Herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cables de cobre presurizada

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(1)Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA Herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cables de cobre presurizada Autor: Nelson Benítez Méndez. Tutor: Ing. Alain Yumar Hernández. Consultante: MSc. Carlos Rodríguez López Santa Clara 2012 “Año 54 de la Revolución ".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA Herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cables de cobre presurizada Autor: Nelson Benítez Méndez E-mail: [email protected]. Tutor: Ing. Alain Yumar Hernández Especialista C en Telemática. Dirección Territorial de ETECSA en Camagüey. E-mail: [email protected]. Consultante: MSc. Carlos Rodríguez López Prof. Dpto. de Telecomunicaciones y Electrónica. Facultad de Ingeniería Eléctrica. UCLV. E-mail: [email protected] Santa Clara. 2012 “Año 54 de la Revolución ".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. Nada sugiere tanta y tan hermosa Literatura como un párrafo de ciencia. José Martí.

(5) ii. DEDICATORIA. A mis abuelos, que son mi fuerza espiritual. A mis padres, que me enseñaron a amar esta ingeniería..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. Este trabajo de diploma no es la simple culminación de mi carrera universitaria, es la coronación de cuanto hasta aquí he vivido. Agradezco a todos los que han tomado participación en mi vida desde el mismo momento que nací.. GRACIAS..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. 1. Realización de una búsqueda bibliográfica para conformar el marco teórico de la investigación. 2. Estudio del sistema de presurización de las redes de cables de cobre de ETECSA. 3. Caracterización del sistema de monitoreo y gestión de las redes de cables de cobre presurizadas de ETECSA. 4. Revisión de los métodos existentes para localizar manualmente el punto de fuga. 5. Análisis del procedimiento matemático necesario para modelar computacionalmente el método de localización de fuga escogido para implementar una herramienta informática, que permita localizar puntos de fuga en los cables telefónicos presurizados. 6. Estudio del software que permitirá implementar la herramienta informática, dada sus exigencias matemáticas. 7. Implementación de la herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cables de cobre presurizada. 8. Comparación entre los resultados obtenidos con la aplicación de la herramienta informática y los arrojados por el sistema de monitoreo y gestión de la presurización de ETECSA. 9. Elaboración del informe de tesis.. ___________________. ___________________. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. La presurización de cables telefónicos constituye hoy el método más utilizado para preservar los parámetros eléctricos de los pares conductores, su implementación debe ser complementada con métodos apropiados de monitoreo y gestión. En los últimos años el sistema de gestión de la presurización en ETECSA ha presentado inestabilidad, por tal motivo se realizó una investigación con el objetivo de desarrollar una herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cables de cobre presurizada. La misma se nombró LP_Fuga y se encuentra en fase de prueba en la Dirección Territorial de ETECSA en Camagüey. Constituye una aplicación que brinda un grupo de ventajas que no presenta el sistema de gestión y monitoreo de la presurización NiDA 2 utilizado por esta empresa tales como: la localización eficaz de puntos de fugas; permite la introducción manual de los valores de presión, lo que posibilita analizar las corazas existentes en regiones que no cuentan con sistemas de gestión y en casos de fallas del mismo; se puede instalar sin restricciones en una PC común; facilita el trabajo del operario y lo provee de una nueva herramienta, además su uso pudiera extenderse a otros territorios..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO ...............................................................................................................................i DEDICATORIA.............................................................................................................................. ii AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................. iii TAREA TÉCNICA .........................................................................................................................iv RESUMEN ....................................................................................................................................... v INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1 Organización del informe ........................................................................................................... 3 CAPÍTULO 1.. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE. PRESURIZACIÓN .......................................................................................................................... 4 1.1. Reseña histórica acerca de los sistemas de presurización............................................ 4. 1.2. Objetivos y ventajas de la presurización ..................................................................... 5. 1.3. Limitaciones ................................................................................................................ 7. 1.4. Definiciones y unidades de medida ............................................................................. 8. 1.4.1. Presiones..................................................................................................................... 8. 1.4.2. Capacidad neumática.................................................................................................. 9. 1.4.3. Flujo gaseoso ............................................................................................................ 10. 1.4.4. Resistencia neumática .............................................................................................. 11. 1.5. Componentes de un sistema de presurización ........................................................... 12. 1.5.1 Fuente de alimentación ................................................................................................ 13 1.5.2 1.6. Panel de distribución ................................................................................................ 14 Sistemas de monitoreo y gestión de la presurización ................................................ 14.

(10) vii 1.6.1 Transductores ............................................................................................................... 15 1.6.2. Unidades de adquisición de datos ............................................................................ 16. 1.6.3. Unidad central de procesamiento ............................................................................. 16. 1.6.4. Los sistemas de monitoreo y gestión de la presurización en el mundo .................... 17. 1.7. Localización de fugas ................................................................................................ 18. 1.7.1. Régimen estacionario ............................................................................................... 18. 1.7.2. Variación de presión en el cable .............................................................................. 19. 1.7.3. Curvas gradientes ..................................................................................................... 20. 1.7.4. Métodos de localización de fugas ............................................................................ 21. 1.7.4.1 Gradiente de presión........................................................................................ 21 1.7.4.2 Mediciones sucesivas ...................................................................................... 22 1.7.4.3 Mediciones simultáneas .................................................................................. 22 1.7.4.4 Medición de la presión por los extremos de una sección de cable .................. 23 1.7.4.5 Análisis de flujo gaseoso ................................................................................. 24 1.7.4.6 Medición de la resistencia neumática.............................................................. 25 1.7.4.7 Supervisión por telemedición .......................................................................... 25 CAPÍTULO 2. 2.1. MATERIALES Y MÉTODOS ......................................................................... 26. Estado actual del sistema de presurización en ETECSA ........................................... 26. 2.1.1. El TP 204M .............................................................................................................. 28. 2.1.2. El MiniDAS 2400..................................................................................................... 29. 2.1.3. El terminal portátil LC442/DP3 ............................................................................... 31. 2.1.4. Unidad Central NiDA............................................................................................... 32. 2.2. Sistema de monitoreo y gestión de la red de cobre presurizada NiDA 2 .................. 32. 2.2.1. Topología del sistema NiDA 2 y configuración utilizada por ETECSA ................. 33. 2.2.2. Localización de fugas NiDA 2 ................................................................................. 35. 2.2.2.1 Localización de fugas mediante el Diagram ................................................... 36 2.2.2.2 Representación esquemática de las fugas en el Synoptic ................................ 36 2.2.3. Limitaciones del sistema de monitoreo y gestión de la presurización en ETECSA 37.

(11) viii 2.3. Propuestas de procedimientos para localizar aproximadamente puntos de fuga ....... 39. 2.3.1. Propuesta de procedimiento basada en el análisis de la resistencia neumática del. cable. .................................................................................................................................. 39. 2.3.2. Propuesta de procedimiento basada en la modelación computacional del método del. gradiente de presión .............................................................................................................. 40 2.4. Desarrollo del procesamiento matemático necesario para la modelación. computacional del método del gradiente de presión ................................................................ 41 2.4.1. La recta ..................................................................................................................... 42. 2.4.2. La derivada ............................................................................................................... 43. 2.4.3. La interpolación........................................................................................................ 44. 2.5. Implementación de la herramienta informática para localizar puntos de fuga .......... 45. 2.5.1. Utilización de la función plot ................................................................................... 47. 2.5.2. Utilización de la función fit ...................................................................................... 48. 2.5.3. Utilización de la función differentiate ...................................................................... 48. CAPÍTULO 3.. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN. DE LA HERRAMIENTA. INFORMÁTICA ........................................................................................................................... 49 3.1. Presentación de la herramienta informática ............................................................... 49. 3.1.1. Escenario .................................................................................................................. 49. 3.1.2. Descripción de las funciones .................................................................................... 50. 3.2. Resultados .................................................................................................................. 52. 3.3. Ejemplos de los resultados obtenidos ........................................................................ 55. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................. 61 Conclusiones ………………………………………………………………………………..61 Recomendaciones ..................................................................................................................... 62 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 63 ANEXOS ........................................................................................................................................ 65 Anexo I Ambiente de NiDA 2 ................................................................................................. 65.

(12) ix Anexo II Ambiente de LP_Fuga ............................................................................................... 67 Anexo III. Código principal de los botones Entrar Datos y Analizar ............................... 67.

(13) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. El uso de redes de fibra óptica logra una eficiencia superior a las de cobre, sin embargo su costo es mucho más alto. En Cuba ha sido solo instalada en la red de transporte. El desarrollo de tecnologías RDSI (Red digital de servicios integrados) y xDSL (x Digital Suscriber Line) en sus múltiples variantes, ha permitido que el par de cobre no sólo sea utilizado para telefonía básica, hoy esta prestación constituye una más dentro de la gama de servicios que se ofrecen utilizando este medio, aprovechándose así la infraestructura instalada. La necesidad de brindar un soporte confiable a todos los servicios que transitan por los pares de cobre, resalta la importancia de conservar sus características eléctricas. Las interrupciones de estos conductores generalmente provocan una demora prolongada en su restablecimiento, ocasionando molestias a los abonados y afectando sus prestaciones. Con el objetivo de proteger los cables telefónicos (denominados corazas) de la entrada de agua o humedad se institucionaliza en los años 40 del pasado siglo la presurización, técnica que consiste en inyectar dentro del cable un gas seco, generalmente aire, para mantener en su interior una presión mayor a la del medio a que está sometido. Hoy constituye el método más importante para preservar los parámetros eléctricos de los pares de cobre. A partir de 1990 surgen los sistemas de monitoreo y gestión de la presurización, reduciendo los tiempos de localización de fugas y los costos de mantenimiento. El costo de una reparación cuando la falla en una coraza es localizada con precisión por un sistema de monitoreo y reparada antes de que los clientes sean afectados, comparado con el costo de reparación y tiempo fuera de servicio si esta se humedece y se interrumpe, puede calcularse en cientos de miles de pesos como resultado directo de la eliminación de emergencias (Pascual, 2007). Con la creación de la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba S.A. (ETECSA) en 1994 se extendió el uso de la presurización a todas las provincias del país. Sin embargo, no fue hasta el.

(14) INTRODUCCIÓN. 2. año 2001 que se logró introducir el sistema de monitoreo y gestión de la presurización NiDA 1.15q y luego NiDA 2 desde el 2009, en las Direcciones Territoriales de La Habana, Matanzas, Villa Clara, Cienfuegos, Camagüey, Holguín y Santiago de Cuba, quedando actualmente sin ser monitoreados el 42 % de los cables presurizados. El actual sistema de supervisión presenta un conjunto de limitantes que merecieron el planteamiento de la siguiente situación problémica: el sistema de monitoreo y gestión de la red de cables de cobre presurizada en ETECSA ha presentado inestabilidad en los últimos años. En períodos de interrupción del sistema y además en aquellas redes que no están gestionadas, la determinación del punto de fuga se realiza manualmente, lo que implica poca exactitud y dificulta el trabajo del operador. Surge así la necesidad de preguntarse: ¿Cómo desarrollar una herramienta informática que permita localizar puntos de fuga en los cables telefónicos presurizados y facilite la labor del operador? Para dar respuesta al problema científico planteado se propone como objetivo general: Desarrollar una herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cables de cobre presurizada. Del objetivo general se derivan los siguientes objetivos específicos: Seleccionar el método más apropiado para localizar puntos de fuga en el sistema de presurización de ETECSA. Desarrollar el procesamiento matemático necesario para modelar computacionalmente el método seleccionado. Implementar la herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cobre presurizada. Comparar los resultados que se obtienen mediante la aplicación de la herramienta informática con el software propietario NiDA 2. A partir de los objetivos surgen como interrogantes científicas: ¿De los métodos existentes para localizar manualmente fugas, qué método seleccionar para desarrollar la herramienta informática? ¿Qué procedimientos matemáticos se necesitan para lograr la modelación computacional del método seleccionado?.

(15) INTRODUCCIÓN. 3. ¿Qué software utilizar para implementar la herramienta informática, una vez conocidas sus exigencias? ¿Qué beneficios se obtienen con la aplicación de la herramienta informática? Como resultado de este trabajo de diploma, se pretende obtener una aplicación que permita localizar puntos de fuga en la red de cobre presurizada, antes que el servicio resulte afectado. De este modo el operario del sistema de monitoreo y gestión dispondrá de una herramienta alternativa ante posibles fallas, además podrá determinar las averías en las redes presurizadas que no cuentan con dicho sistema. Su uso se podría extender a otros territorios del país. Organización del informe El. informe de la investigación se estructurará en introducción, capitulario, conclusiones,. recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos. Introducción: Se define la importancia, actualidad y necesidad del tema que se aborda, además de los objetivos propuestos.. Capítulo I: Expone un estudio general de los sistemas de presurización de los cables de cobre y de los métodos existentes para localizar puntos de fuga. Capítulo II: Se analiza todo el sistema de presurización instalado en Cuba, incluyendo el sistema de monitoreo y gestión. Se selecciona el método de localización de fuga utilizado para implementar la herramienta informática y se desarrolla el procesamiento matemático necesario para modelar dicho método. Por último se explica el algoritmo fundamental seguido en la implementación. Capítulo III: Se expone como quedó implementada la herramienta informática y se comparan los resultados de su aplicación práctica con los arrojados por el NiDA 2..

(16) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 4. CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. La existencia de miles de kilómetros de cables de cobre en las redes de planta exterior exige optimizar su uso para servir como soporte fiable a las nuevas necesidades de ancho de banda de los clientes, siendo necesario que los pares telefónicos mantengan en buen estado sus parámetros eléctricos. Como resultado de esta necesidad se han creado varios métodos de protección, de acuerdo a la época y al desarrollo tecnológico que se alcanza en esta. Ejemplo de ellos han sido el uso del rectificador catódico (Labrado, 2010), más tarde se utilizó el cable de cobre con cubierta protectora de PVC rellenos con gel y luego surge el método de presurización. El mismo se perfecciona con la utilización de sistemas de supervisión a distancia. Hoy la presurización constituye la técnica más utilizada para la protección de los pares de cobre En el presente capítulo se realiza un análisis teórico de los sistemas de presurización, sus objetivos, ventajas y limitaciones. Además se hace un estudio de los conceptos y unidades de medidas necesarias para una correcta comprensión del tema, se refieren sus principales componentes y los sistemas de monitoreo y gestión de estas redes. Por último se detallan los aspectos relacionados con la localización de fugas en los cables y los métodos empleados para este fin. 1.1. Reseña histórica acerca de los sistemas de presurización. La presurización de cables telefónicos fue instituida por primera vez en la década del 40 del siglo XX, con el fin de proteger los cables telefónicos de la entrada de humedad (Plath, 2006). Hasta finales de los 70 la mayoría de los cables presurizados eran supervisados por medio de llaves de presión instaladas a lo largo del cable a intervalos prefijados, de manera que cuando la.

(17) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 5. presión descendía por debajo de un cierto umbral, se enviaba una alarma a la central telefónica (Puregas, 2002). Al detectarse una alarma el personal de mantenimiento debía enfrentarse a la siguiente situación (Puregas, 2002) : Se suponía que la fuga debía encontrarse aproximadamente a la mitad de la distancia entre las llaves de presión anterior y posterior a la que resultase la alarma. Sin importar el momento el personal de mantenimiento debía partir a solucionar la falla. Se requerían de 3 a 4 días para reparar la avería. Para lograr cambiar este modo de operación, comenzó la búsqueda de un sistema eficiente de monitoreo que detectara rápidamente cualquier anomalía e identificara precisamente y en tiempo la ubicación de la falla. A partir de los años 90 surgen los sistemas automatizados de monitoreo y gestión de la presurización, que basan su funcionamiento en la información ofrecida por transductores de presión instalados en los cables. A lo largo de los años se ha difundido el uso de la presurización para abarcar otros tipos de transportadores de comunicación tales como: cable Fibra Óptica, Cable coaxial y guías de ondas (Plath, 2006). 1.2. Objetivos y ventajas de la presurización. Presurizar un cable telefónico consiste en inyectar un gas seco a presión en su interior, con el propósito de mantener dentro del mismo, una presión superior a la atmosférica y/o hidráulica a la que está sometido, evitando la penetración de humedad o agua en caso de presentar una falta en su cubierta protectora, o en algún cierre de empalme (figura 1.1) (Belleza y Szymancyck, 1995).Idealmente lo que se persigue es mantener a lo largo del cable una presión constante y que el consumo de gas sea cero (Pascual y Bocalandro, 2009). La utilización de esta técnica en las empresas de telecomunicaciones ha demostrado que reduce la cantidad de averías de circuitos, asegurando la continuidad del servicio y la consiguiente disminución de quejas de abonados..

(18) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 6. Figura 1.1. Esquema de un cable presurizado. En muchas ocasiones el agua no logra introducirse por la cubierta de un cable, pero no ocurre lo mismo con la humedad o vapor de agua contenido en el aire, que siempre lo consigue al producirse una succión capilar denominada respiración del cable. La misma es causada por los cambios de temperatura en su interior (Belleza y Szymancyck, 1995). El agua, con su alta constante dieléctrica, altera la capacidad mutua entre pares y genera pérdidas dieléctricas que se incrementan conforme aumenta la frecuencia transmitida. El fenómeno de la electrólisis estará presente acentuando el deterioro (SEC-VAC, 2010). Mientras más humedad se absorbe, más se degrada el aislamiento eléctrico. La circulación de gas seco permite el secado permanente del interior del cable, conservando intactas sus características de aislamiento, así como su vida útil. De esta forma se conservan los parámetros eléctricos de los cables. La presurización también evita la sustitución de secciones enteras de cables, así como tener que abrir su cubierta o mangas de empalmes; permitiendo que tanto la localización, como la reparación de fallas, puedan desarrollarse en el menor tiempo posible y mediante procedimientos sencillos, antes que los circuitos sufran interrupciones o se vea afectado el servicio (Jorge, 2011). La protección que brinda la presurización a la red de cobre, aumenta la disponibilidad del sistema telefónico, con una sensible disminución en la interrupción del servicio y por consiguiente, de la pérdida de ingresos por disminución del tráfico (Puregas, 2002). Con esta técnica se logra una mejor organización de las labores de mantenimiento, permitiendo dilatar en el tiempo y programar convenientemente, aquellas intervenciones correctivas relativas.

(19) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 7. a fallas pequeñas; cuya dinámica no sea preocupante, que podrán ser ignoradas y aplazar su reparación indefinidamente, enfocando la atención en las averías más urgentes. Estas fallas pequeñas son averías que consisten en pequeños agujeros o grietas que no pueden ser detectados por ningún otro sistema de control, pero que se ponen en evidencia por la aplicación de la presurización; con el paso del tiempo el servicio telefónico no se verá comprometido (Puregas, 2002). La presurización permite que las reparaciones se puedan programar en jornadas normales de trabajo y en épocas favorables, en lugar de tener que acudir a estas en condiciones de emergencia. Garantizándose la estabilidad del servicio bajo cualquier condición ambiental (Belleza y Szymancyck, 1995). Todas las ventajas mencionadas contribuyen a la reducción de los costos de mantenimiento y. los gastos de mano de obra, productos de la atención del sistema y la. reparación de averías. 1.3. Limitaciones. Mantener un cable presurizado no imposibilita que se produzcan averías en los circuitos, como consecuencia de daños importantes en las cubiertas de los cables (Pascual y Bocalandro, 2009).Estos daños pueden ser ocasionados por fatigas del material, porosidades de las soldaduras, cortaduras, perforaciones y roturas provocadas por máquinas excavadoras, fuego, roedores, rayos, corrosión por derramamiento de químicos o corrosión electrolítica (Labrado, 2010). Los cables y accesorios que se presurizan deben resistir la presión interna máxima prevista. Cuando por desperfectos, la presión existente dentro de una coraza presurizada cae por debajo de la existente en el exterior, se revierte el proceso y se absorbe el agua. Para la aplicación de este sistema, en la red no pueden existir empalmes no presurizables o bloqueados, con parafina u otro material, que impida la libre circulación del gas (Pascual y Bocalandro, 2009). Además se debe velar porque los equipos de deshidratación de aire no bajen su rendimiento, el aire inyectado tendría un alto contenido de humedad (Domínguez, 2009). Su implementación debe ser complementada con métodos apropiados de monitoreo, que incluyan, la medición precisa de la presión y flujo de gas, así como que permitan localizar y reparar las fugas antes que el servicio pueda ser afectado..

(20) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 8. La distancia entre el punto de inyección y el punto más alejado de la red debe limitarse, de modo que se garantice la protección a todo lo largo del cable y, en caso de fuga, la presión no descienda por debajo de lo previsto sin que se accione el dispositivo de alarma (Bocalandro, 2005). 1.4. Definiciones y unidades de medida. Es necesario precisar conceptos y unidades de medidas, fundamentales para una mejor comprensión de estos sistemas. Las unidades que corrientemente se utilizan, son realmente múltiplos y submúltiplos de las unidades fundamentales, con el propósito de facilitar su empleo y que los resultados de las mediciones puedan ser expresados en pocas cifras. 1.4.1 Presiones  Presión Magnitud física que expresa la fuerza ejercida por un cuerpo sobre la unidad de superficie.  Presión neumática La presión neumática es la fuerza que ejerce un gas comprimido sobre las paredes del recipiente que lo contiene y se expresa en libras por pulgada cuadrada psi (pound per square inch) o en g/cm² en el sistema internacional de unidades (Jorge, 2011).  Presión relativa La presión relativa es la medida en un cable con un manómetro respecto al valor de la presión atmosférica ambiente. Es decir, es la diferencia entre la presión interna del cable y la exterior en ese punto. Se expresa en g/cm² M (manométrica) o libras por pulgada cuadrada manométrica psig (pound per square inch- gauge) en unidades inglesas (Jorge, 2011).  Presión absoluta La presión absoluta es la medida en el interior de un cable con relación a la atmósfera más la presión atmosférica existente en ese punto. En unidades decimales se expresa en g/cm² A y en unidades inglesas se expresa en psia (pound per square inch- absolute)..

(21) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 9. El sistema de unidades decimales, define como condiciones normales de presión 103.33 g/cm² y temperatura 20°C, al nivel del mar (Belleza y Szymancyck, 1995). La relación entre lecturas absolutas y relativas es: kg/cm² A= kg/cm² M+1.033 En el sistema de unidades inglesas se define como condiciones normales 14.7 lb/pulg² (psi) y 68 F (20°C), al nivel del mar (Belleza y Szymancyck, 1995). La relación entre lecturas absolutas y relativas en unidades inglesas está dada por: psia= psig+14.7  Presiones recomendadas Para garantizar el correcto funcionamiento de los cables telefónicos presurizados y no producir daños a su integridad, existen valores de presión reglamentarios para garantizar su protección en dependencia del tipo de instalación: La presión de salida de aire del compresor 10 psig. Se requiere de 0.5 psig por cada 0.3 metros de profundidad para desplazar el agua a la profundidad que se halle el cable. Los cables soterrados hasta una profundidad de 3.5 metros deben tener una presión mínima de 6.5 psig. Los cables enterrados no más de 1.5 metros deben tener una presión mínima de 3 psig. Los cables aéreos deben tener una presión mínima de 1 psig (Pascual y Bocalandro, 2009). 1.4.2 Capacidad neumática La capacidad neumática de un cable es el volumen total del espacio libre dado por la diferencia entre el volumen interior de la cubierta y el espacio cubierto por conductores, material aislante. Varía en relación directa con el total de pares y el calibre de los conductores. En unidades decimales se expresa en litros o m³, en unidades inglesas en pies cúbicos ft³ (Jorge, 2011). Para un mismo tipo de cable la capacidad neumática es directamente proporcional a la cantidad y al diámetro de los conductores. La figura 1.2a muestra como se incrementa la capacidad neumática cuando aumenta el diámetro de los conductores, en un mismo cable. En la figura 1.2b las zonas en blanco representan el espacio libre dentro del cable, note como disminuye cuando para una misma Coraza x disminuye el diámetro de los conductores a y/2..

(22) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 10. La capacidad neumática específica del cable es la capacidad neumática por unidad de longitud. Es la masa de gas que puede inyectarse en una cierta longitud del cable para aumentar una unidad de presión aplicada. En unidades decimales se expresa litros/metro (Belleza y Szymancyck, 1995). 1UCN = 1litro / (1g / cm²). (a). (b). Figura 1.2. (a) Capacidad neumática contra calibre para un cable de 100 pares. (b) Capacidad neumática contra calibre. La unidad de capacidad neumática (UCN) se define como la capacidad neumática que representa un determinado tramo de cable, cuando se le inyecta una cantidad de gas equivalente a un litro. En condiciones ambientales normales, su presión aumenta en 1 g/cm² (Belleza y Szymancyck, 1995). 1.4.3 Flujo gaseoso El flujo o caudal gaseoso es la relación entre el volumen de gas que se traslada en un cable, con respecto al tiempo que tarda en hacerlo. Se expresa en pies cúbicos por hora CFH (cubit feet per hour) (Bocalandro, 2005). Se puede hablar de dos tipos de flujos (Bocalandro, 2005): El flujo másico: se refiere a la masa de gas que pasa por un punto dado del cable por unidad de tiempo (g/min)..

(23) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 11. El flujo volumétrico: refiriéndose al volumen que pasa por unidad de tiempo (l/h ó m³/día). En la práctica para la determinación de la gravedad de una eventual falla en la cubierta de un cable, es importante conocer el valor de la velocidad de desplazamiento del volumen de gas que ocupa su capacidad neumática. Al proyectar la puesta bajo presión de un cable, es preciso determinar un flujo de protección mínimo de gas que debe ser alimentado desde la fuente, para impedir que penetre agua o humedad, asumiendo condiciones críticas del medio donde se encuentra el cable. 1.4.4 Resistencia neumática La resistencia neumática (Rn) es la resistencia opuesta por el cable al paso del gas y es debida principalmente a la fricción del aire en movimiento contra las paredes de los canales del cable. Estos canales son los pequeños espacios en que dividen los conductores el espacio libre al paso del gas, que según el tipo y fabricación del cable es entre el 50% y el 70% de su interior. Las características estructurales del cable determinan la cantidad, el tamaño y la configuración de estos canales y estos factores pueden determinar a su vez la resistencia neumática (Pascual y Bocalandro, 2009). Por definición, Rn es la resistencia que una longitud de cable opone al paso de un gas en régimen estacionario; es proporcional a la diferencia de presión que existe entre los extremos de dicha longitud e inversamente proporcional al flujo del gas. Rn=∆P/Q Donde: Rn= Resistencia neumática. ∆P= Diferencia de presión en la longitud considerada. Q= Caudal (Flujo volumétrico o másico). La resistencia neumática específica, es por definición, la resistencia neumática de un cable por unidad de longitud (1 Km). Rne=Rn/L Donde: Rne= Resistencia neumática específica. Rn= Resistencia neumática. L= Longitud..

(24) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 12. Rn varía al cambiar el calibre de los conductores y la cantidad de pares, aumentando su valor al disminuir estos parámetros (figura 1.3). Es dependiente también de los materiales que componen el cable, los que tienen aislamiento de papel, ofrecen mayor resistencia que los aislados con material plástico (Belleza y Szymancyck, 1995).. Figura 1.3. Resistencia neumática contra calibre de los conductores. 1.5. Componentes de un sistema de presurización. Un sistema de presurización (figura 1.4) aplicado en una central telefónica, está formado por componentes internos, ubicados en la central y que forman parte del Sistema de Suministro de Aire, tales como: una fuente de alimentación de gas seco, panel de distribución con sus medidores de flujo de gas, juego de tuberías de conexión y sistema de alimentación al cable. Lo forman también componentes externos, accesorios de presurización que forman parte del sistema y se encuentran fuera de la Central, tales como: mangas termocontraíbles o mecánicas y tapones. En la figura 1.4, se aprecia como la válvula de alimentación se instala en el punto de inyección, permitiendo la conexión de la tubería de polietileno de 3/8 pulgada de diámetro, que conecta el panel de distribución a dicha válvula. Los paneles están normalizados para este tipo de tubería. Dentro de los elementos de la válvula, se utiliza un cheque para evitar que en caso de ruptura pueda escapar el aire. Los tapones de aire se emplean para evitar que el aire que se encuentra dentro de las corazas se escape..

(25) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. Secador. Panel de Flujo Tubo ½ ´´. on. 13. PUREGAS HTL 2500. on. off. off. Llave de bola. Tapón. Tubo 3/8 ´´ Válvula Cheque Flange Fitting. Tapón. Cable. Figura 1.4. Esquema general de un sistema de presurización. 1.5.1 Fuente de alimentación Existen tres métodos fundamentales para mantener la presión gaseosa en las redes de telecomunicaciones (Jorge, 2011): 1. Método de alimentación estática: consiste en la inyección de gas seco comprimido proveniente de cilindros neumáticos de nitrógeno. 2. Método de flujo continuo: consiste en la inyección permanente y a presión constante de gas seco. Las fuentes están constituidas, por compresores, secadores y filtros de aire. 3. Método de flujo continuo por tuberías: consiste en la inyección permanente de gas seco por medio de tuberías instaladas paralelamente a los cables. Se prestará especial atención al caso dos, que es el mayormente utilizado, porque no necesita un alto grado de hermeticidad de las corazas, permite ignorar fugas pequeñas y puede mantener la presión de protección mínima requerida (Pascual y Bocalandro, 2009). El compresor secador (figura 1.4) es el encargado de suministrar el aire seco que será inyectado a los cables. Su funcionamiento se basa en filtrar, comprimir y extraerle la humedad al aire del ambiente. Un buen compresor debe ser capaz de sustituir el volumen de gas que haya escapado de la red de cable bajo presión, mantener los valores de presión especificada en todos los cables de la red, poder alimentar la red de cable aun cuando se realicen ampliaciones previstas y suministrar la cantidad suficiente de gas a una sección cualquiera de la red, de forma tal, que en caso de ocurrir una fuga la presión garantice protección (Labrado, 2010)..

(26) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 14. 1.5.2 Panel de distribución El. panel. de. distribución. o. panel. de. flujo. (figura. 1.4),. se. utiliza. para. la. distribución y monitoreo del aire procedente del compresor que es inyectado en los distintos cables. Permite medir el flujo de aire suministrado a cada uno de estos y el volumen total entregado por el compresor. Pueden tener 5, 10 ó 20 salidas. Para desarrollar estas funciones cuenta con instrumentos básicos, que resultan de fácil accesibilidad y que permiten analizar y llegar a conclusiones previas sobre el funcionamiento de la red presurizada: El contador de volumen: es el encargado de registrar el control de volumen total de aire suministrado por el compresor. La lectura viene dada en pies cúbicos por hora CFH (cubit feet per hour), medidos a la presión de inyección. El medidor de flujo o rotámetro: mide constantemente el aire que se suministra a cada cable. Son unidades individuales de medición y control del flujo de los cables. Cada uno está provisto de una llave de paso, de modo que si se desea, se corta la alimentación de aire a un cable determinado (Pascual y Bocalandro, 2009). Existen en la actualidad modernos paneles de flujo con tecnología digital, de menores dimensiones y que pueden ser encuestados directamente vía PSTN o TCP/IP por los sistemas de monitoreo de la presurización (Puregas, 2010a). 1.6. Sistemas de monitoreo y gestión de la presurización. Un sistema de presurización, debe ser complementado con métodos apropiados de gestión que permitan monitorear el funcionamiento del sistema en tiempo real, conocer las mediciones precisas de la presión y el flujo de gas en los cables, así como detectar anomalías en las cubiertas de las corazas que pudieran ser fuente de fugas, permitiendo realizar las labores de reparación y mantenimiento antes que pueda ser afectado el servicio. Los sistemas de monitoreo y gestión de la presurización son los encargados de supervisar y controlar constantemente la red presurizada, también son denominados sistemas de supervisión por telemedición. La inversión de cualquier tipo de sistema de monitorización tiene un alto valor inicial, pero sus resultados son sustanciales a mediano plazo. La realización del mantenimiento preventivo genera altos beneficios, evitando la sustitución de secciones enteras de cables y las pérdidas.

(27) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 15. consecuentes a la interrupción del servicio. De acuerdo con (Pascual, 2007), estudios realizados demuestran que el costo de mantenimiento preventivo, como promedio, es de un tercio del costo de mantenimiento correctivo debido a los ahorros continuados. Estos sistemas basan su funcionamiento en tres niveles fundamentales (Pascual, 2007): Nivel 1 Transductores. Nivel 2 Unidades de Adquisición de Datos. Nivel 3 Unidad Central de Procesamiento. 1.6.1 Transductores Un transductor es un dispositivo al que se aplica una energía de entrada y devuelve una energía de salida; esta energía de salida suele ser diferente al tipo de energía de entrada. Transforma una magnitud física en otra diferente. Debido a la facilidad con la que se transmite y amplifica la energía eléctrica, los transductores más utilizados son los que convierten otras formas de energía, como calor, luz o sonido, en energía eléctrica. Los transductores de presión (TP) son dispositivos electrónicos que transforman la presión en una magnitud eléctrica, en los sistemas presurizados en frecuencia. Con una relación de conversión Presión/ Frecuencia: 1 mbar= 1 Hz. Dichos transductores son instalados convenientemente, en los registros, lugares de fácil acceso, en empalmes donde existan cambios de calibre, derivaciones o ramificaciones del cable telefónico (vía neumática), en el comienzo y terminación de los cables. Se separan a distancias que garanticen el cálculo del punto de fuga, para cables con derivación generalmente entre 200 y 350 metros. En largos tramos de corazas sin derivaciones, se pueden espaciar aun más los TP. Ruta 1: C1,C2,C3 Ruta 2: C1,C2,b Ruta 3: C1,a. Armario Distribuidor. b Centro Telefónico. C1. C2. C3 a. Figura 1.5. Representación de vías neumáticas..

(28) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 16. Es importante señalar que una vía neumática (figura 1.5) es el recorrido o ruta que sigue el aire a lo largo de la sección de cable, desde el punto de inyección y hasta cada una de sus terminaciones (Pascual y Bocalandro, 2009). Los TP se conectan mediante un par de conductores (par telefónico) a la unidad de adquisición, de la cual reciben alimentación y hacia la cual envían un tono de una frecuencia proporcional a la presión. Se instalan dentro de los empalmes o en colectores, denominados “housing” en la bibliografía en inglés. Son usados también transductores de flujo, de temperatura y de humedad. 1.6.2 Unidades de adquisición de datos Una unidad de adquisición de datos realiza continuamente un lazo de exploración de un sensor y anota el valor actual de esa medida. Atienden también a órdenes periódicas de muestreo desde la unidad de registro, a las que responderán con los valores actuales anotados de las medidas. La unidad de adquisición de datos del sistema de gestión de la presurización alimenta e interroga los transductores utilizando una rutina cíclica y recibe sus respuestas en frecuencia, almacena y controla los valores recibidos comparándolos con umbrales programados, verificando si existe alguna condición de alarma. Si esta condición se manifiesta, la unidad efectúa una transmisión de alarma hacia la unidad central de procesamiento, utilizando una línea telefónica, además interactúa con esta para recepcionar los parámetros programados en ella (Puregas, 2002). 1.6.3 Unidad central de procesamiento Es una estación de trabajo (Nicotra_Sistemi, 2002a), PC con un software capaz de realizar las funciones de programación y visualización de la arquitectura de la red de cables presurizados, interroga periódicamente o por pedido del operador a la unidad de adquisición asignada, para mantener un conocimiento permanente del estado del sistema y verificar su correcto funcionamiento, además localiza puntos de fuga utilizando gráficas y almacena eventos para análisis estadísticos. En las versiones más avanzadas de monitoreo de la presurización existen cuatro niveles, de manera que el tercer nivel se encarga de la supervisión regional y el cuarto nivel de la supervisión de los niveles regionales, de la redundancia de datos, de la carga de trabajo distribuida y del respaldo ante el fallo de una unidad de procesamiento del tercer nivel..

(29) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 17. 1.6.4 Los sistemas de monitoreo y gestión de la presurización en el mundo Según la bibliografía revisada entre los sistemas de monitoreo de la presurización más difundidos en el mundo se encuentran: El Sistema de Monitoreo Unificado UMS (Unified Monitoring System) de Lancier, producido y comercializado por NATELCO S.A.C.I. Ver información sobre el tema en (Pascual, 2007), (Jorge, 2011) y (Lancier, 2007). Este sistema es utilizado por Deutsche Telecom, Telecom Argentina y Telefónica de Brasil. La Solución de Monitorización de la Presurización de Cables CPMS (Cable Pressure Monitoring Solution) desarrollado por Monitronix Europa. Algunos de los clientes que utilizan las soluciones de Monitronix son: Telstra, Cable & Gíreles Comunications, Telecom, Batelco, Tella, TELIKOM PNG, Eircom y China Telecom. Consultar (Jorge, 2011) y (Europe-Monitronix, 2012) Sistema de Supervisión de Cables Presurizados producido y comercializado por INELCOM. Es un software privado de Telefónica de España y se encuentra en explotación en ese país y sus Filiales desde 1988. Una información bastante completa sobre el tema se puede encontrar en (INELCOM, 2005), (Jorge, 2011) y (Pascual, 2007). El Pressure MAP (Management Analysis Program), Programa de Análisis de Gestión de la Presurización desarrollado por la compañía privada norteamericana System Studies Incorporated (Jorge, 2011). El sistema se encuentra instalado en las principales operadoras telefónicas de Estados Unidos y en varias compañías de telecomunicaciones, entre las que podemos mencionar (Airtalk, 2012): BellCanada, SaskTel Telia (Suiza), Korea Telecom, Columbia Ministry of Communication (Kuwait), Elisa (Finlandia), entre otras. El Sistema PVMS de sus siglas en inglés Pure View Management System, desplegado por la firma canadiense Puregas (Puregas, 2010b) y (Puregas, 2012). El Sistema de Adquisición de Datos Nicotra NiDA (Nicotra Data Acquisition), fabricado por la firma Italiana Nicotra Sistemi S.P.A y comercializado por Canadian Puregas Equipment Limited. El Sistema de Nicotra con NiDA 2 se encuentra instalado en numerosas compañías telefónicas, entre ellas se encuentran: Brasil (CTBC Telecom, Telefónica SP y Telemar-BA); Canadá (Quebec Telecom, New Foundland Telecom, New Brunswick Telecom, Unitel Bell); China (China Telecom, MOR- Railways, CESECMilitary); Alemania (Deutsche Telecom); Italia (TELECOM Italia); Israel (Bezeq);.

(30) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 18. Portugal (Lisboa y Oporto Telecom); Uruguay (ANTel Country wide system); Sudáfrica (Telkom South Africa Country wide system) y Cuba (ETECSA). Un amplio estudio de este sistema se puede encontrar en (Plath, 2007), (Nicotra_Sistemi, 2002c), (Nicotra_Sistemi, 2011), (Nicotra_Sistemi, 2002b), (Jorge, 2011), (Labrado, 2010) y (Pascual, 2007) 1.7 Localización de fugas Para determinar una fuga a través del procedimiento convencional, luego de detectar la caída de presión en el cable se debe proceder a tomar los valores de presión a lo largo de su recorrido. Se requiere como promedio treinta minutos por cada punto de medición, luego se toma un papel milimetrado y se llevan a un gráfico a escala estos valores en correspondencia con sus distancias desde la central, del análisis de este gráfico depende la ubicación del punto de fuga. El avance tecnológico ha permitido la evolución de este procedimiento hasta los sistemas actuales de supervisión por telemedición o sistemas de monitoreo y gestión de la presurización. Para definir la posición de una fuga se comienza por emplear métodos de determinación aproximada, luego puede ser necesario aplicar un método de localización precisa para su localización exacta. 1.7.1 Régimen estacionario Se conecta un cable a una fuente de presión, dejando su extremo alejado abierto, permitiendo que el gas escape libremente. Inicialmente el cable estará lleno de aire a la presión atmosférica. Debido a la resistencia neumática del cable, se requiere un cierto tiempo para que el aire seco inyectado comprima y desplace la masa inerte de gas en el interior de la coraza. A medida que el gas penetra eleva la presión en cada punto; esto se repite en toda la longitud del cable. Si en cada instante se traza un gráfico de presiones, se van obteniendo curvas. Cuando por el extremo abierto se produzca el escape libre del gas, estas curvas se transformarán en una recta; siempre que se mantenga en los distintos puntos del cable valores de presión y caudal constantes. A este estado se le denomina de régimen estacionario (figura 1.6) (Belleza y Szymancyck, 1995). Se dice que el flujo está en régimen estacionario, cuando la presión y la intensidad del flujo en un punto cualquiera permanecen constantes..

(31) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 19. Figura 1.6. Régimen estacionario. Variación presión-longitud inicial. 1.7.2 Variación de presión en el cable Si se logra realizar la presurización ideal de un cable, con temperatura circundante igual en toda su extensión, al transcurrir un cierto tiempo, la presión en su interior tomará en cada punto de su longitud un valor igual a la presión de alimentación.. Figura 1.7. Efecto de fuga en sistema con alimentación a flujo continuo. Si a cierta distancia del punto de alimentación ocurriese una fuga, la presión se reduciría gradualmente en la dirección del flujo, en razón de la resistencia neumática del cable (figura 1.7) (Belleza y Szymancyck, 1995). Al transcurrir el tiempo, la presión en el punto de fuga tomará un valor constante..

(32) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 20. 1.7.3 Curvas gradientes Las curvas gradientes de presión son la representación de la variación longitudinal de la presión gaseosa reinante en un cable, para un sistema de alimentación continua (figura 1.8a) (Belleza y Szymancyck, 1995). Una fuga se manifiesta por una discontinuidad angulosa de la curva, el punto de alimentación se mantiene en el valor de presión existente en ese punto, luego se describe un decrecimiento casi rectilíneo hasta el punto de fuga y teóricamente a partir de allí, un valor mínimo constante (figura 1.8c).Las características del estado estacionario permanecerán constantes mientras permanezca invariable el valor de la presión de inyección y la magnitud del escape, resulta más sencilla la medición y evaluación en este régimen. Durante el estado transitorio, el trazado de la curva toma la forma de la figura 1.8b.. Figura 1.8. (a) Estado de régimen normal. (b) Estado transitorio en el instante posterior al inicio de una fuga. (c) Estado de régimen en situación de una fuga. (d) Efecto por estrangulamiento. El taponamiento, estrangulación del cable, valores de presión que provoquen turbulencias internas, etc., crea un efecto de estrangulamiento y produce en el trazado de la curva una.

(33) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 21. variación de su pendiente (figura 1.8d), en ese punto de obstrucción (Belleza y Szymancyck, 1995). 1.7.4 Métodos de localización de fugas Los métodos de localización aproximada difieren según se trate de alimentación continua o estática. Los métodos de localización precisa son idénticos en ambos casos y son los siguientes: Líquido detector (solución de jabón). Detector de frecuencia ultrasonora. Inyección de gas halogenado (freón, aretón, difrón) y detección del mismo. Existen varios métodos para la localización aproximada de fugas (Belleza y Szymancyck, 2000) que son analizados a continuación. 1.7.4.1 Gradiente de presión Luego de transcurrido un determinado tiempo para la estabilización del sistema se procede a la localización manual de una fuga, se toma el valor de presión en el TP más alejado o ubicado en el último tercio del trayecto del cable, teniendo en cuenta que el gas fluye de un punto de mayor presión (punto de alimentación) a uno de menor (fuga). Luego se efectúan otras tres mediciones, una en el TP ubicado en la galería de cables de la central y las otras dos en cámaras de registro intermedias, para luego llevar estos valores y sus distancias desde la central a un papel milimetrado, donde se traza el gráfico gradiente original (en régimen normal) y su correspondencia con las rectas que determinan estos valores hallados. La intersección entre ambas rectas define el punto de escape (figura 1.9a). Generalmente los resultados que se obtienen son más complejos. En la figura 1.9b la curva C indica un escape en el punto FC, con presión 0 en el resto del cable, lo que define una falla de gran tamaño. Mientras que del análisis de la curva D, resultan dos escapes, de los cuales debe repararse primero el mayor o el más cercano a la oficina para que el menor describa un gradiente con mayor inflexión y pueda localizarse con suficiente exactitud..

(34) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 22. Figura 1.9. (a) Determinación de la ubicación de una fuga. (b) Análisis de una o más fugas. 1.7.4.2 Mediciones sucesivas La exactitud de la localización de las fugas presenta una relación directa con la rapidez en que se tomen los datos de la presión, ellos están dados teóricamente para un único instante. Este es un método utilizado para el caso de una fuga en un sistema con alimentación estática, como la presión continúa disminuyendo, mientras se están realizando las mediciones a lo largo del cable, la curva manométrica trazada en base a estos valores sufrirá un descenso y con ello una deformación. Por esta circunstancia su valor de inflexión mínimo podrá sufrir un corrimiento y por tanto producir un error de apreciación en la determinación de la posición de la fuga. A fin de determinar la posición final de la fuga se debe trazar otra curva y con ello se hallará otro valor mínimo. Del análisis de sus posiciones, se puede deducir la ubicación real de la fuga. 1.7.4.3 Mediciones simultáneas Se mide simultáneamente en tres o más puntos la presión, con lo que se evita el error inherente a la curva por el trazado con mediciones sucesivas. La serie de tres mediciones se comienza por el extremo donde se supone que se halla la fuga. La próxima serie se realiza de manera que la ubicación de la medición más alejada de la central coincida con la más cercana en la medición precedente y se continúa hasta cubrir la sección del cable. En el gráfico de gradiente se representan todos los valores de las mediciones halladas uniendo la serie por segmentos de recta..

(35) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 23. Figura 1.10. Método de trazado en serie de tres mediciones. Luego se prolonga la línea quebrada correspondiente a la primera serie, con una paralela a la segunda línea quebrada obtenida, luego por otra quebrada correspondiente a la tercera serie y así se continúa hasta completar la curva manométrica continua, proceso que se presenta en la figura 1.10. Si la fuga se halla entre dos puntos de medición adyacentes, la línea de intersección se obtiene prolongando las líneas quebradas. 1.7.4.4 Medición de la presión por los extremos de una sección de cable Este método se aplica expresamente en los cables directamente enterrados, cuando no hay en ellos ningún punto intermedio accesible para los efectos de las mediciones manométricas. Consiste en determinar la posición de una fuga en base a las medidas de presión efectuadas en las dos extremidades de la sección del cable considerada. Su análisis se limita al caso en que la sección esté constituida por un cable homogéneo (igual Rn en toda su longitud), provisto de tapones en sus dos extremos. Se aplica una presión constante Pas a un extremo A de la sección de cable (figura 1.11) durante un período lo suficientemente largo para que el flujo de gas alcance un régimen estacionario. Seguidamente, se mide la presión reinante en el otro extremo B del cable (Pbr). En estas condiciones la curva manométrica correspondiente presenta la forma de la curva de trazo continuo. La presión Pbr que se obtiene en el extremo opuesto a aquel en que se aplica la presión es igual a la presión en el punto de fuga..

(36) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 24. Figura 1.11. Determinación de la posición de una fuga en un cable enterrado. En una segunda fase, se procede en sentido inverso, aplicando en el extremo B una presión constante PBs. Se espera a que se haya establecido un régimen estacionario y se mide la presión en el extremo A. La curva manométrica correspondiente presenta la forma de la curva de trazo discontinuo de la figura 1.11, en este caso la presión PAr será igual a la presión en el punto de fuga. 1.7.4.5 Análisis de flujo gaseoso Este método se aplica a la localización de una fuga en una sección de cable homogénea mantenida bajo presión gaseosa mediante un sistema de flujo continuo. Cuando en una sección de cable, alimentada por una sola fuente de gas a presión constante, el flujo de gas adquiere un régimen estacionario y si se conocen los valores P1, P2, L01 y W, puede calcularse el flujo Q, si se conoce además el valor de P3, puede calcularse la distancia L2 entre el extremo de alimentación y la fuga (figura 1.12). Pueden aplicarse las relaciones siguientes: Q= [(P1+Pa)-(P2+Pa)²] / W*L01 L2= [((P1+Pa)-(P3+Pa)) / ((P1+Pa)-(P2+Pa))]*L01 Donde: Q= Flujo de gas en la sección de cable en la que hay fuga. P1, P2= Presión medida en dos puntos del lado de alimentación. P3= Presión medida en el otro extremo del cable..

(37) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN. 25. W= Resistencia neumática del cable por unidad de longitud. L01= Distancia entre el punto P1 y la fuga. Pa= Presión atmosférica.. Figura 1.12. Determinación de la posición de una fuga aplicando el método analítico. 1.7.4.6 Medición de la resistencia neumática En una red en que la sección de cable está alimentada a través de un orificio calibrado, o sea, con un valor de resistencia neumática calibrada en relación con la resistencia neumática del cable, es posible calcular de manera aproximada la distancia entre el orificio calibrado y la fuga. Se recomienda medir esta relación en el momento de tenderse cada cable, para los puntos apropiados de este. 1.7.4.7 Supervisión por telemedición La supervisión a distancia ya fue explicada en el epígrafe 1.6, los TP indican los valores de presión en cada una de sus posiciones y una computadora procesa el total de las mediciones recibidas..

(38) CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS. 26. CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS. En el presente capítulo se analiza el sistema de presurización en ETECSA, se caracteriza el Sistema de Monitoreo y Gestión de la presurización NiDA 2, su topología y la configuración utilizada en esta empresa, así como sus limitaciones. Se selecciona el método de localización de fuga más conveniente para implementar la herramienta informática y se define el desarrollo matemático necesario para la modelación computacional del método. Por último se describe el algoritmo fundamental que se utiliza para programar la aplicación. 2.1. Estado actual del sistema de presurización en ETECSA. La Empresa de Telecomunicaciones de Cuba (ETECSA) considerando las ventajas de la presurización para la protección de la extensa red de cables de cobre en explotación en el país, ha encaminado su estrategia a lograr su implementación en todas las corazas factibles de protección. A pesar de los esfuerzos aún no se encuentran presurizadas el 100% de estas. En la búsqueda de proveedores de sistemas de presurización, la oferta más factible para la empresa resultó la propuesta de Canadian Puregas Equipment Limited a través de la cual se obtuvieron los siguientes elementos del sistema (Jorge, 2011): Compresores o Secadores de Aire de diferentes capacidades, desde 2500 a 10000 Pies cúbicos por Día (SCFD del inglés Standard Cubic Feet per Day). Paneles de flujo de 5, 10 y 20 tomas. Componentes del sistema de alimentación (mangueras, codos, válvulas de alimentación, válvulas de prueba, etc.) Actualmente la empresa cuenta con un total de 127 secadores de aire y 142 paneles de flujo. Otros componentes importantes de la actividad como módulos de empalmes y resinas para los tapones del aire inyectado, han sido adquiridos a diferentes proveedores..

(39) CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS. 27. La tabla 2.1 muestra la distribución nacional por tipo de estos equipos y específicamente en la provincia de Camagüey. Esta provincia cuenta con un total de 10 secadores de aire y 11 paneles de flujo. Nacionalmente la red soterrada está compuesta por 1290 corazas, de ellas 1061 son factibles de proteger desde el punto de vista económico; se encuentran presurizadas 882 (83,13% de 1061) y de estas, 512 son supervisadas, representando el 58,04% del total de presurizadas y el 48,25 % del total de corazas que ameritan presurización (Jorge, 2011). Tabla 2.1. Desglose de los secadores de aire y paneles de flujo instalados en ETECSA y su ubicación en Camagüey. Paneles de flujo, Modelos de secador de tipo: con número de Puregas. tomas:. Región. Natelco. 2500. 3500. 5000. 8400. 10000. 5000. SCFD. SCFD. SCFD. SCFD. SCFD. SCFD. 0. 7. 0. 2. 1. 0. 0. 2. 49. 24. 26. 16. 10. 2. 5. 10. 20. Camagüey. 0. 11. Nacional. 5. 135. Tabla 2.2. Distribución de los equipos y corazas presurizadas en la provincia de Camagüey. Paneles de flujo,. Modelos de secador de tipo:. con Región. Puregas. número de tomas: 10. 2500. 3500. 5000. 8400. SCFD. SCFD. SCFD. SCFD. 0. 2. 1. Corazas. % Corazas. presurizadas. gestionadas. 37. 100%. Camagüey. 6. 2. Nuevitas. 1. 1. 6. 0%. Florida. 1. 1. 4. 0%. Sta. Lucia. 1. 1. 2. 0%. Guáimaro. 1. 1. 4. 0%. Esmeralda. 1. 1. 4. 0%. Total. 11. 57. 64.9%. 10.

(40) CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS. 28 En la provincia de Camagüey existen 57 corazas presurizadas y son supervisadas 37, representando el 64.9% del total de presurizadas. La distribución de estos datos en la provincia, así como la de los paneles de flujo y secadores, se muestra en la tabla 2.2. En todas las provincias del país están instalados los sistemas de presurización, sin embargo no todas monitorean el estado de la red, incluso dentro de las que se monitorea, existen una gran cantidad de regiones con 0% de gestión. En la figura 2.5 se pueden observar las regiones que cuentan con unidades de adquisición y los seis clientes que supervisan el sistema. En el año 2001 se introduce el sistema de monitoreo y gestión de Nicotra Sistemi Spa, comercializado por la Canadian Puregas Equipment Limited con la versión NiDA 1.15q. De esta forma fueron incorporados los siguientes elementos de monitoreo (Pascual, 2007): Los transductores de presión, TP 204 Stick primero y luego TP 204M std, además los transductores de flujo TFL 600 micro std. Las unidades de adquisición MiniDAS, modelo 2400. Unidades de procesamiento MP 8000. En la actualidad, la versión 1.15 de NiDA resulta obsoleta y no responde a las necesidades de la empresa en cuanto a la gestión y supervisión, por limitaciones del software. Ante esta situación se decide su actualización, implementando la versión NiDA 2, con mejores prestaciones en el logro del objetivo de la empresa de centralizar la monitorización de las redes de cobre presurizadas. Con esta versión de Nida se introduce una unidad central (Servidor) de mayores requerimientos que la antigua MP 8000. 2.1.1. El TP 204M. El TP 204M es el transductor de presión más utilizado para sistemas de monitoreo de redes de cables presurizados (Nicotra_Sistemi, 2002e). Se instala en el interior de los empalmes y en los contenedores MB 1/P, habilitados para su montaje externo. Este dispositivo, corrientemente utilizado por las mayores compañías telefónicas de todo el mundo debido a sus elevados estándares, presenta como principales características técnicas (Nicotra_Sistemi, 2002d) : Voltaje de alimentación: 25÷120 Vdc. Corriente de reposo (Stand by): 50 μA (típica), 25 μA (efectiva). Corriente de trabajo: 5.5 mA (típica). Rango de respuesta de frecuencia: 800 ÷ 2000 Hz..

(41) CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS. 29. Rango de medición de presión: 800 ÷ 2000 mBar. Relación presión/frecuencia: 1 mBar. 1 Hz.. Nivel de señal: > 0 dBm. Tiempo total del ciclo de medición: 2 seg. Código de direccionamiento: hasta 127. Precisión:. 0.5%.. Rango de temperatura de operación: -20 ÷ +70 °C. Dimensiones: 94 x 27 x 17 mm. Peso: 35 gr Distancia de operación: hasta 40km. Conversión de Hz en psia: Hz. 0.0145 = psia.. La figura 2.1 muestra la distribución de los pines del TP 204M. Estos se utilizan para pogramar su número de dirección, a través del código binario. Por ejemplo, para programar el número 65 se cortocircuita utilizando un jumper el pin marcado con 1 y el 64.. Figura 2.1. Distribución de los pines del TP204M. 2.1.2. El MiniDAS 2400. La unidad de adquisición de datos MiniDAS posee 8 líneas para el control de los transductores, con una capacidad máxima de 1016, 127 TP por línea. Se puede utilizar también el DAS-800 de 16 líneas, diseñado para monitorear mayor cantidad de TP . El MiniDAS posee un puerto serial RS232 para la adquicisión o configuración a través de la conexión local de un terminal portátil. Es necesario programar los siguientes parámetros de la línea de comunicación (Nicotra_Sistemi, 2001b): Velocidad: 9600 baudios Longitud del caracter: 8 bits.

(42) CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS. 30. Bits de parada: 1 Paridad: no paridad Protocolo: RDY/BSY_O La Unidad Central, un cliente local o un terminal portátil se puede conectar al equipo utilizando la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN) (figura 2.2b) y/o a través de una línea dedicada (figura 2.2a) (Nicotra_Sistemi, 2001b). Para esto posee un módem de comunicación de datos a 2.4Kbs V22bis MNP5 (Nicotra_Sistemi, 2001c).. Figura 2.2. (a) Conexión a través de línea dedicada con LMX. (b) Conexión a través de la línea telefónica conmutada. En la figura 2.2a, el LMX es un multiplexor que se conecta directamente a la Unidad Central (MP8000) (Nicotra_Sistemi, 2001b). En el momento en que los TP reciben la alimentación, son sincronizados. y transmiten la. medición en secuencia cada 2 segundos. La rutina cíclica de encuesta de los transductores está representada en la figura 2.3. La duración del estado activo de los TP es de 1,5 segundos, comenzando desde A*2 segundos (A es el número de dirección del TP).. Figura 2.3. Respuesta múltiple de los transductores. Recurriendo a una lista de comandos, es posible conocer la lectura actual del MiniDAS u obligarlo a leer una línea determinada. Un ejemplo de una lectura relizada por este equipo,.