PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ 1 NOMBRE: Marisol Ojeda Huerta GRADO: Titulada en Ingeniería Civil OPCIÓN: EGC TITULO: Elección de un Proceso constructivo de instalación de fibra óptica aplicado a un caso práctico. Especialización en Costos en la Construcción PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ INDICE 1. 2. 3. 4. Introducción Planteamiento del Problema Justificación del Problema Objetivos 4.1 Objetivo General 4.2 Objetivos Específicos 5. Marco Teorico 5.1 Fibra óptica y su uso en las telecomunicaciones 5.2 Historia de la fibra óptica 5.3 Cronología de la fibra óptica en las telecomunicaciones en México 5.4 Antecedentes de acceso a las telecomunicaciones: 5.4.1 Estado de Puebla 5.4.2 Tetela de Ocampo- Cuautempan 5.5 Tipos de procesos constructivos de instalación de fibra óptica: 5.5.1 Red Aérea 5.5.2 Cepa a cielo abierto 5.5.3 Adosamiento en puentes 5.5.4 Perforación direccional 6. Infraestructura existente en la comunidad de Cuautempan 7. Trayecto de la Ruta de Fibra óptica 8. Ingeniería básica de los tipos de procesos constructivos de Instalación de fibra óptica 9. Mercadeo de materiales 10. Tipo de mano de Obra utilizada 11. Tipo de máquinaria Utilizada 12. Calculo de precios unitarios de los tipos de procesos constructivos de Instalación de fibra óptica 13. Tabla comparativa de precios unitarios de los tipos de procesos constructivos de Instalación de fibra óptica 14. Analisis de Costo-beneficio 15. Elección del tipo de proceso constructivo de Instalación de fibra óptica más rentable 16. Conclusiones 17. Glosario 18. Referencias bibliográficas 19. Anexos 19.1 Imágenes 19.2 Tablas 19.3 Cálculos 19.4 Planos 19.5 Fichas Técnicas Especialización en Costos en la Construcción 2 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ INTRODUCCIÓN: En el contexto de las telecomunicaciones, la infraestructura se refiere al conjunto de elementos físicos y tecnológicos que posibilitan la transmisión y recepción de información, ya sea para servicios de telefonía o Internet. Esta infraestructura está compuesta por una red interconectada de cables, fibras ópticas, antenas, estaciones base, conmutadores y otros dispositivos esenciales que permiten la comunicación entre usuarios y usuarias. La fibra óptica es un medio para transmitir información a largas distancias y con pérdidas mínimas de señal por medio de hilos delgados de vidrio o plástico. El internet y la telefonía a menudo emplean fibra óptica para la transmisión de datos. La red de fibra óptica en México constituye una infraestructura clave que posibilitará la interconexión de todo el territorio nacional a través de puntos estratégicos denominados Hoteles de Internet para Todos (HIT). Su capacidad para transportar grandes volúmenes de datos abre la posibilidad de ofrecer servicios que se interconectarán con diversas tecnologías de telecomunicaciones; facilitando la llegada de servicios a localidades que históricamente han sido marginadas, contribuyendo así a la reducción de la brecha digital en el país. Capuluaque es una comunidad en Tetela de Ocampo, Estado de Puebla; tiene alrededor de 369 habitantes de cuales 160 son hombres o niños y 209 mujeres o niñas. Localizada a una altitud de 2,082 metros, Capuluaque está situada cerca de la aldea San José y Alvaresco. Imagen 1. Actualmente no cuentan con servicios de Internet ni telefonía por lo que los habitantes tienen que desplazarse a comunidades cercanas para tener acceso a dichos servicios y comunicarse. 1 1 (INEGI, 2010) Especialización en Costos en la Construcción 3 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: En la actualidad se conocen cuatro tipos de procesos constructivos de instalación de fibra óptica: Red aérea, Cepa a cielo abierto (canalizado), Adosamiento en puentes y Perforación direccional. Se requiere la instalación de fibra óptica en la Comunidad de Capuluaque para que los habitantes cuenten con servicios de Internet y telefonía y ya no tengan que desplazarse a comunidades cercanas para tener acceso a dichos servicios y comunicarse. Se requiere instalar la fibra óptica mediante aquel tipo de proceso constructivo que sea más rentable económicamente y constructivamente, considerando la infraestructura existe en el entorno. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA: Con la instalación de fibra óptica se pueden establecer puntos estratégicos de interconexión en la Comunidad de Capuluaque para que se pueda navegar por internet de manera rápida y ágil. Con los servicios de Internet y telefonía en la Comunidad de Capuluaque se puede llegar a más lugares y reducir la brecha digital en el país. Los habitantes de la Comunidad de Capuluaque cuenten con servicios de Internet y telefonía y ya no tengan que desplazarse a comunidades cercanas para tener acceso a dichos servicios y comunicarse, beneficiando ahorros económicos en traslados y riesgos de accidentes. Mediante la instalación de fibra óptica por aquel tipo de proceso constructivo que resulte más rentable se podrá ofrecer el servicio de telecomunicaciones directamente a las y los usuarios impulsando un crecimiento en demanda de servicios no solo en la Comunidad de Capuluaque también a sus alrededores. OBJETIVOS: Objetivo General: Justificar la elección de un proceso constructivo de instalación de fibra óptica en un caso práctico, identificando el tipo de servicio que se requiere y que infraestructura existe en el entorno. Además de calcular y agrupar los costos de los tipos de procesos constructivos de instalación de fibra óptica para conocer cuál es el más rentable. Objetivos Específicos: 1. Identificar el tipo de servicio que se requiere, así como la infraestructura que existe en el entorno para elegir el tipo de proceso constructivo de fibra óptica a instalar. 2. Calcular los costos de instalación de los tipos de procesos constructivos de fibra óptica para conocer cuál es el más rentable. 3. Agrupar por costos los tipos de procesos constructivos de instalación de fibra óptica para justificar la elección del proceso constructivo de instalación de fibra óptica en el caso práctico. 2 2 (Telecomunicaciones, 2018) Especialización en Costos en la Construcción 4 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ MARCO TEORICO: FIBRA ÓPTICA Y SU USO EN LAS TELECOMUNICACIONES La fibra óptica se requiere para soportar la alta demanda de tráfico de datos y la inmensa cantidad de usuarios conectados a un mismo punto de acceso. En la actualidad, es difícil imaginarnos la vida sin Internet, televisión y telefonía; por lo que, estos servicios ya son considerados como «commodities». La forma de trabajar y vivir ha pasado por distintas transformaciones tecnológicas, colocando a la comunicación por vía remota como algo indispensable. ¿Qué es la fibra óptica? Es un filamento de material dieléctrico (que no conduce electricidad) que puede estar hecho de vidrio o plástico. Este filamento es capaz de conducir y transmitir impulsos luminosos de un extremo a otro; permitiendo la transmisión de servicios como: telefonía, televisión IP y datos a gran velocidad y distancia, sin necesidad de utilizar señales eléctricas. La fibra óptica utilizada en telecomunicaciones está compuesta principalmente de germanio y de silicio, esta consta de 3 partes: Imagen 2 1. Núcleo: Por esta zona viajan idealmente los pulsos de luz, tiene un índice de refracción más alto que el revestimiento. 2. Revestimiento: Tiene un menor índice refracción que el núcleo, lo que mantiene dichos pulsos dentro de la fibra. 3. Recubrimiento: Está fabricada con polímeros. Esta parte le da resistencia mecánica a la fibra permitiendo que se doble a radios de curvatura muy pequeños. 3 3 (MÉXICO, 2020) Especialización en Costos en la Construcción 5 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ ¿Cómo funciona? Existe un fenómeno que se conoce como reflexión total, gracias a este, la fibra óptica funciona como un medio de transmisión. La luz que se transmite por el núcleo de la fibra óptica, al momento de chocar con el revestimiento en lugar de refractarse esta se refleja. Esto se consigue solamente si el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del revestimiento y si el ángulo de incidencia del haz de luz es superior al ángulo crítico (θ). Imagen 3 Ventajas de la fibra óptica: Gran ancho de banda y velocidad. Transmisión a largas distancias. No plantea riesgos por descargas eléctricas ya que está hecho de material dieléctrico. Resistencia a la corrosión. Inmunidad al ruido eléctrico. Bajo riesgo en robos. Desventajas de la fibra óptica Se requiere de personal especializado para manejar la fibra óptica. Equipos de medición y empalme costos. Requiere una mayor planificación y diseño de la red. Conexión de fibra solo se realiza con empalmadora. HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA Las personas han utilizado infinidad de sistemas para comunicarse entre ellos, uno de ellos es la codificación de señales usando luz. El uso de la luz para la codificación de señales no es nuevo, los antiguos griegos usaban espejos para transmitir información, de modo rudimentario, usando luz solar. 1820: Augustin-Jean Fresnel ya conocía las ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro de una placa de cristal. 4 4 (MÉXICO, 2020) Especialización en Costos en la Construcción 6 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ 1870: El físico irlandés John Tyndall, presentó un estudio, donde descubrió que la luz podía viajar dentro de un material (agua), curvándose por reflexión interna. 1880: Alexander G. Bell construyó el fotófono que enviaba mensajes vocales a corta distancia por medio de la luz. Sin embargo, resultó inviable por la falta de fuentes de luz adecuadas. 1950: Se comenzaron a realizar pruebas en sistemas de comunicación usando fibra óptica. 1952: El físico Narinder Singh Kapany realizó experimentos, empleando estudios de John Tyndall, los cuales condujeron a la invención de la fibra óptica. 1956-1966: Charles K. Kao y G.A. Hockham plasman la idea de utilizar vidrio como medio de comunicación, entre otras características; proponen que 20 dB/km sería la atenuación máxima que tendría la FO para que fuera viable su uso en enlaces de comunicaciones. 1977: El 22 de abril de este año, en Long Beach, California, General Telephone and Electronics envió la primera transmisión telefónica a través de fibra óptica. La tasa de transferencia de datos fue de 6 Mbit/s. 1988: David N. Paune y Emmanuel Desurvire, en los Laboratorios Bell, inventaron el amplificador óptico (EDFA). CRONOLOGÍA DE LA FIBRA ÓPTICA EN LAS TELECOMUNICACIONES EN MÉXICO 1991: Telmex comienza a instalar fibra óptica. 1992: Se inaugura la Red Integral de Telecomunicaciones en la UNAM. Conectaron 500km de fibra óptica. 1994: RedUNAM surge como proveedor comercial de servicios de Internet. 2004: Iusacell, compañía de telefonía móvil, comienza a construir su red de fibra óptica en México. 2007: Telmex lanza proyecto “Sistema de Telecomunicaciones por Cable Submarino de Fibra Óptica Ixtapa – Lázaro Cárdenas” Axtel da cobertura a 20 ciudades utilizando fibra óptica. 2008: Maxcom lanza servicios de cuádruple play. 2009: CFE licita un par de hilos de fibra oscura. El ganador de la licitación fue el grupo GTAC. 2010: Totalplay inicia operaciones de prueba sobre su red de fibra óptica; ofreciendo servicios de TV en vivo y Video Bajo Demanda (VOD). Telmex comienza a construir la red de FTTH para brindar servicios de Triple Play. Cablevisión oferta servicio de Internet por medio de fibra óptica. GTAC gana la concesión de la fibra óptica licitada por CFE. 2011: Telmex ofrece la red más amplia de fibra óptica del país. Totalplay lanza comercialmente su red FTTH. 5 5 (MÉXICO, 2020) Especialización en Costos en la Construcción 7 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ 2014: Lanzamiento comercial de izzi. 2017: Axtel lanza servicios de Internet por fibra óptica. 2018: Axtel vende a Grupo Televisa parte de su red FTTH. 2019: Megacable compra otra parte de la red FTTH de Axtel. ANTECEDENTES DE ACCESO A LAS TELECOMUNICACIONES 1. Estado de Puebla La entidad de Puebla se integra por 217 municipios, de los cuales 81 no cuentan con accesos de servicios fijos de Internet (estos últimos agrupan a 9.4% de la población y 9.2% de los hogares de dicho estado). Imagen 4 Diagrama de la cantidad de accesos por cada 100 habitantes a nivel municipal (Fuente: DGCI a partir de los datos de CGPE al cuarto trimestre de 2018 e Encuesta Intercensal 2015 de INEGI) 2. Tetela de Ocampo- Cuautempan Tetela de Ocampo es uno de los 24 de los municipios del Estado de Puebla que no cuentan con accesos de servicios fijos de Internet, pues no poseen simultáneamente menos de un acceso por cada 100 habitantes y menos de tres accesos por cada 100 hogares. 6 6 (INEGI, 2010) Especialización en Costos en la Construcción 8 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ 9 Tabla 1 Diagnóstico de banda ancha en el estado de Puebla, Instituto Federal de Telecomunicaciones TIPOS DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA La instalación de fibra óptica implica el tendido de cables de fibra óptica para entregar un servicio ya sea para uno o diversos clientes. Se tienen los siguientes procesos constructivos de instalación de Fibra óptica: 1. Red Aérea: Es la infraestructura que utiliza portería existente o proyectada como puntos de apoyo donde se instalará el cable de fibras ópticas o el Flexoducto que alojará el cable de fibras ópticas mediante el montaje de diversos accesorios de acuerdo a la Normatividad de CFE. Imagen 5 7 7 (CFE, Construcción de Instalaciones de Media y Baja Tensión, 2014) (Telecomunicaciones, 2018) Especialización en Costos en la Construcción PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ 2. Cepa a cielo abierto: Se realiza por medio de una minicepa de sección de acuerdo a la Norma N-CTR-CAR-1-08-007-3 del hombro carretera hacia derecho de vía. Actividades: Trazo de cepa. Corte con sierra mecánica en carpeta asfáltica, concreto o terreno natural. Demolición mecánica y/o manual de carpeta asfáltica, concreto o terreno natural. Excavación de cepa con maquina zanjadora de disco. Afine de taludes de cepa. Plantilla de arena. Relleno de cepa con relleno fluido de cemento-arena. Suministro e instalación de cinta de advertencia. Instalación de 4 monoductos de PEAD de 1 1/2". Suministro e instalación de acopladores herméticos. Reposición de carpeta asfáltica, concreto o terreno natural. Señalamiento de seguridad. Acarreo de materiales productos de excavaciones. Limpieza final. Imagen 6 8 8 (ESTEVEZ.JOR, 2023) Especialización en Costos en la Construcción 10 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ 3. Adosamiento en puentes: Se realiza en lugares específicos como en puentes, muros de contención y alcantarillas para salvar obstáculos como arroyos y ríos, así mismo para efectuar cambio de dirección en la trayectoria en lugares que no sea posible efectuarlo de otra manera. Actividades: Trazo de trayectoria. Suministro de tubería galvanizada. Se mide el total de la longitud de la tubería galvanizada. Se realiza el corte de los 4 monoductos de PEAD de 1 1/2" a la longitud requerida repitiendo la operación en cuatro ocasiones. Se guían con rafia las trayectorias de cada monoducto utilizando la guía correspondiente (guía de acero o cobra). Se instalan las trayectorias de los 4 monoductos dentro de la tubería galvanizada. En cada extremo de los 4 monoductos se instala un tapón ciego. Suministro y colocación de materiales de sujeción. Señalamiento de seguridad. Acarreo de materiales. Limpieza final. Imagen 7 9 9 (AT&T, 2020) (CFE, Cables de Fibra Óptica para postes y ductos de Distribución, 2002) Especialización en Costos en la Construcción 11 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ 4. Perforación direccional: La perforación direccional, también conocida como perforación direccional horizontal o HDD, es un método para instalar diversos tipos de servicios subterráneos, como tuberías y cables, sin alterar la superficie. Suele utilizarse en zonas en las que no es práctico o posible excavar o abrir zanjas, como por ejemplo debajo de carreteras, edificios u otras estructuras sensibles. El proceso de perforación direccional comienza con la perforación de un pequeño agujero piloto. Este orificio piloto se amplía hasta un tamaño suficiente para la instalación del servicio público subterráneo deseado. Una vez ampliado el orificio piloto, se cambia la dirección de la perforación para alcanzar el lugar deseado. Imagen 8 Actividades: Trazo de ventana. Elaboración de Ventanas de entrada y salida de la P.H.D, mediante disco de corte sobre carpeta asfáltica, concreto o terreno natural. demolición con equipo neumático. excavación mecánica piloto. Afine de taludes de cepa. Elaboración de perforación piloto incluyendo los polímeros y el agua necesaria. Suministro e instalación de tubo de acero al carbono de 6” de diámetro para camisa. Instalación de 4 monoductos de PEAD de 1 1/2". Alineamiento, guiado y jalado de tubería y monoductos. Reposición de carpeta asfáltica, concreto o terreno natural. Señalamiento de seguridad. Acarreo de materiales productos de excavaciones. Limpieza final. 10 10 (ESTEVEZ.JOR, 2023) Especialización en Costos en la Construcción 12 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ METODOLOGÍA: 1. Infraestructura existente: Se realizará un recorrido virtual por plataforma de Google Earth para conocer el tipo de topografía, suelo, vialidades, flora, fauna, servicios de agua potable, luz, gas, drenaje, etc; existen en la Comunidad de Cuautempan. 2. Trayecto de la Ruta de Fibra óptica: Se propondrá un trazo en la plataforma de Google Earth y AutoCAD de la ruta factible tomando en cuenta la Infraestructura existente en la comunidad de Cuautempan. 3. Ingeniería básica de los tipos de procesos constructivos de Instalación de fibra óptica: en AutoCAD se detallarán todos los elementos que los componen, así como las descripciones de los trabajos a realizar de cada uno. 4. Mercadeo de materiales: se cuantificarán los necesarios para la correcta instalación de cada tipo de proceso constructivo y se anexarán fichas técnicas. 5. Tipo de mano de Obra utilizada: se desglosará por tipo de personal, así como sus rendimientos óptimos y equipo de protección a utilizar. 6. Tipo de maquinaria Utilizada: se desglosará por tipo, así como sus rendimientos óptimos y se anexarán fichas técnicas. 7. Cálculo de precios unitarios de los tipos de procesos constructivos de Instalación de fibra óptica: se anexarán las matrices de precios unitarios, así como análisis de básicos y programa de ejecución. 8. Tabla comparativa de precios unitarios de los tipos de procesos constructivos de Instalación de fibra óptica: se anexará gráfico comparativo en base a precio unitario y periodo de ejecución. 9. Análisis de Costo-beneficio. 10. Elección del tipo de proceso constructivo de Instalación de fibra óptica más rentable. 11. Conclusiones: se justificará el proceso constructivo de Instalación de fibra óptica más rentable elegido. Especialización en Costos en la Construcción 13 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ GLOSARIO: Commodities: material tangible que se puede comerciar, comprar o vender. Al encontrarse sin procesar, no posee ningún valor añadido o diferencial más allá de su proveniencia, por eso se suele usar como materia prima para fabricar productos más refinados. Fibra óptica: tecnología que se utiliza para transmitir información a través de una red de cables de vidrio o plástico extremadamente delgados capaces de transportar grandes cantidades de datos a grandes distancias a velocidades extremadamente altas. Infraestructura: conjunto de servicios, medios técnicos e instalaciones que permiten el desarrollo de una actividad. Proceso constructivo: conjunto de etapas y fases que deben llevarse a cabo de manera precisa y planificada para lograr la finalización exitosa de cualquier proyecto. Rentable: cuando genera suficiente utilidad o beneficios. Servicio: acción o conjunto de actividades que satisfacen una determinada necesidad. Especialización en Costos en la Construcción 14 PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN ASIGNATURA: TÉCNICAS APLICADAS DE INVESTIGACIÓN PROFESOR: MTRA. MARCELA DE LA TORRE GONZÁLEZ REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 1. Instituto Federal de Telecomunicaciones (2018), Unidad de Política Regulatoria, Diagnóstico de banda ancha en el estado de Puebla, Pp 1-28. 2. INEGI (2010), Compendio de información geográfica municipal de los Estados Unidos Mexicanos Tetela de Ocampo, Puebla, Pp 5. 3. MI PUEBLO (2021), CAPULUAQUE, http://www.mipueblo.mx/24/2114/capuluaque 4. FIBRAS ÓPTICAS DE MÉXICO (FOM 2020), Industria, https://fibrasopticasdemexico.com/fibra-optica-en-telecomunicaciones 5. ESTEVEZ.JOR (2023), Departamento de Ingenieria, Proceso Constructivo Para Instalación de Fibra Óptica, Pp 1-15. 6. AT&T (2020), Manual de Construcción e Instalación de Fibra Óptica Planta Externa AT&T, Pp 1-87. 7. CFE (2002), Cables de Fibra Óptica para postes y ductos de Distribución, Pp 1-9. 8. CFE (2014), Construcción de Instalaciones de Media y Baja Tensión, Pp 37-145. Especialización en Costos en la Construcción 15
