fase 1 antenas y propagacion.doc

8/18/2019 fase 1 antenas y propagacion.doc

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ANTENAS Y PROPAGACIÓN 208019A

MARCO TEORICO GLOBAL

PRESENTA

DOPOR:

SANDRAMILENA VARGAS HERRERA

CODIGO: 22479162

WILBERT

MURILLO

MOSUERA

CODOGO:1649!!99

GRUPO: 1!

NANCYAMPAROGUACA

TUTOR

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA " UNADESCUELA DE

CIENCIAS BASICAS# TECNOLOGIA E INGENIERIA


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24$9$2014


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INTRODUCCION

El propósito del siguiente trabajo es buscar un enlace de

comunicación psra el

proyecto donde se definan cuáles son los caminos paratransmitir información

satelital entre dos puntos de la tierra.

Tenemos dos tipos o enlaces de comunicaciones:

U%&'()

Enlace o conexión de subida, es el término uti l izado en

un enlace de

comunicaciones para la transmisión de señales !"# desde

una estación o

terminal ubicado en la tierra a una plataforma en suspensión o

mo$imiento,

ubicada sobre el espacio, ejemplo los satélites. %as sondas

espaciales o una na$e

espacial. &n &plin' es el in$erso de un (o)nlin'.

D*+(&'()

Enlace o conexión de bajada, es el término utilizado para

representar un enlace

entre un satélite y la tierra, la comunicación entre una sonda

espacial y la

recepción

En tierra, la comunicación entre una sonda espacial y la tierra es

puramente digital

es decir transmisión de s*mbolos binarios + -#, se utiliza

modulación tipo fase

todas las transmisiones entre sonda espacial y tierra se pueden

di$idir en dosgrupos el &plin' y el (o)nlin' el primero para en$iar ordenes al

ordenador central

y el segundo para el en$*o de datos telemetr*a, cuyos datos son

tomados por los

euipos cient*ficos de sondas ejemplo los recogidos con cámaras

de $ideos, el

(o)nlin' también se usa para /acer estudios de

radioastronom*a, las

comunicaciones donde solo exista (o)nlin' son conocidas como

simplex, cuando


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están ambos tipos de comunicaciones se denominan d0plex.


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PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA

1roblema para dar solución a tra$és del desarrollo del 1royecto:&na multinacional

con 2ede principal en %ondres está realizando una exploración

minera, esta zona

de exploración se encuentra ubicada en una 3ona 2el$ática del

4ua$iare en

5olombia, retirada 6+ 7m de cualuier !ed de comunicación. En

esta zona de

exploración se lle$a permanentemente diferentes tipos de

materiales y euipos.

%os procesos desarrollados en esta área de trabajo son

automatizados -++8, y semonitorean diferentes tipos de $ariables. %a junta (irecti$a de

esta compañ*a

necesita /acer un seguimiento permanente y en tiempo real de

los siguientes

aspectos:

%le$ar todo el in$entario de euipos y materiales ue ingresan y

salen de la zona

de exploración, en tiempo real desde la sede principal en %ondres

5ontrol con

Tecnolog*a !"9(#.

acer monitoreo permanente de las diferentes $ariables ue secontrolan en la

zona, por parte de los 9ngenieros ubicados en la 2ede 1rincipal en

%ondres.

(escripción resumida

-. %eer de manera detallada la propuesta general de proyectopara el curso,


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disponible en el entorno de trabajo colaborati$o.;. (esarrollar las siguientes dos tareas:;.- &na $ez le*do el documento del proyecto a desarrollar,Elaborar un mapaconceptual, con las temáticas ue usted considere, serán necesariaspara resol$erel problema y con la co/erencia y la estructuración lógica ue debetener.;.; 5onstruir un marco teórico 4lobal , donde se describan lasteor*as uesoportan las tecnolog*as a aplicar en el desarrollo del proyecto.;.< 5onstruir un estado del arte, ue permita $erretrospecti$amente proyectosue /an solucionado problemas similares, no necesariamenteiguales.


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,USTI-ICACION

Tanto en las empresas como a ni$el personal y profesional esnecesario lle$ar un

control de algo llámese acti$os fijos ue entran y salen de la

compañ*a tanto como

de su personal, y tener ciertas restricciones de acceso a

ciertas áreas,

implementando los carnet con bandas magnéticas o c/ips

resultando como una

/erramienta 0til para controlar y monitorear el ingreso y salida

del personal a

ciertas áreas de la empresa.

=s* como las empresas el sector de la minor*a /a $isto la

necesidad deimplementar este tipo de tecnolog*a debido a ue no se lle$a

un control del

personal o materiales ue ingresan o salen ya ue

simplemente se lle$a un

in$entario ue cada $ez ue reuiere una actualización de

datos solo genera

dificultades, por esta razón y /asta por seguridad del personal

ue labora en la

mina y en su entorno es necesario implementar un sistema

automatizado de

acceso ue garantice el control interno

El sistema planteado como solución está basado en la tecnolog*a

R-ID, ya ue


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permite obtener fácil y rápidamente la ubicación de los

objetos y personas

identificadas con una etiueta, con rangos de lectura promedio de

>,6metros, pero

ue en ciertos espacios y bajo algunas circunstancias podr*an

alcanzar el máximo

rango dado de por el fabricante, ue es de -+ metros de distancia.


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1. MAPA CONCEPTUAL


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2. MARCO TEORICO GLOBAL

1. CONCEPTOS BASICOS EN TELECOMUNICACIONES

L/ R/'* -3(3'/ Radio Frequency RF # o Tecnolog*a9nalámbrica incluye lageneración, manejo, transmisión y recepción de ondas de radioy su uso paratransmitir información.

%as señales electromagnéticas o señales !" se caracterizan por:

• "recuencia

• =mplitud

L/ amplitud pico (A) es la máxima fuerza de la señal. ?ientras ue

&/ frecuencia(f) es la tasa de cambio de la señal, generalmente, medida enertz z# o ciclospor segundo. El período (T) de una señal es definido como eltiempo de unarepetición de una señal y es el in$erso de la frecuencia, T @ -Af."inalmente, la fase

φ# es la posición relati$a de una señal en el tiempo.

L/5 bandas de frecuencias

especifican un determinado rango de

frecuencias.1or ejemplo, en el5uadroBacional de

=tribución deCandas de

"recuencias5&B=C="# E* N* 5 (3(/ & *'( &/(3'/. se definennue$e grandes categor*as de bandas de frecuencias, a saber:D%", %", ?", ",

< =


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D", &", 2", E" y T".

S@>;*&* G/>/3(3'/5

D%"

%"

?"

"

D"

&"

2"


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E"

T"

R/(* M'3**(/:

• % banda -4z F ; 4z

• 2 banda ;4z F G4z• 5 banda G4z F H4z

• I banda H4z F -;4z

• 7u banda -;4z F -H4z• 7 banda -H4z F ;J4z

B/(/5 ISM (Industrial, Scientific and Medical) $er 9T&FT26.-


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L/ &*(' *(/ λ se define como la distancia ocupada por un ciclo o la

distancia entre dos puntos ue tienen fase correspondienteen dos ciclosconsecuti$os. =sumiendo ue la $elocidad de la señal es $:

λ @ $T

λ @ $Af

&n caso particular es cuando $@ c@


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A((/5

&naantena es un dispositi$o usado para transformar una señal !",$iajando sobreun conductor, en una onda electromagnética en el espaciolibre. 2iendo lapropiedad de reciprocidad el /ec/o ue una antena conser$asus mismascaracter*sticas sin importar ue este trasmitiendo o recibiendo.&na antena debeser adaptada a la misma banda de frecuencia ue el sistema deradio al cual estáconectado.

= continuación algunos conceptos relacionados con las antenas:

• A(3* ;/(/: se refiere al rango de frecuencias sobre el cual laantena puede operar.

• D'3'


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us rac n : epresen ac n e a ac n e una n ena


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I&5/3'=( 2: D'//>/ R/'/3'=( (/ A((/

T'%*5 A((/

&na antena isotrópica es ideal y solo existe teóricamente. %a mismase caracterizapor radiar

potencia entodas lasdirecciones

por igual,produciendo

un campo

electromagnético 0til en todas las direcciones con igualintensidad y -++8 deeficiencia. 2e dice ue una antena isotrópica tiene una tasa depotencia de + dCcuando comparada as* misma, es decir cero gananciaApérdida.

(e lo contrario las antenas dipolos son reales y se di$iden enantenas dipolos demedia onda $er E* N* 5 (3(/ & *'( &/

(3'/.# y antenasdipolos de un cuarto de onda $er E* N* 5 (3(/ &


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I&5/3'=( : EF>%&* *(/5 '/.

;. O(/5 & C'&*: %as señales son reflejadas desde la capa superior dela ionosfera de regreso a la tierra $er 9lustración G# . %a reflexión es

causada por la refracción. ndas con estas caracter*sticas estánubicadas en aproximadamente < a


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1ropagación de la señal

=ntena

transmisora

tierra

I&5/3'=( !: EF>%&* L@(/ V'5/.

5uando no /ay obstáculos la l*nea de $ista óptica se expresacomo:

h

d: distancia entre la antena y el /orizonte en 'ilómetros

/: la altura de la antena en metros

%a l*nea de $ista efecti$a o de radio al /orizonte es:

d 57

7 @ GA<

=s* la máxima distancia entre dos antenas para unapropagación de %2 es:

d +

3

3

3

57(

Kh

Kh

!epresenta la l*nea de $ista óptica

1 Kh 2 )

=ntena

receptora

1ropagación de la señal

=ntena

transmisora =ntena

receptoratierra

=d 57

=

=


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/-: altura de la antena -/;: altura de la antena ;


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2. RI-D

!"9( siglas de !adio "reuency 9(entification, en español9dentificación

por radiofrecuencia# es un sistema de almacenamiento y

recuperación de

datos remoto ue usa dispositi$os denominados etiuetas,

transpondedores

transmisorFreceptor# o tags !"9(. El

propósito fundamental de la

tecnolog*a !"9( es transmitir la identidad de un objeto similar a

un n0mero

de serie 0nico# mediante ondas de radio.

&na etiueta !"9( es un dispositi$o peueño, similar a unapegatina, ue puede

ser ad/erida o incorporada a un producto, animal o persona.

5ontiene antenas

para permitirle recibir y responder a peticiones por

radiofrecuencia desde un

emisorFreceptor !"9(. &na de las $entajas del uso de

radiofrecuencia en

lugar, por ejemplo, de código de barras# es ue no se reuiere

$isión directa

entre emisor y receptor.


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"ig. - 5omponentes de un sistema !9("


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El modo de funcionamiento de los sistemas !"9( es simple. %a etiueta !"9(,

ue contiene los datos de identificación del objeto al ue se encuentra

ad/erido, genera una señal de radiofrecuencia con dic/os datos. Esta

señal puede ser captada por un lector !"9(, el cual se encarga de leer

la información y pasársela, en formato digital, a la aplicación espec*fica

ue utiliza !"9(.

1or tanto, un sistema !"9( consta de los siguientes componentes:

Etiueta !"9( o transpondedor: c o m p u e s t a por una antena, un

material

encapsulado o c/ip y el 1ET, el cual es un material /ec/o de

poliuretano transparente flexible el cual sostiene al c/ip y la antena. El propósito

de la antena es permitirle al c/ip, el cual contiene la información, transmitir

la información de identificación. Existen $arios tipos de etiuetas. El c/ip posee

una memoria interna con una capacidad ue depende del modelo y $ar*a de

una decena a millares de bytes. Existen $arios tipos de memoria:

S*&* &3/ : el código de identif icación ue contiene es 0nico y es

personalizado durante la fabricación de la etiueta.

D &3/ 53'/ : la información de identificación puede ser

modificada por el lector.

=nticolisión. 2e trata de etiuetas especiales ue permiten ue un lector

identifiue $arias al mismo tiempo /abitualmente las etiuetas deben entrar

una a una en la zona de cobertura del lector#.

Q %ector de !"9( o transceptor: c o m p u e st o por una antena, untransceptor

transmisorFreceptor# y un decodificador. El lector en$*a periódicamente

señales para $er si /ay alguna etiueta en sus inmediaciones. 5uando capta

una señal de una etiueta la cual contiene la información de identificación de

ésta#, extrae la información y se la pasa al subsistema de procesamiento de

datos.

Tipos de etiuetas !"9(

%as etiuetas !"9( pueden ser acti$as, semipasi$as también conocidas

como asistidas por bater*a# o pasi$as. %os tags pasi$os no reuieren

ninguna fuente de alimentación interna sólo se acti$an cuando un

lector se encuentra cerca para suministrarles la energ*a necesaria#.

%os otros dos tipos necesitan alimentación, t*picamente una pila peueña.

Figura 2. Comunicación de un tag pasivo: el tag es energizado por la señal F enviada por el lector

Tags pasi$os. %os tags pasi$os no poseen ning0n tipo de alimentación. %a

señal ue les llega de los lectores induce una corriente eléctrica m*nima

ue basta para operar el circuito integrado 5?2 del tag para generar y

transmitir una respuesta. %a mayor*a de tags pasi$os utiliza respuesta por

reflejo o bac'scatter sobre la portadora recibida. Esto es, la antena /a de

estar diseñada para obtener la energ*a necesaria y funcionar a la $ez para

transmitir la respuesta por reflejo.

Tags acti$os. = diferencia de los tags pasi$os, los acti$os poseen su

propia fuente autónoma de energ*a, ue utilizan para dar corriente a sus

circuitos integrados y propagar su señal al lector.


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Tags semipasi$os. %os tags semipasi$os se parecen a los acti$os enue

poseen una fuente de alimentación propia, aunue en este caso se

utiliza

principalmente para alimentar el microc/ip y no para transmitir la señal

de

respuesta. %a energ*a contenida en la radiofrecuencia se refleja

/acia el

lector como en un tag pasi$o. %a bater*a puede permitir al

circuito

integrado de la etiueta estar constantemente alimentado y eliminar

la

necesidad de diseñar una antena para recoger potencia de la

señal

entrante del lector.

%ossistemas !"9( seclasif ican dependiendo del rango de

frecuencias ue usan. Existen cuatrotipos de sistemas:

!eloci"

#om$re

%F

C

o

n

t

r

o

l

d

e

&F

Frecuencia

125'z

13.5*z

+,"-3,*z

2.5"5.+/&z

ango

0,.5m

01m

0m

01m

dad de

lectura

%ento

#ormal

pido

pido

&a$ilidad para

leer en cercanas

de agua o metal

*eor

peor

4amaño

del 4ag

*as

grande

*as

peueño

6plicaciones

tpicas

Control de

accesos

accesos taretas

inteligentes

de tems peaes

electrónicos

Control de acceso

para veculos


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C

o

n

t

r

o

l

d

e

r

a

s

t

r

e

o

8&F

*icro"

onda


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%os estándares de !"9( abordan cuatro áreas fundamentales:

Q 1rotocolo en el interfaz aéreo: especifica el modo en el ueetiuetas !"9( y lectores se comunican mediante radiofrecuencia.

Q 5ontenido de los datos: e s p e c i f i c a el formato y semántica de los datos

ue se comunican entre etiuetas y lectores.

Q 5ertificación: p r u e b a s ue los productos deben cumplir para

garantizar ue cumplen los estándares y pueden operar con otros

dispositi$os de distintos fabricantes.

Q =plicaciones: usos de los sistemas !"9(.

5omo en otras áreas tecnológicas, la estandarización en el campo de

!"9( se caracteriza por la existencia de $arios grupos de especificaciones

competidoras. 1or una parte está 92, y por otra =utoF9( 5enter conocida

desde octubre de ;++< como E15global, Electronic 1roduct 5ode#. =mbas

comparten el objeti$o de conseguir etiuetas de bajo coste ue operen en &"R

E15 es el más usado en =mérica.

%os estándares E15 para etiuetas son de G clases:

Q 5lase -: Tag simple, pasi$o, con una memoria no $olátil programable$arias $eces.

Q 5lase ;: Tag pasi$o con más funcionalidades ue clase -, más

memoria de usuario, control de acceso al Tag autentificado, y $arias

caracter*sticas adicionales.

Q 5lase


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implementar en la exploración minera ubicada en la 3ona2el$ática del 4ua$iareen 5olombia, la tecnolog*a !"9( ya ue se reuieren fuertesmedidas deubicación en tiempo real, el a$entamiento de sistemas

basados en ifi ycomponentes acti$os de !"9( permiten implementar grandesbeneficios comoseguridad, administración integral, administración log*stica dedistribución yalmacenamiento, pre$ención de colisiones en tráfico, aéreas derestricción, controlde refugios, entre otros.

N*>/5 ISO R&/'


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. ESTADO DEL ARTE

!"9(, sistema de identificación mediante radio frecuencia,existe desde /ace

$arias década, principalmente para sistemas de

transacciones bancarias,

control de animales y como lla$es de control para datos sensiti$os.

Estos sistemas /an ganado momentum, en -MM+ generaron

impulso para

aplicaciones ue soportan !"9( y en los 0ltimos años en los

sistemas decadenas producti$os cuando las empresas de !atail

Europeas iniciaron

experimentando tags pasi$os incluidos en los productos para

consumidores

finales, y en Borteamérica tanto el (epartamento de (efensa

como almart

comenzaron a usar tags pasi$os para el monitoreo de en$*os.

5omo describen 1/illips, 7arygiannis y u/n. LBo es una tarea

fácil diseñar,

implementar y optimizar un sistema complejo !"9(N. 1ues se

debe tener en

cuenta la $elocidad en ue un tag pasa, la cantidad de tags por

segundo están

pasando por determinado lector, c0al es la potencia a la cual

los tags son

capaces de responder, si son tag pasi$os o act i$os,

reuerimientos de

seguridad y pri$acidad, y otra serie de reuerimientos.

-/3*5 >'(/(5 ( (/ 3(*&*@/ ( R-ID

• -3(3'/5 '5%*(';&5 ( &*5 5%3*5 /;'*5

3(3'/5

*%/3'=( &*5 %/@55:


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%os pa*ses poseen rangos de operación destinados aluso ci$il, en los

ue los sistemas !"9( pueden operar.

%as bandas deben cumplir con los modos de operación enel pa*s en ue

se encuentren y sus permisos respecti$os.

• P3'* I>%&>(/3'=(:

El costo de los miles de T=4s era el tope principal al

momento de

desarrollar una implementación. Es por esto ue una de

las principales

barreras para decidir acerca de la tecnolog*a a

implementar esté dao por

el precio de retorno de la in$ersión.


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• L/ 5/;'&'/ &*5 TAG5:

2e determina en algunos casos si podemos reusar o no

los T=4s, as*

estimaremos los costos de implementación de un sistema!"9(.

• L/ 5'/ /*5:

Becesidad reciente en !adio "recuencia, por lo

ue estamos

relacionando la implementación en !adio "recuencia con

algoritmos de

encriptación de los datos, punto esencial en los sistemas

tradicionales.

• L*5 (5 >/(F* * &/ 3/%/3'/ &3/5

%* 5(*:

2e debe $alidar si podemos yAo debemos leer

m0ltiples T=4s por

segundo, o si poseemos una sola lectura secuencial de

datos.

• L/ '5/(3'/ / &/ 3/& %*>*5 & & TAG >'5>*.

Este es el factor principal, dependiendo de la potencia de

la antena del

lector, de la frecuencia de operación, de la forma y la zona

de instalación

del T=4.

• E& 5(/ '('* %// ( 53* ( %/'3&/.

=l momento de aduirir cierta tecnolog*a por

sobre otra en la

implementación de un sistema !"9( está dada por

los estándares

asociados al área en la cual se $a a trabajar.

&na de las grandes $entajas de los procesos controlados con

sistemas de radio


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frecuencia, es ue no necesita ue el T=4 esté en una zona

$isible del materiala monitorear, pudiendo estar en zonas no $isibles. =demás,dependiendo de la

tecnolog*a, es posible rastrear con el mismo euipo a decenas

de T=4s porsegundo, sin tener ue depender necesariamente depersonal calificado y

ofreciendo además $entajas tales como:

5ontrolar en tiempo real, dónde y en ué estado deoperación seencuentran los materiales, por ejemplo en control delos euipos o

repuestos en faenas industriales.

(eterminar si un material está en el lugar en el ue

deber*a estar, parasaber si el euipamiento está realmente siendo

utilizado en la faenaasignada.


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5ontrolar masi$amente el tráfico de elementos entreempresas F como

ser*a el control de mercader*a traspasada desde un

pro$eedor /acia unatienda.

5ontrolar el tráfico de materias entre unidades en la

empresa F para saber,

por ejemplo, exactamente cuáles art*culos /a pasado de

bodega a sala de$entas, identificando el tamaño, modelo, color, etc.,del art*culo en

cuestión.

Modelo general uso de sistemas RFID

5on estos datos en los registros /istóricos de los sistemas degestión de la

organización se pueden generar nue$as cadenas de análisis, por

ejemplo:

5ontrolar el uso correcto de los materiales

?aximizar la $ida 0til de los euipos

1rogramar mantenciones dados ciertos patrones predicti$os

de operación

5ontrolar las bajas abruptas de in$entarios o sobre stoc' de

productos

?ejorar las cur$as de estimación de productos más

solicitados, pudiendo


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optimizar el uso de espacio tanto en bodegas como en salas

de $entas.

Es por esto ue los sistemas !"9(, ue determinan elposicionamiento de los

materiales con indi$idualización, precisión y factor de

temporalidad, sean tan

$aliosos para la gestión de los procesos producti$os, ya ue

podemos monitorear


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CONCLUSIONES

• %a tecnolog*a !"9( /a tra*do muc/as $entajas sobre

los sistemas

competidores cómo el código de barras y

grandes $ol0menes de materiales durante toda cadena producti$a o comercial

minimizando la inter$ención /umana.

Entre los proyectos más nombrados por ser el ganador del premio S?ejor uso de

!"9( en un 1roducto o 2er$icioS se encuentra =lmacafé, una subsidiaria de la

"ederación Bacional de 5afeteros de 5olombia, este proyecto utilizo la

tecnolog*a !"9( al implementar el sistema para el rastreo de granos de café

1remium desde los sembrad*os, utilizando una /erramienta de trazabilidad

Ceantrac' ue re$ela detalles sobre el origen, producción y almacenamiento de

los más costosos cafés 1remium. 2acos de granos de café son etiuetados con

dispositi$os !"9( en las propias granjas y atra$iesan toda la cadena de

distribución /asta las bodegas, trilladoras, puertos y clientes. El sistema permite

el rastreo de cada saco de granos de café desde la fuente /asta su destino final.

El 5entro familiar de 5áncer !oy y 1atricia (isney del 5entro ?édico 1ro$idence

2aint Uosep/ en Curban', 5alifornia también es un ejemplo de los proyectos más

galardonados por /acer uso de la tecnolog*a !"9(, este proyecto ganó el premio

al S&so más 9nno$ador del !"9(S por una aplicación ue utiliza etiuetas de radio

frecuencia pasi$a de bajo perfil en las placas de identificación de los pacientes

con el fin de saber su localización, entre otras cosas. El sistema es parte del

edificio de G plantas y 6.-++ ?etros cuadrados, abierto en febrero de ;+-+. Este

sistema utiliza lectores =stra de la compañ*a T/ing?agic para obtener los datos

!"9( y en$iarlos a un procesador receptor de !e$a. El procesador S$eS cuando

un paciente /a entrado a una nue$a /abitación y automáticamente ajusta las

condiciones de su ambiente como la temperatura, iluminación y m0sica de

acuerdo a las preferencias del paciente. 1uede además cambiar diferentes obras

de arte ue son proyectadas en las paredes. El personal de enfermer*a puede ser

notificado con la ubicación de los pacientes en las propias pantallas de sus

celulares $*a i"i y las ubicaciones son también transmitidas al personal de

seguridad.


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sistemas manuales,

recolectando datos auténticamente sin reuerir operario.

• %a tecnolog*a !"9( a0n en e$olución, pro$ee grandes

expectati$as de

desarrollo a cortoFmedio plazo. El etiuetado !"9( es

una realidad en

la identificación y trazabilidad de los productos a ni$el

internacional y

será necesario cada d*a para las empresas

adoptar una nue$a

tecnolog*a basada en euipos de lecturaAimpresión de

etiuetas y la

mano de sistemas de soft)are de control de la

información integrados

con sus sistemas de gestión.

• (ebemos elegir correctamente los euipos e

instalaciones adecuadas

para obtener tasas máximas de lectura de etiuetas.


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