Sistemas de comunicación para minería subterránea

Sistemas de comunicación para minería subterránea

En este articulo no hablaremos sobre historia de comunicaciones de minería, simplemente daremos una pequeña explicación de la tecnología que existe actualmente de comunicación desarrollada para minería subterránea, en la industria se manejan tecnologías similares de diferentes marcas, pero solo trataremos los mas conocidos dentro del concepto tecnológico que manejan, para conocer puntos de vista diferentes para solucionar un problema, notaremos una evolución interesante que pone a prueba una tecnología de comunicaciones.

Nace una nueva tecnología

El principal problema que encontramos en una mina subterránea es trasmitir radialmente a través de las rocas, por las condiciones geológicas en donde en su mayoría las minas extraen metales llamadas minas polimetálica (extracción de metales, principalmente plomo,cobre, zinc, oro y plata),ya que la piedra tiene mucha densidad, y genera rebote de la señal y la perdida de potencia es perdida por el túnel. Como por ejemplo cuando se circula por un túnel la perdida de la señal de celular, ya que ninguna frecuencia pude penetrar la roca, se ideo extender un cable a lo largo del túnel donde se requiere cobertura. Este fue creado en 1950 y el método de transmisión de radio por medio de cable coaxial que tomo el nombre de Leaky Feeder (Alimentador en las grietas). Con este concepto se cumplió con la principal necesidad de comunicación radial, tal cual la conocimos como se ocupa en seguridad, radio taxis, policía etc. A su vez en la actualidad la tecnología informática ha ganado gran terreno tanto en el control de operaciones, como en las comunicaciones y la seguridad. Por lo tanto un sistema actual no solo debe ofrecer transmisión de voz, si no también de datos que es actualmente mas importante.

Sistemas de cable antena

La solución mas difundida, es un cable coaxial especialmente diseñado para trasmitir ondas de radio, este es conocido como cable antena o Leaky Feeder, su característica principal es que es un cable coaxial sin blindaje es cual permite radiar hasta 30 metros en promedio desde el cable hasta el radio con línea de vista, este alcance varia según el fabricante y las condiciones del túnel, y es amplificado cada cierta distancia (de 150m a 500m) para mantener su señal radial, esta solución es una de las mas usadas en el mundo. El principal fabricante de este sistema ofrece hasta 16 canales de voz en frecuencia VHF, en años recientes se ha agregado tecnología de trasmisión de datos con tecnología tipo CATV o tele de paga, esto permite tener capacidad de transmisión de datos, para conectar a su red cualquier dispositivo ethernet, como son ordenadores dentro de la mina, cámaras IP, automatización de bombas y ventiladores basados en ethernet, TAGS para localización de equipo y personal etc. Aunque esta tecnología es confiable su punto débil es precisamente el cable antena, por no tener blindaje no se pueden manejar muy altas velocidades en transmisión de datos, actualmente ofrecen 54 Mbps de Downstream y 40.96 Mbps de Upstream además en comparación con el coaxial normal es mas costoso este cable, y por su baja velocidad en datos sus aplicaciones ethernet están muy limitadas.

Solución Híbrida con Fibra óptica

Otro concepto que se maneja es mezclar Leaky Feeder con fibra óptica, para lograr velocidad de datos superiores, conocida como tecnología HFC o "Hybrid Fibre Coaxial" ("Híbrido de Fibra y Coaxial"), la ventaja es que podemos usar una infraestructura mas robusta basada en tecnología Ethernet, como la mencionada anteriormente y para operaciones de maquinaria automatizada o a control remoto, que es muy delicado en este aspecto tener fallas en anchos de banda o insuficiencia de transmisión de datos, ya que las interrupciones crearían problemas en el control remoto y alguna aplicacion ethernet critica, con velocidades que van desde los 100 Mbps hasta los 10000 Mbps de transmisión bidirecional (esto es que transmite lo mismo de Downstrean como de Upstream), aunque se considera que a mayor velocidad, es menor la distancia de la fibra y se requiere un amplificador. Aparentemente esta es la solución ideal, pero en esta industria es importante que las conexiones sean económicas, ya que en operaciones subterráneas es muy común que los cables sean dañados por maquinaria pesada, o que existan remodelaciones de los túneles y cambien la distribución de los cables, por lo anterior el desafió con este sistema es el costo de la fibra óptica, realizar rápidamente y con eficiencia reparaciones de segmentos de la misma, que esta eleva los costos por metro de instalación notablemente, y requiere personal capacitado para estas reparaciones, siendo el coaxial un cable mas fácil de reparar, y por lo tanto el personal de mantenimiento no requiere una gran capacitación.

Solución de tecnología DAS

Este es un concepto basado directamente en la tecnología CATV, la misma que ocupa la televisión de paga, esta se basa en la premisa de usar el cable coaxial con blindaje convencional, para transmitir ocupan algo que el fabricante llama tecnología DAS (Sistemas de Antenas distribuidas), esto es montar antenas especialmente diseñadas con una distribución conveniente donde se requiera la cobertura radial en el túnel, desde 150 m hasta 2 km con línea de vista dependiendo la antena (esto es que si en un cruce se pone una antena radia 150 m en cada dirección), posee marcadas diferencia en el concepto, ya que este sistema soporta hasta 32 canales de radio a una frecuencia de 800 MHz que según afirma el fabricante es la mejor para la propagación radial bajo tierra. El blindaje del cable permite transmisiones de 180 a 200 Mbps de Downstrean y 100 a 180 Mbps de Upstream dependiendo el equipo que se utilice, al igual que las otras tecnologías utiliza amplificadores cada cierta distancia, (de 300 m a 500 m dependido la forma de la mina), por la velocidad ofrecida se pude utilizar también todo tipo de dispositivos basados en ethernet, como una sala de computo en la mina, wifi, TAG para localización de personal y equipo, controladores. Y este es el único fabricante que ofrece el control remoto y automatización dentro de su portafolio. También la ventaja que el cable coaxial por ser el convencional es barato y fácil de mantener en funcionamiento como el anterior. Pero el punto débil de esta tecnología es el diseño de la red de antenas, requerirá un buen estudio del posicionamiento de las mismas para tener el mejor desempeño.

Conclusiones

Ahora bien vimos el funcionamiento a grandes rasgos de los principales sistemas comunicaciones para mina subterránea, todos tiene ventajas y desventajas, todos han sido probados ya en campo, y han demostrado ser confiables, así que lo único que lo puede hacer obsoleto, es aquel que no se adapte a la curva tecnológica de transmisión de datos que en la actualidad cobra una mayor importancia, y en el futuro las trasmisiones análogas de voz y vídeo, serán remplazadas por VOIP y CCTV digital en su totalidad. Y esto no tiene que interferir con tener un costo que sea atractivo y un sistema que sea fácil de reparar por el personal en cada firma de minería.

Cabe agregar que, para cada proyecto minero es muy importante considerar que la comunicación aparte de mejorar producción, es indispensable para salvar vidas, los sistemas de comunicación subterránea no son costo para la industria, son inversiones. Y es mas acertado mantener el riesgo controlado en esta industria para mejora de las utilidades ya que la causa de accidentes o enfermedades es descuidar el capital humano, que realmente esta acción genera un costos muy altos y debería ser la mayor la prioridad de una firma. Y terminare mencionado, que la minería subterránea, aparte de ser una de las mas atractivas e interesantes industrias que existen, es de las de mayor riesgo.