Universidad Nacional Experimental del Táchira
Selección del modelo de la UIT y adecuación de la data local para el cálculo de los niveles de atenuación por lluvia en diferentes zonas del Estado Táchira en enlaces satelitales
Autor: Ing. Orlando Duarte Tutor: Dr. Víctor Galvis
Formulación del Problema
Actualmente las empresas de telecomunicaciones realizan los cálculos de enlaces satelitales utilizando aproximaciones dadas por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones). La poca confiabilidad, es producto de que las tablas estándares de dicha normativa para el cálculo de enlaces satelitales, son obtenidas en condiciones climáticas y atmosféricas muy distintas a las que se presentan en la región andina de Venezuela. Generando un problema de validez para la zona y de eficiencia en el uso de los enlaces en Venezuela.
Como consecuencia, las empresas de telecomunicaciones tiene reiterados reportes de interrupción del servicio de enlace por efecto de las precipitaciones atmosféricas.
Formulación del Problema Esto genera un problema técnico-administrativo a las empresas, ya que tiene que utilizar recursos adicionales, tanto en horashombre como en equipos especiales, para restablecer el servicio. Para resolver este problema, se planteó adecuar la data de precipitación de la zona de estudio para el modelo de la UIT y así obtener la mejor estimación de la atenuación troposférica para las diferentes regiones del estado Táchira.
Importancia y Justificación
Este trabajo permitirá que para futuros diseños de sistemas de comunicación satelitales se cuente con los valores fidedignos de la variable atenuación por lluvia del estado Táchira. Desde el punto de vista operativo, disminuirá el uso y utilización de recursos tanto en horas-hombre como en equipos adicionales; y desde el punto de vista financiero, mejora la relación costo-beneficio para la empresa que presta el servicio. También servirá como punto de partida para la construcción de un mapa general de radioatenuación del país. Cabe mencionar que, el Estado Venezolano puso en órbita el satélite “Simón Bolívar” con el fin de prestar servicios de diferente índole en el país, lo que hace que la investigación adquiera mayor importancia y relevancia.
Alcance y Limitaciones Con el objetivo de contar con resultados más precisos y confiables en el cálculo de pérdidas para enlaces satelitales en el Estado Táchira, es necesario incluir en el cálculo el factor de atenuación por lluvia de la zona, con el uso de la data recolectada en las estaciones meteorológicas del Estado Táchira (Páramo del Zumbador, Colon, San Antonio, Santo Domingo y la Fría, entre otras). En consecuencia, los resultados de la investigación permitirán que los entes públicos o privados dispongan de una data más precisa y confiable para el diseño de sistemas de comunicación satelitales en el estado Táchira.
Objetivo General Seleccionar el modelo de la UIT y adecuar la data local para el cálculo de los niveles de atenuación troposférica que contemple los efectos de pérdidas por lluvias en los enlaces satelitales en diferentes zonas del estado Táchira.
Objetivo Específicos
Recolectar los datos de precipitación atmosférica a través del Ministerio del Ambiente de los Recursos Naturales no Renovables (M.A.R.N.R.) para las diferentes áreas o regiones a estudiar. Analizar el modelo de la UIT a fin de establecer los requerimientos para el cálculo de atenuación por lluvia. Seleccionar el modelo adecuado para el cálculo del parámetro intensidad de la lluvia (R) (mm/h) en zonas tropicales. Procesar la data de precipitación recolectada para calcular el parámetro de intensidad de lluvia.
Objetivo Específicos
Calcular el parámetro intensidad de la lluvia (R) en el punto de que se trate, con el modelo seleccionado y con el modelo estándar de la ITU. Calcular las pérdidas por lluvia para las distintas zonas del estado Táchira con el modelo seleccionado y con el modelo estándar de la ITU.
Evaluar los resultados de los cálculos para ponderar el modelo seleccionado con respecto al modelo estándar de la ITU.
Elaborar los mapas de intensidad de lluvia y atenuación por lluvia de la zona con el modelo seleccionado.
Metodología Procedimientos e instrumentos.
Recolección de datos. Los datos de la precipitación pluviométrica de las diferentes regiones del estado Táchira se recolectaron de los registros del Ministerio del Ambiente de los Recurso Naturales no Renovables (M.A.R.N.R) a través del departamento del Sistema Nacional de Información Hidrológica y Metereológica (SINAIHME).
Análisis del modelo de la UIT. Se analizó el modelo establecido por la UIT a fin de determinar cuáles son los requerimientos para el cálculo de atenuación por lluvia.
Metodología
Selección del modelo para el cálculo del parámetro , que representa la intensidad de la lluvia (R) en el punto de que se trate. Se estudiaron, analizaron y se seleccionó el modelo más adecuado para el cálculo del parámetro en zonas tropicales. Procesamiento de la data de precipitación recolectada. Los datos se organizaron y tabularon por años y por meses; luego se procesaron con el paquete Excel. Al efecto, se obtuvieron los promedios de precipitación mensual y anual, valores críticos de precipitación en las diferentes zonas del estado Táchira. Esta información se adaptó para calcular el parámetro con el modelo seleccionado y con el modelo estándar de la UIT para tal fin.
Metodología
Cálculo de las pérdidas por lluvia. Se efectuaron los cálculos de atenuación por lluvia en enlaces satelitales con el modelo UIT, utilizando el parámetro calculado tanto con el modelo seleccionado como con el modelo estándar de la UIT. Evaluación de los resultados. La evaluación consistió en comparar el resultado obtenido con el modelo seleccionado con el resultado esperado del modelo estándar de la UIT, para establecer razonablemente el valor del modelo seleccionado en cuanto al cálculo de los niveles de atenuación por lluvia con el uso de la data real de la zona en estudio.
Análisis e interpretación de resultados Recolección de datos: El método de recolección de los datos que se utilizó fue la técnica de consulta de archivos. Para tal fin, se acudió al Ministerio del Ambiente de los Recurso Naturales no Renovables (M.A.R.N.R); a través del departamento del Sistema Nacional de Información Hidrológica y Metereológica (SINAIHME). La data recolectada consiste en la cantidad de milímetros (mm) de agua caída en la zona por mes y por año, que de acuerdo con los registros de las estaciones, están comprendidas en un lapso mínimo de (20) años y un máximo de cuarenta (40) años.
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS.
Recolección de los datos
Análisis y interpretación de resultados Análisis del modelo de la UIT: Recomendación UTI-R P.618-6: Datos de Propagación y Métodos de Predicción Necesarios Para el Diseño de Sistemas de Telecomunicación Tierra-Espacios. Recomendación UTI-R P.837-4:Metodo para el calculo de la Intensidad de lluvia R, según la ubicación del sitio que se quiere estudiar.
FIGURE 1 Rain rate (mm/h) exceeded for 0.01% of the average year 90
80 5
70
10
10
10
10 10 20 15
15
60
15 20
15
20
20
25 20
25
Latitude
30 35 35
35
30
35
40
30
20
30
30
25
25 30
30
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25
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15
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50
35
40
40
50
60 40 60 35
30
80 100
50
50
10
60 40
20
25
30
100
15
20
100
20
50
80
120
100 100
80
60
80
80
10
80
50
120
100
120
100 120
120
120
120
120
120
120 100
0
60
80 120
50
50
100
40
80
100
100
100
50
100 100
180
200
220
240
260 Longitude
280
300
100
320 0837-01
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS.
Por lo tanto, al profundizar sobre el contenido de la Recomendación UTI-R P.618-6 y con la asesoría de expertos en el área, Ing. Nelson Pérez, PhD, Coordinador del Grupo de Investigación de Telecomunicaciones de la Universidad de Los Andes, para que los resultados del método en cuestión arroje estimaciones confiables de la atenuación debida a la lluvia en una zona determinada, se requiere que el parámetro estadístico (R) sea un valor representativo de la intensidad de la lluvia de la zona a estudiar.
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS.
Selección del modelo para el cálculo del parámetro R0,01%
1. Modelo Rice-Holmberg (RH) Parámetros de entrada: M:promedio anual de lluvia caída a lo largo de todos los años en (mm) Mm:es el mayor promedio de lluvia caído en un mes a lo largo de todos los años de estudio en (mm) U:es el número de días promedio con lluvia fuerte que caen en un año a lo largo de todos los años de estudio
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
Selección del modelo para el cálculo del parámetro 2. Modelo Chebil Parámetros: M es el promedio anual de lluvia a lo largo de todos los años de estudio. Donde α=12.2903, β= 0.2973
R0,01% M
.
Procesamiento de la data recolectada y cálculo del parámetro R
0 , 01%
Procesamiento de la data recolectada y cálculo del parámetro
R0,01%
Calculo de perdidas por Lluvia
Conclusiones y recomendaciones Como producto del análisis de los resultados, podemos establecer que hay diferencias apreciables entre los resultados obtenidos con el modelo estándar y los modelos seleccionados: RH y Chebil. Razón por la cual, se puede concluir que con el uso de un modelo global, como el modelo estándar de la UIT, se corre el riesgo de sobreestimar o subestimar el fenómeno intensidad de lluvia.
En consecuencia, para el estudio del fenómeno es imperativo el uso de los modelos adecuados a las zonas climatológicas con el uso de la data de las tasas de precipitación recolectadas por las estaciones meteorológicas de la zona a largo plazo.
Conclusiones y recomendaciones
Los márgenes de atenuación por lluvia entre el modelo estándar de la UIT y los modelos seleccionados con data de la zona, aumentan en las localidades donde hay mayor precipitación de lluvia. Es decir, a mayor precipitación de lluvia en la localidad aumenta la diferencia de la atenuación por lluvia entre el modelo estándar y los modelos seleccionados.
Conclusiones y Recomendaciones
Los resultados obtenidos entre los modelos RH y Chebil son similares en valores, ya que ambos están desarrollados para zonas tropicales. No obstante, en algunas localidades hay una diferencia observable de los valores arrojados por ambos modelos, la cual se justifica por el hecho de que el modelo RH usa más parámetros, lo que permite incluir más variables que caracterizan la localidad; de allí, se puede concluir que el modelo RH es más adecuado que el Chebil.
Conclusiones y Recomendaciones Es recomendable, ante los resultados obtenidos en esta investigación, aplicar la misma metodología para la predicción y desarrollo de los mapas de intensidad de lluvia y atenuación de lluvia para toda la geografía de Venezuela. Con esto, se tendría una información valiosa para el diseño adecuado de sistemas de comunicación satelitales, máxime que hoy en Venezuela se cuenta con el satélite Simón Bolívar.
El Ministerio del Ambiente maneja gran cantidad de información metereológica. Esta información podría ser procesada, estudiada y analizada para ser empleada como un conjunto de datos para la investigación de su influencia en las telecomunicaciones.
