable una gran capacidad de transmitir señales. Transmite señales

analógicas y digitales, su frecuencia y velocidad son mayores que las del par

trenzado.

El gran inconveniente de este tipo de cable es su grosor, superior al del cable de

par trenzado, lo que dificulta mucho su instalación, encareciendo

ostensiblemente el costo por mano de obra. De ahí, que pese a sus ventajas, en

cuanto a velocidad de comunicación y longitud permitida, no se presente de

forma habitual en las redes de área local.

33

Figura 2.10 Cable coaxial

Cable coaxial tipo RG58

El conductor central esta formado por varios hilos, por lo que es bastante

flexible. Debido a su impedancia de 50 Ohms se puede utilizar perfectamente en

transmisiones para las bandas de HF siempre que la potencia utilizada no sea

muy elevada y la longitud del cable no sea demasiado larga.

Cable coaxial tipo Heliax

Cuando se trata de la fiabilidad, los cables coaxiales heliax incorporan

características de calidad para proteger sus inversiones y crear costo a largo

plazo y un rendimiento eficaz. Los costos de mantenimiento se reducirán, ya que

estos cables están diseñados para tener una larga duración. Este tipo de cable

esta diseñado para condiciones ambientales corrosivas, también contiene

material de revestimiento adecuado para su uso en climas extremos. Baja

atenuación Blindaje completo Bajo VSWR Excelente rendimiento de

intermodulación High Power Rating Larga duración.

34

Figura 2.11 Cable coaxial tipo heliax

Fibra Óptica

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de

datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por

el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de

luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con

un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función

de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten

enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades mejores a

las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de

transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas,

también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las

ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Se pueden realizar diferentes clasificaciones acerca de las fibras ópticas, pero

básicamente existen dos tipos: fibra multimodo y monomodo.

Fibras multimodo. El término multimodo indica que pueden ser guiados muchos

modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino diferente

35

dentro de la fibra óptica. Este efecto hace que su ancho de banda sea inferior al

de las fibras monomodo. Por el contrario los dispositivos utilizados con las

multimodo tienen un coste inferior (LED). Este tipo de fibras son las preferidas

para comunicaciones en pequeñas distancias, hasta 10 Km.

Fibras monomodo. El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y sólo

permite la propagación de un único modo o rayo (fundamental), el cual se

propaga directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda

sea muy elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes

distancias, superiores a 100 Km, junto con dispositivos de elevado costo

(LÁSER).

Figura 2.12 Fibra multimodo y monomdo

Cableado Estructurado

Es un sistema formado, por un conjunto de elementos y procedimientos, para la

distribución integral de las comunicaciones de su hogar, oficina o empresa; tanto

de voz, como de datos o imágenes. Está basado en la normalización y

organización de todos los componentes de la instalación, de acuerdo a la norma

36

EIA/TIA 568 y proporciona soporte para todas las necesidades de

comunicaciones que se vayan a transmitir, a través de la red, siendo totalmente

transparente a los protocolos. En un sistema abierto y evolutivo que permite su

aplicación a cualquier necesidad de comunicaciones actuales o futuras, hasta

100 Mb/s como orientación sobre la capacidad, de este sistema, las velocidades

más usuales para la transmisión de comunicaciones son las siguientes:

Telefonía analógica 2400 b/s

Telefonía digital 64000 b/s

Comunicación serie 9600 b/s

Comunicación 5250 1 Mb/s

Red local ArcNet 4Mb/s

Red local Ethernet 10 Mb/s

Red local token Ring 16Mb/s

Red local Fast Ethernet 100Mb/s

Figura 2.13 Cable UTP (categoria 6)

37

2.5 CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

El espectro radioeléctrico se define como las ondas radioeléctricas propagadas por el

espacio sin guía artificial. Un campo electromagnético es la asociación de un campo

eléctrico y otro magnético, que varían con el tiempo y se propagan por el espacio en

planos (E y H respectivamente) perpendiculares entre sí. (ortogonales) y, a su vez,

perpendiculares a la dirección de propagación (ondas transversales).

Figura 2.14 Campos electromagnéticos

El origen de las ondas electromagnéticas, se basa en el hecho de que toda carga

eléctrica en movimiento emite energía en forma de ondas electromagnética, siendo la

frecuencia de esta onda la misma que la del movimiento de la carga.

Un campo electromagnético se caracteriza por su frecuencia o longitud de onda

(longitud de onda = bien λ=c*t, donde C, es la velocidad de la luz, F la frecuencia y

t el periodo de la señal) y su intensidad (potencia), así como por la polarización

(variación con el tiempo de la dirección de la intensidad de campo en un punto

determinado del espacio) y la modulación empleada. Tanto la intensidad de campo

eléctrico (E) como la intensidad de campo magnético (H) son magnitudes vectoriales,

función de la posición y del instante, que se relacionan con las fuerzas electroestáticas

y electromagnéticas y se miden en volts/metro y amperios/metro (o su equivalente en

teslas). Para sus medición se emplea un sensor (sonda) apropiado, capaz de detectar

ambos campos y reflejar el valor de su intensidad en la escala del aparato de medición,

que se puede relacionar con la densidad de potencia en el punto, mediante una formula

38

matemática. No toda la potencia que se entrega a una antena se irradia, parte de ella

se convierte en calor y se disipa.

El campo de radiación que se encuentra cerca de una antena no es igual que el campo

de radiación que se encuentra a gran distancia. El termino campo cercano se refiere al

patrón de campo que esta cerca de la antena, mientras que el termino campo lejano se

refiere al patrón de campo que esta a gran distancia.

Si la longitud total de la antena es D y r la distancia desde el punto de radiación hasta

el punto de medición arbitrario, tenemos las tres regiones de campo siguientes:

Campo cercano (zona reactiva):

R < 0.62 = √ ……………………………..(1)

Campo cercano (zona de Fresnel):

0.62 √ ≤ < …………………………(2)

Campo lejano (zona de Fraunhoffer):

≥ ……………………………………..(3)

Durante la primera mitad del ciclo, la potencia se irradia desde la antena donde parte

de la misma se almacena temporalmente en el campo cercano y durante la segunda

mitad, la potencia que esta en el mismo regresa a la antena, de manera similar a como

sucede en un inductor que guarda y suelta energía, por lo que también se denomina

campo de inducción. Por su parte, la potencia que alcanza el campo lejano continua

irradiando lejos, y no regresa a la antena, por lo que se denomina campo de radiación.

La región de campo lejano es la que nos interesa para las comunicaciones móviles, es

la zona de campo alejada de la antena (la situación en la que se encuentran la mayoría

de las estaciones móviles, ya que se produce a partir de una distancia equivalente al

cuadrado de la dimensión de la antena), en la que la propagación de los campos

electromagnéticos se asemeja a la propagación de una onda plana cuya densidad de

39

potencia disminuye con el cuadrado de la distancia a la antena. Esta aproximación es

muy útil para la realización de cualquier cálculo, y es la que se utiliza habitualmente.

2.6 MODULACIÓN EN FRECUENCIA

En la modulación en Frecuencia Modulada (FM) la variaciones de amplitud no

intervienen en el contenido de la información, ya que en este tipo de modulación esta

proporcionada por las variaciones de frecuencia.

Una segunda ventaja de modular en frecuencia es la relativa libertad que tiene la FM

con respecto a la interferencia, este factor es utilizado al máximo en los transmisores –

receptores móviles, en donde las frecuencias imagen y el desvanecimiento de la señal

producen interferencias entre los canales adyacentes. Los tipos de transmisión en FM

autorizados por la FCC (Comisión Nacional de Comunicaciones) se mencionan a

continuación.

F1: Transmisión por corrimiento de frecuencia, FSK

F2: Portadora modulada a alguna frecuencia de audio.

F3: Transmisiones de FM que utilizan voz o música.

F4: Facsímile

F5: Para televisión experimental, no comercial

F6: Sistema telegráfico de 400 Hz de espaciamiento entre frecuencias con canales no

sincronizados y BW= 2.05 KHz.

Prácticamente todos los departamentos de policía, bomberos, taxis, servicios de

emergencia y desde luego las estaciones comerciales de FM, trasmiten en frecuencia

modulada.

Las estaciones comerciales justifican un ancho de banda de 200 KHz, que es el

necesario para a la transmisión de 5 armónicas y la guarda de ±25 KHz. Sin embargo,

las estaciones de servicio y las móviles reducen de manera considerable su capacidad

de canal con un ancho de banda tan grande, 200KHz por estación. Para los servicios

40

públicos únicamente se utiliza un ancho de banda de 20KHz y las frecuencias de audio

comprendidas en el ancho de banda de 300 – 3000 Hz, este tipo de banda angosto, se

denomina frecuencia modulada de banda angosta.

Generalmente para la transmisión de banda angosta se utiliza la modulación en fase,

cuya salida necesita ser multiplicada unas 12 veces para generar una desviación de la

portadora de ±5KHz que se requiere en este tipo de transmisión.

Los servicios públicos operan en la banda F3, la cual abarca de 25 – 470 MHz y

comprende dos categorías principales: 20F3 y 40F3.

La banda 20F3 corresponde al tipo de misión de 20KHz de ancho de banda y con una

desviación de ±5KHz, el numero 20 es el ancho de banda. La emisión 40F3, con

40KHz de ancho de banda y una desviación de ±15KHz.

Las transmisiones que modulan en frecuencia y fase tienen potencias características

asignadas por la FCC que en general se agrupan en estaciones móviles de 60 w, y

transmisiones de base, de 60w a 2Kw, en caso de requerir mas potencia, se tiene que

solicitar el permiso correspondiente.

La modulación en frecuencia pertenece a una técnica de modulación más general que

se conoce como modulación angular o exponencial. Otra variante de esta técnica es la

modulación de fase. Ambas técnicas de modulación, la de frecuencia (FM) y la de fase

(MF) están muy relacionadas. Ambos tipos de modulación son analógicos por lo que,

de nuevo, se emplea una portadora sinusoidal de la forma Acosθ, θ es el ángulo de la

función que en general está dado por θ(t)=wct+ θ0.

La modulación no solo resuelve problemas técnicos al radiar la información, sino que

también, al utilizar una radiofrecuencia diferente; cada estación cuando efectúa su

modulación permite su identificación a través de esta frecuencia de RF, el circuito

entonado del receptor logra captar la señal, y procede a demodularla para hacer

nuevamente una señal de audio; la señal de RF que va a ser modulada se denomina

portadora. La modulación la lleva a cabo la señal de audiofrecuencia. Sin embargo,

41

como el ancho de banda de la AF es demasiado extenso, se selecciona una parte de

toda la banda, a la que se le asigna el nombre de banda base (BB).

Señal FM

En FM la frecuencia modulada, la frecuencia de la portadora se hace variar en

forma lineal con f(t). La frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es

una modulación angular que transmite información a través de una onda

portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analógicas, la frecuencia

instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la

señal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de

la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos.

En las figuras 2.15, 2.16, 2.17 es un caso de modulación donde las señales de

transmisión son analógicas y es un tipo de modulación exponencial.

En este caso la señal modulada (Figura 2.17) mantendrá fija su amplitud y el

parámetro de la señal portadora (Figura 2.16) que variará es la frecuencia, y lo

hace de acuerdo a como varíe la amplitud de la señal moduladora (Figura 2.15).

Figura 2.15 Señal moduladora (Datos)

42

Figura 2.16 Señal Portadora

Figura 2.17 Señal Modulada

Receptor FM comercial

El receptor típico de comercial de FM, opera en banda de 88 a 108 Mhz y, es

similar al receptor superheterodino de AM excepto por el limitador y

discriminador de FM, la frecuencia intermedia usual es de 10.7 Mhz. Las normas

43

establecen que las frecuencias portadoras de las estaciones estén separadas

200 KHz. La máxima desviación de frecuencia permisible es de 75 KHz.

Figura 2.18 Receptor FM

En un sistema de comunicaciones se tiene una señal de información o mensaje

que se desea hacer llegar a un lugar distante con un alto grado de fidelidad. El

mensaje puede ser una variedad de señales: voz, música, imagen, telégrafo, etc.

La característica fundamental del mensaje es que son señales de baja

frecuencia; es decir, ocupan la parte baja del espectro de frecuencias. Para

poder propagar el mensaje a distancia se requiere trasladar su espectro de bajas

frecuencias a altas frecuencias. Este procesamiento de señal se logra mediante

la modulación o codificación.

Al radiar una onda a la cual se le ha trasladado inteligencia, se esta

transmitiendo en forma modulada, y al captarse en otro punto después de

demodularse se ha recibido, con lo que establece una comunicación. Existen

diferentes modos de modular una señal, las más usuales son: modulación de

amplitud, en frecuencia, en fase y modulación de pulsos.

En el transmisor de señal modulada, sale con potencia, y se acopla ala antena,

en donde se convierte la energía eléctrica de la señal modulada en energía

electromagnética, con sus características particulares de propagación y

constituyendo un canal de comunicación, los cuales están agrupados en bandas.

44

El receptor como parte del sistema de comunicaciones tiene como primera

función seleccionar un canal de comunicación de los que existen en la banda. La

segunda función importante del receptor, es la de utilizar con alta eficiencia la

señal compuesta que se capta en la antena, amplificándola con un mínimo de

ruido y distorsión, y la tercera es la de modular o decodificar la señal compuesta

para obtener información original (mensaje).

2.7 PRINCIPIOS BÁSICOS DE ANTENAS

La antena es un dispositivo usualmente metálico, para radiar o recibir ondas de radio.

Es decir la antena es la estructura de transición entre el espacio libre y un dispositivo

de guía. La antena generalmente se requiere para optimizar o acentuar la energía

radiada en alguna dirección y suprimirla en otra. Una antena transmisora transforma

corrientes eléctricas en ondas electromagnéticas y una receptora realiza la función

inversa. En el caso de que las antenas estén conectadas por medio de guía ondas,

esta función de transformación se realiza en el propio emisor o receptor. El elemento

radiante (dipolo, bocina, parabólica o cualquier otro) es capaz, al mismo tiempo, de

captar energía, que, tras ser amplificada convenientemente llega al receptor y puede

ser tratada para su utilización.

Al circular una corriente por un elemento metálico se genera un campo magnético que

circula entorno al conductor y en el plano perpendicular a éste. Si la corriente circulante

es variable, el campo magnético producido será también variable; es decir si la

corriente varía con la frecuencia, el campo cambiará de la misma manera y en función

también a la frecuencia. Cuando la frecuencia es baja toda la energía en el conductor

(antena) se disipa en forma de calor, a medida que aumenta la frecuencia, una porción

de la energía producida en el conductor desaparece. Esta energía perdida del entorno

de la antena fluye a través del espacio originando el fenómeno conocido como

radiación. Para que tal fenómeno pueda ocurrir, la corriente que circula por el conductor

debe ser variable en función del tiempo y de alta frecuencia, de tal modo que la

producción de ondas sea inminente.

45

Los sistemas de comunicaciones móviles actuales hacen uso de las ondas

electromagnéticas, para la transmisión a distancia, por lo que el conocimiento de sus

propiedades y las de los elementos radiantes (transmisores y receptores) resulta

imprescindible para el diseño, implantación y puesta en servicio de una red móvil,

celular o de otro tipo.

En lo que se refiere a la polarización, la forma mas general que se puede dar para su

estudio, empleada en las comunicaciones, es la polarización elíptica, en la que el

extremo del vector intensidad de campo describe una elipse plana, que dependiendo

del sentido de giro en que se recorre, puede ser positiva (+) o negativa (-), dextrógira (a

derechas) o (a izquierdas). Un caso particular de esta es la polarización circular, muy

utilizada en las comunicaciones a través de satélite.

También se tiene la polarización lineal, muy empleada en las comunicaciones móviles,

que pueden ser en el plano vertical u horizontal, lo que depende de la posición del

elemento radiante, que suele ser un dipolo sintonizado a λ/2, siendo λ la longitud de

onda. Si el dipolo se sitúa en vertical el campo eléctrico (E) que genera es vertical, al

igual que la polarización y si el dipolo estuviera en horizontal, la polarización sería

horizontal. No obstante en las comunicaciones móviles en redes celulares, la onda

transmitida sufre múltiples reflexiones en su camino, lo que afecta a la polarización y al

receptor llega una onda con una polarización aleatoria.

Durante las comunicaciones, con visión directa, el nivel máximo de la señal se dará

cuando las antenas en ambos puntos presenten la misma polaridad; la polarización

cruzada tendrá como resultado una reducción de señal de varios decibeles (dB), pero

puede ser muy útil para tener diversidad en recepción, utilizando una única antena.

2.7.1 Tipos de antenas

Existe una gran diversidad de tipos de antena, dependiendo del uso al que van a ser

destinadas. En unos casos deben expandir, en lo posible la potencia radiada, es decir,

no deben ser directivas (una emisora de radio o estación base de teléfonos móviles),

otras veces deben serlo para canalizar la potencia y no interferir a otros servicios

(antenas entre estaciones de radio enlaces).

46

El tamaño de las antenas esta relacionado con la longitud de onda (λ) de la señal de

radio frecuencia transmitida o recibida, debiendo ser, en general, un múltiplo o

submúltiplo exacto de esta longitud de onda, es por eso que a medida que se van

utilizando frecuencias mayores, las antenas disminuyen su tamaño. Si las dimensiones

de la antena son mucho mas pequeñas que la longitud de onda, las antenas se

denominan elementales. La longitud de las antenas resonantes (cuando se anula su

reactancia de entrada) es un múltiplo entero en la longitud de onda.

Antenas de alambre

Se distinguen por que están construidas con hilos conductores que soportan las

corrientes que dan origen a los campos radiados. Pueden estar formadas por

hilos rectos (dipolos, rombos), espirates (circular, cuadrada o cualquier forma

arbitraria) y hélices.

Las antenas de alambre son familiares para el hombre común, porque a ellas se

les ve, virtualmente en todas partes, sobre automóviles, edificios, aviones, y así

sucesivamente. Hay varias formas de antenas de alambre, tales como un

alambre recto (dipolo), espira (loop) y la heliax o helicoidal.

Antena Dipolo

Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o

recibir ondas de radiofrecuencia. La antena dipolo es la más sencilla de todas.

Consiste en un hilo conductor de media longitud de onda a la frecuencia de

trabajo, cortado por la mitad, en cuyo centro se coloca un generador o una línea

de transmisión. Figura 2.19.

Antena Espiral

Una antena loop o de espiral, es una antena de radio que consta de un bucle (o

bucles) de alambre, tubo, u otro conductor eléctrico con sus extremos

conectados a una equilibrada línea de transmisión. Figura 2.20

47

Figura 2.19 Antena Dipolo

Figura 2.20 Antena Espiral

Antena Helicoidal

Una antena helicoidal es un tipo de antena que presenta un comportamiento de

banda ancha. Una hélice es el resultado de bobinar un hilo conductor sobre un

cilindro de diámetro constante. Los parámetros geométricos de diseño de una

hélice son su diámetro, la separación entre dos vueltas o paso de la hélice, el

48

número de vueltas, el diámetro del hilo y el sentido del bobinado (a derechas o

izquierdas).

Figura 2.21 Antena helicoidal

El tipo mas común, son las antenas de dipolo. Esta clase de antena es la más

básica de todas, consiste en un hilo conductor de media longitud de onda a la

frecuencia de trabajo, cortado por la mitad, en cuyo centro se coloca un

generador o una línea de transmisión.

Antenas de apertura o tipo bocina.

En estas antenas, la onda radiada se consigue a partir de una distribución de

campo soportada por la antena y se suelen excitar por guías de onda. Son

antenas de apertura las bocinas (piramidales o cónicas), las aperturas sobre

planos y ranuras sobre planos conductores y las guías de onda. En concreto una

bocina es una antena que se utiliza de forma generalizada a frecuencias de

microondas, por sus características de gran ancho de banda y por su facilidad de

construcción y diseño. Las bocinas se pueden utilizar como antena individual, en

forma de agrupaciones, o como alimentador de reflectores o lentes. De acuerdo

con la forma de la apertura, las bocinas pueden ser de dos tipos piramidales y

49

cónicas. El empleo de reflectores (superficies planas, parabólica, hiperbólicas,

elípticas) permite optimizar las características de radiación.

Las antenas de apertura, son sofisticadas formas de antena, y se utilizan para

altas frecuencias. Algunas formas de abertura son muy útiles para aplicaciones

en aviones y transbordadores espaciales.

Antena de trompeta

Una antena de bocina o trompeta se utiliza para transmitir ondas de radio a partir

de una guía de ondas en el espacio, o recoger las ondas de radio en una guía de

ondas para la recepción. Por lo general se compone de un tramo corto de tubo

metálico rectangular o cilíndrica, cerrado en un extremo, la quema en un cuerno

en forma cónica o piramidal de composición abierta sobre el otro extremo.

FIGURA 2.22 Antena de Bocina

Arreglo de antenas

Muchas aplicaciones requieren características de radiación que no pueden

lograrse por un simple elemento. Puede, no obstante, lograrse que un agregado

de elementos radiadores en una configuración eléctrica y geométrica (arreglo)

resultara en las características de radiación deseada. La configuración del

50

arreglo puede lograrse tal que, la radiación de los elementos sumados da un

máximo de radiación en una dirección particular o direcciones particulares,

mínima en otra u otras como sea deseada. En este tipo de antenas, se

encuentra la antena log – periódica y la antena Yagi – Uda.

Antena logperiódica

Una antena de tipo logarítmica periódica es una antena cuyos parámetros de

impedancia o de radiación son una función periódica del logaritmo de la

frecuencia de operación. Con una construcción similar a la de la antena Yagi,

solo que las diferencias de longitudes entre los elementos y sus separaciones

siguen una variación logarítmica en vez de lineal.

La ventaja de la antena logarítmica sobre la Yagi es que aquélla no tiene un

elemento excitado, sino que recibe alimentación en todos sus elementos. Con

esto se consigue un ancho de banda mayor y una impedancia pareja dentro de

todas las frecuencias de trabajo de esta antena.

Funcionamiento: La receptora de la señal o su región activa cambia

continuamente dependiendo de la frecuencia, donde en la frecuencia más baja

de operación, el elemento largo es el resonante y el resto de elementos actúan

como directores. En la frecuencia más alta, el elemento más corto resuena y los

otros elementos (más largos) actúan como reflectores en el centro de la banda

de frecuencia.

Antena banda ancha: con dipolos resonando en diferentes frecuencias

estrechas, en una misma antena, conseguimos abrir el ancho de banda de la

antena. Antena multibanda: con dipolos resonando en diferentes bandas,

podemos obtener una antena capaz de ser multibanda.

51

Figura 2.23 Antena Logperiódica

Antena Yagi

La antena Yagi es una invención avanzada de las antenas convencionales,

produjo que mediante una estructura simple de dipolo, combinada con

elementos parásitos conocidos como reflector y directores, se pudiera construir

una antena de muy alto rendimiento.

Su funcionamiento se basa en una corriente que circula en el elemento

alimentado irradiando un campo electromagnético, el cual induce corrientes en

los "elementos parásitos" de la antena. Las corrientes inducidas en esos

elementos irradian también campos electromagnéticos que a su vez inducen

corrientes en los demás. Finalmente la corriente que circula en cada uno de los

elementos es el resultado de la interacción entre todos los elementos.

52

Figura 2.24 Antena Yagi

Antena con reflector

A causa de la necesidad para comunicarse sobre grandes distancias, formas

sofisticadas de antenas se tuvieron que emplear a fin de transmitir y recibir

señales que viajan kilómetros. Una forma muy común para tales aplicaciones es

un reflector parabólico.

Antenas de este tipo han sido construidas con diámetros tan grandes como

305m. Tales dimensiones se necesitan para lograr la alta ganancia requerida

para transmitir o recibir señales después de miles de kilómetros de viaje.

Antena con reflector angular

Las antenas con reflector angular están disponibles en configuraciones VHF,

UHF y de 700/800/900 MHz. Proporcionan una relación de ganancia

extraordinariamente buena entre el lóbulo principal y el lóbulo trasero. Son de

banda ancha e ideales para las aplicaciones punto a punto. El rendimiento es

constante en toda la banda.

53

Figura 2.25 Antena con reflector angular

Antena parabólica

La antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar

un reflector parabólico, cuya superficie es en realidad un paraboloide de

revolución. Las antenas parabólicas pueden ser transmisoras, receptoras o full

dúplex, llamadas así cuando pueden trasmitir y recibir simultáneamente. Suelen

ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada.

En las antenas parabólicas transmisoras, la así llamada parábola refleja las

ondas electromagnéticas generadas por un dispositivo radiante que se

encuentra ubicado en el foco del paraboloide. Los frentes de onda inicialmente

esféricos que emite ese dispositivo se convierten en frentes de onda planos al

reflejarse en dicha superficie, produciendo ondas más coherentes que otro tipo

de antenas.

54

Figura 2.26 Antena parabólica

Antena de lente

Eligiendo los materiales apropiados y la configuración geométrica o forma. Ellos

pueden transformar varias formas de energía divergente en ondas planas.

Pueden usarse en muchas de las mismas aplicaciones como son los reflectores

parabólicos, especialmente en altas frecuencias. Sus dimensiones y peso se

convierten extremadamente grandes en bajas frecuencias. Las antenas de lente

se clasifican de acuerdo al material del cual se construyeron o de acuerdo a su

forma geométrica.

55

Figura 2.27 Antenas de lente

Antenas planas

Las antenas planas están formadas por un agrupamiento plano de parches

microstrip y un circuito que distribuye la señal entre los parches. Ambos, parches

y circuito se fabrican utilizando técnicas de fotograbado sobre un sustrato

dieléctrico laminado en cobre por ambas superficies. Al ser una tecnología plana,

facilita su integración con el resto del sistema, favoreciendo la reducción del

tamaño y peso global. Presentan la desventaja de su estrecho ancho de banda,

pero actualmente existen numerosos métodos para resolver este inconveniente.

Figura 2.28 Antena Plana

56

Arrays ( Combinación de antenas)

Hay que mencionar, que en algunas aplicaciones se requieren características de

radiación que no se pueden conseguir con una única antena, aunque en estos

casos podemos recurrir a la combinación de varias antenas (array) y obtener asi

una gran flexibilidad y eficacia, un array es una antena compuesta por un

numero de radiadores idénticos, ordenados regularmente y alimentados para

obtener un diagrama de radiación predefinido. Tienen la ventaja de que se

puede controlar la amplitud de las corrientes y la fase de cada elemento,

modificando la forma del diagrama de radiación. Además, se puede conseguir

que los parámetros de la antena dependan de la señal recibida a través de

circuitos asociados a los elementos radiantes como es el caso de las

agrupaciones adaptativas. Hay diferentes tipos de arrays, los lineales tiene los

elementos dispuestos sobre una línea, mientras los planos son agrupaciones

bidimensionales, cuyos elementos están sobre un plano.

Figura 2.29 Antena Array

57

2.7.2 Parámetros de una antenas

Las antenas se comportan de igual manera en emisión que en recepción y se

caracterizan eléctricamente por una serie de parámetros, los mas habituales están

descritos a continuación.

1) ANCHO DE BANDA. Es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de

la antena cumplen unas determinadas características. Se pueden definir un

ancho de banda de impedancia, de polarización, de ganancia o de otros

parámetros.

2) DIRECTIVIDAD: Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la

dirección de máxima radiación a una cierta distancia R, y la potencia total

radiada dividida por el área de la esfera de radio R. la directividad se puede

calcular a partir del diagrama de radiación. La ganancia de una antena es igual a

la directividad multiplicada por la eficiencia. La relación entre la densidad de

potencia radiada por la antena en la dirección útil y la que radia por el lóbulo

trasero se conoce como relación delante/detrás y es un importante parámetro de

diseño de la antena en lo relativo a interferencias.

3) GANANCIA: Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección

del máximo a una distancia R y la potencia total entregada a la antena dividida

por el área de una esfera de radio R. la eficiencia de una antena es la relación

entre la ganancia y la directividad. Dicha relación coincide con la relación entre

la potencia total radiada y la potencia entregada a la antena.

4) IMPEDANCIA DE ENTRADA: Es la impedancia de la antena en sus terminales

ala frecuencia a la que ha sido sintonizada. La impedancia es compleja, la parte

real de la impedancia se denomina resistencia de antena y la parte imaginaria es

la reactancia. La resistencia de antena es la suma de la resistencia de radiación

y la resistencia de perdidas. Las antenas se denominan resonantes cuando se

58

anula su reactancia de entrada. La impedancia típica de algunas antenas suele

ser de 50 Ohms.

5) POLARIZACIÓN: La polarización electromagnética, en una determinada

dirección, es la figura geométrica que traza el extremo del vector, campo

eléctrico a una cierta distancia de la antena, al variar el tiempo. La polarización

puede ser circular, lineal y elíptica.

La polarización lineal puede tomar diferentes orientaciones (horizontal, vertical,

+45° -45°). Las polarizaciones circular o elíptica pueden ser a derecha o

izquierda (dextrógiras o levógiras) según el sentido de giro del campo

(observando alejándose desde la antena). Se llama diagrama copolar al

diagrama de radiación con la polarización deseada y diagrama contra polar al

diagrama de radiación con la polarización contraria.

2.8 PATRON DE RADIACIÓN

El patrón de radiación de una antena esta definido como una representación gráfica de

las propiedades de radicación de la antena como función de coordenadas espaciales.

En muchos casos el patrón de radiación esta determinado en la región de campo lejano

y es representado como una función de las coordenadas direccionales.

Las propiedades de radiación incluyen: intensidad, magnitud del campo, fase o

polarización. Las propiedades de radiación de la distribución espacial, en las tres

dimensiones, de la energía radiada; como una función de la posición del observador, a

lo largo de un radio constante.

Patrón isotrópico

Es una “antena hipotética” que tiene igual radiación en todas direcciones.

Aunque es ideal y físicamente no realizable, se toma como referencia para las

propiedades de antenas prácticas.

59

Figura 2.30 Patrón de radiación isotrópico

Patrón direccional

Es aquella que tiene la propiedad de radiar o recibir ondas electromagnéticas

más eficientemente en algunas direcciones que en otras.

Figura 2.31 Patrón de radicación direccional

Patrón omnidireccional

Es definido como aquel que tiene un patrón esencialmente no direccional en

azimut y un patrón direccional en el plano de elevación; un patrón

omnidireccional es entonces un tipo especial de patrón direccional.

60

Figura 2.32 Patrón de radiación omnidireccional

Patrones principales

El funcionamiento de una antena es descrito muchas veces en términos de sus

principales patrones en el plano E y en el plano H. para una antena polarizada

linealmente, el patrón en el plano E es definido como: el plano conteniendo el

vector del campo eléctrico y la dirección de máxima radiación y el plano H como:

el plano conteniendo el vector de campo magnético y la dirección de máxima

radiación.

Figura 2.33 Patrones principales de radiación

61

Lóbulos del patrón de radiación

Varias partes del patrón de radiación son referidos como lóbulos; un lóbulo de

radiación es una porción del patrón de radiación limitada por las reglas de

intensidad de radiación relativamente débiles; los cuales se subdividen en:

Lóbulo mayor o lóbulo principal: Lóbulo de radiación conteniendo la dirección de

máxima radiación.

Lóbulo menor: Es cualquier lóbulo exceptuando el principal, comúnmente

representa la radiación en las direcciones no deseadas y por lo general serán

minimizados.

Lóbulo lateral: es un lóbulo de radiación en cualquier otra dirección.

Normalmente un lóbulo lateral es adyacente al lóbulo principal y ocupa el

hemisferio, en la dirección del lóbulo principal.

Lóbulo posterior: comúnmente se refiere a un lóbulo menor que ocupa el

hemisferio, en una dirección opuesta al del lóbulo principal o mayor.

Figura 2.34 Lóbulos del patrón de radiación

En la figura 2.34 observamos los lóbulos de radiación, desde el principal

seguido de los laterales y secundarios y finaliza con el lóbulo posterior. En el

lóbulo principal observamos se encuentra el HPBW (ancho de haz a potencia

media).

62

2.9 POTENCIA ELECTRICA

La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo;

es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo

determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

Potencia radiada aparente

La potencia radiada aparente representa la potencia que se tiene que introducir

en una antena isotrópica para obtener la misma fuerza de campo. Una antena

isotrópica es aquella en la que la energía radiada de divide uniformemente en

todas direcciones (sin concentraciones de potencia en ninguna dirección). Una

antena con una ganancia de 3 dB concentra la potencia radiada en una dirección

dada por lo que la densidad de potencia en esa dirección es 3 dB mayor de lo

que sería utilizando una antena isotrópica. Como un incremento de 3 dB es igual

al doble de la potencia, la potencia radiada aparente para una antena de 3 dB es

dos veces la entrada de potencia en la antena.

Potencia isotrópica radiada

Potencia equivalente a la radiada por una antena que emite en todas

direcciones. Resulta de la potencia del transmisor y de la ganancia de la antena.

es la cantidad de poder que una antena isotrópica emite para producir la

densidad del punto de potencia observado en la dirección de la máxima

ganancia de la antena. La PIRE y la tensión se encuentran en dBm (decibelios

en milivatios), también como dBmW, o dBW (decibelios en vatios); la pérdida de

cable se indica en dB (decibelios) y la ganancia de la antena se indica en dBi

(decibelios con referencia a una antena isotrópica).

PIRE = Pout (potencia de transmisión de salida) + G (ganancia de la antena) - L

(pérdida de línea).

63

2.10 ZONA DE FRESNEL

Al diseñar un enlace inalámbrico es necesario considerar varios factores importantes,

entre ellos los obstáculos que puedan existir entre el emisor, como los edificios,

arboles, montículos, etc., y el receptor de las señales de radio. Es aquí donde

interviene el cálculo de la denominada zona de fresnel, el cual define un valor idóneo

para una correcta comunicación inalámbrica.

La zona de fresnel consiste en el volumen de espacio entre el emisor de una onda

electromagnética, acústica, etc., y el receptor de modo que el desfase de las ondas de

dicho volumen no supere los 180 °. La fase mínima se produce para el rayo que une en

line recta emisor y receptor.

Figura 2.35 Zona de Fresnel

Existen varias zonas de fresnel:

Considerando el valor de fase como cero, la primera zona de fresnel abarca

hasta que la fase llegue a 180° adoptando la forma de un elipsoide de

revolución.

La segunda zona abarca hasta un desfase de 360°, y es un segundo elipsoide

que contiene al primero.

Para las zonas superiores, el análisis es similar.

64

La obstrucción máxima permisible, para considerar que no hay obstrucción es el 40%

de la primera zona de fresnel. La obstrucción máxima recomendada es el 20%. Es

decir, para conseguir comunicarnos a una distancia d, con una señal portadora de

frecuencia f, debemos conseguir que la altura r de la primera zona de fesnel (al menos

el 80% de r)este libre de obstáculos. Si la primera zona fuera bloqueada por un

obstáculo, por ejemplo un árbol o un edificio, la señal que llegue al destino lejano será

atenuada, por lo que, cuando se planeen enlaces inalámbricos, se deberá asegurar que

esta zona va a estar libre de obstáculos.

Para el caso de radiocomunicaciones, depende del factor K (curvatura de la tierra),

considerando que para un k= la primera zona de fresnel debe estar despejada al

100%, mientras que para un estudio con k= se debe de tener despejado el 60% de la

primera zona de fresnel.

Para establecer las zonas de fresnel, primero debemos determinar la línea de vista de

RF (radio frecuencia), esta es la línea recta que une los focos de las antenas

transmisoras y receptora.

La formula genérica de calculo de las zonas de fresnel es:

= = 17.32 ………………………………………………………...(4)

Donde:

Fn= radio de la enésima zona de Fresnel. (n= 1, 2, 3 …).

d1= distancia desde el transmisor al objeto en Km

d2= distancia desde el objeto al receptor en Km

D= distancia total del enlace en Km D= d1 + d2.

λ= longitud de la onda de la señal transmitida en m

f= frecuencia de utilización en MHz.

65

A modo de ejemplo, si aplicamos la segunda formula, valida para objetos situados en el

centro (D en Km, r en metros, f en GHz), nos sale que si un fabricante nos dice que la

distancia máxima de un dispositivo que trabaja, por ejemplo, a 2,4 GHz es de:

300 metros, implica que las antenas tienen que estar como mínimo a 2,45

metros de altura respecto al suelo.

1,6Km, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 5,65metros de

altura respecto al suelo.

8Km, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 12,65metros de

altura respecto al suelo.

16Km, implica que las antenas tiene que estar por lo menos a 17,88metros de

alturo respecto al suelo.

Perdidas de señal

En una transmisión normal, por el aire o en el espacio libre, entre dos puntos con

visión directa, las perdidas de potencia son función del cuadrado dela distancia

(d2) y del cuadrado de la frecuencia (f2) lo que se conoce como perdidas del

trayecto, pero en telefonía celular la perdida de la comunicación, debido a la

distancia rara ves se produce, ya que antes que esto pase se habrá establecido

un nuevo enlace con otra estación base.

Las perdidas de trayecto (atenuación de señal) hacen que la señal recibida sea

menor a medida que el transmisor se encuentra mas alejado; este hecho, que

puede ser un inconveniente, también es una ventaja, ya que, sin el, las

interferencias producidas por otras fuentes de señal podrían ser tan intensas que

seria imposible una comunicación en un entorno donde hubiese múltiples

emisores. A demás, la intensidad de la señal se puede ver alterada cuando hay

obstáculos físico lejanos en su camino, dando la atenuación una distribución log-

normal, ya que si se traza la curva que representa al logaritmo de la señal a una

distancia determinada alrededor de una estación base, esta toma la forma de

una distribución normal (campana de Gauss) alrededor de un valor medio. Se

llama desvanecimiento lento.

66

Cuando la señal procedente de la estación base encuentra objetos cercanos, se

refleja – rebota – en ellos, algo muy común en las ciudades donde la señal sigue

múltiple caminos (multitrayecto) al reflejarse en los edificios, llegando a la

estación móvil por diferentes caminos y con diferente fase sin que domine

ninguna (la MS recibe la suma de todas ellas, con interferencias destructivas y

constructivas), lo que se conoce como desvanecimiento de Rayleigh, en honor al

físico británico, que fue el primero en descubrir este fenómeno, que permite

recibir las ondas de radio, sin visión directa entre las antenas de la estación

móvil y la estación base.

Dependiendo de las perdidas en el canal de radio y de la sensibilidad del

receptor, se podrá tener una señal adecuada o no. La zona de cobertura es

aquella en la que la potencia recibida supera el margen definido (con una cierta

probabilidad).

Otro fenómeno que también puede suceder, en las transmisiones digitales, es el

que se denomina dispersión en el tiempo, que tiene su origen en las reflexiones

en objetos lejanos, que ocasiona la interferencia entre símbolos (ISI, inter symbol

interference). En este caso, si la señal directa y la reflejada están separadas mas

del tiempo que transcurre en enviar un bit (GSM son 3,7 microsegundos, que

equivale a un poco mas de un kilometro), se mezclaran los dos bits, pudiendo

dar lugar a errores.

2.11 SISTEMAS DE COMUNICACIÓN

Dentro del ámbito de las comunicaciones móviles, a demás de los servicios de telefonía

móvil y telefonía inalámbrica, se pueden diferenciar otros dos tipos de servicios:

Servicio de radio búsqueda (paging)

El pagning es un sistema que tiene como meta principal la transmisión inalámbrica

de breves mensajes a una terminal partátil. Este sistema es conveniente para

personas que cambian constantemente de sitio y que no tienen la disposición para

contestar un teléfono celular.

67

Este servicio funciona inicialmente el mensaje se enviaba vía telefónica a través de

una operadora. La operadora contestaba y solicitaba el número de pager y el

mensaje que se deseaba enviar; posteriormente la operadora enviaba el mensaje

al número de pager solicitado a través de los satélites o radio bases, según fuera

necesario.

Actualmente los mensajes se pueden enviar a través de una pagina de internet. En

esta pagina se ingresa el mensaje y el numero de pager y, en cuestión de

segundos, el mensaje es recibido por el dispositivo móvil. El sistema de paging no

se podía limitar sólo a recibir mensajes, por lo que se desarrollaron dispositivos

móviles que pudiesen recibir y enviar mensajes. Estos dispositivos son conocidos

como pagers de dos vías.

Figura 2.36 Sistema paging

Servicios de radiocomunicación privadas (trunking)

Es un sistema dinámico de asignación de canal, es decir, las decisiones sobre la

asignación de frecuencias son realizadas automáticamente por un centro de control

68

y un switch computarizado. Este sistema computarizado le permite al usuario

realizar una llamada sin necesidad de averiguar si el canal de RF esta libre.

Trunking permite que un gran número de usuarios comparta un número

relativamente pequeño de enlaces de comunicación. En radio trunking las

decisiones sobre la asignación de canal. Trunking asigna dinámicamente las

frecuencias de las bandas de operación a medida que estas vayan siendo

solicitadas. La asignación de frecuencias o canales se hace a través de varios

protocolos de señalización digital.

En los sistemas convencionales de radio, las conversaciones son realizadas a

través de una frecuencia dedicada. En un sistema tipo trunking la misma

conversación se hace en un conjunto de frecuencias.

Las conversaciones que se realizan dentro de un mismo grupo de charlas, no

necesariamente se mantienen en la misma frecuencia, ya que el sistema esta

diseñado para realizar una asignación dinámica de la frecuencia, la frecuencia a la

cual se transmite no necesariamente es la misma con la que se recibe o se vuelve

a transmitir, el sistema le asigna la frecuencia disponible para el momento en que

se realiza la comunicación. La protección se basa en el hecho de que la

conversación no se encuentra fija en una frecuencia, si alguien quisiese escuchar

una conversación este debería conseguir la frecuencia asignada para cada parte

de la conversación, ya que esta no es estática.

Las tecnologías que utilizan los sistemas trunking trabajan a diferentes bandas

entre ellas se tienen las bandas 450Mhz y la de 800Mhz. Las necesidades del

mercado fomentaron la definición y desarrollo de otros estándares relacionados con

la telefonía móvil, como por ejemplo: la radio telefonía de grupo cerrado (con

posibilidades de voz y de datos, que el ETSI ha estandarizado en el sistema

TETRA); el MCA (bandas de 1.710 a 1.785 MHz y 1.805 a 1.880 MHZ) destinado a

comunicaciones con aviones (aeronáuticas) y el ERMES (para servicio de radio

mensajería).

69

Figura 2.37 Sistema Trunking

Otros sistemas de radiocomunicaciones que utilizan las ondas de radio y que

soportan las comunicaciones telefónicas – fijas o móviles, pero que como tales no

entran dentro de la clasificación, son LMDS y los satelitales. Tampoco entran en la

clasificación los sistemas de comunicaciones marítimas, de corto, medio o largo

alcance, que se ofrecen para comunicaciones de socorro y seguridad con los

barcos que se encuentran navegando, con estaciones de transmisiones de

transmisión especificas situadas en las costas, dotadas de suficiente frecuencia

para el alcance que se requiera, y utilizando las bandas de frecuencia signadas al

servicio.

Estándar tetra

Entre estos, como sistema mas representativo tenemos el TETRA, este estándar

fue desarrollado a partir de 1990 por el ETSI, utiliza la técnica de acceso TDMA

y permite llamadas tanto de grupo como de canal abierto. Soporta servicios de

70

voz por circuito conmutado, servicios de datos por paquetes, con numerosos

teleservicios y encuentra su principal aplicación para servicios de seguridad y

emergencia, como son los de policía, guardia civil y bomberos.

Inicialmente el estándar TETRA fue desarrollado para sistemas PAMR (Public

Access Movile Radio), no obstante, pronto se detecto que se podrían cubrir de

forma coherente las necesidades de comunicaciones para la seguridad pública.

Hoy en día la seguridad pública y los sistemas de transporte son los mayores

usuarios de TETRA.

El estándar de comunicaciones TETRA ha evolucionado hacia su segunda

revisión, donde se ha pretendido mejorar sobre todo la capacidad de transmisión

de datos. Es en este momento cuando nace TEDS o servicios de datos

mejorados de TETRA (TETRA Enhanced Data Services) para TETRA release 2.

71

CAPÍTULO III.- SERVICIO DE RADIO COMUNICACIÓNACTUAL EN CE.VA.RE.PSI.

3.1 EL SERVICIO DE RADIO COMUNICACIÓN DENTRO DELCE.VA.RE.PSI.

El CE.VA.RE.PSI. Fue construido con las características de los anexos femeniles y en

1990 cumplía con esas funciones; en 1993 se retira a la población femenil y fue

utilizado para albergar a internos en proceso de pre-liberación y en 1997 se destina a la

población varonil inimputable para que reciban tratamiento psicológico.

El Centro Varonil de Rehabilitación Psicosocial es un Centro Penitenciario del Distrito

Federal, alberga 400 hombres que han cometido algún tipo de delito llamados Internos

- pacientes dada su condición patológica en la que se encuentran.

El CEVERAPSI debido a su construcción con muros anchos y la gran cantidad de metal

en las puertas que provocan fallas en los radio comunicadores, lo cual evita que se

transmita correctamente la señal emitida por radio en las áreas, como son los túneles.

Las fallas en los radio comunicadores provocan serios problemas en el funcionamiento

del reclusorio y las funciones del personal que ahí labora, dado que es de vital

importancia que la comunicación sea clara para que permita actuar en tiempo, y de

forma eficiente al personal de seguridad en caso de una emergencia.

En 1990 se comienzan a utilizar los sistemas de voceo en los sistemas penitenciarios,

utilizando el modelo 5100 de la marca Motorola; el cuál se utilizó hasta el año de 2011.

En la figura 3.1, se muestra la radio base, la cual fue el primer sistema de radio

comunicaciones dentro del Ce.Va.Re.Psi. el cual funciona en la banda VHF, con una

frecuencia entre 136 – 174 MHz, con una potencia de 1 – 25 watts, utiliza una batería

recargable de 13.2 vdc. Y con un espacio entre canales de 12.5/20/25 KHz.

72

Figura 3.1 Radio Motorola modelo 5100

Figura 3.2 Motorola modelo 5150

73

Al igual que la base de Motorola, también se utilizaban los radios portátiles de la misma

marca, modelo 5150, en las diferentes áreas del centro penitenciario, donde se reporta

a la base cualquier situación referente a la institución.

Este radio portátil, trabaja dentro de la banda VHF, entre 29 – 42 MHz, con una

potencia de 1 – 6 watts, con una batería recargable de 7.5 vcd con un espaciamiento

de canal de 20 KHz.

En el 2011 se comenzaron a utilizar los radios STP8000 de la marca Sepura.

Figura 3.3 Radio portátil STP8038

Los radios portátiles modelo STP8038, trabajan en frecuencias de 350 – 400 MHz.

Trabaja a una potencia de 1w con una batería recargable de 7.4vcd. trabaja en la

banda UHF.

74

Figura 3.4 Radio base SRM3500

La figura 3.4 nos muestra la radio base SRM3500, cuyas especificaciones son: trabaja

a una frecuencia 380 – 430 MHz, con una potencia de 10w.

3.2 FALLAS DEL RADIO SERVICIO EN EL CE.VA.RE.PSI.

El CE.VA.RE.PSI. Debido a su construcción con muros anchos y la gran cantidad de

metal en las puertas que provocan fallas en los radio comunicadores, lo cual evita que

se transmita correctamente la señal emitida por radio base en algunas áreas, como son

los túneles.

En la figura 3.5 se pueden observar lo largo de los túneles, que es el área donde se

pierde la señal de los radios portátiles, esto también se debe a la absorción de la señal

por el material de construcción, la forma y longitud del mismo, como se muestra en la

figura 3.6.

75

Figura 3.5 Túnel de acceso

76

Figura 3.6 Puerta de seguridad

Las fallas en los radio comunicadores provocan serios problemas en el funcionamiento

del reclusorio y las funciones del personal que ahí labora, es de vital importancia que la

comunicación sea clara para que permita actuar en tiempo y de forma eficiente al

personal de seguridad en caso de emergencia.

El centro penitenciario cuenta con 20 radios portátiles, en las diferentes áreas del

centro penitenciario, contando con una base, como se muestra en la figura 3.7.

77

Figura 3.7 Diagrama actual de la red en el Ce.Va.Re.Psi.

Los radios portátiles con los que cuenta el Ce.Va.Re.Psi. Transmiten de forma half

dúplex, ya que no se puede mandar dos mensajes a la vez, si hablan mas de un

usuario, se cancela la transmisión y se tiene que volver a intentar la comunicación.

Estos, no cuentan con un debido mantenimiento, y están expuestos al maltrato o al mal

uso de los trabajadores, ya que muchos radios ya no cuentan con antena, como se

muestra en las figuras 3.8 y figura 3.9, la antena se encuentra sujeta con diurex y cinta

de aislar para evitar que se desprenda del radio portátil.

78

Figura 3.8 Radio portátil con cinta de aislar.

79

Figura 3.9 Radio portátil con diurex.

La batería ya no queda sujeta al radio debido a caídas o golpes proporcionados por el

usuario, como se muestra en la figura 3.10 la batería ha sufrido caídas y raspones, se

muestra cuarteada y no embona correctamente en el radio portátil.

80

Figura 3.10 Bateria cuarteada.

Los radios portátiles ya no cuentan con teclas numéricas y/o con el botón de

encendido, debido al uso y descuido de los usuarios como se muestra en la figura 3.11

y 3.12.

81

Figura 3.11 Radio portátil sin botones delanteros

82

3.12 Radio portátil sin botón lateral.

Los cargadores de estos radios portátiles, también sufren daños, ya que algunos ya no

cuentan con sus terminales de conexión para poder proporcionar voltaje a las baterías

de los radios.

Así mismo dentro de los túneles, se pierde la comunicación con los radios portátiles, no

se pueden comunicar con los demás radios ni con la radio base.

83

Figura 3.13 ubicación de la radio base en túnel

84

En la figura 3.13, se muestra el esquema de como esta conformada la estructura del

centro penitenciario, en el túnel, es donde se muestran las fallas de los radios portátiles

y en la figura 3.14 se muestra la altura del túnel.

Figura 3.14 Altura del tunel

85

Figura 3.15 ubicación de la antena de radi base o base

86

La antena emisora-receptora se encuentra ubicada en la azotea del centro

penitenciario, la cual esta expuesta a los cambios climáticos, y a cualquier tipo de

roedor.

La base, se encuentra situada en un cuarto, el área de comunicaciones, la base no

cuenta con un respaldo cuando falla la energía eléctrica, ya que al fallar ésta, la base

queda totalmente apagada, hasta que entre la planta, la cual tarda alrededor de 2

minutos en entrar y proveer de energía eléctrica a todo el centro penitenciario.

Las fallas en la energía eléctrica pueden causar daños a la radio base, debido a las

descargas en el voltaje, y debido a una mala instalación eléctrica, como se muestra en

la figura 3.16 y 3.17.

No se cuenta con un sistema de tierra física, para que las descargas no dañen los

aparatos, sólo la instalación cuenta con la fase y el neutro, y de una sola línea se

realizan puentes para alimentar los conectores de la radio base y dos enchufes mas

para el cargador de los radios portátiles, haciendo otro puente en la parte de arriba

para alimentar el foco que ilumina el cuarto de la radio base.

Figura 3.16 Toma corriente radio base.

87

Figura 3.17 Línea provisional eléctrica que alimenta la radio base.

La radio base cuenta con cargador que funciona de 100 – 240 VCA y le proporciona a

la base un voltaje de 12 VCD a 6.66A, para que la base pueda funcionar.

Tabla 3.1 A Problemática de los equipos de comunicación

EQUIPO PROBLEMÁTICA

RADIO BASE

No cuenta con un respaldo de energía

ininterrumpida.

No cuenta con una instalación eléctrica

correcta.

La antena, se encuentra ubicada

exteriormente, expuesta a las

inclemencias del medio ambiente

ALIMENTADOR Con riesgo al deterioro por roedores

88

TABLA 3.1 B Problemática de los equipos de comunicación

EQUIPO PROBLEMÁTICA

RADIOS PORTATILES

Sin programa por el personal a cargo de

mantenimiento preventivo ni correctivo.

Descuido y mal manejo de radios y

accesorios.

Fallas de captación de señal dentro de los

túneles de Ce.Va.Re.Psi.

3.3 ANÁLISIS DE LA PROBLEMÁTICA TÉCNICA

Al analizar la situación de la radio base sobre la problemática de las fallas de señal en

los túneles, se observó que el sistema eléctrico que abastece de energía eléctrica a la

red de voz, como se puede observar en las figuras 3.16 y 3.17, carece de

canalizaciones eléctricas, exponiendo la instalación a altas temperaturas, humedad, a

roedores y a un deterioro más rápido. Esto también puede producir accidentes como un

corto circuito, llegando a provocar un incendio. Existen filtraciones de agua cerca de las

conexiones eléctricas y que llegan hasta donde se encuentra la radio base, esto en

épocas de lluvias y debido a que no se cuenta con canalizadores en el sistema

eléctrico, puede ocasionar graves accidentes tanto al personal como a los equipos de

voz.

Dentro del sistema eléctrico solo se observa un neutro y una fase, no se cuenta con un

sistema de tierra física, lo cual provoca descargas en los equipos de voz dañándolos y

disminuyendo su tiempo de vida útil y su funcionalidad. Al llegar una descarga eléctrica

esto no solo afectaría al área de radio base, sino a todas las áreas del centro

penitenciario, ya que no “se cuenta con circuitos de carga independiente.”

Al fallar la energía eléctrica se pierde la comunicación de la base con los demás radios

portátiles, esto se debe a que no se cuenta con un sistema de energía ininterrumpida,

debido a que la planta presenta fallas por la falta de mantenimiento y desgaste de los

89

años, tarda 2min en proporcionar energía a todo el sistema penitenciario; lo cual puede

provocar que el personal no actúe con rapidez en caso de alguna emergencia.

La antena de la radio base, se encuentra ubicado en la azotea del centro penitenciario,

expuesta a las inclemencias del medio ambiente y a los roedores. El encontrarse

expuesta al medio ambiente, esto puede llegar a provocar una sulfatación en los

conectores ocasionando perdidas en la potencia de transmisión, provocando así falta

de captación de la señal en algunas áreas del sistema penitenciario.

Al ubicar la radio base dentro del sistema penitenciario, no se tomaron en cuenta los

aspectos técnicos para una mejor radiación de la antena y así la señal fuera captada

por todas las áreas del Ce.Va.Re.Psi. La decisión de colocar la radio base donde actual

mente se encuentra situada, fue por procesos administrativos ya que donde se

encontraba antes ubicada, ahora esta el archivo de la institución. Al quedar la radio

base a lado de la aduana de personas, donde entra el personal que labora en el centro

penitenciario, así como la visita familiar de los internos, esta queda vulnerable a

cualquier riesgo de sabotaje, debido a que el cable coaxial que alimenta la radio base,

queda expuesto sin ningún tipo de canalizador en el exterior de la institución hasta

llegar a la azotea del Ce.Va.Re.Psi. quedando vulnerable a cualquier intento de cortar

la conexión de la radio base con la antena.

También se pudo observar el deterioro de los radios portátiles como se muestra en las

figuras 3.8, 3.9, 3.10, 3.11 y 3.12 por el mal uso y manejo de los usuarios, por la falta

de una correcta capacitación sobre el manejo y cuidados en los radios portátiles; así

mismo por la falta de accesorios para que los usuarios tengan un mejor manejo y

cuidado con loas radios portátiles.

Todos estos aspectos evitan que el centro penitenciario, cuente con una buena red de

voz, ocasionando así las fallas en los radios portátiles, la falta de captación de la señal

en los túneles y otras áreas del centro penitenciario; provocando que el personal a

cargo de la seguridad del Ce.Va.Re.Psi. no cuente con una buena comunicación

evitando que actúen con rapidez y eficacia ante cualquier anomalía que se presente.

90

CAPÍTULO IV.- PROPUESTA DE SOLUCIÓN PARA MEJORAREL SERVICIO DE RADIO COMINICACIÓN EN ELCE.VA.RE.PSI.

4.1 INTRODUCCIÓN

Durante el tiempo de mi estancia laboral en este centro penitenciario, se han

presentado reportes de fallas referentes a los radios de comunicación empleados por el

personal a cargo, estos han sido referidos a la mesa de despacho; de la cual estoy a

cargo, son:

A) Fallas en la comunicación con los radios dentro de la zona del túnel de acceso a

este centro.

B) Fallas eléctricas en el suministro, de energía hacia la radio base.

C) Fallas en los radio comunicadores, por el descuido y maltrato.

Al observar tales situaciones se comenzó a analizar las problemáticas que se

presentan al equipo que se emplea y lo que esto deriva; basándonos en las encuestas

realizadas previamente, como se muestra en el cuestionario 1 (Cuestionario de

reconocimiento de fallas en la utilización del servicio de radio - comunicación), y el

cuestionario 2 (Cuestionario de reconocimiento de fallas en el sistema de comunicación

en la radio base) Por lo que este trabajo de tesis pretende proponer una alternativa de

solución a la problemática presentada.

TABLA 4.1 PROPUESTAS DE SOLUCIÓN

91

PROBLEMÁTICA SOLUCIÓN VENTAJAS

1. La instalación eléctrica

carece de

canalizaciones.

A todo el sistema

eléctrico protegerlo con

tubo conduit

Prevenir el riesgo de un

corto circuito y evitando

accidentes.

2. No cuenta con sistema

de tierras físicas para el

funcionamiento de

equipo.

Añadir al sistema

eléctrico un sistema de

tierra física

Evitar descargas a los

equipos, garantizando un

mayor tiempo de vida útil y

evitando daños a estos.

3. No cuenta con sistema

de energía

ininterrumpida.

Colocar un UPS Mantendrá un constante

flujo de la energía eléctrica

aun, cuando esta falle.

4. Antena de la radio base

maltratada por su

exposición al ambiente Cambiar a cable

heliax.

Evitara la sulfatación de los

conectores,sabotajes al ya

no estar el cable expuesto.

5. Fallas de captación en

los túneles.

Adaptar una antena en

esa área.

Mayor radiación de la señal

en el área del túnel, y evitar

que se atenúe la señal.

6. Mal uso y manejo de

los radios portátiles por

los usuarios.

Programa de

mantenimiento

continúo.

Kit de accesorios

para los radio

portátiles.

Prevenir que los usuarios

maltraten, y descuiden los

radio portátiles, y

proporcionando un mejor

manejo y comodidad a los

usuarios.

Para poder realizar todas la mejoras en el centro penitenciario, se comenzará

desarrollando cada punto de las propuestas de solución de acuerdo a la tabla 4.1.

4.2 INSTALACIÓN ELÉCTRICA

92

Cableado eléctrico

Se recomienda una instalación eléctrica independiente de todo el centro

penitenciario, para cuando llegue a ocurrir alguna contingencia dentro de otro

circuito eléctrico del penal, la radio base continúe con energía eléctrica.

Figura 4.1 Dimensiones de la oficina de la radio base.

De acuerdo a las dimensiones de la oficina de la radio base, como se muestra

en la figura 4.1; se recomienda utilizar 5.40m de cable eléctrico, de a cuerdo a

los siguientes cálculos:

Formula:

= +2 ∗Donde:

93

Longitud más larga= LML

Longitud más corta= LMC

Longitud promedio= LP

Holgura= H

Valores:

LML= 6.66 m

LMC= 1.65 m

H= 1.30 (30%)

= 6.66 + 1.652 ∗ 1.30 5

= 8.312 ∗ 1.30 6

= 8.312 ∗ 1.30 7

= 4.15 ∗ 1.30 8

= 5.40 9

94

Se recomienda utilizar cable eléctrico de calibre 12 AWG; ya que la radio base

consume 6.66 A; y el cable soporta hasta 20A; como se muestra en la siguiente

figura 4.2.

Figura 4.2 Corriente soportada de los cables de cobre.

Para los canalizadores de la instalación eléctrica se propone tubo conduit de 3/4´

para las conexiones de interruptores y centro de carga; y de 1/2´ en conexiones

de contactos y foco. Esto de a cuerdo a las dimensiones del cable calibre 12 y

de las dimensiones del tubo conduit a utilizar; como se puede observar en la

figuras 4.3 y 4.4.

Figura 4.3 Diámetros del cable eléctrico

95

Figura 4.4 Especificaciones de tubo conduit etiqueta amarilla

4.2.1 Tierra física

Una tierra física es un sistema de conexión formado por electrodos y líneas de tierra de

una instalación eléctrica, para drenar las descargas eléctricas.

Se propone realizar la instalación eléctrica acompañado de un sistema de tierras

físicas, para asegurar la integridad de los equipos de radio base en caso de una

descarga eléctrica.

Tabla 4.2 Cálculos requeridos para la tierra física

Componente Corriente utilizada Cantidad de

componentes

Total de consumo

de corriente

Contactos 1.5 A 4 6 A

Lámpara 1 A 1 1 A

Base 6.66 A 2 13.32 A

Total 20.32 A

96

Se sugiere un kit de tierra física, con una capacidad de 45 A, ideal para racks, sistemas

satelitales y sistemas de radio frecuencia; el cual va a soportar la corriente utilizada por

los aparatos de radio base.

El kit incluye un electrodo, una bobina, un saco con sustrato, brújula, acoplador y un

nivel. Como se muestra en la siguiente figura 4.5.

Figura 4.5 Kit de tierras físicas

Se propone que dentro de la instalación eléctrica, vaya conectada la tierra física, para

que ésta proteja a los equipos de radio comunicaciones de descargas eléctricas que

pudieran ocasionarse; como se muestra en la figura 4.6. En el cual se esta proponiendo

un sistema de cargas independientes dentro del interruptor principal; para que la radio

base siempre cuente con energía eléctrica cuando en otras áreas del centro

penitenciario falle por algún tipo de descarga o corto circuito.

Se recomienda utilizar un interruptor principal de 30A, y un centro de carga de 60A.

La instalación de este kit de tierra física, requiere de una instalación especial,

independiente a este trabajo de tesis.

97

Figura 4.6 Propuesta para el sistema eléctrico

4.3 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA (UPS)

UPS por sus siglas en ingles Uninterruptible Power Supply, que en español significa,

sistema de alimentación ininterrumpida.

Un UPS, es un sistema de alimentación ininterrumpida, que proporciona energía de

emergencia a una carga cuando la fuente de alimentación de entrada falla.

Cálculos para el UPS

La radio base, consume 6.66 Amperes, se utilizan dos radios bases, es un total de

13.32 A. Por lo que se recomienda un UPS con una capacidad de 2KVA.

98

Figura 4.7 UPS

Se propone un UPS que maneja voltajes 1 a 12 kVA. y en medidas de 120, 208 y 240

voltios. Su sistema de baterías tiene un promedio local de duración de 10 a 18 minutos,

pero pueden ampliarse por medio de unidades internas para lograr hasta 8 horas de

poder continuo. La ampliación de tiempo, requiere una configuración especial,

independiente del trabajo de tesis.

Se sugiere que al UPS se conecten las dos bases de radio comunicación, para que al

fallar la energía eléctrica, éste proporcione energía ininterrumpida para mantener

constante la comunicación de la base con las demás áreas del centro penitenciario.

4.4 UBICACIÓN DE LA NUEVA ANTENA

Como ya se mencionó en este análisis, la antena que transmite de la radio base a todo

el centro penitenciario, se encuentra ubicada arriba de la oficina de la radio base. La

línea de transmisión queda expuesta a cualquier tipo de sabotaje, debido a su

ubicación, ya que sale por la lateral del centro penitenciario hasta la azotea.

Otra de las problemáticas es que ciertas áreas del sistema penitenciario no captan

completamente la señal transmitida por la radio base.

Se propone cambiar la ubicación de la antena más cerca de los túneles, para que la

radiación de la antena sea captada en estas áreas.

99

Al cambiar el cable coaxial por cable coaxial heliax, que como se muestra en la figura

4.8 las especificaciones del cable, se recomienda usar el cable de 1/2 ´; ya que como

se puede observa tiene una atenuación cada 30metros de 2.32 dB en la banda UHF

que es en la que trabaja la radio base, a una frecuencia entre 380 y 430 MHz. Se

excluye el cable RG8, debido a que maneja una atenuación cada 30 metros de 16.44

dB. Lo cual es excesivo.

Figura 4.8 Especificaciones del cable heliax

100

Figura 4.9 Propuesta de ubicación de antena

101

En la figura 4.9, se muestra la propuesta de la ubicación de la antena, para que radie

hacia el túnel del centro penitenciario, y existiría una mejor comunicación con el

personal que opera en esas áreas. Se observa la ubicación actual de la antena y de la

propuesta de la nueva ubicación.

La antena que se propone, es una antena monopolo que radia de manera

omnidireccional, cuya ganancia es de 2dB, contará con un plano de tierra; y trabaja a

una frecuencia entre 380 – 520 MHz.; se puede observar en la figura 4.10.

Para esta nueva ubicación, como se mencionó se propone cable heliax de 1/2´, por lo

cual se necesitarán 4.36m.

Figura 4.10 Propuesta de antena.

102

4.5 PROPUESTA DE ANTENA DENTRO DEL TÚNEL

Se propone colocar una antena, omnidireccional, con una ganancia de 2dB con plano

de tierra, y trabaja a frecuencias de 380 – 520 MHz.Para poder realizar la conexión de

las antenas, se propone utilizar un divisor de potencia de 2 vías, con una perdida de

3dB, que trabaja a frecuencias entre 350 – 600 MHz; necesita conectores N hembra, se

puede observar en la figura 4.11

Figura 4.11 Propuesta de divisor de potencia. (splitter)

Se propone utilizar nuevamente en esta sección el cable heliax, como ya se vio en la

figura 4.8, tiene una atenuación de 2.32db cada 30m. Se recomienda utilizar como

canalizador abrazaderas de tipo mariposa, para cable de 1/2´; para la propuesta de

esta instalación se va a necesitar un total de 32.5m de cable Heliax; como se puede

observar en la figura 4.12, las medidas y la propuesta de la ubicación de la antena

dentro del túnel del centro penitenciario.

Para realizar la conexión del divisor de potencia con el cable heliax, usaremos

conectores N hembra y N macho, entre el divisor de potencia y el cable heliax, los

conectores se muestran en la figura 4.13.

Para poder realizar la interconexión del divisor de potencia, con las antenas, se

necesitaran conectores n hembra y n macho, para conectarlo con el cable heliax de

1/2´; estas conexiones generan el 0.25 dB de perdida. En el siguiente esquema se

muestra la propuesta de conexión de dichos elementos en la figura 4.14.

103

Figura 4.12 Propuesta de antena dentro del túnel

104

Figura 4.13 Conectores para Heliax y Divisor de potencia (spliter)

Figura 4.14 Propuesta de conexión de las antenas

105

Se realiza el cálculo, de la potencia total emitida en cada antena, de acuerdo con la

figura 4.14. tendremos dos antenas, cada una debido a sus conectores y metros

requeridos de cable, tienen diferentes atenuaciones; se muestran los cálculos para

obtener la potencia de salida de cada antena.

PT= Potencia total radiada

Prb= Potencia radio base

H= Atenuación cable Heliax

A= Atenuación de total de conectores

AD= Atenuación derivador de potencias

Valores antena ubicada en la azotea

A= 4 conectores * .25dB = 1dB

AD= 3 dB

Prb= 10 w

PT= 10 w – 4dB

PT= 6 w

Por lo tanto la antena ubicada en la azotea, radiará a una potencia de 6w, pero hay que

recordar que la antena nos proporciona una ganancia de 2dB, así que la antena tendrá

una potencia de salida de 8w.

Valores antena ubicada en el túnel

A= 4 conectores * .25dB = 1 dB

AD= 3 dB

H= 2.32 dB

Prb= 10w

PT= 10w – 6.32dB

106

PT= 3.68w

Por lo tanto la antena del área del túnel tendrá una potencia de salida de 3.68w, más

los 2dB de ganancia de la antena, la potencia total será de 5.68 dB.

4.6 PROGRAMA DE MIGRACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO

Una vez ya realizada la totalidad de la instalación eléctrica y todas las conexiones hacia

el UPS, la tierra física y la ubicación de la nueva antena; es necesario realizar la

migración de los aparatos de la radio base a su nueva ubicación.

Todo esto debe realizarse en horas muertas, donde el centro penitenciario no tenga

mucha actividad, para poder desconectar los radio bases y hacer la reconexión.

Se propone que esto sea en un horario de 22:00Hrs, ya que es cuando hay menos

actividad en el centro penitenciario, los interno – pacientes se encuentran descansando

dentro de sus estancias y el personal de seguridad realiza la primera guardia; además

ya no se permite el acceso a notificadores o empleados hacia el interior del centro

penitenciario, debido que a las puertas se cierran 10:30 pm por consigna.

Se inicia la conexión a las 11:00 pm de la noche de las dos bases, la radio base de la

red interna, se conectará al nuevo cable y con una nueva posición, para que pueda

radiar mejor al área de túneles, se conectarán ambas bases al UPS para que cuenten

con energía ininterrumpida y de esta manera si llega a fallar la energía eléctrica, las

radio bases no pierdan comunicación.

4.7 PROPUESTA DE PROTOCOLO DE PRUEBAS

Ya realizada la conexión de las radio bases y los demás componentes, se realizarán

pruebas para comprobar el correcto funcionamiento de las radio bases, así como el del

UPS.

107

1.- Se realizará una prueba a la base que comunica con la Subsecretaria de Sistema

Penitenciario, para verificar que funcione correctamente.

2.- Con ayuda de un jefe de grupo y personal encargado de las áreas del centro

penitenciario, realizar las pruebas de la radio base que comunica a todo el centro

penitenciario, comenzando en los túneles, visita íntima, centro escolar y servicio

medico, que son las áreas que reportan mala recepción en los radios portátiles.

Se hará el llamado a cada radio portátil, ubicado en las áreas mencionadas, una a una,

se comprobará el correcto funcionamiento y la mejora en la recepción de los radios

portátiles dentro de las áreas donde había mala recepción.

A cada empleado que colabore con las pruebas de la radio base, deberán contestar el

cuestionario 3 (Cuestionario de pruebas de servicio de radio comunicación). Para poder

comprobar las mejoras en la recepción de los radios.

3.- Después de haber comprobado la captación de los radios portátiles con la nueva

conexión, se realizará la prueba al UPS, que realice correctamente el respaldo de

energía a las radios bases, se desconectará el UPS de la corriente eléctrica y se

verificará que este proporcionando energía continua, y las radio bases funcionen

correctamente. Así mismo se verificará que al realizar el cambio de voltajes, no exista

falla en las bases.

REPORTE TÉCNICO FINAL

Después de haber realizado las pruebas necesarias, para verificar el correcto

funcionamiento de la nueva red, se procede a entregar un reporte técnico al jefe a

cargo de la unidad departamental de seguridad del centro penitenciario, en donde se

manifiestan las mejoras realizadas al departamento de radio comunicación.

108

INFORME FINAL

Fecha: 1 de Abril 2015 n

Encargado del Departamento de Seguridad

Del Centro Varonil de Readaptación Psicosocial

Por este medio se le informo, la correcta instalación del sistema eléctrico y de

radio frecuencia, quedando en operación las radios bases, después de haber realizado

las pruebas necesarias, para comprobar su correcto funcionamiento.

A continuación se muestra una relación de las mejoras realizadas para la solución del

servicio de comunicación:

Relación de mejoras realizadas

Mejora Elementos nuevos Observaciones

Sistema eléctrico Cable eléctrico calibre 12 Instalado correctamente

Tubo conduit como

canalizador

Instalado correctamente

Sistema de tierra física Instalado correctamente

Centro de carga

independiente

Instalado correctamente

UPS En funcionamiento

Sistema de Radio

comunicación

Cable heliax Instalado correctamente

Dos antenas nuevas En funcionamiento

Abrazaderas para heliax Instalado correctamente

109

Los elementos mencionados en la tabla fueron remplazados, ya que los anteriores se

encontraban en mal estado, o se carecía de ellos, y son importantes para el buen

funcionamiento del área de la radio base.

Se realizarán pruebas, donde se demuestra la mejora en el sistema de radio

comunicación, ya que se puedo observar una mejor captación en los radios portátiles

de la señal emitida por la radio base.

Con las mejoras realizadas en el sistema eléctrico, como es la nueva instalación, se

evita accidentes tanto para los equipos como para los trabajadores, proporcionando

canalizadores y cable que resiste la corriente utilizada dentro de este circuito eléctrico.

Se proporciona energía ininterrumpida a través del UPS, para que al fallar la energía

eléctrica, se cuente con comunicación de la radio base hacia los radios portátiles.

Toda esta instalación eléctrica se encuentra dentro de un circuito independiente, de

esta manera al existir alguna contingencia dentro del centro penitenciario, esta no

afectará a la radio base.

El añadir una antena dentro del túnel, con la finalidad de que exista una mejor

recepción de la señal de los radios portátiles, para que el personal que vigila dicha

área, mantenga una constante comunicación con la radio base.

El cambio de posición de la antena, con el propósito de que la radiación llegue hasta

las áreas mas alejadas del centro penitenciario, proporcionando una mejor

comunicación entre los radios portátiles y la radio base.

Todo este nuevo sistema se mejoró con el fin de evitar accidentes, y tener una mejor

captación de la señal de los radio portátiles con la radio base, y de esta manera los

trabajadores puedan actuar de manera inmediata ante cualquier emergencia.

Sin mas por el momento.

ATTE. Pamela Flores Baltazar

Departamento de Proyectos

110

4.8 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARALOS RADIOS PORTATILES.

Como sabemos, todos los aparatos eléctricos deben de tener un mantenimiento

preventivo, para conservarlos en buen estado y así alargar su vida útil, previniendo

descomposturas y fallas en los equipos.

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO

El mantenimiento preventivo es vital para prolongar su uso o tiempo de vida útil, este se

basa principalmente en la preservación de todos sus elementos externos. Para

mantener los radios en buen estado, también existen accesorios que recomiendo para

que el usuario tenga un mejor manejo de ellos y de esta manera no los maltrate.

Entre estos accesorios tenemos los siguientes:

Micrófono de alta voz remoto.

Como se muestra en la figura 4.15, este micrófono, facilitará la maniobra de los

radios portátiles, ya que con este dispositivo, se puede contestar y escuchar,

proporcionándole al usuario que tenga las manos desocupadas, para realizar su

trabajo, de una manera mas cómoda.

Figura 4.15 Micrófono de alta voz remoto

111

Manos libres en línea

Este manos libres le permite al usuario escuchar el radio portátil, sin importar los

ruidos externos; y de esa misma manera se facilita la respuesta; permitiéndole

tener como el nombre lo dice, las manos libres. Lo podemos observar en la

figura 4.16.

Figura 4.16 Manos libres

Funda de piel

Esta funda le proporciona al radio portátil, la protección necesaria para evitar

que el aparato sufra daños, y con ayuda de los accesorios antes mencionados,

no es necesario sacarlo de la funda, para una mayor protección. La podemos

observar en la figura 4.17.

112

Figura 4.17 Funda de piel

Cargador doble bateria

Con este cargador, se facilita la recarga de las baterías, ya que como se mostro

en capítulos anteriores, se presenta desgaste con los cargadores tradicionales;

de esta manera es mas sencilla la carga de las baterías y puede cargar dos

baterías a la vez; se propone tener baterías extras como repuesto, en lo que se

cargan las demás y los radios portátiles puedan seguir en función. Se muestra

en la figura 4.18

Figura 4.18 Cargador doble batería

113

De esta manera se proporciona a los radios portátiles, protección para evitar que se

desgasten y presenten fallas.

MANTENIMIENTO CORRECTIVO

El mantenimiento correctivo consiste en la reparación de una falla determinada. La

reparación puede ser realizada inmediatamente después de su detección si se cuenta

con la refacción necesaria. Posteriormente el equipo en cuestión es sometido a

diversas pruebas para confirmar la falla detectada por el usuario y determinar los pasos

a seguir para su reparación.

Siempre después de que se haya realizado alguna reparación, se debe realizar la

verificación de sus parámetros y el reajuste en caso necesario. De esta forma se

garantiza y se da fe de que el equipo se encuentra en óptimas condiciones para ser

operado nuevamente.

Los procedimientos para reparación de los radios portátiles, requieren conocimientos

especializados en electrónica.

4.9 MEJORAS A LA PROPUESTA DE SOLUCIÓN

Dentro de la propuesta de solución, existen mejoras que pueden ser realizadas al

sistema de antenas, como es un amplificador bidireccional; esto es posible, con más

presupuesto por parte del centro penitenciario.

Este amplificador se propone en vez del divisor de potencias, ya que este,

proporcionará ganancia a la potencia de la radio base.

En la figura 4.19 se muestra el amplificador, el cual trabaja a frecuencias entre 380 –

400 MHz, obteniendo una ganancia de 30 dB.

114

Figura 4.19 Propuesta de amplificador bidireccional.

En el siguiente esquema, Figura 4.20, se muestra la propuesta a la mejora de la

conexión de las antenas con el amplificador; se puede observar, que solo se realiza el

cambio del derivador de potencia por el amplificador, quedando los demás

componentes de la misma forma.

Con esta mejora a la propuesta de solución, se pretende que la comunicación de la

radio base hacia las demás áreas del centro penitenciario, cuenten con una mejor

captación de la señal emitida desde la radio base; para que de esta manera el centro

penitenciario cuente con comunicación continua y sin perdidas.

115

Figura 4.20 Mejora de la conexión de la propuesta inicial.

116

CONCLUSIONES

Al comenzar con este proyecto de tesis, se inicia enfocado a encontrar una solución

hacia la problemática presentada dentro del centro penitenciario, que es, la falta de

señal en el tunel de acceso en los radios portátiles; ya que como trabajadora en el área

de radio base, he presenciado estas fallas, las cuales presentan riesgos a la seguridad

del centro penitenciario, provocando la falta de comunicación entre el personal de

seguridad, evitando que reaccionen de manera inmediata ante cualquier irregularidad

presentada; debido a esta problemática, es como nace la propuesta para mejorar el

sistema de comunicación dentro del túnel del sistema penitenciario.

Dentro de la búsqueda de una solución para poder resolver la problemática presentada,

se observan fallas dentro de la instalación del sistema de voz, los cuales, también

afectan el sistema de seguridad, lo que provoca la falta de captación en los radios

portátiles y una pérdida de la señal. Al observar todo esto, se proponen soluciones,

para que la radio base cuente con una mejor instalación, tanto eléctrica como de voz,

para garantizar un mejor funcionamiento y de esta forma evitar fallas en la

comunicación.

Durante el trabajo de tesis, no solo se busco una solución a la falta de señal dentro del

túnel del sistema penitenciario, sino que también se busca prevenir futuras

problemáticas debido a una mala instalación, para alargar la vida útil de los sistemas de

comunicación, ya que todos los aspectos son importantes para que un sistema pueda

funcionar, también se propone la comodidad de los usuarios, para que al tener mayor

comodidad, puedan maniobrar más fácil el radio portátil, y evitar de esta manera la falta

de componentes en los radios portátiles y fallas debido al mal manejo de los mismos;

ya que son los usuarios los que necesitan mantenerse en comunicación entre ellos

mismos y son los que al utilizar el radio, necesitan mayor comodidad.

Esta propuesta de trabajo de tesis, no solo muestra las mejoras que pueden ser

realizadas a un túnel sin señal, sino que al observar una problemática, se pueden

analizar más factores por los cuales pueden existir fallas dentro de un sistema.

117

También se muestran los propuestas para un mantenimiento preventivo y correctivo a

los radios portátiles, ya que es muy importante para poder alargar la vida útil de

cualquier aparato eléctrico.

Este proyecto me enseño la importancia de la consideracion de cualquier problemática,

y observar mas allá, para poder brindar una solución efectiva, la importancia de contar

con bases para poder proporcionar soluciones, y pensar en los usuarios, en su

comodidad para un mejor manejo de los elementos y asi evitar mas futuras fallas.

Con la propuesta de una nueva ubicación de la antena y una más dentro del túnel del

centro penitenciario, se soluciona las fallas en la captación de la señal en los radios

portátiles. Con el cable, se prevé una menor atenuación en la frecuencia. De esta

manera se soluciona la perdida de señal en los radios portátiles en el área de túnel.

Dentro del sistema eléctrico propuesto se mejora la instalación para de esta manera

evitar futuras fallas dentro de este sistema, también se propone un sistema de energía

ininterrumpida, para garantizar una comunicación constante aun cuando falle la energía

eléctrica.

Con todo lo analizado se pretende mejorar la captación en los radios portátiles, dejando

abierta la posibilidad de una mejora a este sistema propuesto, un amplificador, para

mejorar más la señal en los radios portátiles, cuando se cuente con un mayor

presupuesto.

118

ANEXO

119

CUESTIONARIO 1

Cuestionario de reconocimiento de fallas en la utilización del

servicio de radio - comunicación

NOMBRE:_____________________________________________________________

CARGO: ______________________________________________________________

ÁREA DE SUPERVISIÓN ________________________________________________

NÚMERO DE SERIE DE RADIO PORTATIL__________________________________

DAÑO QUE PRESENTA EL RADIO PORTATIL:

o FALTA DE COMPONENTES o DAÑO DE PARTES o OTRO

INDIQUE ______________________________________________________________

CONSIDERANDO LA RECEPCIÓN DE SU RADIO PORTATIL EN SU ÁREA DE

SUPERVISIÓN

o MALA o REGULAR o BUENA o EXCELENTE

EL FUNCIONAMIENTO DE SU RADIO PORTATIL LO PUEDE CONSIDERAR:

o MALA o REGULAR o BUENA o EXCELENTE

A SU RADIO PORTATIL LE HA REALIZADO ALGUNA ADAPTACIÓN NECESARIA:

o SI o NO

INDIQUE:______________________________________________________________

______________________________________________________________________

DEPARTAMENTO DE PROYECTOS

120

CUESTIONARIO 2

Cuestionario de reconocimiento de fallas en el sistema de

comunicación, en la radio base

NOMBRE: _____________________________________________________________

CARGO: ______________________________________________________________

HORARO EN EL QUE SE ENCUENTRA A CARGO EN LA RADIO BASE: __________

______________________________________________________________________

INDIQUE EN QUE ÁREAS DEL SISTEMA PENITENCIARIO SE DIFICULTA LA

COMUNICACIÓN ENTRE LA RADIO BASE Y LOS RADIOS PORTATILES: _________

______________________________________________________________________

SE HA PERCATADO, SI EXISTE UN HORARIO EN EL QUE LA RADIO BASE FALLE

MÁS: _________________________________________________________________

______________________________________________________________________

LAS FALLAS CON LA RADIO BASE, LE HAN OCASIONADO ALGÚN TIPO DE

SANCIÓN O LLAMADO DE ATENCIÓN: _____________________________________

______________________________________________________________________

CUANDO FALLA LA ENERGÍA ELECTRICA, QUE OCURRE CON LAS RADIO

BASES: _______________________________________________________________

QUE TAN IMPORTANTE CONSIDERA LA COMUNICACIÓN DE LA RADIO BASE

CON LAS DEMÁS ÁREAS DEL CENTRO PENITENCIARIO:

o MUCHO o REGULAR o POCO o NADA

DEPARTAMENTO DE PROYECTOS

121

CUESTIONARIO 3

Cuestionario de pruebas del servicio de radio comunicación

NOMBRE:_____________________________________________________________

CARGO: ______________________________________________________________

ÁREA DE SUPERVISIÓN ________________________________________________

NÚMERO DE SERIE DE RADIO PORTATIL __________________________________

DAÑO QUE PRESENTA EL RADIO PORTATIL:

o FALTA DE COMPONENTES o DAÑO DE PARTES o OTRO

INDIQUE: _____________________________________________________________

DURANTE LA PRUEBA, ¿CÓMO CONSIDERA LA RECEPCIÓN DE SU RADIO

PORTÁTIL EN SU ÁREA DE SUPERVISIÓN?

o MALA o REGULAR o BUENA o EXCELENTE

PERCIBIÓ EL MEJORAMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO DE SU RADIO PORTATIL,

COMO LO CONSIDERA:

o NADA o POCO o BASTANTE

CREE NECESARIO EL USO DE ACCESORIOS, COMO POR EJEMPLO: MANOS

LIBRES, PORTA RADIOS, ETC. PARA UN MEJOR MANEJO Y USO DE LOS

RADIOS:

o SI o NO

¿POR QUÉ?: __________________________________________________________

______________________________________________________________________

DEPARTAMENTO DE PROYECTOS

122

BIBLIOGRAFÍA

LIBROS

Peña Calzada José Jesús, Introducción a las líneas de transmisión, ed. Peña Herrera

S.A., Mayo 2007

Herrera Pérez Enrique, Comunicaciones I señales, modulación y transmisión, ed,

Limusa S.A. de C.V. Grupo Noriega Editores, 1999

Salmerón María José, sistemas de modulación en amplitud y frecuencia, ed. Trillas,

1982

Huidobro José Manuel, Comunicaciones móviles, ed. Alfaomega Grupo Editores S.A.

de C.V., 2013

Ruiz Meza Raúl, Teoría y diseño de radiorreceptores, ed. Instituto Plitecnico Nacional,

2001

Introducción a los radiadores electromagnéticos, peña calzada José Jesús, 2002,

editorial Peña Herrera S.A., 1ra edición.

MANUALES

http://kasakovich.wordpress.com/2009/03/21/manual-service-motorola-radio-hf-vhf/(16

de Junio 2014)

http://www.uv.mx/personal/jdominguez/files/2012/10/manual-de-instalaciones-

electricas-en-bt-2009.pdf (6 de Marzo 2015)

http://www.totalground.com/descargas/manuales/totalground/tierras_pararrayos/Manual

_Tierras_Pararrayos.pdf (6 de Marzo 2015)

123

PÁGINAS DE INTERNET

http://www.motorolasolutions.com/XLS/Productos+y+Servicios+para+Empresas/Radios

+de+Dos+Vias+para+Empresas/Radios+Portatiles/Grandes+Empresas/PRO5150_LAT

AM_XL-ES (16 de Junio 2014)

tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/19588/Capitulo1.pdf(16 de Junio 2014)

http://www.bandasaltas.com.ar/files/Cables%20Coaxiles.pdf (16 de Jnunio 2014)

http://www.reclusorios.df.gob.mx/reclusorios/index.html (9 de Septiembre 2014)

http://www.ehowenespanol.com/calcular-potencia-isotropica-radiada-equivalente-

como_43346/ (9 de Septiembre 2014)

http://www.monografias.com/trabajos/antenas/antenas.shtml (9 de Septiembre)

http://www.slideshare.net/changuipollo/las-prisiones-de-mxico 160614 (8 de noviembre

2014)

http://www.exabyteinformatica.com/uoc/Fisica/Fisica_II_ES/Fisica_II_ES_(Modulo_6).p

df (8 de Noviembre 2014)

http://www.eslared.org.ve/walc2012/material/track1/03Antenas_y_Lineas_de_Transmisi

on-es-v3.0-notes.pdf (9 de Septiembre 2014) ( 8 de Noviembre 2014)

http://www.labc.usb.ve/paginas/Ec4434/trabajos%20ENE-

MAR04/radio%20truncking.pdf (19 Febrero 2015)

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/martinez_m_c/capitulo3.pdf (19

de febrero 2015)

http://www.vkw-ingenieria.com/mitsubishi.htm (9 de Marzo 2015)

http://www.soportedeenergia.com/totalground.html (9 de Marzo 2015)

http://www.mg.com.pe/cables-andrew.htm (18 de Marzo 2015)

https://www.voltech.com.mx/cables.php (23 de Marzo 2015)

124

GLOSARIO

Amplificador. Es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la

amplitud de un fenómeno

Ancho de banda. Cantidad de datos que pueden ser transportados por algún medio en

un determinado periodo de tiempo.

Atenuación. Perdida de potencia en una señal a través de un medio de transmisión.

Campo electromagnético

Facsímile. Frecuencias en las que se transmiten informes para eficacia y seguridad del

tráfico marítimo, así como transmisiones meteorológicas efectuadas por la

Organización Meteorológica Mundial (OMM), difunde avisos de navegación.

Frecuencia. La frecuencia no es más que la medición del número de veces que sucede

un fenómeno por unidad de tiempo

Frecuencia FSK. Por sus siglas en ingles (Frequency-shift keying). Modulación por

desplazamiento de frecuencia, es una modulación de frecuencia donde la señal

moduladora es digital.

Laser. Dispositivo óptico que genera un haz luminoso de una sola frecuencia,

monocromático, coherente y muy intenso, mediante la estimulación eléctrica o térmica

de los átomos, moléculas o iones de un material.

Radiación. Emisión de energía o de partículas que producen algunos cuerpos y que se

propaga a través del espacio.

Receptor. Es el destinatario que recibe la información, el receptor realiza un proceso

inverso al del emisor, ya que descifra e interpreta los signos utilizados por el emisor; es

decir, descodifica el mensaje que recibe del emisor.

Spliter. Dispositivo capaz de distribuir una señal de entrada, en varias señales de salida

Transmisor. Es un equipo que emite una señal, código o mensaje a través de un medio.