Antenas con Erdos Miller

David Erdos: Bienvenidos al podcast oficial de Erdos Miller, donde pasamos nuestro tiempo no productivo hablando sobre tecnología de perforación y obteniendo las últimas ideas de líderes de la industria en nuestro programa. Soy David Erdos, y Clayton Carter es nuestro invitado de hoy. Él es uno de los técnicos de soporte de campo de Erdos Miller, y hoy vamos a hablar sobre antenas y algunos problemas comunes en el campo que Clayton ha visto recientemente, y cómo solucionarlos. Bienvenido, Clayton.

Clayton Carter: Gracias por invitarme, David. Definitivamente tengo que decir que es todo un honor. He escuchado este podcast, creo que desde el principio. Ken me envió un enlace hace un par de años y lo he seguido desde entonces. Así que gracias por invitarme.

David Erdos: Eso es genial. Me alegra escuchar eso. Entonces, ¿qué tipo de problemas has visto con las antenas en el campo?

Clayton Carter: Sí, es gracioso que lo menciones, David. Yo diría que últimamente hemos visto muchos problemas con antenas de red, no antenas EM, sino antenas de red en los sistemas inalámbricos que van desde la cabina MWD hasta el piso de perforación. Así que, supongo que la pregunta para ti sería, ¿qué tipos diferentes de antenas existen actualmente para redes y qué... bueno, supongo que podríamos empezar con eso. ¿Te parece?

David Erdos: Sí, creo que la mayoría de las radios entre el piso de perforación y la cabina MWD operan en dos frecuencias: 900 megahercios o 2.4 gigahercios. Y la antena que uses con cada una de estas radios debe estar sintonizada para esa frecuencia específica. A nivel básico, hay dos tipos de antenas: antenas direccionales y omnidireccionales. El tipo más común de antena omnidireccional parece una pequeña línea, se llama antena de dipolo o de monopolo. Son dos tipos diferentes, pero generalmente son dipolos dentro de esa carcasa. Y esa es una antena omnidireccional. Así que, sin entrar demasiado en los detalles nerds de las antenas, básicamente una antena omnidireccional puede enviar y recibir en todas las direcciones a su alrededor, pero en realidad es más como una forma de dona.

Digamos que mi dedo es la antena. Es como una dona alrededor de la antena. Así que directamente arriba y directamente abajo tendrías la señal más débil. Y directamente hacia los lados, tendrías la señal más fuerte. Una antena direccional es más como una... es una antena enfocada, así que irradia en una dirección específica. Y ahí están los desafíos: tienes que asegurarte de que está apuntando a tu receptor o transmisor objetivo, y que estás dentro del ángulo de radiación, dentro del haz de radiación, de lo contrario tu señal se va a atenuar. Por ejemplo, creo que mencionaste que el viento movió una antena. Si tienes una antena direccional apuntando directamente a la cabina MWD y el viento la mueve 30 grados hacia la izquierda, tu señal se va a perder. Mientras que si tuvieras una omnidireccional, estarías bien, pero no tendrías tanto alcance. No vas a tener una señal tan fuerte entre ambas.

Clayton Carter: Entonces, ¿dirías en general que es algo necesario tener conocimiento sobre los patrones de radiación para poder optimizar la colocación?

David Erdos: Sí, sin duda es útil. Creo que la mayoría de las cosas que he visto en el campo —y probablemente tú has visto mucho más que yo— son antenas omnidireccionales o como una antena patch, que parece un rectángulo plano. Así que idealmente, al seleccionar una, eliges una con un haz de radiación razonablemente amplio, no súper enfocado, solo para que si hay un poco de desalineación, aún obtengas señal.

Clayton Carter: Claro. También ha habido cierta dificultad que he visto al pasar de un sistema a otro, donde puede que antes se salían con la suya con una colocación de antena menos optimizada, y se mudan a un sistema inalámbrico diferente, con más ancho de banda, y entonces requieren una colocación más optimizada. Así que, parece que a los muchachos les ha costado entender ese concepto.

David Erdos: Sí. Y otra cosa a tener en cuenta es que los sistemas de 900 megahercios normalmente obtienen mayor alcance y son más resistentes a la interferencia, pero los de 2.4 y 5.8 gigahercios van a tener menos alcance y son mucho más propensos a que la señal sea bloqueada por cualquier cosa en su camino. Eso va con las frecuencias más altas: no pueden viajar a través de otros materiales tan bien como las frecuencias más bajas.

Clayton Carter: Claro. Entonces, en general, sería más susceptible a la atenuación, ¿no?

David Erdos: Sí.

Clayton Carter: Cuanto más alta la frecuencia, ¿más atenuación?

David Erdos: Exactamente. Entonces, ¿tienes alguna historia interesante del campo que puedas compartir sobre aventuras con antenas?

Clayton Carter: Bueno, ¿qué tal esto? Te cuento un escenario y luego tú puedes usar tu conocimiento para explicar por qué eso podría haber causado un problema o algo similar.

David Erdos: Claro.

Clayton Carter: Me llaman de una locación y el RFD está perdiendo conexión con la radio de la cabina. Voy a la locación, y lo primero que veo al entrar al doghouse es que no solo hay un alambre formando un patrón cuadrado como una forma de bloquear la silla del perforador para que no se rompa el vidrio, también hay una malla metálica en la ventana. Entonces, según entiendo, eso podría causar algunos problemas por sí solo. ¿Podrías explicar eso?

David Erdos: Sí. En ese caso, lo que tienes es efectivamente una jaula de Faraday, porque, quiero decir, la mayoría de estos doghouses del piso de perforación son de construcción metálica. Así que todo eso está blindado, porque está hecho de un conductor. Y luego tienes la malla metálica en la ventana, que también bloquea la señal. Definitivamente va a atenuarla dependiendo del tamaño de la malla. Podría atenuarla más o menos, pero estás construyendo una jaula de Faraday. Y si tienes la antena dentro de eso, no vas a tener una buena señal porque tu señal va a ser absorbida por esa gran caja metálica en la que estás. Así que realmente quieres poner la antena fuera del doghouse en ese caso.

Clayton Carter: Claro. Puede ser... Supongo que si no sabes lo que es una jaula de Faraday, puede ser algo difícil de entender, porque generalmente te dicen que tengas línea de vista entre tus antenas, ¿verdad? Y entonces estás como, "Bueno, puedo verla perfectamente, es una ventana, y tiene una malla metálica, pero siguen desconectándose. Quizás mi antena está rota", ¿no?

David Erdos: Sí. Así que eso es, sin entender un poco cómo funcionan las jaulas de Faraday en la electromagnética. Sin duda podría entender el argumento de "Bueno, tengo línea de vista. Veo la otra antena." Pero las ondas de radio no son lo mismo que la luz. De hecho, la luz es de una longitud de onda mucho más corta que cualquiera de estas radios o de mayor frecuencia. Así que, para la radio, esa malla metálica bien podría ser una pared de metal.

Clayton Carter: Entonces, otro escenario que tengo, y me gustaría escuchar tu opinión sobre esto. Algo que vemos comúnmente ahora que los rigs se están modernizando, es que vemos más doghouses intrínsecamente seguros, lo que significa menos orificios en el doghouse para pasar cables. Así que, muchas veces, no siempre, pero ha habido varias ocasiones en las que los orificios del doghouse para pasar cables están en el lado opuesto de donde está la cabina MWD. Entonces, sé que tú y yo hablamos anteriormente sobre esa compensación, ¿verdad? Hay una distancia si vas a colocar tu antena fuera del doghouse, y eso implica usar cables de extensión. Y también está la atenuación que puedes sufrir si simplemente tratas de pasar la señal a través de la ventana. Entonces, ¿puedes dar algún consejo sobre eso?

David Erdos: Sí, eso puede ser complicado. A veces se reduce un poco a prueba y error. Quiero decir, si puedes obtener una buena señal a través de la ventana —con la malla metálica— entonces genial. Pero creo que en la mayoría de los casos será mejor usar un cable de extensión para sacar la antena fuera del doghouse, simplemente porque las pérdidas por el cable y los conectores —solo como un aparte— cada vez que tienes un conector o un cable, tu señal se atenúa. Así que quieres minimizar eso si puedes, especialmente el número de conectores, pero también la longitud de los cables. Pero creo que la atenuación que sufrirías por el cable sería mucho menor que la de intentar atravesar la ventana. Así que incluso si es inconveniente, probablemente vale la pena tener buenos cables coaxiales largos para extender tu antena.

Clayton Carter: Entonces, si estás en el campo, soy MWD, abro mi caja de herramientas y tengo algunos cables de extensión. Si puedes identificar el tipo de cable coaxial, ¿pueden las pérdidas esperadas aplicarse de forma lineal para tener una idea general de cuánto es demasiado cable y cuánta atenuación puedes esperar?

David Erdos: No quiero introducir un miedo irracional a los cables, porque como dije, probablemente es mejor tener línea de vista con un cable en el sistema que tratar de pasar a través de una ventana o pared. Pero tienes una pérdida con cada conector en el sistema, y una pérdida por pie del cable. Aunque usualmente, la pérdida por contacto de un conector es más alta que la del cable mismo —al menos en distancias cortas—. Así que, si tienes un solo cable largo o un montón de cables cortos conectados entre sí, definitivamente es mejor el cable largo.

Clayton Carter: Sí. No quiero hablar por todos los MWD en el campo, pero sé que mi experiencia me ha enseñado que cuantos menos conectores, mejor. Es una conexión menos que puede llenarse de tierra o doblarse, y luego tienes que llamar a la ciudad o manejar hasta otro rig para conseguir otra antena, ¿verdad?

David Erdos: Sí, y lo mismo pasa con [inaudible], mientras menos conectores, mejor.

Clayton Carter: Buen punto, definitivamente.

David Erdos: Creo que otra cosa importante es asegurarte de que la antena es para la frecuencia correcta. Si colocas una antena de 900 MHz en un sistema de 2.4 GHz, no va a funcionar muy bien. Puede que recibas señal a muy corta distancia, así que si la pruebas cerca, puede que funcione, pero una vez que te alejas, no va a servir. Así que probablemente es bueno tener todas las antenas etiquetadas con su frecuencia claramente.

Clayton Carter: Sí, claro. Y si no tienes eso, algo que la gente a veces pasa por alto —y yo también lo he hecho— es que puede que no diga la frecuencia para la que está sintonizada, pero usualmente tiene algún número. Puedes buscarlo en Google y esa es una buena manera de saberlo. Pero sí, una situación en particular en un rig recientemente: los muchachos tenían algunos problemas de conectividad, y yo mencioné lo importante que era la línea de vista, y ellos realmente lo tomaron en serio. Pero aún tenían problemas, y pensé: “Tengo que ir allá y ver qué pasa para ayudarlos, porque han puesto mucho esfuerzo según lo que me dijeron.”

Así que fui, y definitivamente lo habían hecho. Y creo que esta es probablemente la historia a la que te referías. Brian y yo fuimos al rig, y revisé el tipo de antena, y estos chicos hicieron un esfuerzo increíble: tuvieron que llenar un permiso, usar una canastilla para subirse al borde del doghouse y colocar estas antenas que se veían geniales, omnidireccionales, pero desafortunadamente el problema era que estaban sintonizadas solo para 2.4 GHz. Cuando buscabas el número de parte de la antena, por supuesto que estaban transmitiendo con radio de 900 MHz. Así que ese fue definitivamente el problema, ¿verdad?

David Erdos: Sí. Y seguro que eso es fácil de pasar por alto cuando estás instalando todo a oscuras, el company man gritándote, bajo presión... eso es fácil de olvidar, pero definitivamente es algo que tener en cuenta. Y si encuentras ese tipo de problema, solo revisa que todo esté en la frecuencia correcta.

Clayton Carter: Sí. Y puede confundirte también, cuando estás acostumbrado a recibir una caja de herramientas donde todo es plug and play, todos los drivers están instalados, todas las direcciones IP están bien configuradas y todos los ajustes de red, y de repente te llegan estas antenas en tu caja, las conectas y no pasa nada. “¿Qué hice diferente?”

David Erdos: Sí. Con muchas de estas conexiones de campo, si los cables encajan, si puedes conectarlos, probablemente es el correcto. Pero con muchas antenas, puedes tener el mismo conector, encajar perfectamente, y aún así estar usando la antena incorrecta para la radio.

Clayton Carter: Otra pregunta: un par de tipos de conectores que veo comúnmente en el campo son los grandes conectores tipo N, los más grandes, y luego en algunos equipos más modernos ves conectores tipo SMA o RP-SMA. ¿Puedes hablar sobre la diferencia entre estos? ¿Es solo cuestión de rigidez mecánica o también hay diferencias en eficiencia?

David Erdos: Por lo que entiendo, la diferencia más grande es simplemente el tamaño mecánico. A medida que las cosas se vuelven más pequeñas, los conectores RF también se hacen más pequeños. Como en los viejos tiempos, tenías una tarjeta inalámbrica PCI en tu laptop, con un conector pequeñito para antena, y eso tuvo que miniaturizarse. El SMA creo que es un buen balance entre pequeño pero no demasiado para uso típico.

Clayton Carter: Sí, claro. Y en el rig, yo diría que el reto generalmente es... bueno, uno con el que se identificarían muchos técnicos MWD es que usualmente estás lidiando con un agujerito de tres pulgadas en la esquina del tráiler, y estás tratando de pasar todos estos cables grandes por ahí. Nunca parece haber suficiente espacio. Pero también siento que, en términos de rigidez mecánica, en el lado del doghouse, eso importa mucho más, porque todo... hablamos de línea de vista, van a sacar las antenas fuera del doghouse, y nunca sabes, podrían tener lift subs apoyados contra esa misma pared por donde quieres pasar la antena, o simplemente mucho hierro en general, collars, herramientas que fácilmente podrían cortar un cable tipo SMA, ¿verdad?

David Erdos: Exacto. Así que la resistencia en el campo es sin duda un factor. Y solo por mencionar, en caso no sea claro: puedes tener una antena omnidireccional en un lado y una direccional en el otro. Eso también funciona. No necesitas tener dos direccionales apuntándose mutuamente ni dos omnidireccionales.

Clayton Carter: Interesante. Entonces, tengo una pregunta para ti. En cuanto a la industria y hacia dónde se dirige en general, parece que hay un empuje hacia sistemas remotos o sin personal. ¿Dónde ves los sistemas MWD en el futuro? ¿Volverán al cable físico o se mantendrán inalámbricos y veremos mejorar también la tecnología de antenas? ¿Qué opinas?

David Erdos: Bueno, debería preguntarte eso también, por lo que ves en el campo. Pero desde mi perspectiva, no creo que la gente quiera volver al cableado físico pronto. La tecnología de radio va a seguir mejorando, la velocidad aumentará, la confiabilidad y facilidad de uso también deberían mejorar. ¿Ves algo diferente desde tu lado en soporte de campo?

Clayton Carter: Definitivamente están usando sistemas inalámbricos más modernos, diría yo. Claro que, siendo esta industria como es, siempre vas a tener a los que están muy arraigados en su forma de hacer las cosas y quieren hacerlo todo manual, porque “puedo verlo, es más simple.” Pero como tú dijiste, con un sistema cableado, corres el riesgo de que un montacargas o equipo corte el cable, o que se dañe y no tengas a nadie para reemplazarlo. Pero por otro lado, con los sistemas inalámbricos, alguien puede golpear una antena y ni darse cuenta. Así que... aún no he visto una solución definitiva. Las nuevas antenas direccionales tienen mucho ancho de banda, lo cual es genial, pero como señalaste, el patrón de radiación es súper importante, y eso abre una oportunidad de falla, si me preguntas.

David Erdos: Deberían incluir un puntero láser en esas antenas direccionales, para asegurarte de que esté apuntando al lugar correcto.

Clayton Carter: Sí, exactamente. Algunas, sé que Ubiquiti fabrica una antena que tiene un nivel en la parte trasera y LEDs que indican la fuerza de la señal de envío y recepción, pero...

David Erdos: Eso es muy útil.

Clayton Carter: Lo es, pero no sé qué tan útil sería para un técnico remoto. Supongo que podrías diseñarnos, David, un pequeño joystick motorizado para ajustar las antenas.

David Erdos: [Ríe] Sí, o mandar un dron a la locación y alinearlo.

Clayton Carter: Sí, muchos sistemas de drones militares tienen antenas que siguen al dron automáticamente. Afortunadamente, el rig normalmente no se mueve tanto como para necesitar un sistema de seguimiento.

David Erdos: Cierto. Pero seguro que podríamos hacerlo. ¿Para el domingo lo quieres?

Clayton Carter: Sí, podrías tenerlo listo para el fin de semana.

David Erdos: Muy bien. Pues eso es todo el tiempo que tenemos por hoy. Gracias, Clayton, por compartir tu experiencia en el campo y darnos la oportunidad de hablar sobre solución de problemas.

Clayton Carter: Encantado de estar aquí, David. Muchas gracias por invitarme.

David Erdos: Gracias nuevamente. Y gracias a todos por escucharnos. No olviden visitar nuestro podcast en iTunes, Spotify y YouTube. Gracias por sintonizar el episodio de hoy.