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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LOPEZ MATEOS

DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA PARA LA

COMUNICACIÓN DE CUARTO DE

MONITOREO Y OPERACIONES A PLANTA DE

EFLUENTES MEDIANTE FIBRA ÓPTICA PARA

UNA REFINERÍA.

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

PRESENTAN

MARTÍNEZ ISLAS OLGA ITZEL

SARABIA ESPINOZA ABIMAEL

ASESORES:

ING. SELENE LEE GARCÍA

M. EN C. MIRIAM GÓMEZ ÁLVAREZ

CIUDAD DE MÉXICO; ABRIL 2018.

Diseño de infraestructura para la comunicación de CMO a planta de efluentes mediante fibra óptica

4

Agradecimientos de Olga.

A Dios.

Por darme la oportunidad de vivir y por estar conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente, por haber puesto en mi camino a aquellas personas que han sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de estudio.

A mi padre Israel.

Por ser mi ejemplo a seguir, por el amor, cariño y confianza que me has dado. Por ser mí guía y apoyo incondicional en mi desarrollo académico, profesional y personal.

A mi madre Mercedes.

Por creer en mí, quererme, cuidarme, y darme ánimos para continuar y perseguir mis metas.

A mi hermana Montserrat.

Por apoyarme siempre, darme ánimos e inspirarme a ser mejor día con día.

A mi tía Rosa María y mi tío Felipe.

Por haber estado siempre presentes en mi trayectoria académica y en mi vida. Por darme ánimos y apoyarme siempre.

A mi Familia.

A mi tío Jacobo, a Darío (QEPD), a Viviana y Elías por su cariño y apoyo, sus consejos y enseñanzas. A mi tía Hilda y mi tía Eva, por compartir su hogar conmigo.

A Liliana.

Por estar conmigo incondicional apoyándome y dándome ánimos en todo momento.

Al Instituto Politécnico Nacional.

Por permitirme ser parte de esta gran institución, formando mi vida académica con los conocimientos y valores necesarios para mi trayectoria profesional.

A mis asesoras de tesis la Ing. Selene Lee y la M. en C. Miriam Gómez.

Gracias por el compromiso y paciencia que nos han tenido, por ayudarnos en las asesorías y dudas presentadas.

A Abimael.

Por la perseverancia y compromiso para llevar a cabo este reto, por hacer divertido este proceso.


5

Agradecimientos de Abimael

A mis padres Adán y Lourdes

Por sus ejemplos de perseverancia y esfuerzo para salir adelante en la vida, por recordarme día a

día que había cosas pendientes por realizar, por enseñarme a cumplir con mis obligaciones como

persona, por apoyarme en cada instante de mi trayectoria estudiantil, por no dejarme solo cuando

más los necesite y por su amor.

A mis asesoras de tesis la Ing. Selene Lee García y la M. en C. Miriam Gómez

Por la paciencia, dedicación y criterio que en cada revisión nos brindaron. Además de motivarnos

a no dejar de lado este trámite tan importante. Ha sido para nosotros un privilegio haber contado

con su apoyo, guía y ayuda.

A mi compañera de tesis Olga

Por su colaboración en este trabajo ya que sin su apoyo hubiera sido mucho más complicado y

menos entretenido, gracias por todos los momentos que pasamos juntos.

Al Instituto Politécnico Nacional

Por darme la oportunidad de estudiar en sus instalaciones y otorgarnos a los profesores indicados

para impartirnos el conocimiento a lo largo de la carrera ayudándonos a crecer personal y

profesionalmente.


6

Índice de contenido

Índice de figuras ............................................................................................................................... 9

Índice de tablas ............................................................................................................................... 12

Objetivo .......................................................................................................................................... 13

Objetivos Específicos ..................................................................................................................... 13

Alcance ........................................................................................................................................... 14

Justificación .................................................................................................................................... 15

Antecedentes .................................................................................................................................. 16

Comunicaciones Industriales ...................................................................................................... 16

Uso de fibra óptica en otros entornos ......................................................................................... 17

Estadio Deportivo ................................................................................................................... 17

Tecnología en unidades académicas ....................................................................................... 19

CAPÍTULO I. Marco Teórico ........................................................................................................ 21

1.1 Consola de Operación ........................................................................................................... 22

1.2 Cable de red UTP (Unshielded Twisted Pair) ...................................................................... 22

1.2.1 Características del cable de par trenzado. ...................................................................... 23

1.2.2 Estándares y categorías del cable de par trenzado. ........................................................ 23

1.3 Gabinete del Sistemas de Control Distribuido (DCS) .......................................................... 26

1.4 Sistema de charola portacable .............................................................................................. 28

1.4.1 Uso de las charolas portacables en la industria .............................................................. 29

1.4.2 Tipos de charola portacable. .......................................................................................... 29

1.5 Fibra óptica ........................................................................................................................... 32

1.5.1 Funcionamiento .............................................................................................................. 32

1.5.2 Construcción de fibra óptica .......................................................................................... 35

1.5.3 Anatomía de una fibra óptica ......................................................................................... 37


7

1.5.4 Instalación y terminación de cables de fibra óptica ....................................................... 38

1.5.5 Tipos de conexión de fibra óptica: ................................................................................. 40

1.5.6 Tipos de fibra óptica. ..................................................................................................... 41

1.5.7 Conectores ...................................................................................................................... 42

1.6 Distribuidor óptico o patch panel ......................................................................................... 44

1.7 Canalización para el cable de fibra óptica ............................................................................ 45

1.7.1 Microtubo ....................................................................................................................... 45

1.7.2 Multitubo ........................................................................................................................ 45

1.8 Microzanjado ........................................................................................................................ 46

1.9 Instalación de cables de fibra óptica con aire a presión ....................................................... 48

1.9.1 Consideraciones sobre los elementos durante la instalación del cable .......................... 49

1.10 Investigación en el terreno .................................................................................................. 51

1.10.1 Detección de objetos enterrados .................................................................................. 51

1.11 Registro. .............................................................................................................................. 54

CAPÍTULO II. Bases de diseño de ingeniería .............................................................................. 56

2.1 Introducción y limitantes ...................................................................................................... 57

2.1.1 Diseño de ruta de fibra óptica ........................................................................................ 57

2.2 Cuarto de Monitoreo y Operaciones ..................................................................................... 59

2.2.1 Canalización de cableado al interior del edificio ........................................................... 60

2.2.2 Tubería ........................................................................................................................... 60

2.2.3 Charola escalera portacables .......................................................................................... 62

2.3 Integración del CCS planta de tratamiento de efluentes al CMO......................................... 65

2.3.5 Registros ........................................................................................................................ 70

2.4 Cuarto de Control Satélite Planta de Tratamiento de Efluentes ....................................... 73

CAPÍTULO III. Desarrollo del proyecto ....................................................................................... 78


8

3.1 Condiciones generales .......................................................................................................... 79

3.1.1. Consideraciones del CMO para la disciplina civil ........................................................ 79

3.1.2 Consideraciones del cableado de campo ........................................................................ 80

3.1.3 Cálculo de capacidad de multitubos, bitubos y cables en tubería conduit ..................... 81

3.1.4 Cálculo de capacidad de charola portacables dentro del CMO ..................................... 83

3.2 Cuarto de monitoreo y operaciones ...................................................................................... 84

3.2.1 Acometida de fibra óptica al CMO ................................................................................ 86

3.2.2 Ruta principal dentro del CMO ......................................................................................... 87

3.2.3 Ruta redundante dentro del CMO ...................................................................................... 93

3.3 Integración ............................................................................................................................ 99

3.3.1 Recorrido de ruta principal de microzanjado ................................................................. 99

3.3.2 Recorrido de ruta redundante de microzanjado .......................................................... 107

3.4 Efluentes ............................................................................................................................. 118

3.4.1 Ruta principal Efluentes ............................................................................................... 121

3.4.2 Ruta redundante Efluentes ........................................................................................... 122

CAPÍTULO IV. Costos ................................................................................................................ 123

4. Análisis de costo del proyecto. ................................................................................................ 124

4.1 Costo directo ....................................................................................................................... 124

4.1.1 Material ........................................................................................................................ 124

4.1.2 Mano de obra. .............................................................................................................. 125

4.1.3 Máquinas y herramientas ............................................................................................. 126

4.2 Costos Indirectos ................................................................................................................ 126

4.3 Aplicación al proyecto ........................................................................................................ 126

4.3.1 Catálogo de conceptos ................................................................................................. 126

4.3.2 Análisis de precios unitarios ........................................................................................ 129


9

4.3.3 Costo total .................................................................................................................... 149

Conclusiones ................................................................................................................................ 150

Conclusiones generales ............................................................................................................. 151

Glosario .................................................................................................................................... 152

Abreviaturas .............................................................................................................................. 153

Índice de referencias. ................................................................................................................ 154

ANEXO I ...................................................................................................................................... 156

ANEXO II .................................................................................................................................... 159

ANEXO III ................................................................................................................................... 170

ANEXO IV ................................................................................................................................... 176

Índice de figuras

Figura 1 Red de Fibra Óptica en Estadio Deportivo ...................................................................... 18

Figura 2 Red de Fibra Óptica en Unidad Académica ..................................................................... 20

Figura 3 Esquema de cable solido (un conductor de cobre por cable) ........................................... 24

Figura 4 Esquema de cable Stranded (Varios conductores de cobre por cable) ............................ 25

Figura 5 Cable armado de forma tradicional .................................................................................. 26

Figura 6 Cable prefabricado ........................................................................................................... 26

Figura 7 Esquema representativo DCS .......................................................................................... 27

Figura 8 Fibra Óptica de Plástico ................................................................................................... 36

Figura 9 Anatomía de la fibra óptica .............................................................................................. 38

Figura 10 Comparación de tamaño de cables contra cable de fibra óptica .................................... 38

Figura 11 Macrocurvatura .............................................................................................................. 39

Figura 12 Microcurvatura ............................................................................................................... 39

Figura 13 Fibra óptica monomodo de dispersión plana ................................................................. 41

Figura 14 Fibra óptica multimodo de índice escalonado ............................................................... 42

Figura 15 Fibra óptica multimodo de índice gradual ..................................................................... 42

Figura 16 Conector tipo ST ............................................................................................................ 43

Figura 17 Conector tipo SC ............................................................................................................ 43


10

Figura 18 Conector tipo LC ........................................................................................................... 44

Figura 19 Conector tipo FC ............................................................................................................ 44

Figura 20 Conector tipo SMA ........................................................................................................ 44

Figura 21 Microtubos y multitubos ................................................................................................ 46

Figura 22 Microzanjado en vialidad Urbana .................................................................................. 47

Figura 23 Instalación de Fibra Óptica por soplado ........................................................................ 48

Figura 24 Cable de Fibra Óptica .................................................................................................... 49

Figura 25 Máquina de soplado de fibra óptica ............................................................................... 51

Figura 26 Evaluación de concreto por georadar ............................................................................. 52

Figura 27 Equipo de sondeo por georadar manual ......................................................................... 53

Figura 28 Diagrama de Interconexión CMO-CCS Efluentes ......................................................... 60

Figura 29 Charola portacables tipo escalera .................................................................................. 63

Figura 30 Curva 90°/45° horizontal ............................................................................................... 63

Figura 31 Curvas verticales 90°/45° interiores y exteriores ........................................................... 63

Figura 32 Derivación "T" charola portacables ............................................................................... 64

Figura 33 Accesorio tipo "X" charola portacables ......................................................................... 64

Figura 34 Conector "Z" para charola portacables .......................................................................... 64

Figura 35 Reducción recta de charola portacables ......................................................................... 65

Figura 36 Sección transversal de microzanja en instalaciones existentes ...................................... 69

Figura 37 Sección transversal de microzanja en instalaciones nuevas .......................................... 70

Figura 38 Dimensiones de registro ................................................................................................. 71

Figura 39 Detalle 1A ...................................................................................................................... 71

Figura 40 Detalle 1B ...................................................................................................................... 72

Figura 41 Identificación de la unidad de distribución de microtubos (JBMT) en registros

prefabricados .................................................................................................................................. 72

Figura 42 Dimensiones de las ventanas de los registros ................................................................ 73

Figura 43 Proceso de efluentes ....................................................................................................... 75

Figura 44 Charola tipo malla .......................................................................................................... 76

Figura 45 Radios de curvatura para curvas verticales de charola tipo malla ................................. 76

Figura 46 Elaboración de curvas horizontales con charola tipo malla ........................................... 77

Figura 47 Bitubo ............................................................................................................................. 77


11

Figura 48 Plano de localización ..................................................................................................... 79

Figura 49 Distribución de CMO ..................................................................................................... 85

Figura 50 Arreglo de charolas en cuartos de acometida ................................................................ 86

Figura 51 Esquema para separación de multitubos ........................................................................ 87

Figura 52 Arreglo de tuberías en muro en hueco HS-52 ................................................................ 88

Figura 53 Arreglo de tuberías en muro en HS-53 y HS-54 ............................................................ 89

Figura 54 Ruta de bitubos principales ............................................................................................ 90

Figura 55 Ruta de bitubos sobre área de consolas (Ver Anexo 2) ................................................. 91

Figura 56 Configuración banco de ductos ...................................................................................... 91

Figura 57 Ruta de charola en plano CMO-GAB-001 (Ver Anexo 2) ............................................ 92

Figura 58 Ruta de charola en plano CMO-GAB-002 (Ver Anexo 2) ............................................ 93

Figura 59 Arreglo de tuberías en muro en hueco HS-49 ................................................................ 94

Figura 60 Arreglos de huecos HS-50 y HS-51 ............................................................................... 95

Figura 61 Distribución de tubos de ducto BDI-CMO-003 ............................................................. 96

Figura 62 Ruta de charola plano CMO-CON-001 (Ver Anexo 2) ................................................. 97

Figura 63 Trayectoria de charola en plano CMO-GAB-002 .......................................................... 98

Figura 64 Cuarto de acometida principal ....................................................................................... 99

Figura 65 Multitubos en microzanja, Corte A1............................................................................ 100

Figura 66 RFO-001 Entrada y salida de multitubos ..................................................................... 101

Figura 67 RFO-001 Tipo 1B ........................................................................................................ 101


Figura 69 Arreglo interno RFO-002 ............................................................................................. 102






Figura 75 Cuarto de acometida redundante .................................................................................. 108

Figura 76 Multitubos en microzanja, Corte B1 ............................................................................ 109




12







Figura 85 Multitubos en microzanja, Corte B10 .......................................................................... 118

Figura 86 Layout cuarto de gabinetes CCS efluentes .................................................................. 119

Figura 87 Conexión de microzanja con acometida CCS Efluentes ............................................. 120

Figura 88 Configuración de ductos de CCS Efluentes ................................................................. 120

Figura 89 Llegada de bitubos a gabinete ...................................................................................... 121

Índice de tablas

Tabla 1 Categorías de cable estructurado ....................................................................................... 24

Tabla 2 Ventajas y desventajas de la fibra óptica ante otras soluciones ........................................ 35

Tabla 3 Tabla de dimensiones normales de registros eléctricos (NRF-048-PEMEX-2014). ........ 54

Tabla 4 Espaciamientos entre tuberías conduit en banco de ductos. ............................................. 55

Tabla 5 Especificación de tubería conduit pared gruesa ................................................................ 61

Tabla 6 Especificación de tubería conduit cédula 40 ..................................................................... 61

Tabla 7 Radios de curvatura para multitubos ................................................................................. 66

Tabla 8 Características de desempeño de fibra óptica monomodo ................................................ 67

Tabla 9 Características físicas de cables de fibra óptica ................................................................ 67

Tabla 10 Cálculo de cableado en tuberías de ductos armados ....................................................... 82

Tabla 11 Peraltes nominales / útiles ............................................................................................... 83

Tabla 12 Capacidad de cableado en charola portacables ............................................................... 84

Tabla 13 Distribución de multitubos en HS-51 .............................................................................. 88

Tabla 14 Distribución de multitubos en HS-49 .............................................................................. 95

Tabla 15 Materiales necesarios para el proyecto. ........................................................................ 124

Tabla 16 Personal necesario para el proyecto. ............................................................................. 125

Tabla 17 Catálogo de conceptos ................................................................................................... 126

Tabla 18 Costo total del proyecto ................................................................................................ 149


13

Objetivo

Diseñar la infraestructura de los sistemas de comunicación entre el cuarto satélite de la planta de

efluentes y el nuevo cuarto de monitoreo y operaciones mediante fibra óptica canalizada por

microzanja.

Objetivos Específicos

Determinar la ruta geográfica óptima en el terreno existente mediante levantamiento

visual para comunicar el cuarto satélite de la planta de efluentes con el cuarto de

operaciones.

Identificar el tipo de comunicación con el que se enlaza el cuarto de monitoreo y

operaciones a la planta de efluentes.

Desarrollar el diseño de distribución de multitubos.

Diseñar los registros de soplado.

Especificar los componentes del sistema de conexión entre cuarto de monitoreo y

operaciones y el cuarto satélite de efluentes.

Elaborar un análisis de costos de los componentes del sistema diseñado.


14

Alcance

Debido a una actualización de infraestructura de la refinería se lleva a cabo la demolición de los

cuartos de control existentes para la construcción de plantas nuevas en su ubicación actual, en

ellos está alojado el sistema de monitoreo de la planta de efluentes, por lo que es necesario

interconectar el sistema de control distribuido (SCD) con un nuevo cuarto de monitoreo y

operación (CMO) resultado de la remodelación de instalaciones del inmueble petroquímico.

Se contempla la mudanza de equipos de control existentes de los cuartos de operaciones por

demoler a las nuevas instalaciones, además de la instalación de canalizaciones de cableado de

señales dentro del nuevo cuarto de monitoreo y operaciones (CMO) y la interconexión con el

cuarto satélite de la planta de efluentes para el cual se propone el cambio de tecnología de cable

punto a punto al uso de fibra óptica impulsada en multitubos dentro de un sistema enterrado de

poca intrusión en el terreno conocido en el campo de las telecomunicaciones como microzanjado

por la distancia de las plantas al nuevo CMO.


15

Justificación

Para realizar la comunicación en un entorno con instalaciones de cableado y construcción ya

existente la opción más viable es la fibra óptica, ya que esta se puede hacer en un espacio

considerablemente menor comparado con una instalación de cables tipo UTP, se tiene la ventaja

de ocupar menos materiales y que la composición del recubrimiento de la fibra óptica sea de

mayor duración, al término de la vida útil de estos materiales, el desperdicio es menor teniendo

un menor impacto ambiental, así mismo la fibra óptica al ser tecnología de vanguardia, mejora

los tiempos de comunicación y aumenta la velocidad de respuesta de las señales de control

teniendo como resultado una refinería capaz de competir a nivel internacional.

PEMEX Refinación a fin de incrementar la producción de combustibles y eliminar la producción

actual de combustóleo amargo, se ha visto en la necesidad de mejorar su producción cumpliendo

la política energética y ambiental (NOM-086-SEMARNAT-SENER-SCFI-2005,

ESPECIFICACIONES DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES PARA LA PROTECCIÓN

AMBIENTAL), optimizando el proceso de refinación, garantizando la oferta de acuerdo con las

tendencias y requerimientos del mercado dando especial atención a los problemas de

contaminación del aire a fin de elevar la calidad de vida de los mexicanos para tal efecto se

requiere añadir plantas de proceso que aprovecharán los residuales actuales transformándolos

para obtener productos con mayor valor comercial y reduciendo la dependencia de las

importaciones eliminando prácticamente la producción actual de combustóleo pesado para

aumentar la producción de la refinería.

Con el objeto de cumplir con los planes de crecimiento de las instalaciones en la refinería, se

demolerá uno de los cuartos de operación existentes para la construcción de una planta de

proceso adicional al complejo industrial. La dirección de la empresa solicita se construya un

nuevo cuarto de monitoreo y operaciones a fin de que la expansión de la planta y la parte

existente afectada pueda ser alojada dentro sus instalaciones para su monitoreo y correcta

operación desde la nueva ubicación del edificio.


16

Antecedentes

Comunicaciones Industriales

Las comunicaciones han evolucionado desde las señales analógicas neumáticas (0,2-1 bar) que

aparecieron en los años 40 a 47, las analógicas electrónicas (4-20mA c.c.) en los años 50 a 60 y

las digitales en los años 83, siendo estas últimas capaces de manejar grandes volúmenes de datos,

guardarlos en unidades históricas, y disponer de una precisión de más de 10 veces mayor que la

señal clásica de 4-20mA c.c. En lugar de enviar cada variable por un par de hilos (4-20mA c.c.),

transmiten secuencialmente las variables a través de un cable de comunicaciones llamado bus.

Las comunicaciones entre instrumentos se iniciaron con el puerto serie, pasaron después a

sistemas híbridos, que utilizan el estándar analógico de comunicación 4-20mA c.c., al que

incorporan un protocolo de comunicación digital (HART es el más conocido) y que llenan el

vacío existente entre las dos tecnologías analógica y digital. Estos sistemas se basaban en el

estándar el OSI (Open Systems Interconnections) que permitió una normalización inicial de las

comunicaciones, con la ventaja de obtener información de los datos del instrumento y cambiar la

configuración de sus parámetros, integrando digitalmente los instrumentos con los sistemas de

control. Los buses más importantes son el Profibus y el Foundation Fieldbus, que aparecieron

hacia el año 1994. Los fabricantes de sistemas de comunicaciones empezaron con sus propios

sistemas llamados propietarios, es decir, sin que fuera posible intercambiar sus aparatos con los

de otros fabricantes. Sin embargo, han llegado, por lógica, a fabricar instrumentos con protocolos

abiertos, debido a la fuerte demanda del mercado. El fabricante dispone de instrumentos de

bloques de funciones normalizados y asegura la interoperabilidad gracias a la definición de estos

bloques de función estandarizados y a la tecnología de descripción de dispositivos. Lógicamente,

el instrumento debe ser aprobado por el estándar del bus. El año 2003 aparecen las redes de

transmisores sin hilos que se utilizan para grandes distancias de transmisión o cuando el entorno

es hostil, capaces de reducir la interceptación no autorizada, mediante el protocolo digital que usa

el sistema FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), que modula la señal de datos con una

portadora saltando de frecuencia en frecuencia en una banda ancha. [1]


17

Uso de fibra óptica en otros entornos

Estadio Deportivo

Las instalaciones deportivas de hoy día se han convertido en mucho más que lugares a los que la

gente va simplemente a ver un partido. Se han construido, o modernizado, para incluir la alta

tecnología que acentúa la experiencia global tanto para los invitados presentes como para los

espectadores desde la comodidad de casa. Los sistemas con base en la fibra óptica representan

soluciones ideales para todos los retos asociados a los entornos del estadio. Las instalaciones

deportivas proporcionan un ejemplo de la puesta en marcha de una infraestructura de fibra óptica.

En un estadio deportivo existen múltiples cámaras de emisión colocadas estratégicamente para

proporcionar una cobertura óptima a una resolución completa HDTV 1080p desde varios

ángulos. La sala de control principal recibe transmisiones de las cámaras en directo a través de la

sala de equipamiento, y utiliza un conmutador de producción grande para seleccionar entre las

transmisiones y las diferentes entradas de los sistemas de cámara lenta, servidores multimedia y

generadores gráficos. De esta manera se proporcionan señales a la sala de equipamiento para

obtener una mayor distribución dentro de la instalación.

Debido a los grandes recorridos entre las ubicaciones y el uso de contenido de alta resolución

dictan la necesidad de distribuir la señal en fibra óptica a través de las instalaciones. El

equipamiento encargado de enviar las señales debe acomodar una gran variedad de formatos de

vídeo estándar y de alta definición, y gráficos de ordenador de alta resolución. (Figura 1). [2]


18

Figura 1 Red de Fibra Óptica en Estadio Deportivo


19

Tecnología en unidades académicas

Las universidades son centros de investigación, al mismo tiempo que instituciones de educación

superior. Estas disponen de múltiples edificios con clases, oficinas, centros informáticos, aulas

universitarias y auditorios. Además son líderes en uso de tecnología para mejorar la experiencia

de aprendizaje y proporcionar instrucciones a zonas remotas y satélites.

Los requisitos para la visualización y el audio dentro de las clases, aulas universitarias y salas de

conferencias varían, dependiendo de las funciones AV de cada ubicación. Las señales de vídeo a

resoluciones de hasta 1920x1200 y de audio estéreo deben transmitirse entre la sala de control y

todos los dispositivos de visualización.

Las clases, salas de conferencias y zonas de videoconferencia deben permitir el envío a una sala

de control central situada en un edificio separado. El cableado de fibra óptica entre los edificios

proporciona conectividad a la sala de equipamiento.

Un sistema de control dentro de cada aula permite el funcionamiento del equipamiento situado

dentro de la misma.

Las distancias entre edificios del campus pueden llegar a exceder los 2 km (6,500 ft), siendo

necesario el uso de cables de fibra óptica monomodo para conectarse a la sala de control

centralizado. La fibra multimodo puede utilizarse dentro de los salones de clases, así como para

conectar salas dentro de edificios que tienen una sala de control. (Figura 2). [2]


20

Figura 2 Red de Fibra Óptica en Unidad Académica

CAPÍTULO I. Marco Teórico


22

En este primer capítulo se estudian los conceptos básicos sobre la fibra óptica, tipos de

instalación, soportería y elementos necesarios para la comunicación entre el Cuarto de

Monitoreo y Operaciones (CMO) y el cuarto de efluentes.

1.1 Consola de Operación

La consola de operación local de un sistema integrado consta de una PC industrial, un monitor a

color, un teclado alfanumérico y un ratón para diversas funciones. Entre las principales funciones

de una consola de operación están:

- Presentación de los diagramas mínimos dinámicos de la subestación.

- Mando y operación de los dispositivos y automatismos del sistema.

- Visualización y cambio de los ajustes de las protecciones.

- Visualización de la información almacenada en los equipos de protección.

- Visualización de medidas periódicas.

- Reconocimiento de alarmas.

- Ajustes de parámetros de automatismos.

- Tratamiento de informes.

Las consolas de operación industrial deben estar configuradas y diseñadas para satisfacer los

requerimientos únicos del ambiente en el que son instaladas, así como cumplir con las

características ergonómicas con el objetivo de reducir la fatiga visual de los operadores y la

tensión ocasionada por tareas repetitivas, maximizando la productividad en sus actividades. [11]

1.2 Cable de red UTP (Unshielded Twisted Pair)

Se trata de una funda plástica externa no blindada, que contiene un conjunto de 8 cables que se

encuentran trenzados entre sí de dos en dos, básicamente de la forma blanco/verde - verde,

blanco/naranja - naranja, blanco/café - café y blanco/azul -azul, lo anterior no indica que al

momento de su uso sea del mismo modo, sino que se combinan según las necesidades. Este cable

permite ser utilizado para la transmisión de datos en las redes informáticas, así como de señales

telefónicas. La forma en que se encuentran trenzados permite que se eliminen ciertas

interferencias electromagnéticas del ambiente y de los demás cables con que compartan

trayectoria, el término blindado o apantallado como también se le conoce, significa que entre la

funda exterior y el conjunto de cables trenzados, existe un recubrimiento de capa metálica que

elimina aún más la interferencia. [12]

Capítulo I. Marco teórico

23

1.2.1 Características del cable de par trenzado.

-Permite la interconexión de equipos en las redes locales, siempre y cuando exista la

infraestructura para ello, por lo que dependen del uso de otros elementos como conectores RJ45,

conectores RJ11, switches, etc.

-Acorde al momento tecnológico, cada tipo de cable permitirá diferentes velocidades de

transmisión, siendo muy importante saber que un cable de una baja velocidad no puede subir su

velocidad, mientras que un cable de alta velocidad si puede bajar su velocidad.

-Se puede armar de diferentes maneras, colocando en sus extremos conectores RJ45 para red,

Keystone Jack s (conector para red tanto telefónico como de red) y conectores RJ11 según las

necesidades.

-Para su uso en instalaciones fijas se debe utilizar el denominado cable de red sólido, en equipos

de cómputo se debe utilizar un tipo de cable denominado "Stranded".

-Tiene un cierto límite de distancia en el largo del mismo, hasta 100 m, ya que a partir de ese

límite, empieza a perder calidad la señal y se da pérdida de datos.

1.2.2 Estándares y categorías del cable de par trenzado.

El estándar se refiere a las convenciones y protocolos que se acordó utilizar para el correcto

funcionamiento entre redes de datos de área local, en el caso del cable se utiliza en base a su

categoría. En la siguiente tabla se muestran los estándares básicos de acuerdo a su mayor uso.

[12]:

a) Por categoría:


24

Tabla 1 Categorías de cable estructurado

CATEGORÍA ANCHO DE

BANDA VELOCIDAD CARACTERÍSTICAS

CAT 1 <.05MHz --- Obsoleto

CAT 2 4 MHz --- Obsoleto

CAT 3 16 MHz --- Obsoleto y no compatible con

sistemas con mayor ancho de banda

CAT 4 20 MHz 16 Mbps Uso en redes Token Ring

CAT 5 100 MHz 100 Mbps Ethernet 100BASE-TX y

1000BASE-T

CAT 5e 100 MHz 100 Mbps Ethernet 100BASE-TX y

1000BASE-T, soporte Ethernet

Gigabit

CAT 6 250 MHz 1000 Mbps Ethernet Gigabit

CAT 6a 500 MHz 10000 Mbps Ethernet 10 Gigabit

Fuente. Informática moderna (2016). El cable de red UTP.

b) Por el uso específico:

- Cable de par trenzado para instalaciones (UTP Sólido): el cuál contiene dentro de cada cable de

par trenzado un sólo hilo conductor (Figura 3), por lo que tiene menor resistencia al movimiento

y a los dobleces, por ende es más económico (Algunos tipos de cable, cuentan también con una

estructura plástica en el centro “espina” para darle mayor resistencia). No se recomienda su uso

en cables de red que se encontrarán en movimiento, como el caso de computadoras e impresoras.

Figura 3 Esquema de cable solido (un conductor de cobre por cable)


25

- Cable de par trenzado para uso común (UTP Stranded o flexible): el cuál contiene dentro de

cada cable varios hilos conductor como se aprecias en la Figura 4, por lo que tiene mayor

resistencia al movimiento y a los dobleces ya que si se llega a romper un hilo, los demás siguen

conduciendo la señal, por ende es más caro. Se puede utilizar para cualquier aplicación y es el de

mayor uso y consumo.

Figura 4 Esquema de cable Stranded (Varios conductores de cobre por cable)

c) Por el blindaje:

- Cable de par trenzado sin blindaje UTP (Unshielded twisted pair): el cuál no tiene ningún tipo

de aislante que permita una mayor protección contra interferencias electromagnéticas. Es el tipo

de cable que más se utiliza para aplicaciones cotidianas de red.

- Cable de par trenzado blindado STP (Shielded Twisted Pair): el cuál tiene los cables de cobre

con un aislamiento dentro de una cubierta protectora, lo que le da una mayor inmunidad al ruido,

alrededor de 150Ω.

- Cable de par trenzado global FTP (Folied Twisted Pair): el cuál tiene una pantalla protectora en

toda la estructura del cable en forma trenzada, alcanzado inmunidad al ruido de hasta 150 Ω.

d) Por la fabricación manual o automatizada:

- Armado: se trata de todo aquel cable de red que se realiza utilizando el método tradicional de

elaboración de cable funcional con las piezas y herramienta, por las personas involucradas en el

ambiente informático y de redes, el precio de armarlo es relativamente económico.


26

Figura 5 Cable armado de forma tradicional

- Patch Cord (cable de acoplamiento): se trata de todo aquel cable de red que se vende empacado

y que por su fabricación en instalaciones especializadas, tiene un estricto control de calidad y

prácticamente no tienen falla alguna, ya que fueron probados exhaustivamente, por lo que su

precio es también mucho más alto.

Figura 6 Cable prefabricado

1.3 Gabinete del Sistemas de Control Distribuido (DCS)

Los controles distribuidos están destinados a solucionar esta preocupación teniendo

múltiples computadores, cada una responsable de un grupo de lazos PID, distribuidos por

las instalaciones y enlazados para compartir información entre ellas y con las consolas de

operación. Ahora ya no había la preocupación de tener todos los lazos en un solo

computador. La distribución de los computadores o controladores también ordenan el


27

cableado de señales, dado que ahora cientos o miles de cables de instrumentos solo tienen

que llegar hasta los nodos distribuidos, y no todo el camino hasta llegar la sala de control

centralizada. Solo los cables de la red tienen que estar enlazando a los controladores,

representando una drástica reducción de cableado necesario. Además, el control distribuido

introdujo el concepto de redundancia en los sistemas de control industrial, donde la

adquisición de señales digitales y las unidades de procesamiento estaban equipadas con un

"spare" o "repuesto" para que automáticamente tomen el control de todas las funciones críticas

en caso de ocurra una falla primaria. En la siguiente Figura 7 se muestra una arquitectura típica

de un Sistema de Control Distribuido (DCS):

Figura 7 Esquema representativo DCS

Los controladores y tarjetas de entradas y salidas están ubicados dentro de gabinetes en

racks que otorgan cierto orden a los equipos alojados en el gabinete. Cada rack contiene

un procesador para implementar todas las funciones de control necesarias, con tarjetas


28

individuales de entrada y salida (I/O) para convertir las señales de analógicas a digitales o

vice-versa. La redundancia de procesadores, redundancia de cables de red e incluso

redundancia de tarjetas I/O es implementada para prevenir la falla en algún componente. Los

procesadores de los DCS son usualmente programados para realizar una rutina de auto-revisión

en sus componentes redundantes del sistema para asegurar la disponibilidad de los equipos

en caso de alguna falla.

Si incluso hubiera una falla total en uno de los racks de control, solo los lazos PID de

este único rack serán afectados, ningún otro lazo del sistema. Por otro lado, si los cables de

red fallan, solo el flujo de información entre estos dos puntos se dañaría, el resto del sistema

continua comunicando la información normalmente. Por lo tanto, una de las "leyes" o

características clave de un DCS es su tolerancia a fallas serias: sin importar la falla de hardware

o software el impacto en el control del proceso es minimizado por el diseño. [13]

1.4 Sistema de charola portacable

La unidad o ensamble de unidades o secciones con sus accesorios asociados, que forman un

sistema estructural utilizado para asegurar o soportar cables y canalizaciones.

Las charolas portacables tienen una función muy importante en la industria, ya que nos permiten

tener una buena distribución de fuerza en toda la instalación eléctrica.

Los sistemas de canalización y soporte de cables eléctricos sirven para dar dirección y

distribución de una forma clara y ordenada. Son de fácil instalación y no requieren de la

elaboración de zanjas en la obra.

Las charolas portacables son flexibles, ajustables y de poco mantenimiento lo que permite que se

adecuen en el futuro de acuerdo a las necesidades de cada cliente. Además facilitan la reparación,

corrección, incremento de vías eléctricas, ubicación de fallas; dado que su exposición al aire libre

facilita su supervisión y modificación, así como una constante ventilación de los cables de

energía evitando sobrecalentamiento.

Las charolas portacables pueden ser usados para tender cables de corriente, fuerza, señalización,

control, alumbrado; todos estos deben tener su respectivo aislamiento para su óptimo

funcionamiento. [14]


29

1.4.1 Uso de las charolas portacables en la industria

Las charolas portacables eléctricas son utilizadas en una gran variedad de industrias algunos

ejemplos son:

- Metal – mecánica.

-Almacenes de distribución.

- Cementera.

- Petroquímica.

- Generación de energía.

- Naves industriales.

- Centros comerciales y autoservicios.

- Industria automotriz.

- Minería.

- Hotelería.

- Hospitales.

1.4.2 Tipos de charola portacable.

Las charolas son necesarias para el tendido de cables y otros materiales como mangueras en una

construcción de tipo industrial, comercial, edificios como hospitales y hoteles entre otros.

Existen diferentes tipos y medidas de charolas portacables, para su instalación en necesario

contar con los accesorios necesarios para la sujeción de las mismas.

1.4.2.1 Charola tipo escalera.

La charola tipo escalera es un sistema de soporte utilizado para guiar cables, tubería, etc., con

gran resistencia a la carga.

Materiales y acabados de fabricación:

-Aluminio.

Aplicaciones recomendadas: exteriores (excepto atmosferas que contengan ácidos o sales de

cloro).

-Acero galvanizado en inmersión en caliente.

Aplicaciones recomendadas: para ambientes corrosivos y salinos.

-Acero inoxidable.


30

Aplicaciones recomendadas: para ambientes relacionados con la industria alimenticia y el sector

salud.

Los accesorios de ensamble (tornillos, tuercas y arandelas) son de acero con acabado

galvanizado.

El aluminio es seleccionado para estos sistemas por su resistencia mecánica y por resistencia a la

corrosión ya que forma una película de óxido de aluminio renovable que lo protege después de

sufrir raspones o ralladuras. Además el aluminio es ligero lo que hace que una charola

portacables tenga un peso menor en comparación con el acero de más de la mitad de su peso lo

que facilita la instalación y reduce la carga en las estructuras. La propiedad del aluminio al no ser

magnético reduce al mínimo las perdidas eléctricas.

1.4.1.2 Charola tipo malla.

Es un sistema de soporte para cable cuya característica principal es la ligereza de su construcción.

De igual forma son soportes que se catalogan dentro de un rango de baja capacidad de carga. Para

aplicaciones en el sector electrónico: cuartos de control, sitios de servidores, y aplicaciones de

voz y datos. [15]

Materiales y acabados de fabricación. [16]

-Galvanizado Electrolítico.

Aplicaciones recomendadas: Interiores controlados.

-Pre-galvanizado.

Aplicaciones recomendadas: Semi industrial e interiores.

-Galvanizado por inmersión en caliente.

Aplicaciones recomendadas: Exteriores, ambientes corrosivos.

-Acero Inoxidable 304L.

Aplicaciones recomendadas: procesamiento de alimentos, áreas húmedas.

-Acero Inoxidable 316L.

Aplicaciones recomendadas: ambientes altamente corrosivos y aplicaciones marinas.

1.4.1.3 Procedimiento para selección de la charola [17]

Pasos:

1. Determinar la sección que ocuparan los cables, así como el peso de los mismos.


31

2. Resolver las ecuaciones (1) y (2) para obtener la “sección mínima de charola necesaria” y la

“carga uniformemente distribuida”.

(1). Sección mínima de la charola:

𝑆 =(𝑘 ∗ (100 + 𝑅) ∗ 𝑆 )

100

(2). Carga uniformemente distribuida:

𝑃 =(100 + 𝑅) ∗ 𝑃

100

S [mm] = Sección Mínima en mm2

K = Coeficiente de relleno, es el factor de apilamiento de los cables y se puede considerar igual a

1.40 para cables de sección mayor a 2.5 mm2

R = Porcentaje de ampliación (30 - 50%)

Sc = Sumatoria de las áreas de todos los cables en milímetros

Pc = Peso de los cables totales [kg/m]

P = Carga uniformemente distribuida [kg/m]

3. Determinar la charola adecuada en virtud a los resultados (1) y (2) y de la altura del soporte

estimado.

Para que el sistema de soportes porta cables cumpla los requerimientos técnicos, se selecciona el

espesor de la misma en función a la capacidad de carga.

Comercialmente existen 3 categorías de carga:

A = 74.4 kg/m

B = 111.60 kg/m

C= 148.80 kg/m

Existen 4 categorías para distancias entre soportes:

1 = 2.44 m

2 = 3.66 m

3 = 4.87 m

4 = 6.09 m

Para que el sistema de soportes porta cables cumpla los requerimientos técnicos, se selecciona el

espesor de la misma en función a la capacidad de carga.


32

4. Si el resultado del cálculo es menor a 74.4 kg/m o la sección mínima de la charola es menor a

15 cm, se usa la charola tipo malla.

1.5 Fibra óptica

La fibra óptica es un medio de transmisión físico capaz de brindar velocidades a larga distancia,

se emplea en redes de datos, consiste en un hilo 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 se

propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de

reflexión total. La fuente de luz puede ser láser o un led.

La fibra óptica se utiliza principalmente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran

cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las

de cable convencional. [3]

1.5.1 Funcionamiento

La luz se mueve a la velocidad de la luz en el vacío (299 792 458 m/s), sin embargo, cuando se

propaga por cualquier otro medio, la velocidad es menor, así, cuando la luz pasa de propagarse

por un cierto medio a propagarse por otro determinado medio, su velocidad cambia, sufriendo

además efectos de reflexión (cuando la luz rebota en el cambio de medio, como la luz reflejada

en los cristales) y de refracción (cuando la luz, además de cambiar el módulo de su velocidad,

cambia de dirección de propagación).

Dependiendo de la velocidad con que se propague la luz en un medio o material, se le asigna un

Índice de Refracción "n", un número deducido de dividir la velocidad de la luz en el vacío entre

la velocidad de la luz en dicho medio. Los efectos de reflexión y refracción que se dan en la

frontera entre dos medios dependen de sus índices de refracción. [4]

1.5.1.1 Ventajas de la fibra óptica

Gran capacidad: La fibra óptica tiene la capacidad de transmitir grandes cantidades de

información. Con la tecnología presente se pueden transmitir 60.000 conversaciones

simultáneamente con dos fibras ópticas. Un cable de fibra óptica [2 cm de diámetro exterior

(DE)] puede contener hasta 200 fibras ópticas, lo que incrementaría la capacidad del enlace a

6.000.000 de conversaciones. La diferencia es notable cuando se compara con la capacidad de los


33

cables convencionales: un gran cable multipar puede llevar 500 conversaciones, un cable coaxial

puede llevar 10.000 conversaciones y un enlace de radio por microondas o satélite puede llevar

2.000 conversaciones.

Tamaño y peso: Un cable de fibra óptica tiene un diámetro mucho más pequeño y es más ligero

que un cable de cobre de capacidad similar. Esto lo hace fácil de instalar, especialmente en

ubicaciones donde ya existen cables (tales como dos tubos ascendentes de los edificios) y el

espacio es escaso.

Interferencia eléctrica: La fibra óptica no se ve afectada por la interferencia electromagnética

(EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI) y no genera interferencia por sí misma. Puede

suministrar un camino para una comunicación limpia en el más hostil de los entornos EMI. Las

empresas eléctricas utilizan la fibra óptica a lo largo de las líneas de alta tensión para

proporcionar una comunicación clara entre sus estaciones de conmutación. La fibra óptica está

también libre de conversaciones cruzadas. Incluso si una fibra radiara, no podría ser recapturada

por otra fibra óptica.

Aislamiento: La fibra óptica es dieléctrica. Las fibras de vidrio eliminan la necesidad de

corrientes eléctricas para el camino de la comunicación. Un cable de fibra óptica propiamente

dieléctrico no contiene conductores eléctricos y puede suministrar un aislamiento eléctrico

normal para multitud de aplicaciones. Puede eliminar la interferencia originada por las corrientes

a tierra o por condiciones potencialmente peligrosas, causadas por descargas eléctricas en las

líneas de comunicación, como los rayos o las faltas eléctricas. Es un medio intrínsecamente

seguro que se utiliza a menudo donde el aislamiento eléctrico es esencial.

Seguridad: La fibra óptica ofrece un alto grado de seguridad. Una fibra óptica no se puede

intervenir por medio de mecanismos eléctricos convencionales como conducción superficial o

inducción electromagnética, y es muy difícil de pinchar ópticamente. Los rayos luminosos viajan

por el centro de la fibra y pocos o ninguno pueden escapar. Incluso si la intervención resultara un

éxito, se podría detectar monitorizando la señal óptica recibida al final de la fibra. Las señales de

comunicación vía satélite o radio se pueden intervenir fácilmente para su decodificación.

Seguro para entornos peligrosos: El cable de fibra óptica está compuesto en gran parte por vidrio,

el cual no transporta corriente eléctrica, irradia energía o produce calor o chispas. La fibra óptica


34

puede instalarse de forma segura en entornos peligrosos, incluyendo refinerías de petróleo,

explotaciones mineras o plantas químicas sin el peligro de generar una chispa eléctrica.

Fiabilidad y mantenimiento: La fibra óptica es un medio constante y no envejece. Los enlaces de

fibra óptica bien diseñados son inmunes a condiciones adversas de humedad y temperatura e

incluso se pueden utilizar para cables subacuáticos. La fibra óptica tiene también una larga vida

de servicio, estimada en más de treinta años para algunos cables. El mantenimiento necesario

para un sistema de fibra óptica es menor que el requerido para un sistema convencional, debido a

que se utilizan pocos repetidores electrónicos en un enlace de comunicaciones; el cable no tiene

cobre que se pueda corroer y causar pérdida de señales o señales intermitentes; además el cable

no se ve afectado por cortocircuitos, sobretensiones o electricidad estática.

Versatilidad: Los sistemas de comunicaciones por fibra óptica son los adecuados para la mayoría

de los formatos de comunicaciones de datos, voz y vídeo. Estos sistemas son adecuados para

RS232, RS422, V.35, Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet, 2/4 cable de voz, señal E&M,

video compuesto y mucho más.

Expansión: Los sistemas de fibra óptica bien diseñados se pueden expandir fácilmente. Un

sistema diseñado para una transmisión de datos a baja velocidad, por ejemplo, T1 (1,544 Mbps),

se puede transformar en un sistema de velocidad más alta, OC-12 (622 Mbps), cambiando la

electrónica. El cable de fibra óptica utilizado puede ser el mismo.

Regeneración de la señal: La tecnología presente puede suministrar comunicaciones por fibra

óptica más allá de los 70 Km. antes de que se requiera regenerar la señal, la cual puede

extenderse a 150 Km. usando amplificadores láser. Futuras tecnologías podrán extender esta

distancia a 200 Km. y posiblemente 1.000 Km. El ahorro en el costo de equipamiento del

repetidor intermedio, así como su mantenimiento, puede ser sustancial. Los sistemas de cable

eléctrico convencional pueden, en contraste, requerir repetidores cada pocos kilómetros. [5]

1.5.1.2 Limitaciones de la fibra óptica

- El costo de instalación es elevado.

- El costo relativamente alto en comparación con los otros tipos de cable.

- Fragilidad de las fibras.


35

- Los diminutos núcleos de los cables deben alinearse con extrema precisión al momento de

empalmar, para evitar una excesiva pérdida de señal.

- Dificultad de reparar un cable de fibra roto. [6]

Tabla 2 Ventajas y desventajas de la fibra óptica ante otras soluciones

CUADRO COMPARATIVO

Medio de

Transmisión

Costo Atenuación Interferencia Ventajas Desventajas

UTP Menor Alta Alta Es de fácil

instalación

Es más propenso al

ruido y las

interferencias

STP Medio Alta Alta Reduce la

diafonía y fuera

del cable (EMI y

FRI)

Es más costoso y

difícil de instalar

Cable

Coaxial

Medio Media Media La tecnología es

muy conocida

Dependiendo de la

tecnología (Thinnet

o Thicknet) el

cable es demasiado

rígido

Fibra Óptica Mayor Baja Ninguna Excepcional para

comunicación a

larga distancia

Alto costo

Fuente. FIBREMEX (2016). Biblioteca técnica.

1.5.2 Construcción de fibra óptica

Existen diferentes materiales y tipos de construcción de la fibra óptica, la selección de la fibra

óptica depende de las funciones requeridas, ya sea para comunicaciones de alta velocidad o para

usos menos demandantes.

1.5.2.1 Fibra óptica de plástico

La fibra óptica de plástico (POF), es una opción atractiva para muchas aplicaciones por su poco

peso, facilidad de uso y bajo coste. El diámetro del núcleo de la POF, normalmente de 960 μm, es


36

aproximadamente 100 veces más grande que el de la fibra de vidrio, como se muestra en la

Figura 8. Su limitado ancho de banda y alta atenuación han relegado a la POF a aplicaciones de

baja velocidad y de alcance limitado.

Figura 8 Fibra Óptica de Plástico

1.5.2.2 Fibra óptica de plástico de índice gradual.

La fibra óptica de plástico de índice gradual (GI-POF) ha sido diseñada para proporcionar una

económica alternativa a la fibra de vidrio en la transmisión de señales multi-gigabit a corta

distancia. Está disponible con tamaños del núcleo de 50 µm, 62,5 µm o 120 µm, con un tamaño

del revestimiento de 490 µm o 750 µm. Normalmente funcionan a una longitud de onda de

650 nm, 850 nm o 1300 nm. La atenuación está normalmente entre 40 dB/km y 100 dB/km, y la

distancia de transmisión máxima de una señal Gigabit Ethernet es de 100 metros (328 ft) o

menos.

1.5.2.3 Fibra óptica de vidrio

La fibra de vidrio dispone de una atenuación ultra baja y puede transportar señales de vídeo a

distancias extremas. Al estar hecha de vidrio, la fibra óptica no es susceptible a interferencias de

las señales eléctricas externas, como los sistemas de climatización y no sufre bucles de tierra.

Además, la fibra no emite una señal eléctrica, lo cual la hace una opción muy atractiva para

transmisiones seguras en instalaciones gubernamentales. La ausencia de una señal eléctrica

también elimina cualquier posibilidad de una chispa, lo que permite utilizar la fibra óptica de

forma segura en entornos peligrosos o explosivos. [2]


37

1.5.3 Anatomía de una fibra óptica

Componentes de la Fibra óptica

Los cables de fibra óptica están formados por dos componentes básicos, los cuales deben ser

seleccionados adecuadamente en función del trabajo a desarrollar:

-Núcleo óptico: Formado por el conjunto de las fibras ópticas, conforma el sistema guía-ondas

responsable de la transmisión de los datos. Sus características vendrán definidas por la naturaleza

de la red a instalar. Definirá si se trata de un cable con fibras Monomodo, Multimodo o mixto.

-Elementos de protección: Su misión consiste en proteger al núcleo óptico frente al entorno en el

que estará situado el cable, y consta de varios elementos (Cubiertas, armadura, etc.) superpuestos

en capas concéntricas a partir del núcleo óptico. En función de su composición, el cable será

interior, exterior, para instalar en conducto, aéreo, etc.

La fibra óptica de vidrio se fabrica con un diámetro estándar de 125μm. En el centro de la fibra

de vidrio está el núcleo. Al igual que el conductor de un cable de cobre, el núcleo de una fibra

transporta luz con información de un punto a otro. Alrededor del núcleo está el revestimiento, que

tiene un índice de refracción menor que el del núcleo. La función del revestimiento es reflejar la

luz de vuelta al núcleo, manteniendo el recorrido de la luz a través de la fibra. El núcleo y el

revestimiento forman juntos una fibra de vidrio sólida. Una cubierta protectora de 250μm se

aplica a la fibra de vidrio desnuda durante el proceso de fabricación como capa protectora.

Opcionalmente, una cubierta protectora secundaria de 900μm puede añadirse a la fibra para

proporcionar un refuerzo y protección adicionales como se muestra en la Figura 9. La cubierta

secundaria está hecha de un material más duro que la cubierta protectora de 250μm y se aplica

normalmente a fibras que se utilizan en cables de interior con revestimiento ceñido. Los cables de

tubo holgado de exterior utilizan normalmente la cubierta de fibra de 250μm, sin añadir la

cubierta secundaria. [2]


38

Figura 9 Anatomía de la fibra óptica

1.5.4 Instalación y terminación de cables de fibra óptica

Los cables de fibra óptica son susceptibles a sufrir daños si no se tiene una instalación y

terminación de fibra óptica adecuada, es necesario tener conocimientos básicos de los daños que

se pueden causar ya sea una por una macrocurvatura o microcurvatura, así como los diferentes

tipos de terminación.

1.5.4.1 Instalación

Una de las partes integrales en un sistema es la infraestructura de cableado que transporta las

señales de vídeo, audio y control. El menor peso y tamaño de los cables de fibra óptica se traduce

en una instalación más fácil y conductos más pequeños, lo que significa un menor coste en la

instalación. La fibra óptica ocupa muy poco espacio en soportes de cables y es fácil de sacar por

los conductos. Como se muestra en la Figura 10.

Figura 10 Comparación de tamaño de cables contra cable de fibra óptica

Muchas de las preocupaciones al instalar cable coaxial se aplican para el cable de fibra óptica. Al

igual que con los cables coaxiales, los cables de fibra óptica tienen un radio de doblez mínimo

que no debe excederse. Por ejemplo, el cable coaxial mostrado en la Figura 10, tiene un radio de


39

doblez mínimo de 22,8 cm (9 in) y el cable de fibra tiene un radio de doblez mínimo de 5 cm (2

in). Como regla general, ningún cable de fibra óptica debe doblarse más de 20 veces el diámetro

del cable. Las fibras más nuevas también están disponibles con un radio de doblez más estrecho.

La acción de doblar por encima del radio de doblez recomendado se conoce como

macrocurvatura y puede conllevar pérdidas añadidas en el cable. Si el doblez es lo

suficientemente grande, la luz se escapa por el revestimiento, como se observa en la Figura 11,

teniendo como resultado una pérdida de señal.

Figura 11 Macrocurvatura

Al igual que con el cable coaxial, se debe tener cuidado con el cable de fibra óptica para evitar

torsiones, vueltas y abrazaderas de cable o bridas demasiado tensas. En el cable coaxial estos

dobleces pueden dañar el blindaje o la espuma dieléctrica que otorga al cable sus propiedades

eléctricas. En los cables de fibra óptica, estos dobleces pueden provocar imperfecciones

microscópicas llamadas microcurvaturas, como se observa en la Figura 12.

Figura 12 Microcurvatura


40

Las microcurvaturas provocan atenuación añadida en la fibra. Sin embargo, la distribución

correcta del cableado reduce la probabilidad de este tipo de pérdida. [2]

1.5.4.2 Terminación

Estos son tres métodos de terminación comunes que están disponibles para los instaladores:

- Sistemas de conector prepulido.

- Terminación de fibra pulida y con epoxi.

- Conectores con empalme en latiguillo. [2]

1.5.5 Tipos de conexión de fibra óptica:

Los métodos de conexión de fibra óptica son muy variados, el que utilice dependerá mucho de la

marca. Estos cuatro métodos son los más comunes:

Epóxico (curado de 110° a 120°)

En este método se debe tener una resina y un endurecedor, que se deben mezclar por un lapso no

menor a 2 minutos, posteriormente se debe dejar reposar por un lapso de 15 minutos antes de su

aplicación y curado, este deberá ser a una temperatura de 110º a 120º durante 7-8 minutos.

Curado en Frío (anaeróbico)

Este método es muy similar al anterior, ya que se mezclan la resina y el endurecedor, la

diferencia es que en este método, no es necesario realizar el curado, ya que la mezcla se endurece

en un lapso de 4 a 5 segundos, dependiendo del endurecedor.

Crimpeado (Pre pulido)

Este método se realiza utilizando una pinza especial creada por AMP, debido a que este proceso

sólo se puede aplicar a una marca de conectores. Este método no requiere de epóxico, ya que se

realiza haciendo presión con una herramienta especial.

Hot Melt (3M)

En este método el epóxico se encuentra endurecido dentro de los conectores, la función del horno

es volver maleable el epóxico para introducir la fibra y que posteriormente, cuando regrese a su

estado sólido, quede fijo y se pueda realizar el terminado. [7]


41

1.5.6 Tipos de fibra óptica.

La luz tiene muchos modos o caminos de propagación, debido a esto la longitud recorrida por los

rayos es distinta, por lo que un impulso de luz a la entrada de la fibra, saldrá dispersa por el

extremo opuesto, con lo cual queda limitado el ancho de banda de la fibra óptica. Respecto a su

modo de propagación, la fibra óptica se clasifica de la siguiente manera:

1.5.6.1 Fibra óptica monomodo.

Las dimensiones del núcleo son comparables a la longitud de onda de la luz, por lo cual hay un

solo modo de propagación y no existe dispersión. El ancho de banda de un sistema de fibra

monomodo está limitado por la dispersión cromática material y por la dispersión cromática guía-

onda, la cual se especifica en la forma picosegundos/ (nanómetro * kilómetro) (ps/nm*km).

También está limitado por parámetros del equipo tales como los tiempos de subida del generador

de luz y del fotodetector. Hay fibras ópticas monomodo convencionales con una dispersión

cercana a cero a 1550nm y que se conocen como fibras de dispersión desplazada. También hay

fibras ópticas con dispersión cercana a cero tanto a 1310 como a 1550nm, y se conocen como

fibra óptica de dispersión plana. Figura 13. [2]

Figura 13 Fibra óptica monomodo de dispersión plana

1.5.6.2 Fibra óptica multimodo

Contiene varios modos de propagación, lo que ocurre en consecuencia el efecto de dispersión. La

fibra óptica multimodo se subdivide en:

-Índice escalón (STEP INDEX): Presenta dispersión, reducido ancho de banda y su costo es bajo

debido a que su producción es tecnológicamente sencilla. Figura 14.


42

Figura 14 Fibra óptica multimodo de índice escalonado

-Índice gradual (GRADED INDEX): Su costo es más elevado, pero su ancho de banda también

es mucho mayor (Figura 15).

Figura 15 Fibra óptica multimodo de índice gradual

En las fibras multimodo, se puede disminuir la dispersión haciendo variar lentamente el índice de

refracción entre el núcleo y el recubrimiento (multimodo de índice gradual).

El índice de refracción se concentra más hacia el núcleo de la fibra óptica y menos hacia los

extremos. Por otra parte, la velocidad de propagación es inversamente proporcional al índice de

refracción. Por ello, los modos que se propagan por el centro, lo harán a menor velocidad que los

que recorren un camino más largo, como son los que se desplazan por la periferia de las fibras

ópticas. Consecuentemente, se tiende a compensar la dispersión en las fibras multimodo con un

índice de refracción gradual. La dispersión del pulso de luz dentro de la fibra, depende

fundamentalmente, del perfil del índice de refracción de la fibra óptica y del diámetro del núcleo.

El perfil del índice de refracción varía según el tipo básico de fibra óptica (monomodo,

multimodo o índice gradual y multimodo índice escalón). [2]

1.5.7 Conectores

En la actualidad existen una gran variedad de conectores usados para la terminación y

comunicaciones de la fibra óptica. [19]Los más comunes son:


43

ST (Straight Tip o punta recta):

Es el conector más usado especialmente en terminaciones de cables multimodo y para

aplicaciones de redes.

Figura 16 Conector tipo ST

SC (Subscriber Connector, “Square Connector” o conector de suscriptor):

Conector de bajas pérdidas, muy usado en instalaciones de fibra óptica monomodo y aplicaciones

de redes y CATV.

Figura 17 Conector tipo SC

-LC (Lucent Connector or “Little Connector” o conector pequeño):

Conector más pequeño y sofisticado, usado en transceivers y equipos de comunicación de alta

densidad de datos.


44

Figura 18 Conector tipo LC

-FC (Ferule Connector ó conector ferula):

Conector usado para equipos de medición como OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).

Además comúnmente utilizado en conexiones de CATV.

Figura 19 Conector tipo FC

-SMA (Sub Miniature A o conector sub miniatura A):

Figura 20 Conector tipo SMA

1.6 Distribuidor óptico o patch panel

Un distribuidor óptico es el dispositivo encargado de separar los cables de fibra óptica en hilos

individuales y organizarlos para dar versatilidad de conexión a la red de comunicación. Por lo

regular están construidos de acero laminado con un acabado de pintura en polvo horneada color

negro y situado en un rack.


45

Comúnmente es usado para la terminación de cables de fibra óptica debido a que en su interior

cada hilo se fusiona a un acoplador ST, FC, SC, LC, etc. Ya sea simplex o dúplex según sea

requerido, reduciendo el tiempo y materiales extras usados en la instalación. Al hacer los

empalmes de conexión dentro del distribuidor se proporciona protección mecánica aumentando la

seguridad del sistema óptico.

Las cajas de empalme interior/exterior aseguran la protección de los empalmes, contienen puertos

de entrada/salida para el cableado, en las cajas tiene la opción de sujetar el cableado para mayor

protección de las fibras. La caja asegura la protección de los empalmes, pueden alojar desde 2

hasta 4 charolas de empalme con una capacidad de 24, 48 o 96 fibras. Las charolas de empalme

ofrecen un diseño innovador con las secciones divididas en segmentos, permitiendo el acceso

individual a cada una sin interrumpir señal a las demás fibras.

1.7 Canalización para el cable de fibra óptica

Los cables de fibra óptica se integran de diferentes tamaños dependiendo del número de hilos, de

igual manera para su protección se utilizan microtubos, estos a la vez se pueden integrar en

multitubos para su canalización hasta su destino.

1.7.1 Microtubo

Tubo de material termoplástico, totalmente dieléctrico, libre de halógeno y retardante del fuego,

fabricado especialmente para instalar cables de fibra óptica, de uno o más hilos, con aire o

nitrógeno a presión, que pude ser instalado individualmente o puede ser integrado en un

multitubo en conjunto con otros microtubos (Figura 21).

1.7.2 Multitubo

Conjunto de 2 a 19 microtubos, agrupados en la misma cubierta, de material termoplástico,

totalmente dieléctrico, libre de halógeno y retardante del fuego, con cubierta exterior adecuada

para instalación directamente enterrada en cualquier tipo de terreno, con o sin armadura metálica

o totalmente dieléctrico (Figura 21).


46

Figura 21 Microtubos y multitubos

La combinación de los parámetros y los materiales de canalización es un factor crítico

para determinar los requisitos de instalación de tipos de cable específicos cuando se utilizan

técnicas con aire a presión (por ejemplo, hermeticidad al aire, forma circular, coeficiente de

fricción, espesor de la pared, etc.). El diámetro máximo de la canalización depende del tipo de

máquina que se utilice.

El diámetro interno de la canalización debe garantizar la correcta instalación del cable.

1.8 Microzanjado

La microzanja constituye una nueva y ventajosa técnica de construcción para canalizaciones de

cables ópticos en suelos urbanos. Esta consiste en la excavación de una zanja de tamaño reducido

en el asfalto de manera rápida y económica, en la cual se introducen uno o varios microtubos

como se muestra en la Figura 22.

En estas microzanjas se tienden los multitubos que guían la fibra óptica incluyendo tubos

disponibles para futuras ampliaciones.

Mediante una máquina cortadora se realiza la apertura de la microzanja, preferentemente sobre la

calzada. Para evitar la excesiva ocupación de vía pública, la apertura en el terreno se construye lo

más cercano posible al borde de la vialidad pero sin invadir el paso peatonal para separarse de

otros servicios existentes tales como alumbrado, drenajes, etc.


47

Figura 22 Microzanjado en vialidad Urbana

Una de las muchas ventajas que aporta esta técnica, además de la comentada mínima ocupación

de vía pública es la de poder realizar las obras por mitad de la calzada sin necesidad de tener que

hacer cortes prolongados de las calles afectadas además que no hace falta cortar la circulación del

tráfico en la zona.

Es una técnica apropiada para zonas adoquinadas de las ciudades. El daño causado a las calles es

mínima por lo que el costo de reparación es menor frente a la aplicación de otras técnicas.

Antes de proceder a la colocación de los microductos se limpia la microzanja con aire a presión.

Después la microzanja se rellena generalmente con un mortero especial adecuado para este tipo

de trabajos y se emplea una maquinaria que permita la correcta aplicación del mismo.

En trazados urbanos se construyen registros debido a los bruscos cambios de dirección para poder

correr por las diferentes calles. Además suelen ser más frecuentes las derivaciones a diferentes

equipos o instalaciones lo que provoca hacer segregaciones en el cable de fibra y colocar cajas de

empalme para ello.

La media de colación de los registros de derivación viene determinada por el número de lugares

al que llega la fibra y las longitudes de las calles. Los registros que se colocan son prefabricados

comúnmente de hormigón y con tapa, en donde se va a colocar una caja de empalme.


48

1.9 Instalación de cables de fibra óptica con aire a presión

La instalación con aire a presión consiste en inyectar un flujo de aire continuo de alta velocidad

en el cable con una fuente de aire o gas. La fuerza del aire empuja el cable y lo hace avanzar a

una velocidad convencional que puede soportar el equipo (Figura 23).

Por lo general, la carga aplicada al cable es de un orden de magnitud inferior al de la fuerza

que normalmente se utiliza con otros métodos de instalación, como las técnicas de tracción,

reduciendo así los riesgos y daños de instalación. Además, con esta técnica las flexiones en la

trayectoria de las canalizaciones no son un problema importante, como es el caso en las técnicas

de tracción, de modo que se puede aumentar la velocidad de instalación y se pueden instalar

cables de longitud más larga. Los cables se instalan sin tensión aparente, lo que permite que estén

distendidos en la canalización hasta que se termina la instalación.

Figura 23 Instalación de Fibra Óptica por soplado

Hay diversas variantes de instalación: con/sin émbolo en la punta del cable, o con un émbolo

con fugas. En el caso de la variante sin émbolo, no hay fuerza de tracción en la punta del cable: el

flujo de aire aplica una fuerza distribuida en todo el cable. Además, no se necesita la conexión de

un cordón de tracción.


49

1.9.1 Consideraciones sobre los elementos durante la instalación del cable

Para la correcta instalación del cable es necesario tener en cuenta las dimensiones, la canalización

y la ruta que sigue el cable, el fluido se va a requerir para el empuje del cable, así como los

equipos necesarios para su instalación.

1.9.1.1 Cable

La longitud de instalación máxima es función de la rigidez y el peso del cable. Un cable

muy flexible sólo se pude empujar con una fuerza pequeña y sería necesario utilizar un

elemento adicional en la punta del cable, parecido a un embolo que permita que la corriente de

aire fluya a través de él y ejerza una fuerza de tracción pequeña en la punta del cable.

También podría ser necesario este elemento cuando el diámetro del cable es muy pequeño

en comparación con el diámetro interno de la canalización.

Cuando se emplea un émbolo en la punta del cable, se ejerce una fuerza de tracción sobre el

cable. En este caso, no se debe exceder la tensión máxima del cable (Figura 24), que depende del

diseño del mismo.

Figura 24 Cable de Fibra Óptica

El coeficiente de fricción de la funda del cable y las propiedades de fricción del revestimiento de

la canalización (bastante reducidas) son críticos. Ambos deberán ser lo menor posible y

dependerán de la elección del recubrimiento del cable y las características de la canalización.

La utilización de un lubricante adecuado, en caso necesario, es un factor importante para

lograr un rendimiento óptimo. [10]


50

1.9.1.2 Ruta del cable

Se deben evitar las curvas muy cerradas ya que la longitud de instalación máxima depende

del número de curvas, su ubicación, su forma y las pendientes en la ruta del cable. Por lo

general, cuanto más recta sea la canalización más larga será la longitud de instalación

posible. [10]

1.9.1.3 Aire comprimido

Normalmente se utiliza un compresor local para generar el flujo de aire de alta velocidad

que empuja el cable por la canalización. La presión máxima del compresor depende del tipo de

equipo que se utilice. Por lo general, la presión es aproximadamente de 10-12bar. La tasa del

flujo en la salida del compresor depende del tipo de equipo y también del diámetro interno de la

canalización.

Normalmente, cuanto más pequeño sea el diámetro de la canalización, menor será la tasa de flujo

de aire y más corta la longitud de la instalación, para un diseño de cable específico.

La temperatura del aire comprimido tiene una gran influencia en los parámetros más importantes.

A temperaturas altas el material del revestimiento del cable y de la canalización empieza a

ablandarse.

Esto aumenta la fricción entre el cable y la canalización, provocando una reducción de la calidad

de funcionamiento del sistema. A temperaturas ambiente superiores a 30° C es muy

recomendable la utilización de un equipo de refrigeración por aire instalado entre el compresor y

el sistema de aire comprimido. [10]

1.9.1.4 Máquina para introducir el cable

Esta máquina consta de un dispositivo mecánico que aplica una fuerza sobre el cable y controla

su velocidad de introducción en la canalización. El dispositivo se controla mediante un motor de

aire o hidráulico, con un aparato manual y automático de arranque-paro. Este elemento puede

basarse en dos principios de construcción: empuje del cable mediante una correa de transmisión

de oruga de goma y empujarlo mediante tracción por rueda dentada. (Figura 25).


51

Figura 25 Máquina de soplado de fibra óptica

1.10 Investigación en el terreno

Para reducir al mínimo el riesgo de errores debidos a la utilización de mapas no actualizados o a

las posibles diferencias entre planos "de proyecto" y planos "de instalación" debe efectuarse

una investigación directa en el terreno.

A continuación se describen las técnicas disponibles para detectar objetos enterrados y llevar a

cabo una investigación del suelo.

1.10.1 Detección de objetos enterrados

Radar penetrante en suelos (GPR, ground penetreting radar)

Además de localizar objetos en superficie, que es su utilización normal, el radar puede

detectar discontinuidades por debajo del suelo. Una antena plana transmite una onda

electromagnética desde el interior del terreno y la radiación retrodispersada es recibida por otra

antena y procesada a continuación, para extraer la información relativa a objetos enterrados

(Figura 26). Normalmente se detecta cualquier discontinuidad de las propiedades

electromagnéticas del suelo (constante dieléctrica y conductividad). Los objetos a detectar se

pueden clasificar de acuerdo con su geometría: superficies planas, objetos largos y delgados

(cables y tuberías), objetos locales.


52

Figura 26 Evaluación de concreto por georadar

En el mercado se dispone de sistemas de radar por impulsos de banda ancha en el dominio

del tiempo y se ofrecen normalmente con antenas de diversos tipos, adecuadas a la gama de

sondeos deseados.

El grado de penetración del suelo está limitado por la atenuación de la señal: la penetración

aumenta con longitudes de onda mayores, pero la resolución es mayor con longitudes de onda

menores, por lo que la elección de la frecuencia resulta normalmente de un compromiso entre

unas y otras. La profundidad a la que se efectúa la investigación está también estrictamente

relacionada con la naturaleza del terreno: el radar penetrante en suelos (GPR), funciona mejor en

suelos secos y granulares y es posible que no tenga una visión muy profunda a través de terrenos

muy húmedos o densamente arcillosos.

En condiciones medioambientales normales se utilizan antenas de distintas frecuencias las cuales

ofrecen una profundidad de investigación de hasta 25 metros de pendiendo de las condiciones del

terreno a analizar y la precisión requerida del estudio. [8]

La mayoría de las antenas tienen proyecciones de radiación relativamente pequeñas, lo que

significa que una investigación rápida y de amplias zonas sólo es posible con sistemas de radar

multicanal. Estos sistemas utilizan más de una antena, montadas sobre una estructura fija, que

permite adquirir gran cantidad de datos en un tiempo relativamente breve, y hace así más fácil la

interpretación final de los resultados del sondeo.


53

Sobre todo en zonas urbanas, se recomienda utilizar un sistema de radar multicanal, instalando

una serie de antenas, para aumentar la probabilidad de detección de instalaciones de servicios

públicos subterráneas y reducir la duración total de la investigación. Para interpretar

correctamente los datos del radar debería llevarse a cabo un procedimiento de calibración, ya que

la calibración manual en el lugar de trabajo puede provocar la distorsión de la información, se

recomienda acopiar localmente datos no calibrados y procesarlos a continuación utilizando

algoritmos de calibración automática. De esta manera se evitan los errores de calibración en el

lugar de trabajo, y el procedimiento de calibración automática subsiguiente se puede repetir si los

resultados no fueran satisfactorios.

El sistema de captación de datos de los equipos GPR modernos incluye un computador

personal conectado a las antenas montadas en un remolque, que permite maniobrar fácilmente. El

operador tiene una visión inmediata de los datos captados en el terreno, lo cual puede ayudar a

la interpretación final de los resultados (Figura 27).

Figura 27 Equipo de sondeo por georadar manual

Un punto fundamental de las operaciones en el terreno es la creación de un sistema de referencia

en el entorno local al que los datos del radar deben referirse con exactitud para elaborar mapas

precisos de las instalaciones de servicios públicos enterradas.

Es necesario por tanto definir en la zona de exploración una línea de referencia (línea cero), que

se corresponda si es posible con una línea existente (por ejemplo, un muro, el borde de un

pavimento, etc.) y represente uno de los dos ejes del sistema local de coordenadas, y un origen de

los ejes (punto cero).


54

De este modo, cuando se sigan líneas de investigación a una distancia conocida con respecto a

los ejes, se podrán referir de manera automática todos los perfiles de GPR con la posición

pertinente de cada objeto detectado al sistema local de coordenadas.

Para determinar la posición de los perfiles de GPR con respecto al sistema local. [9]

1.11 Registro.

Un registro es una envolvente para uso en sistemas subterráneos que tienen un fondo abierto o

cerrado, dimensionado de tal forma que permite al personal alcanzar lo que hay dentro con el

propósito de instalar, operar o mantener el equipo o el alambrado o ambos. [18]

Los registros subterráneos deben diseñarse de concreto reforzado, con una resistencia mínima de

f´c=250 kg/cm2, con aditivos integrales de concreto para garantizar su impermeabilidad. Las

tapas de los registros deben ser de acero o material de fibra de vidrio de alto impacto

Las dimensiones normales de los registros eléctricos, medidas en la parte interior son:

Tabla 3 Tabla de dimensiones normales de registros eléctricos (NRF-048-PEMEX-2014).

Registros de mano (REM) 0,6 x 0,6m (largo por ancho) con entrada hombre

de 0,6 x 0,6m

1 x 1m con entrada hombre de 0,9 x 0,9m

Registros con entrada hombre (REH) 1,5 x 1,5m con entrada hombre de 0,9 x 0,9m

2 x 2m con entrada hombre de 0,9 x 0,9m

Fuente. Diario Oficial de la Nación (2012). Definiciones generales: Registro. NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones

eléctricas.

El espaciamiento entre tuberías conduit subterráneas en banco de ductos deben ser:


55

Tabla 4 Espaciamientos entre tuberías conduit en banco de ductos.

Distancia entre centro de los dos tubos conduit de

diámetros mayores y/o menores adyacentes en hileras o

columnas. (Centro a centro en mm)

Distancia entre el

centro del tubo

conduit de (diámetro

mayor) y el borde

(paño) del banco de

ductos.

Conduit

diámetr

o

mm(in)

27

(1)

35

(1 ¼)

41

(1 ½)

53

(2)

63

(2 ½)

78

(3)

103

(4)

155

(6)

mm

27 (1) 100 100 100 100 120 120 120 160 100

35 (1 ¼) 100 100 100 100 120 120 150 160 100

41 (1 ½) 100 100 100 100 120 120 150 160 100

53 (2) 100 100 100 120 120 120 150 160 100

63 (2 ½) 100 120 120 120 120 150 150 200 120

78 (3) 120 120 120 120 150 150 160 200 120

103 (4) 120 150 150 150 150 160 180 220 150

155(6) 160 160 160 160 200 200 220 270 150

Fuente. Anexo B separación de tuberías en ductos enterrados NRF-048-PEMEX-2014 Instalaciones eléctricas.

La información anterior tiene el objetivo de ilustrar de manera gráfica las actividades a realizar

dentro del proyecto, para que en el siguiente capítulo se entienda de manera más clara a lo que se

pretende llegar.

CAPÍTULO II. Bases de diseño de

ingeniería

Capítulo II. Bases de diseño de ingeniería

57

Debido a la necesidad de comunicar el cuarto de control satélite (CCS) de la planta de

efluentes y a la reubicación de los equipos de los sistemas de control de todas las plantas del

complejo industrial, se construirá un nuevo CMO ubicado a 1.7 km aproximadamente al oeste

de la planta de efluentes.

La comunicación de la planta de efluentes al CMO consiste en el envío de señales de monitoreo y

control, por medio de una red de transmisión, que enlaza el gabinete ubicado en el CCS de

efluentes con el gabinete de comunicación localizado dentro del nuevo CMO.

2.1 Introducción y limitantes

Entre las principales limitantes para llevar a cabo la conexión entre la planta de Efluentes y el

CMO están:

1. Distancia de interconexión. Considerando que la caída de tensión para un enlace de cable

estructurado (UTP) de cobre no es útil más allá de los 90 metros sin utilizar un repetidor

o un amplificador dentro de la trayectoria de este, resulta inadecuado cablear mediante

este método ya que se rebasa la distancia requerida para mantener una comunicación

efectiva entre ambos puntos.

2. Canalización. Como consecuencia de una planta existente en la que se tienen que

respetar los espacios ocupados por ductos eléctricos, tuberías, SF&G, red de drenajes

entre otros, Los espacios existentes aéreos y enterrados para conducir el medio de

transmisión de señales de monitoreo y control hasta su destino es limitado.

3. Redundancia. El riesgo que se encuentra en una refinería requiere que en un sistema de

carácter crítico los datos sean duplicados con el fin de tener una alta disponibilidad para

garantizar la continuidad de servicio, de modo que si se pierde un enlace el sistema pueda

seguir funcionando de acuerdo a la normatividad NRF-022-PEMEX-2008 numeral 8.3.2.

4. Multitubos. La acometida de los multitubos en el CMO requiere el uso de cajas de

distribución que individualicen cada multitubo en microtubos cuyos gabinetes destino

están localizados en distintos lugares dentro del CMO.

5. Cantidad de fibras. Comercialmente existe fibra óptica de 24 hilos y 48 hilos.

2.1.1 Diseño de ruta de fibra óptica

El objetivo principal de la integración del sistema de monitoreo de efluentes al CMO es

supervisar de manera remota las acciones en campo. Para lo cual el sistema del cuarto de control


58

satélite de efluentes debe ser comunicado por medio de un enlace de fibra óptica con redundancia

y el equipo necesario alojado en el CMO.

El CMO está dividido en tres áreas importantes para la integración que se describe a

continuación:

- Cuarto de monitoreo. En esta área del edificio se ubican todas las estaciones de operaciones y

monitoreo de las plantas del complejo industrial incluyendo los periféricos de la estación

encargada de supervisar la planta de efluentes. Estos periféricos se conectan a un receptor

KVM que los enlaza con su CPU por medio de un transmisor ubicado en el cuarto de

gabinetes del CMO.

- Cuarto de Gabinetes. Dentro de este se alojan los gabinetes de estaciones, comunicaciones y

servidores de las plantas de operación. Dentro del gabinete perteneciente a la planta de

efluentes está ubicado el CPU de la estación de supervisión, la estación se conecta de forma

redundante por medio de un cable UTP con un convertidor de medios (fibra óptica/ UTP)

principal y otro redundante, de los cuales existe un enlace por medio de un jumper a un

distribuidor de fibra óptica encargado de organizar el cable de fibra proveniente de campo.

Este cable de fibra es canalizado por medio de un bitubo con dirección al cuarto de

acometida.

- Cuartos de acometida de servicios externos. El CMO cuenta con dos cuartos de acometidas

siendo el primero de estos para alojar el cableado de fibra óptica de la ruta principal y el

segundo para la ruta redundante. Dentro de los cuartos de acometidas están instaladas las

cajas de paso para soplado (JBMT) de fibra óptica a las cuales llegan los bitubos que

provienen del cuarto de gabinetes y se organizan para su salida a campo en multitubos de 19

microtubos.

Para realizar el diseño de la ruta se tomaron los siguientes criterios:

- La distancia.

- Los radios de curvatura mínimos de los microtubos.

- El menor número de cambios de dirección.

- Las zonas de riesgo.

- El impacto a los sistemas existentes.

La ruta de fibra óptica del CMO al cuarto de efluentes comprende trabajos de microzanjado en

vialidades que alojan los multitubos que conducen la fibra óptica.


59

La comunicación entre los cuartos está diseñado con enlaces de fibra óptica ya que la

comunicación requerida es punto a punto, mediante este sistema se permite transmitir datos a

largas distancias con una velocidad de transmisión superior, menor espacio y tiempo de

instalación comparado con un sistema convencional de cableado estructurado. Así mismo la

canalización de este sistema es poco intrusiva en el terreno debido al tamaño reducido requerido

para la fibra óptica minimizando así las interferencias con otros sistemas como ductos eléctricos,

drenajes, sistemas contra incendio, etc. Debido a esto el implementar ductos subterráneos (más de

un metro de profundidad) no es una solución viable.

2.2 Cuarto de Monitoreo y Operaciones

Dentro del CMO se llega a cuartos de acometida principal y redundante los cuales se encuentran

localizados en lados opuestos del edificio de acuerdo al numeral 12.9.4 de la normatividad NRF-

022-PEMEX-2008, donde están ubicadas cajas de distribución para multitubos y soplado de fibra

óptica, los cuales son un elemento clave para la instalación de cables de fibra óptica que

comunican el CCS de la planta de efluentes con los gabinetes de este edificio.

A partir de las cajas de distribución se individualiza cada multitubo en microtubos para llevar

cada una de las fibras al equipo o destino correspondiente, la canalización de microtubos dentro

del edificio es por charola portacables de aluminio tipo escalera con paso entre travesaños de 15

cm según la NRF-048-PEMEX-2014 numeral 8.4.3 inciso e) para soportar la carga de la gran

cantidad de cableado que llega al CMO y se distribuye bajo piso falso en el que se tiene un

derecho de vía en el segundo nivel de charola respetando que el claro mínimo entre charolas

instaladas en arreglo vertical y/o horizontal, debe ser de 30 cm (distancia libre entre peralte

superior de charola inferior y el peralte inferior de charola superior), y la separación entre la

charola más elevadas a techos y vigas, debe ser por lo menos de 40 cm (distancia libre entre

peralte de última cama de charola y el techo o viga).

Al llegar al gabinete, este cuenta con un distribuidor óptico para que el proveedor del sistema de

control pueda enlazar su sistema y decodificar la información proveniente del CCS de la planta

de efluentes, como medida preventiva el cliente solicita alojar dentro de un gabinete de estaciones

de operación, el CPU de cada computador y evitar distracciones al operario.

Los periféricos de las estaciones a su CPU por medio de un bloque KVM (Keyboard, Video,

Mouse) que concentra las conexiones de periféricos que conjunta las señales y las lleva por medio


60

de un cable UTP hasta el gabinete de estaciones de operación como se observa en la Figura 28

para mejor referencia ver Anexo 4.

Figura 28 Diagrama de interconexión CMO-CCS Efluentes

2.2.1 Canalización de cableado al interior del edificio

Dentro del CMO está preparada la infraestructura para canalizar los bitubos y cableado

relacionado con el DCS de la planta de proceso.

Esta infraestructura puede estar conformada por varios componentes tales como escaleras

portacables, tubería (conduit) y soportería. Estas canalizaciones deben instalarse entre los cuartos

de acometida del edificio y el cuarto de equipos de monitoreo de la planta.

2.2.2 Tubería

Los tipos de tubería permitidos para la canalización de cableado dentro del CMO son los

siguientes:

- Tubería (conduit) metálica de pared gruesa o cedula tipo 40, con rosca tipo NPT en sus

extremos, fabricadas de acuerdo a lo indicado en la en la Tabla 5 y 6.


61

Tabla 5 Especificación de tubería conduit pared gruesa

Diámetro

nominal

Diámetro exterior Espesor de pared Peso por

tramo

mm in mm in mm in Kg

19 ¾ 25.4 1.00 1.52 0.060 2.747

25 1 31.75 1.25 1.71 0.067 4.290

32 1 ¼ 40.50 1.59 1.90 0.075 5.548

38 1 ½ 46.4 1.82 1.90 0.075 6.396

51 2 58.87 2.31 2.28 0.090 9.765

63 2 ½ 73.02 2.87 3.42 0.135 16.428

76 3 88.9 3.50 3.42 0.135 20.169

102 4 114 4.48 3.42 0.135 26.931

Tabla 6 Especificación de tubería conduit cédula 40

Diámetro

nominal

Espesor pared Diámetro

exterior

diámetro interior Peso por

tramo

mm in mm in mm in mm in Kg

19 ¾ 2.9 0.114 26.27 1.051 20.93 0.824 4.76

25 1 3.4 0.13 33.4 1.314 26.64 1.049 6.94

32 1 ¼ 3.6 0.14 42.2 1.661 35.05 1.38 9.12

38 1 ½ 3.7 0.145 48.3 1.901 40.89 1.61 11.3

51 2 3.9 0.15 60.3 2.374 52.5 2.067 15.1

63 2 ½ 5.2 0.2 73.0 2.874 62.71 2.469 23.9

76 3 5.5 0.21 88.9 3.5 77.92 3.068 31.3

102 4 6 0.23 114.3 4.5 102.26 4.026 44.5

2.2.2.1 Longitud de tramos rectos

Los tramos de tubería se fabrican con una longitud de 3.05m, medida estándar para la

comercialización de la tubería.


62

2.2.2.2 Accesorios para tubería conduit

- Cople. Para unir dos tramos rectos de tubería conduit o en su caso para la unión con una curva,

el cople debe ser fabricado del mismo material que la tubería.

-Contratuerca y monitor. Se debe colocar un juego de contratuerca y monitor en cada extremo de

la trayectoria de tubería que terminen en cajas, gabinetes o ductos encofrados para evitar rasgar el

cableado durante la instalación.

Se debe colocar monitor en los extremos de conduit que terminan en charolas portacables.

2.2.2.3 Detalles para instalación

- Soportería. Se debe evitar cualquier tensión mecánica para lo cual se deben tener soportes cada

1.8 m y 2.5 m como máximo en caso de existir interferencias. Las tuberías conduit no deben

utilizarse como escaleras o para caminar sobre ellas. Las tuberías deben fijarse firmemente a no

más de un metro de cada caja registro u otra terminación cualquiera.

- Puesta a tierra. Los tubos (conduit) se deben poner a tierra como lo indica la Norma Oficial

Mexicana NOM-001-SEDE-2012 en el artículo 250.

-Factor de relleno. Las tuberías que canalizan cableado eléctrico deben cumplir con un factor de

relleno del 40% para evitar un sobrecalentamiento dentro de esta, como se menciona en la NOM-

001-SEDE-2005 capítulo 10.

2.2.3 Charola escalera portacables

Dentro del edificio se utiliza el sistema de charola portacable debido a la gran cantidad esperada

de cableado, este sistema está ubicado por debajo del piso falso y comparte el espacio con

charolas de la disciplina eléctrica y de telecomunicaciones. Por lo que se propone usar una

elevación determinada por disciplina como derecho de vía. Con el objetivo de mantener similitud

en el sistema de cableado se utiliza la charola descrita a continuación.

2.2.3.1 Tipos de Charolas

La charola escalera portable permitida para la canalización de multitubo en el interior del CMO,

debe estar fabricada de aluminio, de acuerdo con lo especificado en la Norma Mexicana NMX-J-

511-ANCE-1999 con las siguientes características ancho peralte de 114mm, ancho máximo

457mm con radio de curvatura de 203mm y Anchos inferiores con radio de curvatura de 305mm.

La charola porta cables debe ser de perfil “Z” categoría 12B y soportar una carga de 111.6 Kg/m.

La Figura 29 muestra el tipo de charola portacable permitida en el CMO.


63

Figura 29 Charola portacables tipo escalera

2.2.3.2 Longitud de tramos rectos

Los tramos rectos de charola portacables deben ser fabricados con una longitud de 3.66 m.

2.2.3.3 Accesorios de charola portacables

- Curva horizontal 90° y 45°. Este se utiliza para hacer cambios de dirección entre trayectorias

rectas de charola según la necesidad del diseño, todos los accesorios para charola portacables

deben ser del mismo material que el tramo recto.

Figura 30 Curva 90°/45° horizontal

-Curvas verticales 90° y 45°. Estos accesorios permiten cambiar una instalación horizontal a

vertical o en su defecto realizar maniobras de evasión para evitar choques con sistemas aledaños.

Figura 31 Curvas verticales 90°/45° interiores y exteriores


64

- Derivación “T” horizontal. Se utiliza para la unión de tres charolas rectas.

Figura 32 Derivación "T" charola portacables

- “X” Horizontal. Utilizada comúnmente para cruces o intersecciones.

Figura 33 Accesorio tipo "X" charola portacables

- Conector tipo “Z”. Se utiliza para unir dos tramos rectos de charola para lo cual se ocupa

tornillería incluida por el proveedor.

Figura 34 Conector "Z" para charola portacables

- Reducción recta. Cuando existe una reducción en el volumen de cableado dentro del

sistema portacable el ancho de la charola puede variar evitando dejar espacio libre

innecesario.


65

Figura 35 Reducción recta de charola portacables

2.2.3.4 Detalles para instalación

- Los cortes para tramos rectos de charola tipo escalera se deben realizar con segueta, no se

aceptan cortes con equipo de acetileno.

- Antes de la instalación se deben eliminar las rebabas y todos los bordes cortantes.

- Las curvas y otros accesorios deben ser de una sola pieza, no se permiten cortes angulares.

- Se deben de instalar juntas de expansión en tramos rectos cada 27m.

- Soportería. Se deben instalar dos soportes por tramos recto de charola como lo indica la NRF-

048-PEMEX-2014, en caso de utilizar como base de soporte alguna columna con aislamiento

contrafuego, se debe tomar en cuenta para dimensionar correctamente el soporte y así evitar

quedar dentro de la protección contrafuego.

2.3 Integración del CCS planta de tratamiento de efluentes al CMO

La ingeniería de detalle para la comunicación entre el CCS y el CMO está diseñada con un enlace

de fibra óptica principal y otro redundante, por rutas separadas en el que se respetan 20 m de

separación mínima entre sí en todos los puntos a lo largo de sus trayectorias como lo indica la

Norma de Referencia NRF-022-PEMEX-2008 (punto 12.9.3).

Se contemplan una suma total de 5.9 km de microzanjado desde el CMO al CCS de efluentes

respetando 1 m de distancia de la banqueta al centro de la calle a fin de evitar las bocas de

tormenta y drenajes pluviales.

Para el diseño de la ruta de integración es necesario considerar que la distancia del microzanjado

entre ambos cuartos sea la mínima, optimizando así el uso de materiales y mano de obra.


66

Para la instalación de los multitubos dentro de la microzanja se debe de respetar la curvatura

mínima dada por el fabricante (Tabla 7).

Tabla 7 Radios de curvatura para multitubos

Radios De Curvatura Para Multitubos

Número de

Microtubos

Diámetro

Exterior

Multitubo

(mm)

Durante

Instalación

Instalada Tubería Conduit

P/Multitubo

F.O. 24

Hilos

Radio

Mínimo

(mm)

Radio

Mínimo

(mm)

Diámetro

(mm/in)

Radio

Mínimo

(mm)

Radio

Mínimo

(mm)

19 46 920 460 103/4 1030 38

78/3 780

53/2 530

7 28 560 230 78/3 780 38

4 23 460 230 --- --- 38

2 23 460 230 103/4 1030 38

78/3 780

53/2 530

Dada la distancia de los puntos de conexión, el método de soplado de la fibra óptica es el más

adecuado. Dicho método debe presentar el menor número de cambios de dirección garantizando

así mayor distancia de soplado.

La trayectoria de la microzanja debe evitar las zonas con alto riesgo de explosión con el objetivo

de mantener la comunicación en caso de algún siniestro.

El microzanjado tiene una profundidad de 396mm a 718mm.

2.3.1 Características de la fibra óptica y cables de fibra óptica

- Características de desempeño de la fibra óptica monomodo. Las fibras ópticas monomodo

cumplen con las características de desempeño indicadas en la Tabla 8 como se muestra a

continuación:


67

Tabla 8 Características de desempeño de fibra óptica monomodo

Características Valor

Atenuación máxima a 1310nm <0.35 dB/Km

Diámetro del campo de modo a 1310nm 8.6-8.5 µm +/- 0.6 µm

Diámetro del revestimiento, clad, de la fibra 125.0 µm +/- 1µm

Error de excentricidad del núcleo 0.6 µm máximo

Longitud de onda de corte 1260nm

Atenuación inducida por microcurvas enrollando la fibra un

bucle de 5mm de radio

<0.1 a 1550nm

Dispersión a 1550 mm <18ps/(nm-Km)

Diámetro de la cubierta exterior <500 µm

Tensión de prueba 0.69Gpa

- Cubierta exterior de los cables de fibra óptica. Durante el proceso de fabricación debe de

aplicarse al cable una cubierta exterior rugosa de características aerodinámicas que les permita

ser arrastrados por la corriente de aire o de nitrógeno a lo largo del microtubo.

- Longitud de los cables de fibra óptica. Los cables de fibra óptica deben ser instalados dentro de

los microtubos en corridas con longitud de hasta 4,000 m, sin empalmes de ningún tipo, por lo

que en la red de no serán requeridas cajas de jalado o cajas de empalme.

- Características físicas de los cables de fibra óptica. Los cables de fibra óptica cumplen con las

características físicas indicadas en la tabla siguiente:

Tabla 9 Características físicas de cables de fibra óptica

Características Valor

Cantidad de fibras del cable horizontal, principal de edificio o de

campus

4 a 48

Diámetro del cable principal de edificio o de campus 2mm a 4mm

Radio de curvatura mínimo del cable horizontal, principal de edificio o

de campus

1<25mm

Tensión de prueba del cable horizontal, principal de edificio o de

campus

600N

máximo

Tensión de cable para instalación horizontal, de edificio o campo 0N


68

- Características de los conectores y adaptadores para fibra óptica.

En la red de cableado de la refinería, se emplean conectores y adaptadores tipo 568SC que

cumpla con las especificaciones indicadas en el Anexo A del estándar ANSI/EIA/TIA-568B.3 o

equivalente.

2.3.2 Características del multitubo y de los microtubos

- Materiales de fabricación. El multitubo y sus accesorios asociados deben ser fabricados con

polietileno, PE o polietileno de alta densidad, HDPE, construido con materiales de baja emisión

de humos y aprobados para plenum o para área clasificada como peligrosa, Clase 1 División 1 o

para instalación en planta externa, conforme al sitio en el que será instalado.

- Dimensiones para microtubos y multitubos. El diámetro exterior del multitubo debe no ser

mayor a 50 mm para permitir que sea canalizado en el interior de tubería conduit con la

designación métrica 53, tamaño comercial 2” o mayor, conforme al inciso “c”, del numeral 300-

1, de la de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012.

El diámetro interno de los microtubos debe ser 6 mm, +/- 0.5mm.

2.3.3 Canalización con multitubos entre los cuartos

La canalización entre los cuartos debe ser diseñada y construida con multitubos directamente

enterrados para permitir la instalación de cables de fibra óptica.

Por requerimiento de PEMEX se debe considerar el 30% microtubos de los multitubos libres para

instalar nuevos cables a futuro.

2.3.4 Canalización subterránea con multitubo entre cuartos de la refinería en áreas

industriales peligrosas y no peligrosas

2.3.4.1 Arreglo de multitubos directamente enterrados en la microzanja

Se deben instalar desde un único multitubo hasta un máximo de 8 camas de dos multitubos lado a

lado directamente enterrados en una microzanja. La Figura 36 muestra la instalación de los

multitubos para áreas existentes, la Figura 37 muestra la instalación de los multitubos para áreas

nuevas.


69

Figura 36 Sección transversal de microzanja en instalaciones existentes


70

Figura 37 Sección transversal de microzanja en instalaciones nuevas

2.3.5 Registros

Existen diferentes tipos de registros, estos dependen de la orientación y el tamaño de las ventanas

que tienen en los laterales; el tamaño de las ventanas depende del número de tubos que pasan por

cada ventana.

Las características físicas de los registros son: alto de 1800 mm, largo de 2200 mm, ancho de

1500 mm, con tapa y grosor de paredes de 200mm. (Figura 38)


71

Figura 38 Dimensiones de registro

De acuerdo con el diagrama anterior, las dimensiones correspondientes a los registros de soplado

y distribución de fibra óptica son las siguientes:

- A 1800 mm

- B 2200 mm

- B1 1500 mm

Para la posición de las ventanas se deben considerar varios factores, los cuales son:

- El lado de la calle al que este más cercana la microzanja.

- La ubicación de la juction Box de Distribución de Microtubos (JBMT).

- La dirección que tomen los multitubos, por ejemplo, considerando que la ruta va de este a

oeste y sobre el lado norte de la calle, se selecciona el detalle 1A. Figura 39.

Figura 39 Detalle 1A


72

En caso contrario si la ruta viene de este a oeste sobre el lado sur de la calle, se selecciona el

detalle 1B (Figura 40).

Figura 40 Detalle 1B

Otro caso típico es cuando existe un cambio de dirección, suponiendo que la ruta viene del este y

va al norte, se selecciona el detalle 1F (Figura 41).

Figura 41 Identificación de la unidad de distribución de microtubos (JBMT) en registros prefabricados

2.3.5.1 Ventanas de registros

Características físicas.

Las ventanas de los registros tienen las siguientes características, ancho 390mm, donde se alojan

un máximo dos multitubos de 19 microtubos con una separación de 150mm entre ellos y 120mm

del centro del multitubo a la pared de la ventana.

Profundidad variable entre 240mm y 1290mm, de acuerdo a la cantidad de camas en la

microzanja, limitado a 8 camas con dos multitubos cada una. (Figura 42)


73

Figura 42 Dimensiones de las ventanas de los registros

2.4 Cuarto de Control Satélite Planta de Tratamiento de Efluentes

La planta de efluentes del complejo tiene tres líneas de alimentación que son las siguientes de los

cuales se describe el proceso más adelante:

- Drenaje aceitoso abierto

- Drenaje pluvial

- Drenaje sanitario

2.4.1 Drenaje aceitoso abierto (DAA)

El DAA se encarga de llevar los escurrimientos superficiales del área de proceso provenientes de

rejillas y coladeras dentro del límite de baterías de las plantas existentes y nuevas.

El DAA desemboca en el cárcamo de amortiguamiento por tormenta el que permitirá derivar los

sobre flujos producidos por las lluvias intensas o tormentas torrenciales, o por las pruebas y/o

activación de los sistemas contra incendio. Este sobre flujo se desaloja a la salida de las fosas

pluviales debido a las grandes cantidades de agua además el cárcamo cuenta con el equipo

adecuado para retirar la concentración de hidrocarburos acumulado en la parte superior de la fosa

y enviarlos a los separadores de placas corrugadas.


74

Dentro del separador de placas se medirá y se mantendrá el control de los niveles de lodos, agua

y aceites. Esto permitirá recuperar en la parte superior de este una mezcla de hidrocarburos

(aceites), en la parte inferior lodos y en la parte media agua.

El aceite recuperado es enviado mediante bombas a tanques de almacenamiento verticales

existentes, los lodos se extraen por medio de bombas sumergibles y se envían a la fosa de lodos

de efluentes donde se extraen con maquinaria y se envían a un tiradero autorizado, el agua

obtenida de este separador es enviada hacia las fosas de retención.

En las fosas de retención existen bombas que recogen el aceite acumulado en la parte superior de

cada fosa y lo almacena en los tanques verticales de aceite recuperado o tiene la opción de

enviarlo al cárcamo de aceite recuperado y posteriormente se manda a los tanques.

El agua de las fosas de retención se manda a la laguna de oxidación y de estabilización junto con

la corriente proveniente de la fosa de agua pluvial sanitaria.

2.4.2 Drenaje pluvial y sanitario

El drenaje pluvial es aquel que concentra coladeras y trincheras en vialidades del complejo

llevando únicamente agua de lluvia que podría llamarse “limpia”. El drenaje sanitario contiene

todas las descargas sanitarias de edificios en los que hay personal laborando.

Tanto el drenaje pluvial como el sanitario se concentran dentro de dos fosas pluviales en las que

se realiza una depuración gruesa de los sobrenadantes de estas corrientes y se vierten en un

cárcamo de agua pluvial sanitaria para su tratamiento futuro. Como resultado de la depuración se

obtiene una corriente de agua menos contaminada que es descargada al canal de aguas negras.

La corriente vertida en los cárcamos de agua pluvial sanitaria se mueve por medio de bombas

sumergibles a la laguna de oxidación en donde se agregan microorganismos que se encargan de

descomponer los residuos orgánicos y por medio de decantación el agua pasa a la laguna de

estabilización donde se suministra una fuente externa de carbono con el fin de generar las

condiciones adecuadas para realizar la desnitrificación.

Posteriormente el agua obtenida de la laguna de estabilización pasa a un cárcamo de agua de

efluentes en donde se toman muestras y se analizan para decidir si el agua cumple con las

especificaciones de la SEMARNAT para ser arrojada al canal de aguas negras o tenga que ser

sometida a un proceso de tratamiento de agua (PTAR) fuera de la refinería y reiniciar el ciclo

(Figura 43).


75

Figura 43 Proceso de efluentes

El equipo de monitoreo de la planta de efluentes está ubicado dentro del cuarto de control satélite

analizadores 2 y es el encargado de monitorear estados operativos de bombas, aireadores,

sistemas de aire acondicionado además de resultados de analizadores, niveles en separadores y

tanques. La información recaudada dentro del cuarto de analizadores 2 será replicada en el CMO

por medio de un gabinete de comunicación que se enlaza por medio de fibra óptica.


76

2.4.3 Charola y accesorios

Dentro del CCS se utilizara charola tipo malla de acero galvanizado (Figura 44). Los tornillos,

tuercas y arandelas necesarios para la instalación de charola deberán ser de acero galvanizado por

inmersión en caliente con el fin de evitar el par galvánico.

Figura 44 Charola tipo malla

Para el diseño de accesorios como curvas horizontales, verticales y derivaciones para este tipo de

sistema portacable se deberá acudir a lo recomendado por el proveedor por ejemplo las Figuras

45 y 46.

Figura 45 Radios de curvatura para curvas verticales de charola tipo malla

Se deberán retocar con pintura de zinc todas las cuerdas y/o partes galvanizadas que resulten

dañadas en la instalación de acuerdo con la NRF-053-PEMEX-2006.


77

Figura 46 Elaboración de curvas horizontales con charola tipo malla

2.4.4 Soportería

Se deberán colocar dos soportes por cada tramo recto de charola y en cada accesorio a no más de

90 cm según lo indica la norma NRF-048-PEMEX-2014, todos los soportes para instalaciones

eléctricas deberán llevar un recubrimiento anticorrosivo.

2.4.5 Multitubo para edificios en campo

La canalización de fibra óptica dentro del cuarto de control satélite será por medio de bitubo tipo

plenum, de 23 cm de radio de curvatura, con un diámetro mayor de 21mm y diámetro menor de

13mm además de 5 mm de diámetro interno del microtubo (Figura 47).

Figura 47 Bitubo

La información que se menciona anteriormente describe de forma detallada las características

mínimas obligatorias de las normativas y estándares aplicables que deben cumplir los materiales

utilizados para el diseño del proyecto, tales como NOM-001-SEDE-2012 y la NRF-048-PEMEX-

2014 que describen la utilización de las instalaciones eléctricas y detallan los requisitos que

deben cumplir en el ambiente industrial, la NOM-001-ECOL-1996 encargada de imponer los

límites permisibles de contaminantes descargados en aguas residuales, entre otras con el objetivo

de realizar una ingeniería de detalle en el siguiente capítulo.

CAPÍTULO III. Desarrollo del

proyecto

Capítulo III. Desarrollo del proyecto

79

En este apartado se utilizan los criterios del capítulo anterior para diseñar de manera eficiente las

instalaciones que albergan el cableado perteneciente a la planta de efluentes dentro del CMO.

Se enlistan a continuación las tres áreas de desarrollo trabajadas en este proyecto y se retoman de

manera específica más adelante en este mismo capítulo (Figura 48) ver Anexo 1 para mejor

referencia.

- Cuarto de monitoreo y operaciones (CMO)

- Integración

- Planta de tratamiento de efluentes

Figura 48 Plano de localización

3.1 Condiciones generales

A continuación se describen algunos puntos que son utilizados como patrón para la elaboración

de la ingeniería de detalle de este proyecto.

3.1.1. Consideraciones del CMO para la disciplina civil

Para la instalación del cableado de fibra y de cable estructurado nuevo de la refinería se solicitan

una serie de huecos en muros y la construcción de ductos armados o encofrados de tuberías

conduit de 4 pulgadas a la disciplina civil que deben puntualizarse y acordarse antes de la

construcción de la cimentación del edificio.

Se puede visualizar los huecos solicitados dentro de los planos con la siguiente nomenclatura:


80

HS - XX

Dónde:

HS: Hueco de sistemas de control

XX: Número de hueco otorgado por la disciplina civil

3.1.2 Consideraciones del cableado de campo

En este punto se muestran las nomenclaturas usadas por la parte de integración para diferenciar

todos los multitubos que transitan por el complejo industrial con el objetivo de llevar un control

del material a usar.

3.1.2.1 Multitubos de integración

Por las inmediaciones de la refinería transita la instalación de canalización de fibra óptica la cual

se verá a detalle más adelante. Para poder identificar estas canalizaciones dentro de los planos

deberemos tomar en cuenta la nomenclatura que se describe a continuación.

MUL203 - INT - XXMI

Dónde:

MUL: Tipo de cable (MULTITUBO)

203: Consecutivo otorgado por integración

INT/CMO/EFL: Área a la que pertenece el tubo

XXMI: Número de microtubos que tiene el multitubo

3.1.2.2 Multitubos en edificios

Al momento de llegar los multitubos desde campo a los edificios en los cuales se encuentra el

equipo que hace la conversión de protocolos, están obligados a pasar por una caja distribuidora

encargada de separar cada microtubo, esto con el objetivo de hacerlos llegar a su destino

individual.

Para mantener un orden se agrega a la nomenclatura de los bitubos dentro de los edificios un

consecutivo que corresponde con el número de cada microducto del multitubo que acomete,

quedando de la siguiente manera:

MUL203 - CMO – 02MI – 01

Dónde:

MUL: Tipo de cable (MULTITUBO)

203: Consecutivo otorgado por integración

CMO/EFL: Área a la que pertenece el tubo


81

02MI: Número de microductos que tiene el multitubo

01: Número de microtubo asociado al bitubo

3.1.3 Cálculo de capacidad de multitubos, bitubos y cables en tubería conduit

La tubería conduit dentro del CMO es ocupada para pasar muros y en ductos armados por lo

regular de 4 pulgadas, para la cual ocuparemos las siguientes fórmulas para calcular su capacidad

utilizando un factor de relleno del 40% (NRF-048-PEMEX-2014):

𝐴 = 𝜋 ∗ 𝑟 Ecuación 3.1

𝐴 ú = 𝐴 ∗ 𝐹𝑅 Ecuación 3.2

# = ú

Ecuación 3.3

Dónde:

r: Radio interno de la tubería (mm).

Atrans: Área transversal total de la tubería (mm2).

FR: Factor de relleno (0.4).

At útil: Área transversal utilizable dentro de la tubería (mm2).

FR: Factor de relleno.

At cable: Área transversal que ocupa un cable (mm2).

#cables: Número de cables en la tubería.

Primero, haciendo uso de las primeras dos ecuaciones se calculan el área transversal total de la

tubería y el área utilizable de ella con cableado. Para un tubo de 4 pulgadas tenemos lo siguiente:

𝐴 = 3.1416 ∗ 50.8 = 8107.33𝑚𝑚

𝐴 ú = 8107.33 ∗ 0.4 = 3242.93𝑚𝑚

Como segundo dato a obtener se calcula el área transversal que ocupa un cable dentro de la

tubería, de acuerdo con la geometría del cable puede ser calculado como si fuera un círculo. Si el

diámetro nominal de un multitubo es de 1.77 pulgadas obtenemos de la Ecuación 3.1 lo siguiente:

𝐴 = 𝜋 ∗ 𝑟

Dónde:

r: Radio externo del cable

𝐴 = 3.1416 ∗ 22.5 = 1590.44𝑚𝑚


82

Por último utilizando la Ecuación 3.3 obtenemos que por cada tubería de 4 pulgadas pueden

pasar 2 multitubos.

# =3242.93

1590.44= 2.039 ≈ 2

Ahora se utiliza el resultado de área útil del mismo tubo para conocer la cantidad permisible de

bitubo y cable de comunicación Ethernet que se ocupan en el CMO.

El bitubo al ser de una forma ovalada calcularemos su área como un rectángulo.

𝐴 = 𝑏𝑥ℎ

Dónde:

b: Diámetro mayor del bitubo

h: Diámetro menor del bitubo

𝐴 = 21𝑚𝑚 ∗ 13𝑚𝑚 = 273𝑚𝑚

El número de bitubos en una tubería de 4 pulgadas es:

# =3242.93𝑚𝑚

273𝑚𝑚= 11.9 ≈ 12

Para el caso de un cable UTP categoría 6, obtenemos:

𝐴 = 3.1416 ∗ 3 = 28.274𝑚𝑚

# =3242.93𝑚𝑚

28.274𝑚𝑚= 114.69 ≈ 115

Entonces en pasos de muro y armados de tubería conduit seguiremos la siguiente regla:

Tabla 10 Cálculo de cableado en tuberías de ductos armados

Tamaño de tubería Número de cables

Multitubo (1.7 in) Bitubo (23x13 mm) UTP CAT 6 (6 mm)

4 in (103 mm) 2 12 115

En ductos armados y pasos de cables para muros se contempla sellar las tuberías en uso con

compuesto epóxico chico además de colocar en la tubería un monitor para evitar el daño del cable

al momento de instalar y las tuberías de reserva serán selladas con un tapón PLG macho en

ambos lados de la tubería para su uso futuro.


83

3.1.4 Cálculo de capacidad de charola portacables dentro del CMO

En el CMO se hace la interconexión de la mayoría de los sistemas de control existentes en la

refinería por lo cual se necesita satisfacer la demanda de espacio para alojar el cableado a futuro y

se debe tener en cuenta el límite de llenado de una charola.

De acuerdo con el fabricante una charola tiene un peralte nominal y un peralte útil como lo

muestra en la Tabla 11. Por norma NRF-048-PEMEX-2014, la instalación de cableado en

sistemas portacables no debe rebasar el 50% del peralte útil con fines de expansión futura.

Tabla 11 Peraltes nominales / útiles

PERALTE NOMINAL PERALTE ÚTIL

mm2 (in) mm2 (in)

82.5 (3 ¼) 56.5 (2.224)

101.6 (4) 75.6 (2.976)

114.3 (4 ½) 88.3 (3.476)

127.0 (5) 101.0 (3.976)

152.4 (6) 126.4 (4.976)

Fuente. Catalogo Tecnotray (2016). Charola escalera.

Y según nuestra especificación de charola en el punto 2.2.3.1 solo son ocupadas charolas de

ancho igual o menor a 457mm con un peralte nominal de 114 mm podemos calcular el área

transversal a ocupar.

# =∅

∗. ∗ ú

∅ Ecuación 3.5

Dónde:

#cc: Número de cables en charola

Tc: Ancho de charola (mm)

Pútil: Peralte útil de la charola

cable: Diámetro exterior de cable

Se sustituye para los diferentes anchos nominales menores a 457 mm y se obtiene la siguiente

Tabla:


84

Tabla 12 Capacidad de cableado en charola portacables

Ancho de charola

(Tc)

Número de cables

Multitubos Bitubos Cable UTP C6

6” (152.4mm) 3 20 186

12” (304.8mm) 6 41 373

16” (406.4mm) 9 55 498

18” (457.2mm) 10 62 560

A partir de los datos anteriores se elige la charola que canaliza el cableado durante su recorrido

dentro del CMO.

3.2 Cuarto de monitoreo y operaciones

En este punto se describe la ruta que siguen los enlaces provenientes de la planta de efluentes

dentro del nuevo edificio de supervisión de la refinería.

El nuevo CMO de la refinería se divide en tres partes importantes (Figura 49) que se describen a

continuación:


85

Figura 49 Distribución de CMO

- Cuartos de servicios (Área de color verde): Son los cuartos encargados de dar servicio al

propio CMO, tales como aire acondicionado, cuartos de baterías, UPS, salas de

capacitación, cuartos eléctricos y de uso para sistemas de control que son los cuartos de

acometida.

Existen dos cuartos de acometida, uno principal y otro redundante, localizados en la

periferia del edificio, a los cuales llegan los multitubos de campo y se dividen para llevar

de manera individual la fibra a cada gabinete de control.

- Cuarto de consolas (Área color durazno): En este cuarto se encuentran las consolas de

monitoreo y operación de cada una de las plantas de procesos del complejo, está ubicado

entre la periferia y el cuarto de gabinetes, las consolas son conectadas a los gabinetes de

control al centro del cuarto.


86

- Cuarto de gabinetes (Área de color azul): El cuarto de gabinetes como su nombre lo

indica aloja los gabinetes de control de cada planta, está ubicado al centro del CMO, la

fibra óptica tiene su destino final en este punto, por consecuencia las canalizaciones de

fibra cruzan los tres cuartos mencionados para conectarse con su equipo de

decodificación.

Una vez definidas las áreas del CMO, es importante definir la ruta principal y redundante de la

canalización de la fibra óptica de las mismas.

3.2.1 Acometida de fibra óptica al CMO

El edificio del CMO cuenta con dos cuartos especiales, a los cuales llegan todos los enlaces de

comunicación de las plantas de proceso a supervisar. Con la finalidad de penetrar los enlaces de

fibra óptica bajo el piso falso del área de gabinetes y consolas de operación, el nivel de piso

terminado (NPT) de estos cuartos debe estar por debajo del NPT del interior del edificio y en

ambos cuartos (principal y redundante) se cumple con el siguiente arreglo (Figura 50).

Figura 50 Arreglo de charolas en cuartos de acometida

Dentro de ambos cuartos se lleva a cabo la separación de los microtubos por medio de cajas de

soplado como se ve en la Figura 51.


87

Figura 51 Esquema para separación de multitubos

Para garantizar la disponibilidad y confiabilidad de la comunicación de los sistemas de control de

la refinería con el CMO, todas las plantas cuentan con dos rutas de comunicación con trayectorias

diferentes una principal y otra redundante.

3.2.2 Ruta principal dentro del CMO

Dentro de los puntos siguientes se realiza la selección de las canalizaciones y ductos de acuerdo a

la demanda de espacio y a lo especificado en el capítulo 2 para la ruta principal.

3.2.2.1 Cuarto de acometida Principal

Este cuarto está ubicado dentro del primer cuadrante en la periferia del edificio y a éste llegan los

siguientes 8 multitubos que canalizan la fibra óptica en su interior.

1.- MUL212-INT-19MI

2.- MUL215-INT-19MI

3.- MUL213-INT-19MI

4.- MUL216-INT-19MI

5.- MUL209-INT-19MI

6.- MUL210-INT-19MI

7.- MUL211-INT-19MI


88

8.- MUL214-INT-19MI

La fibra óptica proveniente de campo tiene que pasar por el hueco solicitado a la disciplina civil

HS-52 que de acuerdo con la Tabla 4 de este documento para ductos de tubería conduit tiene la

siguiente configuración (Figura 52).

Figura 52 Arreglo de tuberías en muro en hueco HS-52

En este arreglo se aprecia que los tubos del 1 al 4 son ocupados por los multitubos que entran al

cuarto provenientes de la ruta principal de microzanjado, de acuerdo a los cálculos de

capacidad para conduit especificados en la Tabla 10, caben dos multitubos por cada

tubería, además sé consideran dos tubos de reserva (R) en caso de la instalación de

sistemas adicionales.

Los multitubos del hueco HS-52 se ordenan de la siguiente forma:

Tabla 13 Distribución de multitubos en HS-51

Multitubo No. Tubería No.

MUL209-INT-19MI 1

MUL210-INT-19MI

MUL211-INT-19MI 2

MUL214-INT-19MI

MUL212-INT-19MI 3

MUL213-INT-19MI

MUL215-INT-19MI 4

MUL216-INT-19MI


89

De modo que los multitubos que pasan por las tuberías 1 y 2 se instalan en la charola con número

CHI-CMO-001 del plano CMO-ACOM-001(Ver Anexo 2) y de las tuberías 3 y 4 en la charola

CHI-CMO-002, estas charolas son de 12 pulgadas de acuerdo con el cálculo de la Tabla 12.

En el cuarto de acometida existe una caja de distribución para cada multitubo como podemos ver

en la Figura 45, de estas cajas salen los bitubos utilizados hacia dos rutas de charola, de la caja 1

a la 4 se incorporan a la charola CHI-CMO-004 y de la 5 a la 8 seguirán la ruta de la charola

número CHI-CMO-003.

En este punto se detalla el seguimiento del multitubo y bitubo de la planta de efluentes, a través

de la tubería uno del hueco HS-52 acomete el multitubo MUL209-INT-19MI y se canaliza por

medio de la charola CHI-CMO-001 e ingresa a la caja de distribución número INT-JBMT-113-P,

dentro de ella se hace la separación, del cual solo el bitubo número MUL209-CMO-02MI-11

pertenece al sistema de estudio, este microducto sigue la ruta marcada por la charola CHI-CMO-

003 y sale del cuarto por el hueco HS-54 ubicado al fondo del cuarto (Figura 53).

Figura 53 Arreglo de tuberías en muro en HS-53 y HS-54

3.2.2.2 Cuarto de consolas

Cuando el cableado pasa por el hueco HS-54 del cuarto de acometida llega a la instalación de

charola que se encuentra bajo el piso falso del edificio, se observa en el plano CMO-CON-002

(Anexo 2) la entrada de 33 bitubos correspondientes a las fibras principales de las plantas de

proceso, se ocupa una charola de 12 pulgadas de ancho como se indicó anteriormente en la Tabla

12.


90

En la Figura 54 se aprecia el recorrido de los bitubos por el plano, primeramente los bitubos se

incorporan a la charola con número CHI-CMO-217A y continúa por la charola CHI-CMO-217

del mismo tamaño en dirección al sur.

Figura 54 Ruta de bitubos principales

La ruta continúa su camino en el plano número CMO-ACOM-003 (Figura 55) sobre la charola

ya mencionada hasta topar con la cimentación del edificio donde se encuentra un ducto armado

que conecta los huecos HS-19 Y HS-20 con las características y dimensiones de la Figura 56.


91

Figura 55 Ruta de bitubos sobre área de consolas (Ver Anexo 2)

Figura 56 Configuración banco de ductos


92

3.2.2.3 Cuarto de gabinetes

Al cruzar el ducto armado comienza la ruta de charola ubicada debajo de los gabinetes de

sistemas de control de la refinería como se observa en la Figura 57 y se sigue la ruta de la charola

numero CHI-CMO-158 de 12 pulgadas de ancho.

Figura 57 Ruta de charola en plano CMO-GAB-001 (Ver Anexo 2)

Conforme avanza la trayectoria, se adicionan cables UTP dentro de la ruta encargados de

conectar otras plantas, como se observa en los cortes A, B, C y BA de este plano para lo cual se

verifica que la charola no exceda el limite requerido.

De acuerdo con la Tabla 12, una charola de 12 pulgadas tiene como capacidades máximas 41

bitubos y 343 cables UTP.

Analizando el tamaño de charola en el corte A por lo que es el más concurrido, se tiene que hay

29 bitubos equivalentes al 70% del área utilizable de la charola, además de 29 enlaces UTP que

equivalen al 9% de la charola, restando un 21% de espacio libre. Concluyendo que la charola de

12 pulgadas es la óptima para este plano.

Al llegar el cableado y el bitubo de efluentes al corte BA la trayectoria pasa al plano CMO-GAB-

002 en la charola número CHI-CMO-160H con dirección al suroeste como se ve en la Figura 58.


93

Figura 58 Ruta de charola en plano CMO-GAB-002 (Ver Anexo 2)

La ruta prosigue al suroeste sobre la charola CHI-CMO-151D, CHI-CMO-153B y CHI-CMO-

153A y los cortes A, B, C y D respectivamente hasta llegar al gabinete de Control y Monitoreo

(Ver Anexo 7).

Al igual que en el plano anterior se comprueba la capacidad de la charola en el corte más

concurrido en este caso es el corte BA, por el cual están instalados 21 bitubos y 36 cables UTP

por lo que automáticamente queda descartada la charola de 6 pulgadas ya que esta solo puede

albergar 20 bitubos. Concluyendo este punto la charola que se ocupa cumple con la demanda de

espacio del cableado.

3.2.3 Ruta redundante dentro del CMO

A continuación se presenta la trayectoria que sigue el cableado de comunicación redundante de la

planta de efluentes dentro del CMO.

3.2.3.1 Cuarto de acometida Redundante

Este cuarto está ubicado dentro del tercer cuadrante en la periferia del edificio y a este llegan los

siguientes 8 multitubos que canalizan la fibra en su interior.

1.- MUL201-INT-19MI

2.- MUL202-INT-19MI

3.- MUL204-INT-19MI


94

4.- MUL207-INT-19MI

5.- MUL203-INT-19MI

6.- MUL205-INT-19MI

7.- MUL206-INT-19MI

8.- MUS208-INT-19MI

La fibra óptica proveniente de campo tiene que pasar por el hueco civil HS-49, que de acuerdo

con la NRF-048-PEMEX-2014 Anexo B para ductos de tubería conduit, tiene la siguiente

configuración (Figura 59).

Figura 59 Arreglo de tuberías en muro en hueco HS-49

En este arreglo podemos apreciar que las tuberías del 1 al 4 son ocupadas por los multitubos que

entran al cuarto provenientes de la ruta secundaria de microzanjado, de acuerdo con los cálculos

de capacidad para conduit obtenidos en la Tabla 10, caben dos multitubos por cada tubería de 4

pulgadas, además existen dos tubos de reserva (R) en caso de la instalación de sistemas

adicionales.

Los multitubos del hueco HS-49 se ordenan de la siguiente forma (Tabla 14):


95

Tabla 14 Distribución de multitubos en HS-49

Multitubo No. Tubería No.

MUL201-INT-19MI 1

MUL202-INT-19MI

MUL204-INT-19MI 2

MUL207-INT-19MI

MUL203-INT-19MI 3

MUL205-INT-19MI

MUL206-INT-19MI 4

MUL208-INT-19MI

De modo que los multitubos que pasan por las tuberías 1 y 2 se instalan en la charola con número

CHI-609-001 del plano CMO-ACOM-002 (Ver Anexo 2) y de las tuberías 3 y 4 en la charola

CHI-609-002, estas charolas son de 12 pulgadas de acuerdo con el cálculo de la Tabla 12.

En este punto se detalla la trayectoria del multitubo y bitubo de la planta de efluentes, mediante la

tubería uno del hueco HS-49 acomete el multitubo MUL201-INT-19MI y se canaliza en la

charola CHI-CMO-001 e ingresa a la caja de distribución número INT-JBMT-105-R, dentro de

ella se hace la separación, del cual solo el bitubo número MUL201-CMO-02MI-06 pertenece al

sistema de estudio, este microducto sigue la ruta marcada por la charola CHI-CMO-003 y sale del

cuarto por el hueco HS-51 ubicados al fondo del cuarto (Figura 60).

Figura 60 Arreglos de huecos HS-50 y HS-51


96

3.2.3.2 Cuarto de consolas

La fibra óptica de todas las plantas de la refinería tienen como objetivo llegar al cuarto de

gabinetes del CMO en este transcurso pasan a través del cuarto de consolas.

Después de pasar por el HS-51 el cableado sigue la ruta de la charola número CHI-CMO-201A

instalada bajo el piso falso, hasta llegar al otro extremo del cuarto donde se encuentra el ducto

armado, que conecta los huecos HS-35 y HS-36, hace pasar los cables al cuarto de gabinetes, en

la Figura 61 y 62 se muestra la distribución de tubos usada para el ducto armado y la trayectoria

correspondiente al plano CMO-CON-001 respectivamente.

Figura 61 Distribución de tubos de ducto BDI-CMO-003


97

Figura 62 Ruta de charola plano CMO-CON-001 (Ver Anexo 2)

Esta ruta se encarga de canalizar 28 bitubos que observamos en el corte A del plano CMO-CON-

001, de acuerdo con la Tabla 12, la charola capaz de transportar esa cantidad de bitubos es de 12

pulgadas teniendo un 20% de espacio disponible.


98

3.2.3.3 Cuarto de gabinetes

Después de pasar por el ducto la ruta sigue en el plano CMO-GAB-002 como se aprecia en la

Figura 63, Los cables se incorporan a la charola con número CHI-CMO-201 pasando por los

cortes H, G, F, E Y C consecutivamente hasta llegar al gabinete marcado con el número 1 en la

tabla de referencia de equipos (Ver Anexo 2).

Se utiliza una charola de 12 pulgadas debido a que en la totalidad de los cortes se supera la

cantidad de bitubos que puede alojar una charola de 6 pulgadas por lo que se utiliza la próxima

superior comercial.

Figura 63 Trayectoria de charola en plano CMO-GAB-002


99

3.3 Integración

En esta etapa se revisa la trayectoria que siguen los multitubos MUL209-INT-19MI desde el

cuarto de acometidas principal y MUL201-INT-19MI desde el cuarto de acometidas redundante

del CMO hasta el cuarto de control satélite de la planta de Efluentes.

Este parte del capítulo se debe revisar en conjunto con el Anexo 3.

3.3.1 Recorrido de ruta principal de microzanjado

Para la ruta principal se consideran aproximadamente 3.3 km de microzanjado, el inicio de esta

ruta se encuentra en el cuarto de acometidas principal, en el hueco HS-52 con la coordenada

(X=161.6180; Y=-266.4179) del lado este del CMO como se muestra en la Figura 64.

Figura 64 Cuarto de acometida principal

El orden de los multitubos que se integran a la microzanja se muestra en la Figura 65 (Plano

INT-COR-031). En esta microzanja también se agregan los multitubos de fibra óptica de la

disciplina de telecomunicaciones identificados con las siglas TEL.


100

Figura 65 Multitubos en microzanja, Corte A1

Al integrarse a la microzanja inicia su recorrido como se muestra en el plano INT-PA-033,

indicado en color rojo, la zanja se dirige un par de metros al sur por la calle 109, en la calle 211

gira en dirección este, en la calle 110 la trayectoria continúa hacia el norte hasta la calle 208

donde da vuelta hacia el este hasta la intersección con la calle 111 para retomar camino hacia el

norte de la refinería y continuar en dirección oeste sobre la calle 207, en esta recorre 355m y se

introduce en el registro RFO-001 (Figura 66), el cual tiene en su interior una juction box o caja

de distribución (Ver plano INT-REG-032 para detalle del interior y distribución de registros),

teniendo en este registro como propósito el resoplado de la fibra óptica, de acuerdo a proveedor,

la fibra óptica se debe resoplar en distancias de 500m y hasta 1km o mayores y la distancia

recorrida de la fibra desde el CMO hasta el RFO-001 es de 621m.


101

Figura 66 RFO-001 Entrada y salida de multitubos

A la salida del RFO-001 por el lado oeste continúan todos los multitubos, ya que es un registro

tipo 1B (Figura 67).

Figura 67 RFO-001 Tipo 1B

La microzanja sigue su ruta en dirección oeste sobre la calle 207 hasta integrarse al RFO-002, en

este registro tipo 1E ingresan por el lado este los multitubos como se muestra en el corte A2

(Figura 68), debido a que los multitubos MUL216-INT-19MI y un multitubo de la disciplina de

telecomunicaciones cambian de trayectoria hacia otras plantas.


102


Este registro tiene una derivación hacia el sur, y requiere una configuración interna diferente, por

lo tanto la caja de distribución se desplaza hacia el lado derecho, esto con el fin de respetar

920mm de curvatura mínima en los multitubos (Figura 69).

Figura 69 Arreglo interno RFO-002


103

Por el lado sur del registro salen los multitubos MUL215-INT-19MI y MUL214-INT-19MI, por

el lado oeste continúan los multitubos como se indica en el corte A3 (Figura 70).


Continuando en la misma dirección oeste, (ver plano INT-PB-034) se integran al RFO-003, tipo

1B, continúan los multitubos mostrados en el corte A3, posteriormente los multitubos MUL213-

INT-19MI y un multitubo de la disciplina de telecomunicaciones son derivados a otras plantas

que se encuentran al sur de la ruta.

La trayectoria continúa al norte por la calle 106, gira a la izquierda sobre la calle 205 y dobla al

norte por la calle 105 hasta llegar a la calle 203 (ver plano INT-PC-035) y gira al oeste hasta

encontrar el registro RFO-004 tipo 1F, en este se integran por el lado este los multitubos del corte

A4 (Figura 71).


104


Por el lado norte se desvían los multitubos MUL211-INT-19MI, MUL212-INT-19MI y un

multitubo de la disciplina de telecomunicaciones. En la salida del lado oeste del registro

continúan los multitubos del corte A5 (Figura 72).


105


La ruta continúa por la calle 203, al llegar a la calle 104 continúa sobre esta hacia el norte, en la

calle 202 gira al oeste hasta la calle 102, gira gradualmente al oeste hasta incorporarse a la calle

201. La distancia desde el registro RFO-004 hasta el RFO-005 es de 785m por lo tanto el registro

RFO-005 será únicamente de resoplado. Los multitubos del corte A5 continúan a la salida por el

oeste siendo un registro tipo 1B, posteriormente se desvía el multitubo MUL210-INT-19MI a una

planta cercana.

La ruta continúa al sur por la calle 101, con los multitubos del corte A6 (Figura 73).


106


Al continuar la ruta hacia el sur, se integran al RFO-006 por el lado norte del registro ambos

multitubos, este registro es de tipo 2E, en el interior de la caja de distribución se hace un cambio

en la dimensión del multitubo MUL209-INT-19MI por el multitubo MUL209-INT-07MI, dicha

reducción se debe a que solo dos microtubos ingresan a la planta de efluentes. Posteriormente

continúa este multitubo y uno de la disciplina de telecomunicaciones como se indica en el corte

A7 (Figura 74), su ruta para entrar a la acometida por el lado oeste del Cuarto de Control Satélite

de Efluentes.


107


3.3.2 Recorrido de ruta redundante de microzanjado

Para la ruta redundante se consideran aproximadamente 2.6 km de microzanjado, el inicio de esta

ruta se encuentra en el cuarto de acometidas redundante, en el hueco HS-49 con la coordenada

(X=78.24; Y=-261.5) del lado oeste del CMO, indicado en color verde como se muestra en la

Figura 75.


108

Figura 75 Cuarto de acometida redundante

Al integrarse a la microzanja inicia su recorrido como se muestra en el plano INT-PA-033, El

orden de los multitubos que se integran a la microzanja se muestra en la Figura 76 (plano INT-

COR-031). En esta microzanja al igual que en la ruta principal, también se agregan los multitubos

de fibra óptica de la disciplina de telecomunicaciones.


109

Figura 76 Multitubos en microzanja, Corte B1

Los multitubos se integran a la microzanja, la ruta toma dirección al norte sobre la calle 108 hasta

encontrar la calle 210 donde se dirige al noroeste, llega a la calle 209 y continúa al oeste hasta

integrarse al RFO-101, tipo 1B, donde continúan todos los multitubos, a la salida del registro, el

multitubo MUL208-INT-19MI va a una planta que se encuentra al norte del registro, continúan

los multitubos del corte B2 (Figura 77).


110


Los multitubos del corte B2 continúan por la calle 210 al oeste, cambian de dirección hacia el sur

en la calle 107, bajan hasta la calle 212 y se integran al RFO-102, tipo 1F que se encuentra al

norte de la calle, dentro del registro se derivan los multitubos MUL207-INT-19MI y un multitubo

de telecomunicaciones hacia plantas que se encuentran al norte del registro, los multitubos del

corte B3 (Figura 78), continúan al oeste sobre la misma calle.


111


Continúan hasta integrarse al RFO-103 tipo 1A por donde solo se resoplan las fibras ópticas ya

que la distancia desde la acometida del CMO al RFO-103 es de 780m. Inmediatamente a la salida

del registro RFO-103 un multitubo de la disciplina de telecomunicaciones se deriva al sur. Los

multitubos del corte B4 (Figura 79) continúan en dirección oeste.


112


Ingresan al RFO-104, tipo 1E. Dentro de este registro se deriva el multitubo MUL206-INT-19MI

al sur, por lo tanto continúan los multitubos del corte B05 (Figura 80).


113


Ingresan al RFO-105 tipo 1F, en su interior los multitubos MUL205-INT-19MI y MUL204-INT-

19MI, se dividen en dos multitubos de 07MI cada uno, un par continúa al norte y el otro continúa

con los demás multitubos como se muestra en el corte B6 (Figura 81).


114


Continuando en el plano INT-PA-034, los multitubos del corte B06 ingresan al RFO-106 tipo 1E,

internamente el multitubo MUL203-INT-19MI se divide en dos multitubos de 07 microtubos

cada uno, los multitubos MUL203-INT-07MI, MUL204-INT-07MI y MUL205-INT-07MI, se

derivan al sur, los multitubos del corte B7 (Figura 82), continúan al oeste.


115


Ingresan al RFO-107, tipo 1F, en este los multitubos TEL y MUL203-INT-07MI se derivan al

norte. El resto continúa al oeste, corte B8 (Figura 83).


116


Ingresan al RFO-108 tipo 1A, este registro es de soplado, debido a que la distancia entre el

registro de soplado anterior, el RFO-103 y el RFO-108 es de 880m. Continuando 7 metros por el

oeste y después al norte, los dos multitubos del corte B9 (Figura 84) continúan mientras que el

multitubo MUL202-INT-19MI continúa al sur.


117


Los multitubos del corte B9 continúan al norte por la calle 103 (ver plano INT-PC-035), doblan a

la izquierda en la calle 206, continúan hasta entrar por el este al RFO-109 tipo 2E. El multitubo

MUL201-INT-19MI cambia de dimensión a un multitubo de 7 microtubos, esto debido a que

solo 2 de los 19 microtubos va a la planta de Efluentes, que por requerimiento del cliente se debe

contar con el 60% de spare y que comercialmente solo hay tres medidas, siendo la siguiente al

bitubo el multitubo de 7 microtubos. Continúan a la salida del registro con dirección al norte por

la calle 102 los multitubos MUL201-INT-07MI y un multitubo de la disciplina de

telecomunicaciones, como se muestra en el corte B10 (Figura 85).


118


Continúan hasta la calle 204, donde giran al oeste hasta la calle 101, dan vuelta al norte

nuevamente y después de 20m giran al este donde recorren 12m, doblan al norte y se integran a la

acometida de la planta de Efluentes.

3.4 Efluentes

En el tema anterior se pudo observar el camino que llevan los multitubos de fibra óptica desde el

CMO hasta el CCS de efluentes, a continuación se muestra la trayectoria de la fibra óptica desde

la acometida hasta el gabinete del área de control en el interior del cuarto de control satélite de la

planta de efluentes (Ver plano EFL-CCS-041). Por lo que la siguiente redacción va enfocada a las

trayectorias dentro del cuarto de control satélite con el fin de conectar los gabinetes que están

aquí ubicados con sus correspondientes en el CMO. (Figura 86)


119

Figura 86 Layout cuarto de gabinetes CCS efluentes

Al igual que en el CMO los multitubos de ambas rutas que llegan al edificio se pasan por una

caja de distribución, con el fin de reducir el volumen que pasará por las charolas de cableado. El

CCS de la planta de efluentes cuenta con un piso falso de 50cm de alto el cual se va a encargar de

albergar las charolas con bitubos. Para ingresar al CCS el cableado pasa por un ducto armado que

conecta la microzanja con el interior del cuarto y así los multitubos llegan a la caja de

distribución, como se muestra en la Figura 87.


120

Figura 87 Conexión de microzanja con acometida CCS Efluentes

El ducto por medio del cual ingresa la fibra óptica al CCS tiene las siguientes características de

acuerdo con lo indicado en la Tabla 4 de este documento o en el Anexo B de la NRF-048-

PEMEX-2014 (Figura 88).

Figura 88 Configuración de ductos de CCS Efluentes


121

3.4.1 Ruta principal Efluentes

Por el poniente del CCS llega el enlace principal de fibra óptica el cual se describe con detalle en

este punto.

Al ingresar al cuarto el multitubo MUL209-INT-07MI ingresa por el ducto armado BDI-EFL-

111 marcado con el número 2 en la Figura 89 y por medio de tubería conduit se canaliza hasta la

caja de distribución número INT-JBMT-006 donde la fibra pasa a un bitubo el cual regresa a la

charola situada en el piso falso y comienza su recorrido en la charola número CHI-ELF-001, la

charola utilizada en esta ruta es tipo malla de 50 mm de ancho por 50mm de alto, ya que solo se

conduce un bitubo por esta canalización, entonces el espacio que ocupa y el peso que ejerce el

cableado no superan lo requerido por el cliente ni lo especificado por el fabricante.

La charola CHI-EFL-001 comienza su trayectoria debajo de la caja de distribución y se dirige al

sur donde se forma una curva hacia el este, la construcción de la curva en este tipo de charola se

muestra en el punto 2.4.3 del capítulo 2.

Después de pasar la curva la ruta de charola prosigue hasta el este hasta el gabinete donde se

encuentra el convertidor de medios del sistema de control marcado con el número 1 en la Figura

88.

Figura 89 Llegada de bitubos a gabinete


122

3.4.2 Ruta redundante Efluentes

Por el oriente del cuarto de gabinetes del CCS de efluentes ingresa el ducto armado con las fibras

que provienen de campo y se instalan en la caja de soplado con número INT-JBMT-109 de

acuerdo con el detalle de la Figura 87.

De la caja de distribución marcada con el número 3 en la Figura anterior sale el bitubo

MUL201-INT-02MI y se incorpora a la charola con numero CHI-EFL-002 que comienza el

recorrido bajo esta caja de distribución y se dirige al oeste hasta arribar debajo del gabinete y

encontrarse de frente con la charola de la ruta principal, ahí los dos enlaces suben a su

distribuidor independiente para comunicarse con el CMO.

De forma similar que en la ruta principal la charola solo conduce un bitubo por toda la ruta, por

lo cual la charola idónea para esta instalación es de tipo malla con 50mm de ancho por 50mm de

alto.

Con este punto concluimos la descripción de las instalaciones necesarias para la instalación de

fibra óptica para realizar la comunicación entre ambos gabinetes, en puntos posteriores

procedemos a hacer un análisis económico con el fin de saber un costo aproximado de

construcción.

CAPÍTULO IV. Costos


124

4. Análisis de costo del proyecto.

En el siguiente capítulo, se revisa el presupuesto de obra, desglosado en catálogo de conceptos y análisis de precios unitarios. Estos dan como resultado el costo aproximado del proyecto tomando en cuenta costos directos, indirectos y servicios de ingeniería.

4.1 Costo directo

Es la suma de material, mano de obra y equipo necesario para la realización de un proceso productivo. Se entiende como costo directo aquellos gastos que tienen aplicación a un producto determinado.

4.1.1 Material

Al realizar un proceso productivo integramos materiales, semielaborados, elaborados, mano de

obra y equipo para obtener un producto; por lo tanto los precios base de los materiales, serán

componentes de un costo unitario con valores en función del tiempo y del lugar de aplicación.

A continuación se detalla una relación de precios de adquisición de los materiales usados en este

proyecto.

Tabla 15 Materiales necesarios para el proyecto.

DESCRIPCIÓN UNIDAD PRECIO

UNITARIO

Ángulo de 1 1/2" x 1/4" (Tramo de 6m) Tramo $ 373,00

Placa de acero al carbón 1/4" espesor de 60x120" peso 231,3kg

Pza $ 3.469,50

Anclaje de expansión tipo "kwik bolt 3"rosca estandar con tuerca y arandela de acero al carbón, tamaño 1/2" diámetro x 2 1/2 de longitud.

Pza $ 13,00

Tramo recto ligero 12" Modelo TRLE3AL144P06W12. Pza $ 574,77

Curva horizontal 90° 12"x12" Modelo CHE3A90R12W12. Pza $ 203,82

Curva vertical exterior 90° Modelo CVEE3A90R12W12. Pza $ 196,50

Curva vertical interior 90° Modelo CVIE3A90R12W12. Pza $ 196,50

Tee horizontal Modelo THE3AR12W12. Pza $ 304,86

X horizontal Modelo XHE3AR12W12. Pza $ 376,27

Tee vertical Modelo TVE3AR12W12. Pza $ 361,80

Reducción recta Modelo RRE3AW12W06. Pza $ 152,99

Tramo recto ligero 6" Modelo TRLE3AL144P06W06. Pza $ 467,47

Capitulo IV. Costos

125

DESCRIPCIÓN UNIDAD PRECIO

UNITARIO

Curva horizontal 90° 6"x8" Modelo CHE3A90R08W06. Pza $ 150,75

Clemas Pza $ 9,57

Gabinete de control marca ABB, 120X80X30cm Pza $ 4.500,00

Patch panel Marca PANDUIT. Pza $ 600,00

Convertidor de medios de fibra óptica a Gigabit RJ45 Ethernet

Pza $ 3.235,00

Multitubo resistente a hidrocarburos marca Futureflex Ml $ 120,00

Cable fibra óptica 24 hilos monomodo marca PANDUIT. Ml $ 56,00

4.1.2 Mano de obra.

En este proyecto se toma en cuenta la mano de obra de acuerdo a los salarios ofrecidos en la industria de la construcción. Para el desarrollo del proyecto es necesario contar con el personal indicado a continuación.

Tabla 16 Personal necesario para el proyecto.

ÁREA PUESTO SUELDO

SEMANAL

SALARIO POR

JORNADA

Eléctrico Cabo $ 3.500,00 $ 437,50

Eléctrico Oficial $ 2.500,00 $ 312,50

Eléctrico Ayudante $ 1.700,00 $ 212,50

Soldador Soldador $ 795,20 $ 99,40

Albañil Oficial $ 804,65 $ 100,58

Albañil Ayudante $ 698,60 $ 87,33

Control Ing. Control $ 8.000,00 $ 1.000,00

Control Proyectista $ 6.000,00 $ 750,00

Control Técnico en control $ 4.000,00 $ 500,00

Control Ayudante $ 2.000,00 $ 250,00


126

4.1.3 Máquinas y herramientas

Para la correcta ejecución de los trabajos es necesario contar con equipo y herramientas para

cada actividad, esto incluye herramienta de mano (herramienta de corte, de sujeción, de fijación,

y herramientas auxiliares).

En este proyecto se considera el 3% del costo unitario por concepto de mano de obra.

4.2 Costos Indirectos

Los costos indirectos, son aquellos gastos que no tienen aplicación a un producto determinado. Es la suma de gastos técnico-administrativos necesarios para la correcta realización de cualquier proceso productivo.

Dentro de los gastos indirectos se consideran alquiler, personal administrativo y de ingeniería, reparaciones de maquinaria y costos de comercialización que son fundamentales para las operaciones de negocios y se deben pagar con regularidad.

En este proyecto se toma el 15% del costo directo. No se consideran servicios de agua y luz ya que son suministrados por la refinería.

4.3 Aplicación al proyecto

A continuación se muestra el desglose de los materiales y actividades para la realización del proyecto.

4.3.1 Catálogo de conceptos

Un catálogo de conceptos es un documento en el cual se describen todas y cada una de las actividades que conformaran la obra de manera ordenada, detallada y precisa. La siguiente información es una base de datos de los conceptos usados en este proyecto.

Tabla 17 Catálogo de conceptos

SOPORTERÍA No. MODELO CONCEPTO U. P.U. CANT. TOTAL

1 SOP001

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE SOPORTE DE ACERO AL CARBÓN PARA CHAROLAS TIPO ESCALERA EN PISO.

PZA $ 482,78 95 $ 45.864,37

Capitulo IV. Costos

127

SOPORTERÍA No. MODELO CONCEPTO U. P.U. CANT. TOTAL

2 SOP002

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE SOPORTE DE ACERO AL CARBÓN PARA CHAROLAS TIPO MALLA, AÉREA.

PZA $ 457,05 6 $ 2.742,27

CANALIZACIÓN No. MODELO CONCEPTO U. P.U. CANT. TOTAL

3 CAN001

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE TRAMO RECTO LIGERO 12" MODELO TRLE3AL144P06W12.

PZA $ 926,01 50 $ 46.300,38

4 CAN002

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE CURVA HORIZONTAL 90° 12"X12" MODELO CHE3A90R12W12.

PZA $ 414,10 20 $ 8.281,93

5 CAN003

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE CURVA VERTICAL EXTERIOR 90° MODELO CVEE3A90R12W12.

PZA $ 404,00 2 $ 807,99

6 CAN004

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE CURVA VERTICAL INTERIOR 90° MODELO CVIE3A90R12W12.

PZA $ 404,00 2 $ 807,99

7 CAN005

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE TEE HORIZONTAL MODELO THE3AR12W12.

PZA $ 553,53 11 $ 6.088,85

8 CAN006

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE X HORIZONTAL MODELO XHE3AR12W12.

PZA $ 652,08 3 $ 1.956,23

9 CAN007

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE TEE VERTICAL MODELO TVE3AR12W12.

PZA $ 632,11 2 $ 1.264,22


128

CANALIZACIÓN No. MODELO CONCEPTO U. P.U. CANT. TOTAL

10 CAN008

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE REDUCCIÓN RECTA MODELO RRE3AW12W06.

PZA $ 343,95 1 $ 343,95

11 CAN009

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE TRAMO RECTO LIGERO 6" MODELO TRLE3AL144P06W06.

PZA $ 777,93 1 $ 777,93

12 CAN010

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE CURVA HORIZONTAL 90° 6"X8" MODELO CHE3A90R08W06.

PZA $ 340,86 2 $ 681,72

13 CAN011 SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE CLEMAS.

PZA $ 39,77 100 $ 3.977,16

CONTROL No. MODELO CONCEPTO U. P.U. CANT. TOTAL

14 CTR001

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE GABINETE DE CONTROL, MARCA ABB, 120X80X30cm

PZA $ 6.565,35 2 $ 13.130,70

15 CTR002

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE PATCH PANEL MARCA PANDUIT.

PZA $ 899,07 2 $ 1.798,14

16 CTR003

SUMINISTRO Y COLOCACIÓN DE CONVERTIDOR DE MEDIOS DE FIBRA ÓPTICA A GIGABIT RJ45 ETHERNET

PZA $ 4.701,20 2 $ 9.402,40

Capitulo IV. Costos

129

EXCAVACIÓN No. MODELO CONCEPTO U. P.U. CANT. TOTAL

18 EXC001

EXCAVACIÓN EN ZANJAS PARA ALOJAMIENTO DE MULTITUBOS CON FIBRA ÓPTICA, DE HASTA 20 CM DE ANCHURA Y 2M DE PROFUNDIDAD, CON MEDIOS MECÁNICOS Y TAPADO MANUAL DE LA MISMA.

ML $ 432,69 5900 $ 2.552.894,33

19 EXC002 REGISTROS DE 1,5X2,2X1,8M

PZA $ 281,97 15 $ 4.229,53

SERVICIOS DE INGENIERÍA No. MODELO CONCEPTO U. P.U. CANT. TOTAL

20 ING01

SERVICIO DE INGENIERÍA PARA DESARROLLO DE PROYECTO, INCLUYE PROYECCIÓN MEMORIAS DE CÁLCULO, PROGRAMAS DE INSTALACIÓN, PRUEBAS EN SITIO, INGENIERÍA BÁSICA Y DE DETALLE.

SERV $9003,001,64 1 $9003,001,64

4.3.2 Análisis de precios unitarios

El análisis de precios unitarios es un modelo matemático, que adelanta el resultado, expresado en moneda, relacionado con una actividad. A continuación se presenta el desglose de precios unitarios para las actividades antes mencionadas.


130

CLAVE:

CONCEPTO:

CANTIDAD PUESTO RENDIMIENTO SALARIO DÍA TOTAL

2 SOLDADOR 32 99,40$ 6,21$

TOTAL MANO DE OBRA 6,21$

CANTIDAD DESCRIPCIÓN UNIDAD P.U. TOTAL

0,2 ÁNGULO DE 1 1/2" X 1/4" (TRAMO DE 6m) TRAMOS $ 373,00 $ 74,60

0,0625PLACA DE ACERO AL CARBÓN 1/4" ESPESOR DE 60X120" PESO 231,3Kg

PZA $ 3.469,50 $ 216,84

4

ANCLAJE DE EXPANSIÓN TIPO "KWIK BOLT 3"ROSCA ESTANDAR CON TUERCA Y ARANDELA DE ACERO AL CARBÓN, TAMAÑO 1/2" DIÁMETRO X 2 1/2 DE LONGITUD.

PZA $ 13,00 $ 52,00

TOTAL MATERIALES 343,44$

CANTIDAD PUESTO RENDIMIENTO TOTAL

1SUMINSTRO DE MATERIAL Y EQUIPO DE SOLDADURA

3% $ 0,19

TOTAL HERRAMIENTA, MAQUINARIA Y EQUIPO 0,19$




349,84$

52,48$

80,46$

TOTAL 482,78$

UTILIDAD

HERRAMIENTA, MAQUINARIA Y EQUIPO

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE SOPORTE DE ACERO AL CARBÓN PARA CHAROLAS TIPO ESCALERA EN PISO.

SOP001

MANO DE OBRA

MATERIALES

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

Capitulo IV. Costos

131

CLAVE:

CONCEPTO:


2 SOLDADOR 32 99,40$ 6,21$



0,15 ÁNGULO DE 1 1/2" X 1/4" (TRAMO DE 6m) TRAMOS $ 373,00 $ 55,95

0,0625PLACA DE ACERO AL CARBÓN 1/4" ESPESOR DE 60X120" PESO 231,3Kg

PZA $ 3.469,50 $ 216,84

4

ANCLAJE DE EXPANSIÓN TIPO "KWIK BOLT 3"ROSCA ESTANDAR CON TUERCA Y ARANDELA DE ACERO AL CARBÓN, TAMAÑO 1/2" DIÁMETRO X 2 1/2 DE LONGITUD.

PZA $ 13,00 $ 52,00



1SUMINSTRO DE MATERIAL Y EQUIPO DE SOLDADURA

3% $ 0,19





331,19$

49,68$

76,17$

TOTAL 457,05$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE SOPORTE DE ACERO AL CARBÓN PARA CHAROLAS TIPO MALLA, AÉREA.

SOP002

MANO DE OBRA

MATERIALES



132

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1TRAMO RECTO LIGERO 12" MODELO TRLE3AL144P06W12.

PZA 574,77$ 574,77$



SUMINSTRO DE HERRAMIENTA 3% 2,89$





671,02$

100,65$

154,33$

TOTAL 926,01$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE TRAMO RECTO LIGERO 12" MODELO TRLE3AL144P06W12.

CAN001

MANO DE OBRA

MATERIALES


Capitulo IV. Costos

133

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1CURVA HORIZONTAL 90° 12"X12" MODELO CHE3A90R12W12.

PZA $ 203,82 $ 203,82



SUMINSTRO DE HERRAMIENTA 3% $ 2,89





300,07$

45,01$

69,02$

TOTAL 414,10$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE CURVA HORIZONTAL 90° 12"X12" MODELO CHE3A90R12W12.

CAN002

MANO DE OBRA

MATERIALES



134

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1CURVA VERTICAL EXTERIOR 90° MODELO CVEE3A90R12W12.

PZA $ 196,50 $ 196,50








292,75$

43,91$

67,33$

TOTAL 404,00$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE CURVA VERTICAL EXTERIOR 90° MODELO CVEE3A90R12W12.

CAN003

MANO DE OBRA

MATERIALES


Capitulo IV. Costos

135

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1CURVA VERTICAL INTERIOR 90° MODELO CVIE3A90R12W12.

PZA $ 196,50 $ 196,50








292,75$

43,91$

67,33$

TOTAL 404,00$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE CURVA VERTICAL INTERIOR 90° MODELO CVIE3A90R12W12.

CAN004

MANO DE OBRA

MATERIALES



136

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1 TEE HORIZONTAL MODELO THE3AR12W12. PZA $ 304,86 $ 304,86








401,11$

60,17$

92,26$

TOTAL 553,53$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE TEE HORIZONTAL MODELO THE3AR12W12.

CAN005

MANO DE OBRA

MATERIALES


Capitulo IV. Costos

137

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1 X HORIZONTAL MODELO XHE3AR12W12. PZA $ 376,27 $ 376,27








472,52$

70,88$

108,68$

TOTAL 652,08$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE X HORIZONTAL MODELO XHE3AR12W12.

CAN006

MANO DE OBRA

MATERIALES



138

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1 TEE VERTICAL MODELO TVE3AR12W12. PZA $ 361,80 $ 361,80








458,05$

68,71$

105,35$

TOTAL 632,11$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE TEE VERTICAL MODELO TVE3AR12W12.

CAN007

MANO DE OBRA

MATERIALES


Capitulo IV. Costos

139

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1REDUCCIÓN RECTA MODELO RRE3AW12W06.

PZA $ 152,99 $ 152,99








249,24$

37,39$

57,33$

TOTAL 343,95$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE REDUCCIÓN RECTA MODELO RRE3AW12W06.

CAN008

MANO DE OBRA

MATERIALES



140

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1TRAMO RECTO LIGERO 6" MODELO TRLE3AL144P06W06.

PZA $ 467,47 $ 467,47








563,72$

84,56$

129,66$

TOTAL 777,93$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE TRAMO RECTO LIGERO 6" MODELO TRLE3AL144P06W06.

CAN009

MANO DE OBRA

MATERIALES


Capitulo IV. Costos

141

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 10 437,50$ 43,75$

2 OFICIAL 10 312,50$ 31,25$

2 AYUDANTE 10 212,50$ 21,25$



1CURVA HORIZONTAL 90° 6"X8" MODELO CHE3A90R08W06.

PZA $ 150,75 $ 150,75








247,00$

37,05$

56,81$

TOTAL 340,86$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE CURVA HORIZONTAL 90° 6"X8" MODELO CHE3A90R08W06.

CAN010

MANO DE OBRA

MATERIALES



142

CLAVE:

CONCEPTO:


1 CABO 50 437,50$ 8,75$

2 OFICIAL 50 312,50$ 6,25$

2 AYUDANTE 50 212,50$ 4,25$



1 CLEMAS. PZA $ 9,57 $ 9,57








28,82$

4,32$

6,63$

TOTAL 39,77$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE CLEMAS.

CAN011

MANO DE OBRA

MATERIALES


Capitulo IV. Costos

143

CLAVE:

CONCEPTO:

MANO DE OBRA


1 TÉCNICO EN CONTROL 2 500,00$ 250,00$



1GABINETE DE CONTROL MARCA ABB, 120X80X30cm

PZA 4.500,00$ 4.500,00$

TOTAL MATERIALES 4.500,00$







4.757,50$

713,63$

1.094,23$

TOTAL 6.565,35$

CTR001

MATERIALES


UTILIDAD

COSTO INDIRECTO

COSTO DIRECTO

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE GABINETE DE CONTROL, MARCA ABB, 120X80X30cm


144

CLAVE:

CONCEPTO:





1 PATCH PANEL MARCA PANDUIT. PZA 600,00$ 600,00$








651,50$

97,73$

149,85$

TOTAL 899,07$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE PATCH PANEL MARCA PANDUIT.

CTR002

MANO DE OBRA

MATERIALES


UTILIDAD

Capitulo IV. Costos

145

CLAVE:

CONCEPTO:

MANO DE OBRA




MATERIALES


1CONVERTIDOR DE MEDIOS DE FIBRA ÓPTICA A GIGABIT RJ45 ETHERNET

PZA 3.235,00$ 3.235,00$









3.406,67$

511,00$

783,53$

4.701,20$

CTR003

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE CONVERTIDOR DE MEDIOS DE FIBRA ÓPTICA A GIGABIT RJ45 ETHERNET

UTILIDAD

TOTAL

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO


146

CLAVE:

CONCEPTO:


2 TÉCNICO ESPECIALIZADO 50 500,00$ 10,00$

2 AUXILIAR INSTALADOR 50 250,00$ 5,00$



1MULTITUBO RESISTENTE A HIDROCARBUROS MARCA FUTUREFLEX

ML $ 120,00 $ 120,00

1 CABLE FIBRA ÓPTICA 24 HILOS MONOMODO MARCA PANDUIT.

ML $ 56,00 $ 56,00




MAQUINA SOPLADORA DE FIBRA ÓPTICA 50 $ 1.200,00 $ 24,00




24,45$

215,45$

32,32$

49,55$

TOTAL 297,32$

TOTAL HERRAMIENTA, MAQUINARIA Y EQUIPO

SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE MULTITUBO RESISTENTE A HIDROCARBUROS MARCA FUTUREFLEX, CABLE FIBRA ÓPTICA 24 HILOS MONOMODO MARCA PANDUIT. INCLUYE SOPLADO DE FIBRA ÓPTICA.

CTR004

MANO DE OBRA

MATERIALES


UTILIDAD

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

Capitulo IV. Costos

147

CLAVE:

CONCEPTO:


2 ALBAÑIL 10 100,58$ 10,06$

2 AYUDANTE 10 87,33$ 8,73$



- - - - -

TOTAL MATERIALES -$

CANTIDAD PUESTO RENDIMIENTO RENTA POR DÍA TOTAL

SUMINSTRO DE HERRAMIENTA 5% 0,56$ ZANJADORA EQUIPADA CON CADENA DE CUCHILLAS DE 15KW $ 2.941,92 $ 294,19



TOTAL MATERIALES -$


313,55$

47,03$

72,12$

TOTAL 432,69$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

EXCAVACIÓN EN ZANJAS PARA ALOJAMIENTO DE MULTITUBOS CON FIBRA ÓPTICA, DE HASTA 20 CM DE ANCHURA Y 2M DE PROFUNDIDAD, CON MEDIOS MECÁNICOS Y TAPADO MANUAL DE LA MISMA.

EXC001

MANO DE OBRA

MATERIALES



148

CLAVE:

CONCEPTO:


1 ALBAÑIL 20 100,58$ 5,03$

1 AYUDANTE 20 87,33$ 4,37$



- - - - -

TOTAL MATERIALES -$

CANTIDAD PUESTO RENDIMIENTO RENTA POR DÍA TOTAL


RETROCARGADORA SOBRE RUEDAS, DE 70 KW. $ 3.892,96 $ 194,65



TOTAL MATERIALES -$


204,33$

30,65$

46,99$

TOTAL 281,97$

COSTO DIRECTO

COSTO INDIRECTO

UTILIDAD

REGISTROS DE 1,5X2,2X1,8M

EXC002

MANO DE OBRA

MATERIALES


Capitulo IV. Costos

149

4.3.3 Costo total

Para el costo total del proyecto se hace la sumatoria del costo directo, costo indirecto, utilidad de todas las partidas y servicios. En la siguiente tabla se muestra el costo total del proyecto (No incluye IVA).

Tabla 18 Costo total del proyecto

TOTAL COSTO DIRECTO $ 3.271.745,07 TOTAL COSTO INDIRECTO $ 490.761,76 TOTAL UTILIDAD $ 752.501,37 TOTAL SERVICIO DE INGENIERÍA $ 903.001,64 TOTAL $ 5.418.009,84

Conclusiones


151

Conclusiones generales

Al finalizar el desarrollo del proyecto se concluye que el uso de la tecnología de la fibra óptica

resulta una alternativa viable para la comunicación en la industria petroquímica.

A diferencia de la tecnología Ethernet la fibra óptica tiene la capacidad de transmitir una gran

cantidad de datos por largas distancias sin necesidad de un agente adicional como un repetidor,

esto permite enlazar ambos edificios punto a punto eliminando elementos de posible falla, de esta

misma manera se logra también la optimización de espacios gracias a la poca intrusión en el

terreno del microzanjado en comparación a los ductos de comunicación convencionales que

requieren mayor profundidad para su instalación, como ventajas primordiales hay que recalcar

que se trata de una tecnología con un principio de funcionamiento basado en pulsos de luz por lo

tanto no es susceptible a caídas de tensión, interferencia eléctrica o magnética, corto circuito ni

falsos contactos además de no verse afectado por la humedad en el ambiente haciendo de la fibra

óptica una inversión rentable a largo plazo por su bajo costo de mantenimiento y la gran

durabilidad de su instalación ya que esta es realizada por personal especializado que garantiza el

funcionamiento adecuado de cada enlace a su cargo.

Al termino del diseño de la infraestructura para un nuevo sistema de comunicación se remarca

que la entrega de documentos para tendido de canalizaciones para fibra, rutas de cableado,

detalles de soportería de charolas, diseño de ductos enterrados, análisis de costos y precios

unitarios, cumple y está apegada a los estándares y normativas especificados por el cliente.


152

Glosario

Banco de ductos: Conjunto de tuberías eléctricas organizadas y ahogadas en concreto utilizadas

para pasar cableado eléctrico bajo tierra o a través de muros de concreto.

Microtubo: Sistema de canalización para un cable de fibra óptica que busca dotar de rigidez al

frágil cableado de fibra óptica.

Microzanja: Técnica de excavación de dimensiones reducidas utilizada en la instalación de

sistemas de transmisión de voz y datos.

Multitubo: Conjunto de microtubos acomodados dentro de un mismo recubrimiento para

canalizar más de una fibra óptica.

Patch panel: Dispositivo diseñado con el fin de separar los diminutos hilos de fibra óptica dentro

del gabinete, otorgando rigidez a los enlaces de fibra para evitar fracturas.

Peralte útil: Espacio total disponible en una charola para colocar cableado. El peralte nominal de

una charola tipo escalera es afectado por el tamaño de sus travesaños los cuales restan un

porcentaje del espacio disponible. El fabricante debe incluir una tabla de peralte útil para la

realización de cálculos.

Piso falso: Se trata de un piso hecho de placas modulares que se encuentra sobre el nivel de piso

terminado, con el fin de crear un espacio para pasar y ocultar instalaciones eléctricas, de voz,

datos, etc.

Redundancia: Consiste en aumentar la disponibilidad de un sistema para casos de emergencia,

Así en caso de pérdida de un enlace de comunicación existe otro canalizado por una ruta

totalmente diferente capaz de mantener las mismos privilegios de control que el primero.

Soplado de fibra óptica: Técnica de tendido de fibra óptica que utiliza aire comprimido o gas

nitrógeno para impulsar el cable dentro de microductos, esto con el fin de reducir maniobras

manuales que puedan dañar la fibra.


153

Abreviaturas

Abreviatura Descripción

CMO Cuarto de Monitoreo y Operaciones

CCS Cuarto de Control Satélite

I/O Entradas/Salidas.

PEMEX Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

SCD Sistema de Control Distribuido

SDMC Sistema Digital de Monitoreo y Control

FO Fibra Óptica

MUL Multitubo

CAPM Canalización Principal de Microtubo

CAPC Canalización Principal de Campo

RFO Registro de fibra óptica

CPU Unidad Central de Procesamiento (Central Processing Unit)

UTP Unshielded Twisted Pair (Cable estructurado ethernet)

KVM Keyboard, Video, Mouse

NPT Nivel de Piso Terminado

NIM Nivel Inferior de Microzanja

NIBD Nivel Inferior de Banco de Ductos

NSBD Nivel Superior de Banco de Ductos

NPF Nivel de Piso Falso

HS Hueco de Sistemas

JBMT Caja de soplado/distribución de fibra óptica

INT Integración

EFL Efluentes

SOP Soportería

CAN Canalización

CON Control


154

Índice de referencias.

[1] Creus Solé, A. (2010). Instrumentación Industrial 8va. Edición. Barcelona, España:

MARCOMBO, S.A.

[2] ExtronElectronics. (2014) Guía de Diseño para Fibra Óptica: Construcción de la Fibra

Óptica (3ra Edición). ExtronElectronics.

[3] FIBREMEX (2016). Fibra óptica. Recuperado el 12 de marzo del 2016 de

http://fibremex.com/fibraoptica/index.php?mod=contenido&id=3&t=3

[4] FIBREMEX (2016). ¿Qué es la fibra óptica?. Recuperado el 12 de marzo del 2016 de

http://fibremex.com/fibraoptica/index.php?mod=contenido&id=3&t=3&st=233

[5 ]FIBREMEX (2016). Ventajas de la fibra óptica. Recuperado el 12 de marzo del 2016 de


[6] FIBREMEX (2016). Biblioteca técnica. Recuperado el 12 de marzo del 2016 de


[7] FIBREMEX (2016). Tipos de conexión. Recuperado el 20 de marzo del 2016 de


[8] TECNO TERRA (2016). Estudios de Georadar. Recuperado el 15 de marzo del 2016 de

http://www.georadarypolimeros.com/georadar.html

[9] (Unión Internacional de Telecomunicaciones (2001) Serie L: Construcción, instalación y

protección de los cables y otros elementos de planta exterior: Radar penetrante en suelos (GPR,

groundpenetreting radar), Ginebra, UIT).

[10] (Unión Internacional de Telecomunicaciones (2001) Serie L: Construcción, instalación y

protección de los cables y otros elementos de planta exterior: Instalación de cables de fibra

óptica con aire a presión, Ginebra, UIT).

[11] ZIV Grid Automation (2016). Consola de Operación. Recuperado el 12 de Octubre del 2016

de http://www.gridautomation.ziv.es/ziv/software/PCD.html

http://teletrol.com.ve/productos/tresco.html

[12] Informática moderna (2016). El cable de red UTP. Recuperado el 22 de Septiembre del 2016

de http://www.informaticamoderna.com/Cable_lan.htm


155

[13] Instrumentación y control.net (2016). Sistemas de control distribuido. Recuperado el 13 de

Septiembre del 2016 de http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/automatizacion/

curso-sistemas-de-control-distribuido-dcs/item/413-introduccion-a-los-dcs-sistemas-de-control-

distribuido.html

[14] ATN (2016). Charolas portacables. Recuperado el 13 de Septiembre de 2016 de

http://www.charolasportacables.com/default.html

[15] Tecnotray (2016). Tecnomalla. Recuperado el 6 de Septiembre del 2016 de

http://tecnotray.com/productos/tecnomalla/

[16] Crouse Hinds (2016). Catalogo y guía de instalación. Recuperado el 22 de Septiembre del

2016 de http://www.crousehindslatam.com/uploads/pdfs/products/families/Charola%20tipo%20

Malla.pdf

[17] Tecnotray (2016). La selección perfecta. Recuperado el 6 de Septiembre del 2016 de

http://tecnotray.com/productos/la-seleccion-perfecta/

[18] Diario Oficial de la Nación (2012). Definiciones generales: Registro. NOM-001-SEDE-

2012 Instalaciones eléctricas (utilización).

[19] FIBREMEX (2016). Conectores de fibra óptica. Recuperado el 12 de marzo del 2016 de


ANEXO I

ANEXO II

ANEXO III

ANEXO IV

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