Todos los sistemas modernos de comunicaciones dependen de la transmisión y recepción. Al analizar sus sistemas de TC, los fabricantes suelen mencionar la frecuencia a la que funcionan los sistemas. La frecuencia de un sistema CT en particular es un factor muy importante en su diseño y operación porque ciertas longitudes de onda se prestan bien para viajar a través de un medio de transmisión determinado.
Dos personas que usan walkie-talkies para comunicarse encontrarán que a medida que aumentan su distancia de separación, eventualmente la distancia se vuelve lo suficientemente grande como para que ya no puedan comunicarse. Esta limitación establecida por la distancia de separación, o rango, ocurre porque se está perdiendo energía dentro del medio de transmisión. Los medios de transmisión disipan energía hasta que la energía es tan baja que el receptor ya no puede “escuchar” al transmisor.
Categorías de las tecnologías de comunicación
Las tecnologías de comunicación se pueden clasificar en dos categorías principales:
Los sistemas de comunicaciones primarias se caracterizan por tener un transceptor lo suficientemente pequeño como para que un minero lo use cómodamente durante todo un turno. Los sistemas de comunicaciones primarios suelen funcionar en frecuencias de radiocomunicaciones convencionales, utilizan antenas pequeñas, tienen una batería de larga duración y proporcionan suficientes canales de radio para las operaciones generales. De los sistemas que se analizarán en este tutorial, el alimentador con fugas y los sistemas basados en nodos se consideran sistemas primarios.
Los sistemas de comunicaciones secundarios requieren una antena más grande y pesada, lo que hace que estos sistemas sigan siendo portátiles, pero menos manejables para usarlos durante un turno. Los sistemas de comunicaciones secundarios normalmente funcionan con frecuencias de radio no convencionales más bajas y, por lo general, tienen un solo canal para las comunicaciones y no tienen suficiente capacidad de rendimiento para las operaciones generales.
Sistemas de alimentación con fugas o cable radiante
Un sistema de cable radiante utilizado en una mina de carbón subterránea generalmente involucra un solo transceptor grande en la superficie que puede comunicarse con todas las radios de los mineros a lo largo del sistema. El transceptor en la superficie, llamado estación base, se conecta a un sistema DAS. Los sistemas de cable radiante funcionan a una frecuencia que se utiliza convencionalmente en comunicaciones de radio de voz bidireccionales, con la energía electromagnética transmitida y recibida a través de frecuencias de radio (RF).
Un DAS consta de un cable coaxial especialmente diseñado (comúnmente llamado cable alimentador con fugas) y amplificadores. Este cable alimentador con fugas “filtra” la señal de radio hacia adentro o hacia afuera a lo largo de su longitud, creando así un área de cobertura continua a lo largo de los túneles en los que se tiende el cable. El cable coaxial tiene aberturas regulares en el blindaje exterior, que permiten que la energía de RF entre o salga del cable.
Puede recibir y transmitir señales en toda su longitud. Dondequiera que una mina desee comunicaciones, instala un cable alimentador con fugas en las entradas a la mina. Además de transportar la señal de RF, el conductor central del cable también transporta la alimentación de CC (normalmente 12 voltios) para los amplificadores.
Los sistemas de alimentación con fugas para minas de carbón se comercializan comúnmente como de muy alta frecuencia (VHF), que operan alrededor de 150 MHz o 450 MHz. En estas frecuencias operativas, las radios portátiles pueden establecer un enlace de comunicación físico a través del aire, pero el alcance subterráneo es muy limitado. El sistema de alimentación con fugas supera esta limitación de alcance al extender la antena receptora al área general de la radio portátil, lo que amplía enormemente el alcance y permite que el personal de superficie hable con mineros subterráneos distantes. La radio transmite la señal de RF, que recibe el cable alimentador con fugas si la radio está dentro del alcance. La señal viaja por el cable, irradiando a medida que viaja. Si la radio receptora está dentro del rango de RF del cable, recibe la señal y realiza la conexión.
Los sistemas de alimentación con fugas para minas de carbón se comercializan comúnmente como de muy alta frecuencia (VHF), que operan alrededor de 150 MHz o 450 MHz. En estas frecuencias operativas, las radios portátiles pueden establecer un enlace de comunicación físico a través del aire, pero el alcance subterráneo es muy limitado.
El sistema de alimentación con fugas supera esta limitación de alcance al extender la antena receptora al área general de la radio portátil, lo que amplía enormemente el alcance y permite que el personal de superficie hable con mineros subterráneos distantes. La radio transmite la señal de RF, que recibe el cable alimentador con fugas si la radio está dentro del alcance. La señal viaja por el cable, irradiando a medida que viaja. Si la radio receptora está dentro del rango de RF del cable, recibe la señal y realiza la conexión.
Los cables de alimentación con fugas no pueden transportar señales de radio por distancias indefinidas. Existe atenuación en el propio cable, y la radiación continua de energía de radiofrecuencia fluye a través de las aberturas del blindaje exterior. Por lo tanto, se requiere un mecanismo que aumente periódicamente la fuerza de la señal de RF. Los amplificadores son componentes electrónicos que se insertan periódicamente en el cable para potenciar la señal aumentando su amplitud.
Los amplificadores reciben su potencia de una fuente de alimentación a través del conductor central del cable. Para aplicaciones de minas de carbón subterráneas, una fuente de alimentación generalmente puede admitir seis amplificadores. La fuente de alimentación, los amplificadores y las secciones del cable alimentador con fugas forman un bloque de construcción, denominado celda de alimentación, para el sistema alimentador con fugas.
Sistema de Media Frecuencia
Los sistemas de comunicaciones de frecuencia media (MF) suelen funcionar a unos 500 kHz. Además de su frecuencia de operación, lo que los distingue de otros sistemas de comunicaciones, es la forma en que las señales de RF viajan en la mina. En estas frecuencias, las señales de radio se acoplan a conductores metálicos como líneas eléctricas, líneas telefónicas, cables salvavidas, otros cables eléctricos y tuberías metálicas.
Los conductores juegan el mismo papel que el cable coaxial en los sistemas de alimentación con fugas, como conductos para la señal de radio. Las señales de radio MF viajan a lo largo del conductor. Además, el conductor actúa como una antena distribuida, capaz de transmitir y recibir señales de forma continua a lo largo de su longitud, al igual que el cable alimentador con fugas.
La distancia de comunicación directa de radio MF a radio MF es muy limitada, a menos que haya conductores metálicos a lo largo de la ruta de comunicación. Debido a que muchas entradas a la mina ya tienen conductores y debido a que la instalación de conductores simples es económica, la distancia de comunicaciones MF se extiende fácilmente a millas sin la necesidad de un repetidor o amplificador. La Figura 2-17 muestra una conexión típica entre dos radios MF.
Las radios y antenas MF son considerablemente más pesadas y más grandes que las radios portátiles UHF o VHF. Por lo tanto, no es probable que el minero lleve continuamente estos dispositivos mientras realiza el trabajo diario. La radio MF puede usarse como un sistema de comunicaciones redundante o como un sistema usado principalmente para emergencias.
