PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1_Modulo DIGI

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La conmutación se puede definir técnicamente como un dispositivo eléctrico o electrónico que permite modificar el camino que deben seguir los electrones, esto a su vez interrumpe la actividad que se esté realizando en el momento; se asemejan a los interruptores debido a que desactivan y activan un determinado sistema o desconectan un circuito y hacen conexión con otro [1].
Hoy en día el concepto de conmutación se está implementando en la instrumentación telemétrica[footnoteRef:1] volcánica; esto permite desactivar y activar cualquier sistema telemétrico de manera remota [2]. [1: Instrumentación Telemétrica: elementos que permiten la medición de fenómenos físicos en zonas volcánicas.] 
En muchas ocasiones ciertas entidades o empresas requieren instalar en lugares alejados dispositivos como sensores, circuitos y tarjetas electrónicas multipropósito; con frecuencia estos dispositivos presentan algún tipo de falla y pueden bloquearse; esto trae como consecuencia la no transmisión de datos, es por eso que se hace necesario aplicar técnicas como la conmutación, para desbloquear estos sistemas electrónicos o tarjetas electrónicas multipropósito de forma remota [3].
En consecuencia, debe realizarse para la instrumentación telemétrica volcánica, este tipo de conmutación, ya que se hace necesario desactivar y volver a activar los dispositivos electrónicos que utilizan procesos digitales; por ende, esto se puede lograr por tiempos establecidos, lo cual se refiere a un proceso de conmutación digital automático[footnoteRef:2], por medio de estados de desactivación y activación; o por conmutación manual (remota), la cual puede ser a través de una interfaz gráfica de usuario y se puede realizar a distancia mediante él envió de pulsos para realizar la conmutación en la instrumentación telemétrica [3]. [2: Automático: se refiere a un tiempo ya establecido en el sistema (prototipo), donde podrá activarse y desactivarse cualquier carga (instrumentación telemétrica), sin enviar ninguna instrucción desde la central del SGC.] 
Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente, en los volcanes del departamento del Cauca, se han implementado diferentes dispositivos sensóricos telemétricos o instrumentación telemétrica (sismómetro, pluviómetro, termocuplas, sistemas de detección de flujo de lodo, magnetómetro, inclinometro y potencial espontaneo), por parte del Servicio Geológico Colombiano (SGC), para la vigilancia y el monitoreo de estos volcanes.
Todos los dispositivos son de bajo consumo y se alimentan con energía fotovoltaica. El diseño de estos prototipos se realiza teniendo en cuenta sus puntos críticos o puntos débiles del sistema para un óptimo desempeño en sus funciones [4]. 
La instrumentación implementada y los sistemas de digitalización como de comunicación, utilizan tecnología digital; la cual incluye software con programas que se ejecutan generalmente en microcontroladores. Debido al funcionamiento de estos sistemas, su mantenimiento remoto y fallas intrínsecas de cualquier desarrollo de software, se ve alterado inevitablemente a bloqueos del software, por lo cual en muchos de los casos se resuelve con un reinicio manual que implica apagado del equipo y posterior encendido.
Estos equipos están ubicados en un promedio de 1 a 4 días de jornada de camino; por lo que es costoso el restablecimiento de este tipo de fallas en cuanto a procesos operativos y económicos (movilidad hasta el lugar).
Teniendo en cuenta lo anterior se pretende dar respuesta a la siguiente pregunta:
¿Cómo conmutar alguna instrumentación telemétrica en el volcán Puracé, a través de un prototipo de bajo consumo? 
2. HIPOTESIS DE LA SOLUCION
De manera general se pretende implementar un prototipo de conmutación que permita desactivar y activar de forma remota o temporizada las cargas (instrumentación telemétrica), que se conecten (sismómetro, pluviómetro, termocuplas, sistemas de detección de flujo de lodo, magnetómetro, inclinometro y potencial espontaneo). 
Esto se realizará mediante la implementación de un hardware y software; el hardware estará conformado básicamente por un microcontrolador, un circuito de protección, circuito de conmutación y un dispositivo con interfaz Ethernet; en este caso a través del dispositivo con interfaz Ethernet se lograra enviar y recibir cualquier dato transmitido entre la central SGC (Cauca) y la estación telemétrica en el volcán, utilizando el enlace de comunicación por radiodifusión[footnoteRef:3] ya implementado por la SGC. [3: Radiodifusión: Medio de comunicación para procesar datos sísmicos enviados desde campo en un formato FM de baja frecuencia (audio). Las frecuencias estandarizadas son 680, 1020, 1360, 1700, 2040, 2380, 2720 y 3060 Hz.] 
En este caso, el prototipo hardware estará situado en determinada estación telemétrica del volcán, ya que será el encargado de realizar la conmutación (de manera remota o por temporización) de dichas cargas conectadas. Se utilizará una interfaz gráfica de usuario por medio de la cual se logrará visualizar el estado de las cargas en cuanto a la corriente y voltaje del prototipo, y enviar a través de ella el comando para conmutar determinada carga desde la central del SGC de manera remota.
Se desarrollará el prototipo hardware, con base en la norma establecida por el Instituto de Circuitos Impresos, (IPC- 2221, Institute for Printed Circuits) [5]. Todo lo anterior tiene la característica de ser de bajo consumo. Por otro lado, contará con dos software, uno será para la conmutación de las cargas y el otro será para la interfaz gráfica de usuario. 
Una vez terminado el prototipo, inicialmente se realizaran pruebas de funcionamiento, en la central del SGC (Cauca); después de su validación por el personal del SGC, se procederá a su instalación en la estación telemétrica del Volcán Purace, por parte del personal técnico del SGC.
3. JUSTIFICACION
El prototipo de conmutación remota de bajo consumo está desarrollado con el fin de evitar que el personal técnico de Servicio Geológico Colombiano (SGC) Cauca, se desplace hasta la estación telemétrica en el volcán Purace, para realizar una de las funciones, como es el reinicio manual (apagado y posterior encendido) de la instrumentación volcánica y de esta manera se minimicen costos por transporte (económicos), ahorro en cuestión de tiempo y costos en procesos operativos. 
Adicionalmente, el prototipo permitirá observar el estado de dicha instrumentación telemétrica a través de una interfaz gráfica de usuario desde la central del SGC, donde se visualizará la corriente de consumo de los instrumentos de medición y el voltaje de alimentación del prototipo.
En efecto, el SGC, ha venido implementando diferentes tipos de dispositivos electrónicos entre los que se encuentran (sismómetro, pluviómetro, termocuplas, sistemas de detección de flujo de lodo, magnetómetro, inclinometro y potencial espontaneo), los cuales con el paso del tiempo empiezan a presentar fallas, ya sea en cuestión del software o hardware, por lo cual se hace necesario reiniciar estos dispositivos. En ese sentido contar con dicho prototipo ayudaría al SGC (Cauca), en la obtención de datos de forma continua, provenientes de la instrumentación telemétrica; ya que es necesario la obtención de datos de forma periódica, para el monitoreo del volcán y así prevenir algún tipo de perdida humana.
El desarrollo de este proyecto fortalecerá al programa de ingeniería electrónica en la iniciación de investigaciones en el diseño de prototipos de Placa de Circuito Impreso (PCB, Printed Circuit Board), con la característica de bajo consumo, teniendo en cuenta las normas de fabricación ya establecidas. Además de consolidar posteriores relaciones entre la universidad Autónoma y la empresa del convenio, para futuras prácticas.
4. ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO
En esta sección se describe de forma general el concepto de conmutación en sistemas electrónicos y las diferentes clases de conmutación que se pueden presentar, además de los trabajosrelacionados con la conmutación, el diseño de la Placa de Circuito Impreso (PCB, Printed Circuit Board) y la característica de bajo consumo del dispositivo.