telecomunicaciones mineria

7/23/2019 Telecomunicaciones mineria

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Lastelecomunicaciones

sus desafíos en laminería subterránea



Sistema de Comunicación Independiente de su aplicación, un sistema de comunicación,

requiere tres sub-sistemas principales: el transmisor, el canal y elreceptor. • Su objetivo es transmitir información.



Propagación de las ondaselectromagnéticas Las características de propagación de las ondas e.m. usadas en los

canales inalámbricos son altamente dependientes de lafrecuencia.

Las características de propagación resultan de los cambios en lavelocidad en las ondas de radio como una función de la altitud ylas condiciones limitantes.

La velocidad de onda depende de la temperatura, la densidad ylos niveles de ionización en el aire.



Comunicación interior mina



Variables a considerar en lascomunicaciones en una minasubterránea

Propagación de las señales : Además de las fuerzas físicas y de lastemperaturas extremas, la geometría física y las característicaselectromagnéticas de una mina subterránea proporcionan unmedio inhóspito e ineficaz para la propagación de las señales.

Tecnología : Prototipos y tecnología comercial usados enaplicaciones no mineras, han fallado al ser expuestas a losambientes mineros. Arquitecturas flexibles deben ser requeridas

para la mezcla de largas y cortas distancias, así como tambiéncomunicación alámbrica como inalámbrica.

Naturaleza dinámica : La línea de mira (LOS) se pierde debido a loinnumerables laberintos y/o cortes transversales. El ambiente físicode la mina es inhóspito para los sistemas electrónicos oelectromecánicos. La humedad cercana al punto de rocío,produce condensación



Ambiente de operación: El ambiente de operación impone unarestricción severa en arquitecturas de redes, que podrían serdesplegadas en una mina subterránea. Deben ser 24 x 7, sobre todoscuando más se les necesita, es decir, en el post-accidente (explosión,incendio o inundación ).

• Los altos niveles de polvo mezclados con la humedad, tienden a

acumularse en los dispositivos electrónicos, reduciendo su fiabilidad. •Vibraciones junto con el desgaste normal de los equipos en constantemovimiento, pueden degradar o incluso dañar los sistemas decomunicaciones.




Características E.M. en una mina sub. : los pilares de minas,obturaciones en la ventilación y / o fallas del terreno, puedenimpedir o atenuar completamente la propagación de la señal deradio convencional. Señales de baja frecuencia (< 10 KhZ), puedepropagarse bajo ciertas condiciones, pero esta bajas frec. Nopueden transportar mucha información y requieren de antenasgrandes.

Señales de frecuencia más altas (> 3 MHz) pueden transmitir muchmás información y emplear antenas muy pequeñas, sin embargo,estas señales sólo pueden viajar a través del aire a lo largo de lastrayectorias de línea de mira (LOS), y son por lo tanto incapaces ddoblar en las esquinas , o en algunos cortes transversales.




Interferencias : Las señales de comunicación estarán expuestas entodo momento a interferencias, del tipo eléctrico,electromagnético, mecánicas, etc. También los sistemas puedeninterferirse entre sí.

Riesgo Eléctrico: Los aparatos electrónicos deben estar certificadoy cumplir con las normas de regulación acerca de la producción

de arcos eléctricos en ambientes confinados y con probabilidadde encontrar gas inflamable, por ejemplo el metano

Seguridad: La seguridad es el reto más importante en el desarrollode un sistema de comunicaciones. Este debe estar siempredisponible antes eventos de emergencia




Sistemas de comunicaciones parala minería subterránea

Sistema de Comunicación por Cable Radiante:

La tecnología de usar un cable coaxial radiante (Leaky Feeder),como antena en las galerías subterráneas, tiene ya un par dedécadas.

•Es una tecnología confiable y fácil de mantener, y los accesoriosoperan con voltajes que van desde los 32 VDC hasta los 7 VDC.Esto ofrece la ventaja de que una sola fuente de poder es capazde alimentar entre 20 y 40 amplificadores.

•Las cajas que contiene los elementos electrónicos son de hierrofundido, y herméticamente selladas.



Ejemplo de un sistema decomunicación “Leaky Feeder ”



Node-Based System

Los Sistemas basados en nodos son sistemas que utilizan antenasdiscretas conectadas a pequeños transceptores de llamados

"nodos".

Los nodos también contienen pequeñas computadoras(microprocesadores) que realizan una variedad de funciones. Entodos los sistemas basados en nodos, el nodo puede detectarcuando la radio de un minero está en el rango proporcionandouna conexión automática a la red.



Sistema de Comunicaciones UHF(Node-Based)



Medium Frequency System

Los sistemas de comunicación de media frecuencia operantípicamente alrededor de los 500 KHz. Además de su frecuencia de

operación, estos sistemas se diferencian de los otros, en la forma enque la señal de RF viaja por la mina.

A estas frecuencias las señales de radio se acoplan en los conductoresmetálicos, tales como líneas eléctricas, líneas telefónicas, líneas decable de vida, u otros cables eléctricos y tubos de metal.

Estos “conductores” juegan el mismo rol que el cable coaxial en lossistemas de alimentación con fugas (Leaky Feeder).

Las señales de radio MF viajan a lo largo del conductor, y además elconductor actúa como una antena distribuida, capaz de transmitir yrecibir señales de forma continua a lo largo de su longitud, al igual queel cable alimentador con fugas.

C ió tí i t d di



Conexión típica entre dos radiosMF



Comunicación través de la tierra(ETT), Through-the-Earth Systems

la tecnología de comunicaciones es la única tecnología que puedetransmitir una señal electromagnética entre un emisor y un receptor ,entre un minero bajo superficie con otro sobre la superficie, sindepender de una red u otra infraestructura adicional.

La mayoría de las ondas electromagnéticas se reflejan en la tierra o sedebilitan rápidamente a medida que pasan en la tierra, de manera

que penetran a pocos metros de la superficie. Sin embargo, afrecuencias de menos de aproximadamente 10 kHz, es posible que laondas se propagan a más de 1.000 pies a través de la tierra.

Hay varios factores que limitan las posibles aplicaciones de TTE en lasminas subterráneas : diseño de la antena, las bajas frecuenciasnecesarias para transmitir la señal, y otras fuentes de ruido.

Ej l d TTE C i ti



Ejemplo de TTE CommunicationsSystem

Si t d S i i t (t ki )



Sistemas de Seguimiento (tracking)Reader-based

Los sistemas de identificación por Radio Frecuencia (RFID), están en casi todos los grandesalmacenes, como un sistema de seguridad y control. Estos “tags” son pasivos, no emiten RF

hasta que son interrogados. Un nivel más avanzado de seguimiento de RFID se puede utilizar para rastrear la ubicación

de los mineros bajo tierra.

Para ampliar el alcance de etiqueta a lector, se usa un tag activo. Las etiquetas activastienen una batería interna a la alimentación de la transmisión de la señal.

La etiqueta es una parte muy pequeña de radio, capaz de transmitir y recibir mensajes.Cada minero lleva una etiqueta que transmite un identificador único.

Cada vez que el minero pasa dentro de la gama de RF de un lector, se interroga la

etiqueta. El lector transmite la información de detección a una ubicación central (por lo general el

centro de operaciones de la mina) a través de cables, fibra óptica, o incluso de formainalámbrica.

Cada lector de RFID tiene su propia identificación y una ubicación asociada con esaidentificación. Cuando un lector determinado interroga a una etiqueta, a continuación,envía la información al centro de operaciones, el personal del centro saben que el minerose encuentra a cierta distancia de la ubicación de ese lector.



Zone-based RFID Tracking



Reverse RFID

En los sistemas RFID inversos, cada minero viste en sus ropas unlector RFID, y los “tags” se encuentran en lugares físicos conocidos

La información de localización obtenida por el lector RFID aúndebe llegar al centro de operaciones de la mina.

Para lograr esto, el lector tiene un transmisor de radio que transmiteperiódicamente los datos de localización de los mineros al sistema

de comunicaciones de la mina (la columna vertebral de la red o laruta principal hacia el centro de operaciones).

Reverse RFID System with UHF Leaky



Reverse RFID System with UHF LeakyFeeder Backhaul (red de retorno)



Mine Operations Center



Mine Operations Center

El centro de operaciones requiere el uso de sistemas electrónicosde seguimiento por parte del personal en la superficie para laobtención de información sobre la ubicación de los trabajadoresdel interior.

Ambos requisitos se administran a través del centro de operacionede lamina, la ubicación central de las operaciones de una mina ela superficie por encima de la mina.



Conclusiones

El desarrollo de la tecnología de la telecomunicación esverdaderamente importante. Recalcando en general la

importancia de la comunicación en las operaciones mineras comoen subterránea y superficie.

Gracias al desarrollo tecnológico hace que la comunicación seade manera mas sencilla e instantánea y son estos propósitos queimpulsan a la generación de nuevas formas de comunicación.

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