Protecciones para líneas de datos y de telecomunicaciones
Texto completo
(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA “Protecciones para líneas de datos y de telecomunicaciones.” Autor: Pedro Julio Rodríguez Arias. E-mail: prarias@uclv.edu.cu Tutor: Ing. Isuán González Ramírez E-mail: isuanvlc@sertod.cu Consultante: Ing. Jorge Luis Obregón Hernández E-mail: jorge_luis@uclv.edu.cu. Santa Clara 2010 "Año 52 de la Revolución". ii.
(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 Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica. iii.
(4) PENSAMIENTO. Saber no es suficiente, debemos aplicar. Desear no es suficiente, debemos hacer.. JohannW.Von Goethe.. i.
(5) DEDICATORIA. Deseo dedicar este trabajo a mi madre Inés María y a mi padre Pedro Antonio por ser ambos la razón de mi existencia y por guiar mis pasos a lo largo de toda mi vida, a mi hermano Alain, a mis abuelos Martha y Eduardo, a los que no se encuentran hoy en día junto a mí y que permanecerán por siempre por siempre en mi memoria, por último a todo el resto de mi familia, pues este logro también es de ellos.. ii.
(6) AGRADECIMIENTOS. Quisiera agradecer a todas las personas que a continuación se nombran: A mi madre por ser la que me trajo al mundo, por todos sus desvelos, por todo el cariño y el amor que supo ofrecerme, por saber escucharme y comprenderme; y por apoyarme en casi todo. Gracias por existir y por saber lidiar con un hijo medio loco como yo. Te quiero por siempre. A mi padre por su ejemplo, por ser el mejor amigo, por ser mi consejero oficial, por inspirarme confianza y por todo el afecto y cariño que siempre recibí de él. Te quiero muchísimo. A mi hermano, por ser una persona imprescindible en mi vida, gracias a ti esto salió, te quiero brother!!! A mi abuela por ser una fuente interminable de cariño y ternura. A toda mi familia de Bayamo, por toda la ayuda que me ofrecieron en cuanto a la tesis, por los buenos recuerdos, por su cariño y por hacerme sentir siempre como en casa. A mi tutor Isuán González y a mi consultante Jorge Luís, por guiarme con toda la profesionalidad que un proyecto de esta envergadura requiere. De verdad mi gente, muchas gracias por todo. A Frank y Nóslen, mis tutores no oficiales, gracias por toda la ayuda brindada. A mi prima Nancy y toda su familia por ayudarme cuando de verdad lo necesitaba. Los quiero people!!!! A mis compañeros de aula, por todos los salves que me han tirado y por los buenos momentos que hemos pasado juntos. A mis profesores por hacer de mí el profesional que soy ahora. A los amigos que he tenido a lo largo de mi vida. A mis familiares a lo largo de toda la isla y el mundo. A todo aquel que de una forma u otra contribuyo en la realización de este sueño. iii.
(7) TAREA TÉCNICA. 1) Búsqueda bibliográfica relacionada con el tema. 2) Estudio de las características generales de los protectores para líneas de datos, telecomunicaciones y eléctricas.. 3) Estudio de los requerimientos eléctricos de la tecnología SHDSL. 4) Estudio de los protectores que utiliza actualmente la empresa SERTOD en sus redes de cobre.. 5) Propuesta de una protección idónea para la empresa SERTOD basándose en los parámetros eléctricos de la tecnología SHDSL.. Firma del Autor. Firma del Tutor. iv.
(8) RESUMEN. Con este trabajo, se pretende ampliar los conocimientos referentes al tema de los protectores eléctricos, así como su. utilización contra las sobretensiones que se. introducen en las líneas de datos, telecomunicaciones y eléctricas. Se analizan las principales características de la tecnología SHDSL, específicamente sus valores nominales de voltaje y corriente. Se realiza una búsqueda de protectores pertenecientes a varios fabricantes en el mundo, tal es el caso de empresas españolas como CIRPROTEC, CYMEN y APLICACIONES TECNOLÓGICAS, OBO-BETTERMAN de origen alemán y ENERGYCONTROL de procedencia argentina, analizando los mismos en cuanto a sus parámetros técnicos. Al final se realiza la propuesta de un protector que permita dar solución a la problemática existente en la empresa SERTOD.. v.
(9) TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .................................................................................................................. i DEDICATORIA................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ....................................................................................................... iii TAREA TÉCNICA.............................................................................................................. iv RESUMEN ......................................................................................................................... v INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 1. Organización del informe ................................................................................................ 4 CAPÍTULO 1.PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL. ........................................................................................................ 5. 1.1. Introducción al capítulo......................................................................................... 5. 1.2. Riesgos generales del uso de las redes de cobre. ......................................... 6. 1.2.1. Sobretensiones electrostáticas. ................................................................... 7. 1.2.2. Sobretensiones temporales.......................................................................... 8. 1.2.3. Sobretensiones transitorias. ......................................................................... 8. 1.2.4. Problemas causados por las sobretensiones. ......................................... 13. 1.3. Tecnologías XDSL .Generalidades. ................................................................. 14. 1.3.1. Estándar XDSL simétrico. ........................................................................... 15. 1.3.2. Estándar XDSL asimétrico. ........................................................................ 15 vi.
(10) 1.4. Tecnología SHDSL. ............................................................................................ 16. 1.4.1. Características generales. .......................................................................... 17. 1.4.2. Capacidad de transporte o caudal en un enlace SHDSL. ..................... 17. 1.4.3. Compatibilidad espectral con otras tecnologías. .................................... 18. 1.4.4. Aplicaciones y servicios. ............................................................................. 19. CAPÍTULO 2.CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA SHDSL. ........................... 21. 2.1. Introducción al capítulo....................................................................................... 21. 2.2. Aspectos generales de los dispositivos de protección contra. sobretensiones. .............................................................................................................. 21. 2.3. 2.2.1. Clases de los SPDs. .................................................................................... 21. 2.2.2. Parámetros técnicos para seleccionar un SPD. .................................... 23. 2.2.3. Categorías de los SPDs. ............................................................................. 25. 2.2.4. Clasificación de los SPDs de acuerdo a su forma de conexión a la. línea.. 25. 2.2.5. Modos de protección de los SPDs. ........................................................... 26. 2.2.6. Aplicación de los SPDs. .............................................................................. 26. Funcionamiento de los dispositivos de los SPDs. .................................................... 27. 2.3.1. Fusibles. ........................................................................................................ 27. 2.3.2. Bobinas térmicas. ......................................................................................... 28. 2.3.3. Descargadores de carbón. ......................................................................... 28. 2.3.4. Descargadores electrónicos. ...................................................................... 29. 2.3.5. Descargadores gaseosos. .......................................................................... 29. 2.3.6. Diodo supresor. ............................................................................................ 29 vii.
(11) 2.4. Selección y ubicación de los SPDs. ..................................................................... 30. 2.5. Protección escalonada por medio de SPDs. ........................................................ 33. 2.6. Protección de las líneas de datos y de telecomunicaciones. ................................. 36. 2.7. Protección de las líneas telefónicas. ..................................................................... 36. 2.8. Características eléctricas de la tecnología SHDSL. ............................................. 37. CAPÍTULO 3.PROPUESTA DE UNA PROTECCIÓN ELÉCTRICA PARA LA EMPRESA SERTOD. ......................................................................................................................... 38. 3.1. Introducción al capítulo....................................................................................... 38. 3.2. Protecciones que usa SERTOD en la actualidad. ......................................... 38. 3.3. Proveedores de protecciones para las líneas de datos existentes en el. mercado. .......................................................................................................................... 39 3.3.1. Aplicaciones Tecnológicas. ........................................................................ 39. 3.3.2. Cirprotec. ....................................................................................................... 46. 3.3.3. Obo – Bettermann ........................................................................................ 50. 3.3.4. Energycontrol. ............................................................................................... 54. 3.3.5. Cymen. ........................................................................................................... 58. 3.4. Propuesta de la protección a implementar. ..................................................... 60. 3.5. Conclusiones del capítulo. ................................................................................. 61. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 62. RECOMENDACIONES. ................................................................................................ 63 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 64 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 67 GLOSARIO DE TERMINOS Y DEFINICIONES. .............................................................. 68 ANEXOS .......................................................................................................................... 71. viii.
(12) INTRODUCCIÓN. INTRODUCCIÓN. Una de las tecnologías de acceso a las redes de datos a altas velocidades que demuestra tener una gran aceptación por los proveedores que ofrecen servicios de telecomunicaciones en el mundo entero es la tecnología XDSL. Entre sus ventajas podemos encontrar que: 1.. Es una tecnología muy flexible, pues da la posibilidad de reutilizar toda la. infraestructura telefónica existente, o sea, su implementación con respecto a la fibra óptica no requiere de grandes costos o contratiempos y posibilita el ahorro del cableado. 2.. Se pueden brindar servicios de telefonía básica y la posibilidad de recibir voz,. datos y video al mismo tiempo para un mismo usuario. Demostrando con esto la demanda que tiene su utilización en los comúnmente llamados tramos de última milla. Sin embargo, presenta desventajas que evitan un mejor desempeño: 1.. A medida que aumenta la distancia del enlace, el desempeño de la línea se. degrada, siendo necesario el uso de regeneradores. 2.. Son muy sensibles a la interferencia electromagnética y a las sobretensiones de. voltaje y corriente. La presencia de sobretensiones en las líneas provoca que empresas proveedoras de servicios de telecomunicaciones a través de las redes de cobre ya existentes presenten problemas de roturas en sus equipos, debido a las continuas variaciones de tensión en sus líneas de telecomunicaciones tanto aéreas como soterradas. La protección contra las sobretensiones, es una solución que permite brindar seguridad y garantía a los proveedores de servicios de telecomunicaciones en el mundo, además de ser necesaria para la seguridad de las personas y del equipamiento. Para disponer. 1.
(13) INTRODUCCIÓN. de este tipo de protección es preciso desarrollar un sistema robusto de tomas de tierra en las instalaciones e instalar SPD en los conductores de alimentación de energía y de telecomunicaciones en el lugar que se desee proteger. El. aumento. considerable. de. la. utilización. e. interconexión. de. equipos. de. telecomunicaciones, tales como los terminales RDSI, módems y computadores, exige una precaución especial de protección contra sobretensiones y sobrecorrientes. Esto se debe a que la líneas de alimentación, las cuales suministran energía a los equipos; y el cable de telecomunicaciones, por el que se transmite el servicio al usuario, son los mas expuestos a las descargas de los rayos y a la interferencia electromagnética. El uso de protecciones eléctricas contra sobretensiones en las líneas de datos y de telecomunicaciones, es un tema altamente difundido a nivel mundial. Fabricantes en el mundo han incursionado en la producción de protectores, introduciendo en el mercado una posibilidad a las empresas de telecomunicaciones de ofrecer a sus clientes mayor seguridad a los servicios que se brindan sobre sus redes de cobre, tal es el caso de APLICACIONES TECNOLÓGICAS, CYMEN Y CIRPROTEC ambas de procedencia española y. altamente reconocidas por sus servicios, también existen otras como. ENERGYCONTROL (Argentina) y OBO-BETTERMANN (Alemania), ambas de. una. calidad relevante. SERTOD es una empresa que provee servicios de telecomunicaciones a los órganos de la defensa, ha estado utilizando protecciones para sus equipos y no presentan resultados satisfactorios en el uso de las mismas, debido a que las protecciones adquiridas no cumplen con los parámetros eléctricos de la tecnología muchos de los equipos empleados han sufrido roturas, viéndose afectada la estabilidad de los servicios que brinda. Teniendo en cuenta lo antes expuesto, podemos decir que el problema científico que aborda esta investigación indaga sobre: ¿Cuál será la protección más conveniente para la empresa SERTOD, teniendo en cuenta las características eléctricas del estándar SHDSL? Con este fin, el objetivo general que se persigue consiste en: Proponer un tipo de protección que garantice la estabilidad de los servicios que brinda la empresa SERTOD a través de la red de cobre existente.. 2.
(14) INTRODUCCIÓN. Para ello se plantean las siguientes interrogantes científicas: ¿Cuáles son las características que definen a la tecnología SHDSL? ¿Cuáles son las características de los protectores utilizados contra las sobretensiones? ¿Cuáles son las características de los protectores que utiliza la empresa SERTOD en la actualidad? ¿Qué tipo de protección es la más idónea. a usar para dicho equipamiento,. teniendo en cuenta las características eléctricas de la tecnología XDSL? Los objetivos específicos que perseguimos con este proyecto investigativo son: Analizar las normas internacionales referentes a la tecnología SHDSL. Profundizar en aspectos generales de los protectores utilizados contra las sobretensiones. Analizar las características de las protecciones que utiliza la empresa SERTOD. Caracterizar los diferentes tipos de protecciones existentes en el mercado para la transmisión de datos sobre redes de cobre y seleccionar la propuesta más factible a implementar en la empresa SERTOD. Con el fin de dar solución a estos objetivos propuestos nos hemos planteado un grupo de tareas técnicas e investigativas, que se expondrán a continuación: 1.. Búsqueda bibliográfica sobre el tema y estudio de otros trabajos anteriores. relacionados con el tema. 2.. Estudio de las características de la tecnología SHDSL, haciendo énfasis en los. requerimientos eléctricos de la misma. 3.. Estudio de la situación actual que presenta la empresa SERTOD en el uso de las. protecciones en sus redes de cobre 4.. Búsqueda de protecciones existentes en el mercado internacional.. 5.. Realizar un análisis técnico de las protecciones.. 6.. Escritura del informe del trabajo de diploma.. 3.
(15) INTRODUCCIÓN. Organización del informe El presente Trabajo de Diploma estará estructurado en Introducción, capítulo1, capítulo 2, capítulo 3, Conclusiones, Recomendaciones, Referencia bibliográficas, Bibliografía y Anexos. En el Capítulo I, se analizan los riesgos que están presentes en el uso de las redes de cobre en las telecomunicaciones debido a la presencia de sobretensiones inducidas en la red, las características fundamentales de las sobretensiones, se realiza un estudio de la tecnología XDSL, por ser una de las más afectadas por las variaciones de voltajes en las líneas y se profundiza en las características generales de la tecnología SHDSL. En el capítulo II, se realiza un análisis técnico de los protectores contra sobretensiones para líneas eléctricas y de datos, así como un estudio de las características eléctricas de la tecnología SHDSL. En el Capítulo III, se analizan las características de los protectores que utiliza la empresa SERTOD actualmente, se muestran diferentes tipos de protecciones de varios fabricantes y se realiza la selección de la protección teniendo en cuenta sus características técnicas y los requerimientos eléctricos del estándar SHDSL. Por último, en las Conclusiones y Recomendaciones se realizará un resumen de los resultados alcanzados y las propuestas para un posterior desarrollo de nuevos trabajos investigativos.. 4.
(16) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL. 1.1. Introducción al capítulo.. Aunque las sobretensiones han existido desde la misma creación de las redes eléctricas o de telecomunicaciones, actualmente la necesidad de protección es mucho mayor, ya que la tecnología ha evolucionado, haciendo los componentes electrónicos cada vez más pequeños y sensibles a las perturbaciones electromagnéticas. Las líneas telefónicas y de datos, al igual que las líneas de suministro eléctrico, pueden llegar a recorrer grandes distancias, conectan equipos electrónicos sensibles y son también conductos habituales por los que las sobretensiones se introducen en las estructuras. En cualquier máquina electrónica es fácil comprobar a simple vista que la zona de alimentación eléctrica es la que está formada por elementos más robustos, mientras que las líneas de comunicación de datos se conectan directamente a circuitos integrados, componentes electrónicos y finas pistas de los circuitos impresos. Las sobretensiones pueden causar graves daños en esas pistas y componentes, causando su degradación o destrucción y afectando también a los datos que almacenan. Las líneas telefónicas, además de terminales de teléfono, conectan también equipos más sensibles e importantes, como faxes y módems. Además, cada vez es más habitual que muchas máquinas (autómatas, electrodomésticos, etc.) se activen a través de la línea telefónica. La generalización de Internet está llevando al diseño de todo tipo de dispositivos para controlar equipos electrónicos desde distancias remotas. Todo este proceso lleva a menudo a la multiplicación de las interconexiones y el cableado entre equipos, estando a veces éstos en edificios distintos o con tomas de tierra no comunes. Esto lleva a un aumento de la posibilidad de que las sobretensiones se introduzcan en los equipos, causando grandes pérdidas económicas no sólo por el daño a los equipos sino también por el retraso o anulación de los procesos que éstos debían realizar. La protección contra sobretensiones de las líneas que comunican los equipos pueden evitar todos estos problemas. La protección de líneas de teléfonos y datos precisa un amplio estudio previo de los sistemas a proteger. Cada protocolo de transmisión tiene una tensión de funcionamiento, un tipo de conexión, una distribución de pines, etc. Es. 5.
(17) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. preciso que se conozcan todos estos datos de una instalación para poder realizar una protección que, en primer lugar, no afecte en absoluto al usuario y, en segundo lugar, resulte eficaz contra las sobretensiones transitorias. [1] 1.2. Riesgos generales del uso de las redes de cobre.. Actualmente se pueden ofrecer una amplia gama de servicios sobre las redes de cobre mediante la utilización de las tecnologías XDSL, sin embargo se corre el riesgo de la presencia de sobretensiones en sus líneas de transmisión. Las sobretensiones se clasifican teniendo en cuenta las causas que la provocan y la periodicidad con que se manifiestan de la siguiente manera: . Sobretensiones electrostáticas. . Sobretensiones temporales. . Sobretensiones transitorias:. 1. Sobretensiones debido a operaciones de conmutación. 2. Sobretensiones debido a la interacción entre diferentes sistemas. 3. Sobretensiones debidas al LEMP. El término temporal, se utiliza en el análisis de variación de un sistema eléctrico para indicar desviaciones no deseadas de las señales de tensión y corriente que ocurren generalmente a la frecuencia industrial (60 Hz). El término transitorio, se utiliza en el análisis de variación de un sistema eléctrico para indicar un evento que es indeseable y de naturaleza no permanente. A él se asocian, también cambios de estado estable de los parámetros eléctricos de tensión y corriente. Los transitorios electromagnéticos pueden clasificarse en dos categorías: transitorios oscilatorios y transitorios de impulso. Los transitorios oscilatorios, donde generalmente se ubican las sobretensiones asociadas a operaciones de conmutación, resultan en un cambio súbito de frecuencia no industrial, de las condiciones de estado estable de tensión y de corriente, que incluye tanto valores positivos como negativos. Están descritos por el espectro de frecuencia, su duración y su magnitud.. 6.
(18) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. Los rangos de frecuencia se subdividen en altas, medias y bajas frecuencia: Los transitorios oscilatorios de alta frecuencia (500 Khz. – 5 MHz) y duración de microsegundos son generalmente la respuesta de un sistema a un impulso de rayo. Los transitorios de media frecuencia (5 Khz. – 500 Khz.) y duración de milisegundos están generalmente asociado a maniobras de la red, aunque pueden deberse también a un impulso de rayo. Los transitorios oscilatorios de baja frecuencia (menos de 5 Khz.) se deben generalmente a maniobras de la red, frecuentemente energización de bancos de capacitores. El término impulso transitorio, donde generalmente se ubican las sobretensiones por descarga eléctrica atmosférica, se utiliza para caracterizar un cambio súbito, de la frecuencia no industrial, de la condición estado estacionario de tensión y corriente, o ambas, que es generalmente unidireccional en polaridad, positivo o negativo. Los transitorios de impulso se caracterizan normalmente por su tiempo de subida o frente y de cola. Su origen más común es la descarga eléctrica atmosférica, fenómeno, generalmente, de alta frecuencia. 1.2.1. Sobretensiones electrostáticas.. Las sobretensiones electrostáticas, son impulsos de corriente que recorren un objeto cualquiera conectado a tierra cuando éste entra en contacto (directo o indirecto) con otro cuyo potencial respecto a la tierra del anterior es elevado. Cuando dos objetos entran en contacto y están en movimiento uno con respecto del otro, se produce un intercambio de electrones (efecto triboeléctrico), quedando cada cuerpo cargado con cargas de signo opuesto. Este proceso de carga puede dar lugar a potenciales muy altos entre 10-25KV con energías almacenadas del orden de varios Mj. [2] Este contacto entre los dos objetos, se denomina inducción electrostática y dependiendo de la fuerza en que se manifieste puede originar pulsos muy rápidos de corriente que pueden dañar los equipos y componentes electrónicos. Las sobretensiones electrostáticas se deben en su mayoría a: . La inducción que un cable puede provocar sobre otro debido a la cercanía entre. ambos, tal es el caso de los cables eléctricos de alta tensión, estos cables inducen un. 7.
(19) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. voltaje sobre los cables de cobre utilizados en la interconexión de redes de datos, de ser muy elevado este voltaje puede provocar roturas en los equipos de transmisión y recepción de datos. . La acción del rozamiento del aire: Cuando el aire está cargado de electricidad, las. partículas electrizadas contenidas (polvo, moléculas de agua, etc.), por rozamiento comunican su carga a los conductores. La cantidad de electricidad así aportada es proporcional a la longitud del conductor y resulta menor mientras más aislados estén los conductores. 1.2.2. Sobretensiones temporales.. Una sobretensión temporal, se produce cuando el valor eficaz de la tensión es superior al. 110. %. del. valor. nominal,. manteniéndose. durante. varios. períodos. o. permanentemente. También se definen como sobretensiones de corriente alterna de una significativa duración y amplitud que pueden aparecer, generalmente, son originadas por fallas a tierra, resonancia, ferro resonancia o pérdida súbita de carga. Una de las causas fundamentales es la falla a tierra o ruptura del neutro, una avería bastante común en las redes de distribución de baja tensión y que representa un grave riesgo para la seguridad de las instalaciones, ya que los desequilibrios entre fases hacen que algunas cargas puedan verse sometidas a sobretensiones de servicio permanentes. Las citadas sobretensiones (que, en ocasiones, superan los 250 V) producen en ciertos casos la destrucción de los equipos y afectan la fiabilidad del producto. [3] 1.2.3. Sobretensiones transitorias.. Las sobretensiones transitorias, son variaciones de voltaje que se transmiten a través de las redes de distribución, son de muy corta duración pero de valor eficaz muy elevado (del orden de miles de voltios) provocando en muchos casos el deterioro y destrucción. de. los. receptores. (informática,. TV,. centrales. telefónicas,. electrodomésticos), así como un mal funcionamiento y reducción de la vida útil de los equipos y receptores eléctricos. Se pueden clasificar en:. 8.
(20) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. . Sobretensiones debido a operaciones de conmutación.. El rayo no es el único causante de sobretensiones transitorias, también lo son las grandes conmutaciones de las compañías eléctricas, las conmutaciones de maquinaria de gran potencia, accionamiento de motores y las descargas electrostáticas. Generalmente cualquier operación de conmutación, falla, interrupción, entre otras en una instalación eléctrica es seguida por un fenómeno momentáneo en el cual ocurre una sobretensión. El cambio repentino en el sistema puede iniciar oscilaciones amortiguadas de relativa alta frecuencia (determinada por la frecuencia de resonancia de la red), hasta que el sistema se estabilice de nuevo al estado estable. La magnitud de las sobretensiones por conmutación dependen de los parámetros del circuito, del tipo de circuito y del tipo de operación de conmutación (cerrar, abrir, reencendido). En la mayoría de los casos el máximo de la sobretensión de conmutación está en el orden de dos veces la amplitud de la tensión del sistema, pero valores mayores pueden ocurrir,. especialmente. cuando. se. conmutan. cargas. inductivas. (motores,. transformadores) o cargas capacitivas. También la interrupción de corrientes de cortocircuito puede causar altas sobretensiones. Resumiendo, las sobretensiones debido a operaciones de conmutación pueden ocurrir debido a: . Puesta en marcha de motores / transformadores.. . Cebadores para el alumbrado público.. . Conmutación de redes de alimentación.. . Energización de un circuito inductivo.. . Funcionamiento de un fusible o de un disyuntor.. . Interrupción de una corriente de corto circuito.. . Caída de líneas.. . Contacto falso o intermitente.. 9.
(21) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. Estos fenómenos van a generar sobretensiones transitorias de varios Kv con tiempos de subida del orden del microsegundos que van a afectar a los equipos de las redes sobre los cuales el sistema perturbador está conectado. . Sobretensiones debido a la interacción entre diferentes sistemas.. Este tipo de sobretensiones son las que ocurren por interacciones entre dos sistemas diferentes, como la de un sistema de energía de corriente alterna y un sistema de comunicaciones y transmisión de datos, durante el flujo de corrientes asociadas a sobretensiones en uno de los dos. Las interacciones de sistemas ocurren en la interface de dos sistemas diferentes, como la de un sistema de energía que esté suministrando a un equipo la electricidad que necesita, y un sistema de comunicaciones que este suministrando al equipo las señales que va a procesar. Este equipo multipuesto puede estar expuesto a sobretensiones que ocurren no solo en el modo diferencial de cada uno de los puertos sino también entre los terminales de referencia de los dos puertos. Un ejemplo típico donde ocurre conexión a un sistema de energía y a un sistema de comunicación es la computadora personal (PC) con conexión de módem o una máquina de fax. Aunque cada uno de los sistemas de energía y de comunicación puede incluir protección contra sobretensiones, la corriente que fluye en el sistema bajo sobretensión causa un cambio en el potencial de su punto de referencia mientras que el punto de referencia que no está bajo sobretensión permanece sin cambio. La diferencia de potencial entre los dos puntos de referencia aparece a través de los dos puertos de la PC/módem. Según la naturaleza de la PC/módem y su inmunidad (puede estar constituida por piezas de distintos fabricantes), esta diferencia de potencial puede tener consecuencias dañinas o molestas. El caso más crítico es cuando la entrada de alimentación (línea de c. a) está en el extremo opuesto al puerto de entrada de la línea de comunicación (módem, fax), ya que es cuando pueden ocurrir las mayores sobretensiones. Con el fin de eliminar este tipo de sobretensión se fabrican dispositivos que brindan doble protección (alimentación y comunicación), ya que al disminuir el espacio de aire entre protectores, se elimina la sobretensión.. 10.
(22) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. Figura 1.1 Ejemplo de interacción entre diferentes sistemas. [8] . Sobretensiones debidas a la acción indirecta del impacto del rayo.. Las sobretensiones debidas al LEMP son aquellas que reproducen como consecuencia de las descargas eléctricas (o interacción del rayo como fenómeno atmosférico). El rayo es un fenómeno atmosférico que se manifiesta debido a la interacción de las cargas positivas de la atmósfera con las cargas neutras de la tierra, generalmente esta interacción se produce por los puntos más elevados. El impacto provoca un aumento de potencial en el terreno de alrededor de los miles de volts o más; y picos de corriente del orden de los 200000 A [4]. Por eso se considera tan devastador para los sistemas altamente sensibles a las variaciones de voltaje. Las tormentas y las descargas de rayos sobre cualquier cable provocan sobretensiones en los conductores que se caracterizan por su corta duración, crecimiento rápido (el rayo normalizado tipo es de 1,2/50 μs) y valores de cresta muy elevados (hasta varias centenas de Kv). Esta descarga se propaga en un radio de varios kilómetros y su dispersión en la tierra eleva su potencial, induciendo fuertes sobretensiones en los cables y aumentando la tensión en las tomas de tierra. En la siguiente figura se muestran las características de las descargas eléctricas.. 11.
(23) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. Figura. 1.2 Características de las descargas eléctricas. [8] LEMP: Lightning Electro-Magnetic Pulse. (Impulso Electromagnético del Rayo). De acuerdo con su origen las sobretensiones producto del LEMP se pueden clasificar en: Externas. Generadas por descargas de rayo que impactan las líneas entrantes o el terreno cercano y son transmitidas a los sistemas eléctricos y electrónicos mediante dichas líneas. Internas. Generadas por descargas de rayo que impactan la estructura o el terreno cercano. De acuerdo con los mecanismos de acoplamientos las sobretensiones producto del LEMP pueden ser: Conducidas e inducidas: Transmitiéndose a los aparatos mediante el cableado de conexión. Debidas al campo electromagnético radiado: Actuando directamente sobre los aparatos. El campo electromagnético radiado puede deberse a: . La propia corriente de la descarga que fluye a través del canal del rayo.. . La corriente parcial del rayo que circula por los conductores (Ej.: en los. conductores de bajada de un LPS externo o en el blindaje espacial externo).. 12.
(24) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. En la siguiente figura se muestran como se clasifican las sobretensiones debidas al LEMP respecto a su origen:. Figura 1.3 Clasificación de las sobretensiones debidas al LEMP respecto a su origen. [8] 1.2.4. Problemas causados por las sobretensiones.. Mal funcionamiento: Los niveles lógicos o analógicos del sistema son alterados. El sistema puede ser reiniciado y entonces funcionará normalmente. . Pérdida de datos.. . Funcionamiento erróneo o bloqueo de programas informáticos.. . Errores de transmisión de datos.. Degradación: Los tiempos de exposición más largos a sobretensiones transitorias de bajo nivel, degradaran los componentes electrónicos. . Envejecimiento prematuro de componentes.. . Reducción de la vida útil.. . Incremento de la probabilidad de fallas.. 13.
(25) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. Daño: Las sobretensiones transitorias de mayor nivel pueden causar daño a los componentes, tarjetas electrónicas e interfaces de entrada/salida. . Destrucción de uniones semiconductoras.. . Destrucción de las metalizaciones de los componentes.. . Destrucción de calles de circuitos impresos y de contactos.. 1.3. Tecnologías XDSL .Generalidades.. A continuación se realiza un breve estudio de las tecnologías que hoy en día resultan afectadas por las sobretensiones y las sobrecorrientes que se inducen en las líneas de cobre, haciendo énfasis en sus principales características. XDSL (Línea de Abonado Digital) es una tecnología de acceso punto a punto, desarrollada sobre una generación avanzada de módems, que usando sofisticadas técnicas de modulación y códigos de líneas eficientes, logra altas velocidades de transmisión del orden de los Mbps, proporcionado un ancho de banda considerable sobre el par de cobre convencional minimizando la congestión existente entre la red de transporte y la red de acceso. Uno de los hechos fundamentales que favorecieron la implementación de este tipo de tecnología en nuestro país y en el mundo es la posibilidad que ofrece de integrar los servicios de datos, voz y video sobre un mismo medio físico sin tener que recurrir a grandes inversiones. Permite también el soporte para nuevos servicios con diferentes formas de implementación, la vinculación con otros tipos de redes como ATM (ya que poseen toda la infraestructura necesaria para el transporte de celdas ATM) y una rápida gestión y configuración de los servicios mediante el establecimiento de circuitos virtuales. XDSL puede ser simétrico o asimétrico. Simétrico (HDSL, SDSL, SHDSL): Indica que la velocidad hacia y desde el usuario es la misma, es decir, es necesario que el ancho de banda se reparta simétricamente en. 14.
(26) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. ambas direcciones, para acomodar el flujo de datos. Es muy utilizado en interconexión de redes LAN y redes telefónicas. Asimétrico (ADSL, VDSL): Se refiere a que el subscriptor recibe datos a una velocidad muy alta (downstream) y transmite a una velocidad más baja (upstream), con el fin de aprovechar el ancho de banda en el sentido en que más se necesita. Es decir, este servicio está orientado a usuarios que reciben mucha más información de la que generan. Es el caso de los usuarios de Internet o TV Cable. [5] 1.3.1 . Estándar XDSL simétrico. HDSL (HIGH BIT RATE DIGITAL SUSCRIBER LINE): Tecnología simétrica que. ofrece las mismas velocidades tanto de transmisión como de recepción (2 Mbps), se utiliza fundamentalmente en cuestiones en la interconexión de nodos, redes privadas, enlaces entre PBX, etc. Usa la codificación de línea 2B1Q y se implementa como alternativas a líneas T1/E1 sustituyendo de esa manera los repetidores del enlace tradicional. Puede alcanzar una distancia máxima de 4Km sin repetidores y mucho más teniendo en cuenta el incremento del calibre del alambre. . SDSL (SYMETRIC DIGITAL SUSCRIBER LINE): La tecnología SDSL es una. variante de la XDSL y se trata de una línea simétrica permanente con anchos de banda de 400Kbps, 800Kbps, 1.200Kbps y 2.048Kbps. SDSL era una de las formas más tempranas de DSL para no requerir líneas telefónicas múltiples. Utiliza la codificación 2B1Q y tiene velocidades adaptativas las cuales van desde 192 Kbps hasta 2.36 Mbps para usuarios que estén entre 4.5 Km y 1.8 Km de la central, respectivamente; sobre un par calibre 26. Gana simpatía y campo de aplicación en la solución de problemas tales como el acceso de 30 canales telefónicos a una PBX con el empleo de un solo par de cobre. 1.3.2 . Estándar XDSL asimétrico. ADSL (ASYMETRIC DIGITAL SUSCRIBER LINE): Consiste en una línea digital. de alta velocidad, apoyada en el par trenzado de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado. Se trata de una tecnología de acceso a Internet de banda ancha, lo que implica capacidad para transmitir más datos, lo que, a su vez, se traduce en mayor velocidad. Esto se consigue mediante la utilización de una banda de frecuencias más alta que la utilizada en el teléfono convencional (300-3.400 Hz) por lo. 15.
(27) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. que, para disponer de ADSL, es necesaria la instalación de un filtro (llamado splitter o discriminador) que se encarga de separar la señal telefónica convencional de la que usaremos para conectarnos con ADSL. En una línea ADSL se establecen tres canales de comunicación, que son el de envío de datos, el de recepción de datos y el de servicio telefónico normal. Esta soporta el tráfico asimétrico entre el canal y el cliente, además de utilizar un ancho de banda de bajada de hasta 9 Mbps, y en subida oscila entre 640 Kbps y 1.5 Mbps .Para lograr dichos anchos de banda utiliza modulación CAP. Este tipo de modulación está estandarizada por la UIT.. . VDSL (VERY HIGH DATE RATE DIGITALSUSCRIBER LINE): Aunque inicialmente. clasificó como asimétrica, se fabrican equipos configurables en ambos modos, es la más rápida de todas las tecnologías, utiliza una combinación de fibra con cobre para alcanzar velocidades entre 13 - 52 Mbps en recepción y entre 1.6 – 6.4 Mbps en transmisión en distancias entre 1.5 Km y 300 m. En cierta medida VDSL es mas simple que ADSL ya que las limitaciones impuestas a la transmisión se reducen mucho dada las pequeñas distancias sobre la que se ha de transportar la señal, además, permite terminaciones pasivas de red y permite conectar mas de un módem a la misma línea en casa del abonado correspondiente. Es una tecnología con preferencia de uso en aplicaciones con mayor ancho de banda, como manejo de imágenes medicas, video en tiempo real y televisión de alta definición (HDTV). 1.4. Tecnología SHDSL.. Es un estándar perteneciente a la familia XDSL el cual fue desarrollado como una convergencia de. las tecnologías. simétricas existentes en la actualidad, como por. ejemplo la HDSL y la SDSL, y a su vez abarca todas las demás funciones que presentan dentro de si otras tecnologías como ADSL, entre otras. Como es un estándar simétrico esto significa que la razón de datos es la misma en ambos sentidos y varía en dependencia de la cantidad de pares trenzados a utilizar en la transmisión, por ejemplo de: 192 Kbps a 2,3 Mbps el caso de un par trenzado y de 384 Kbps a 4.6 Mbps en el caso de dos pares trenzados.. 16.
(28) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. 1.4.1. Características generales.. Como se mencionó anteriormente el estándar SHDSL está diseñado desde un principio en la transmisión simétrica de datos teniendo en cuenta las características específicas del canal utilizado, la tecnología usada en SHDSL hace que la latencia introducida sea mínima por lo que se adapta muy bien al transporte de señales de voz, es un sistema adaptativo; pues se puede ajustar el caudal para transmitir el valor máximo posible que permitan la longitud, el calibre, topología, niveles de ruido y estado de conservación del par de cobre empleado. El caudal máximo que pueden alcanzar estos sistemas es de 20313 Kbps Como por ejemplo, para una velocidad de transmisión de 20148 Kbps, el alcance para condiciones del peor caso puede ser de hasta 2.4 Km. y tener una tasa de error en línea (BER) de 10^-7, con un margen de ruido de 6 db, opcionalmente puede trabajar con dos pares de cobre, para ese caso el caudal seria idéntico por cado uno de los pares. El código de línea que utiliza es TC-PAM, con 16 niveles en línea (4B1H), la señal se conforma en frecuencia para mejorar la compatibilidad espectral respecto a otros sistemas que compartan el mismo par trenzado y es una modulación en banda base, por lo que los espectros de las señales transmitidas es 0 Hz. Esto supone que el estándar SHDSL es incompatible con el servicio telefónico básico (POTS) y a su vez con el de acceso básico RDSI. Por tanto en SHDSL no se utilizan splitters. 1.4.2. Capacidad de transporte o caudal en un enlace SHDSL.. La capacidad neta (R) que puede soportar un enlace SHDSL viene dada por una fórmula matemática: R (Kbps) = [n x 64] + [i x 8] En donde: 36 > n > 3; 7 > i > 0 (excepto si n = 36, entonces 1 > i > 0); Al ser este un sistema del tipo adaptativo los valores de i y n tomaran valores máximos permitidos por el bucle en función de su longitud, estado de conservación y estado de diafonía de los sistemas contiguos. Como se deduce de la expresión anterior, la variación mínima de caudal que se puede conseguir en un enlace SHDSL es de 8 Kbps.. 17.
(29) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. Esta variación mínima es la que se puede conseguir trabajando con tramas TDM sobre el enlace SHDSL, si en el enlace SHDSL la información se transmite estructurada en forma de celdas ATM, la variación mínima de caudal será de 64 Kbps [6] En el par de cobre, el caudal real en línea es superior en 8 Kbps al caudal neto de datos calculado en la expresión anterior. Estos 8 Kbps adicionales corresponden al alineamiento de la trama SHDSL, al CRC y al canal EOC (Embebed Operations Channel) para gestión en banda. 1.4.3. Compatibilidad espectral con otras tecnologías.. La compatibilidad espectral de dos sistemas de transmisión DSL se define por el efecto de la interferencia que un sistema provoca sobre otro en el mismo cable. Los cables se componen de muchos pares de alambre de cobre que se juntan. Al estar muy cerca, alguna señal de la energía que se transmite en un par va a ser inducida en parejas que están en el área adyacente. Debido a que el servicio DSL no se introduce a todos los clientes de forma simultánea, con el tiempo y la tecnología madura; y normas que emergen, es posible tener una mezcla de técnicas DSL que se estén usando al mismo tiempo, incluso en el mismo paquete. Por experiencia, se sabe que algunas técnicas son capaces de generar más interferencia que otros. [6] Los diferentes tipos de DSL que viajan en un mismo cable usan diferentes anchos de banda. Dependiendo de la energía de las señales y la colocación del espectro, los diferentes tipos de sistemas DSL pueden ser o no compatibles espectralmente entre sí. El efecto que provoca la interferencia de un estándar DSL sobre otro es lo que define la compatibilidad espectral. Lo que se busca con este concepto es lograr un buen desempeño en las líneas de datos e impedir que el amplio despliegue de. servicios que ofrecen las nuevas. tecnologías no perjudique el que se ofrece habitualmente por el cable y viceversa. La compatibilidad espectral es una función entre la señal recibida,. la señal de la. interferencia, y las fuerzas relativas de las señales. El número de factores influyen en la interferencia producida en un par de alambres y influyendo por tanto, en la señal deseada. Algunos factores como la longitud del lazo, el efecto de cancelación del eco (EC) contra esquemas de la transmisión de la múltiplexación de división de frecuencia (FDM). 18.
(30) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. van más allá del alcance de este apartado. El estándar de SHDSL fue desarrollado para tratar no solamente ediciones de la interoperabilidad sino también se tuvieron en consideración las características espectrales de la línea existente, codificación y las técnicas de transmisión comunes en las redes existentes. EL estándar es altamente compatible con toda la familia XDSL y esta es una razón más para su amplia explotación en las líneas de cobre. SHDSL se basa en modificaciones a HDSL2 y utiliza TC-PAM, proporcionando 16 niveles de codificación (2B1Q proporciona 4 niveles), por tanto se mejora la eficacia espectral. 1.4.4. Aplicaciones y servicios.. Gracias a sus cualidades de simetría y altas tasas de velocidad, muchos son los servicios y aplicaciones que se pueden brindar con SHDSL. Por ejemplo el servicio de voz sobre DSL (VoSDL), pues al tener múltiples canales de voz impone requisitos estrictos para el enlace ascendente y requiere de un ancho de banda garantizado y es más adecuado una conexión simétrica que asimétrica para operar con éxito. Mediante un servicio de videoconferencia se pueden ejecutar datos, textos y videos por medio de un enlace RDSI (casi siempre). Con DSL se ofrece el mismo servicio pero con más velocidad a la hora de transmitir los datos, por lo que se recibe el video con una mayor calidad y además se pueden transmitir varias videoconferencias a la vez, generalmente la videoconferencia es en los dos sentidos y el estándar G.SHDSL al ser simétrico es muy útil para estos casos Una red privada virtual (VPN) es una red privada de datos que hace uso de la infraestructura pública de telecomunicaciones, manteniendo la privacidad mediante el uso de un protocolo de túnel y los procedimientos de seguridad. SHDSL se adapta bien a la prestación de servicios VPN de interconexión entre oficinas, donde los accesos a una alta velocidad proporcionados por E3/T3 y los accesos de fibra óptica no están disponibles o son muy caros, cuando los pares de cobre están fácilmente disponibles. SHDSL está bien situado para el acceso remoto a las redes LAN ya que permite a los usuarios finales cargar información tan rápido como también lo es la descarga de la misma. Ofrece además un rango de velocidad que va desde 192Kbps a 4.6Mbps en función del servicio solicitado y / o el alcance. También permite el servicio Peer-to-Peer. 19.
(31) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES RIESGOS EN EL USO DE LAS REDES QUE UTILIZAN LA TECNOLOGÍA XDSL.. ya que el usuario puede recibir y transmitir archivos de gran tamaño, este servicio es muy utilizado en negocios que se realizan desde la casa o desde la oficina y SHDSL facilita una comunicación fluida en ambos sentidos, o sea, entre cliente y proveedor.[7] A diferencia de ADSL, la tecnología SHDSL puede lograr tasas más altas a mayores distancias, y también soporta el uso de repetidores de señal. Esto permite. a los. usuarios que se encuentran fuera del rango de ADSL tener acceso a servicios DSL que antes no tenían. En promedio, SHDSL proporciona de 3 a 4 Km más de alcance con respecto a otras tecnologías simétricas como SDSL (2B1Q). Cuando esto se pone en perspectiva de la zona de servicio, esto se traduce en aproximadamente el 40% aumento de la superficie de cobertura. Más área de servicio, más clientes satisfechos, más oportunidades de ingresos para los proveedores de servicios.. 20.
(32) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA SHDSL.. 2.1. Introducción al capítulo.. En este capítulo se expondrán las características fundamentales de los protectores que se utilizan actualmente para evitar las roturas por sobretensiones en las redes de datos y de telecomunicaciones, especificando en el modo de selección e instalación de los mismos, según las normas y recomendaciones que rigen estos aspectos. 2.2 SPD. Aspectos generales de los dispositivos de protección contra sobretensiones. (Surge. Protective. Device).Dispositivo. diseñado. para. la. limitación. de. sobretensiones transitorias y el drenaje de las corrientes del rayo. Es un dispositivo que contiene al menos un componente no lineal para limitar la energía de las sobretensiones derivándolas a tierra a través de una vía de baja impedancia con el fin de proteger a otros equipos y sus componentes sensibles. Estos dispositivos debido a que poseen tiempos de respuesta pequeños y una gran eficiencia a la hora de contrarrestar los altos picos de voltaje, son los más usados en el mundo a la hora de proteger redes de una alta sensibilidad tales como redes de datos o de telecomunicaciones. 2.2.1. Clases de los SPDs.. A los protectores contra sobretensiones se les realizan una serie de pruebas de ensayo antes de ponerlos a la venta, estas prueban consisten en suministrarles una elevada cantidad de voltaje, el cual aumentan gradualmente hasta que el dispositivo se rompe o se degrada, de esta forma, el fabricante determina cual es el voltaje máximo que estos soportan y se le otorga además, una clasificación que determina cual posición debe. 21.
(33) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. ocupar dicho protector dentro de la zona de protección, de acuerdo al impacto que pueden soportar. O sea, los de mayor voltaje nominal son los primeros en ubicar a la hora de realizar una protección escalonada. Clase I: Ubicación: en la entrada de una instalación que puede recibir un impacto directo sobre la estructura o la línea. En la figura 2.1 se muestra la forma de onda que puede soportar un protector de esta clase.. Figura 2.1 Forma de onda de corriente 10/350 µs. [8]. Clase II: Ubicación: en la entrada o dentro de una instalación. En la figura 2.2 se muestra la forma de onda que puede soportar un protector de esta clase.. Figura 2.2 Forma de onda de corriente 8/20 µs. [8]. 22.
(34) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. Clase III: Ubicación: dentro de la instalación o próxima al equipo. En la figura 2.3 se muestra la forma de onda que puede soportar un protector de esta clase.. Figura 2.3 Forma de onda de tensión 1,2/50 µs. [8]. 2.2.2. Parámetros técnicos para seleccionar un SPD.. Los fabricantes, antes de poner estos productos en venta en el mercado, deben especificar dentro de los catálogos correspondientes una serie de parámetros vitales que rigen el correcto funcionamiento de los protectores. Gracias este tipo de información las empresas consumidoras saben que tipo de protector es el que necesitan para brindar mayor seguridad a sus redes de telecomunicaciones y así ofertar un servicio más fiable. A continuación se exponen los parámetros técnicos que se deben tener en consideración a la hora de una correcta selección: . Tensión Nominal de operación (Un): Es el valor especificado de la tensión de la. red eléctrica a la cual el SPD está conectado. . Tensión Máxima de operación (Uc): Es el valor máximo de la tensión de la red. eléctrica aceptado por el SPD. Aún cuando las normas imponen un valor igual a 1,2 veces Un, es mejor un valor mayor para poder soportar las grandes variaciones que. 23.
(35) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. pueden haber en la red, especialmente cuando la calidad de energía que ésta entrega es deficiente. . Corriente de descarga máxima 8/20 (Imax): Valor de la corriente de descarga. con forma de onda 8/20 µs que puede ser drenada por el SPD al menos una vez sin destrucción. . Corriente de descarga nominal 8/20 (In): Valor de la corriente de descarga con. forma de onda 8/20 µs que puede ser drenada por el SPD varias veces sin destrucción. . Corriente de rayo máxima 10/350 (Iimp): Valor de la corriente de impulso con. forma de onda 10/350 µs que puede ser drenada por el SPD una vez sin destrucción. . Nivel de Tensión de Protección (Up): Máxima tensión residual que aparece en. los terminales del SPD durante el drenaje de la corriente de descarga nominal. Esta es la característica más importante pues determina su eficiencia: mientras menor es esta tensión, mejor es el nivel de protección. . Tiempo de Respuesta (tA): Es el tiempo que transcurre desde la aparición de la. onda transitoria hasta que el dispositivo opera, o sea, pasa de su estado de apagado al de encendido. Este parámetro varía ampliamente de acuerdo a la tecnología usada por el supresor: En el caso de la tecnología SG (Spark gap): no es constante pues depende del tiempo de elevación del transitorio aplicado y del espaciamiento entre electrodos. Hay un tiempo de ionización del aire (~ 100 ns) después del cual reacciona casi instantáneamente. En el caso de las tecnologías MOV y SAD: es mucho más rápido (< 5 ns), pero al conducir de forma gradual no es tan fácil de identificar. . Corriente de fuga (Il): Corriente de la red eléctrica que es drenada por el SPD. durante su estado de reposo, del orden de mA. Este comportamiento es típico de supresores con tecnología de MOV y SAD. Puede incrementarse por la presencia de elementos de indicación y en casos extremos perturbar la operación de los interruptores diferenciales de la instalación.. 24.
(36) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. . Corriente de seguimiento (If): Corriente procedente de la red que es drenada por. el SPD después de descargar. Este comportamiento es aplicable a supresores que usan tecnología de spark gap. El valor de la corriente de seguimiento corresponde aproximadamente a la corriente de cortocircuito de la instalación (Icc) en el punto considerado. Para evitar problemas de seguridad y continuidad del servicio, estos SPDs tendrán que apagar espontáneamente esta corriente, al menos hasta cierto valor (corriente de extinción máxima) declarada por el fabricante. 2.2.3 . Categorías de los SPDs. SPDs de corrientes de rayo: Diseñados para hacer frente a perturbaciones con. forma de onda de corriente de rayo 10/350 μs. Se caracterizan por tener un gran poder de derivación, por lo que son una protección gruesa. . SPDs de sobretensiones: Diseñados para hacer frente a perturbaciones con. forma de onda de corriente de sobretensiones 8/20 μs. Su poder de derivación es menor, pero aportan un nivel de protección más fino. 2.2.4. Clasificación de los SPDs de acuerdo a su forma de conexión a la línea.. 25.
(37) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. 2.2.5. Modos de protección de los SPDs.. 2.2.6. Aplicación de los SPDs.. Los SPDs tienen una amplia utilización tanto en las líneas de datos como en las eléctricas. Específicamente en las redes eléctricas de baja tensión y los circuitos de telecomunicaciones: . Redes eléctricas de baja tensión:. Se instalan en la entrada de servicio de A.C, paneles de distribución secundarios y tomacorrientes a lo largo de una edificación. La protección de los equipos conectados en las líneas eléctricas de BT consiste en disponer de una protección escalonada. Bajo este principio se colocan protecciones en el cuadro general de distribución, en los cuadros secundarios y, en algunos casos específicos, en determinados equipos. Circuitos de telecomunicaciones y señalización: Para este caso se utilizan en: -. las interfaces de salida de las centrales telefónicas y de computación.. -. las líneas coaxiales de los equipos de radiocomunicaciones, CCTV, CATV,. 26.
(38) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. -. las líneas de telemando y control de los sistemas automáticos industriales.. 2.3. Funcionamiento de los dispositivos de los SPDs.. Actualmente se usan diversos tipos de protecciones eléctricas contra las sobretensiones y se nota además la evolución de las mismas con respecto a las que en un principio se comenzaron a usar. En lo adelante le exponemos los diferentes dispositivos que integran estas protecciones, en que caso es recomendable usar cada uno y sus principales características tanto técnicas como generales. 2.3.1. Fusibles.. Los fusibles son los dispositivos de protección contra sobrecorrientes más baratos y simples que se utilizan en la protección de redes de distribución. Al mismo tiempo son uno de los más confiables. Básicamente está formado por una lámina o alambre calibrado, que se denomina elemento fusible, contenido en un cartucho fusible removible y emplazado en una base o soporte portafusible, que lo permite conectar en serie con el circuito a proteger. El fusible se construye de manera que tenga un punto de fusión menor que los conductores de la instalación protegida, y habitualmente se disponen varios sectores más estrechos, en los que se obtiene una mayor densidad de corriente. Por lo tanto, cuando circula una sobrecorriente determinada, el calor generado por efecto Joule funde los estrechamientos del elemento e interrumpe el circuito. Una vez eliminada la causa de la sobrecorriente, para reponer el circuito debe instalarse un elemento fusible nuevo. La construcción de los fusibles comprende una gran variedad de modelos, con distintos tamaños, formas y métodos de montaje; y para ser utilizados con diferentes gamas de tensión, corriente y tiempos de actuación. Así hay fusibles con montaje a rosca, a cuchilla o cilíndricos, hay fusibles de acción rápida o lenta, hay fusibles de alta capacidad de ruptura, etc. En ciertos casos, se fabrican en distintos tamaños, para evitar la instalación errónea de fusibles de características diferentes a las necesarias. Se clasifican de la siguiente manera: Fusibles Rápidos: Constituidos por conductores de bajo punto de fusión que abren instantáneamente el circuito al llegar la corriente a su máximo valor.. 27.
(39) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. Valor típico: 2 A. Fusibles Lentos: Actúan transcurrido un tiempo calculado de acuerdo a los valores admisibles por los equipos a proteger. Valor típico: 250 mA. Las posibles desventajas de los fusibles son que no ofrecen una adecuada protección contra las descargas eléctricas, ni tampoco contra los contactos entre los cables de potencia debido a los niveles bajos de corriente que soportan, pueden ser fuentes de ruido y provocar fallas por desconexión.[8] 2.3.2. Bobinas térmicas.. Las bobinas térmicas (o fusibles de corriente casual) son esencialmente fusibles de construcción especial proyectados para vencer la falta de seguridad de los fusibles ordinarios para corrientes muy pequeñas. Por ejemplo una bobina térmica puede construirse para funcionar con una corriente de 0.2 a en 30 seg. o varias otras combinaciones. Este dispositivo consiste en un pequeño devanado de hilo fino que desarrolla suficiente calor para una pequeña pieza de metal fusible y liberar un resorte que pone a tierra el circuito de la línea, la resistencia del devanado normalmente es del orden de varios ohms. La función de. las bobinas térmicas es proteger los. arrollamientos de aparatos telefónicos con hilos de galga pequeña (relees, suspensiones, etc.) contra el daño que pueden producir corrientes extrañas que fuesen por otra parte insuficientes para conectar a tierra los bloques protectores, o sea, es una protección muy eficaz frente a corrientes excesivas de larga duración. La colocación adecuada de las bobinas es entre los protectores y el aparato. 2.3.3. Descargadores de carbón.. Los descargadores de carbón están constituidos por electrodos de carbón enfrentados (en oposición), uno de ellos está conectado a tierra y el otro a uno de los hilos de la línea El dieléctrico del cual están compuestos pude ser de aire o láminas de mica. Las tensiones de ruptura de estos dispositivos son mayores a los 350 V con desviaciones de hasta 100 V, por lo que son pocos confiables. Deben mantenerse limpios (principalmente el dieléctrico) para evitar descargas por el polvo que significara ruido de fondo para una comunicación.. 28.
(40) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. 2.3.4. Descargadores electrónicos.. Conocidas como protecciones secundarias para proteger a los elementos electrónicos como circuitos integrados. Neutralizan las tensiones residuales que no son absorbidas por los descargadores gaseosos. Están constituidos por elementos semiconductores como varistores descargadores y termistores. 2.3.5. Descargadores gaseosos.. Los descargadores gaseosos proporcionan una vía de baja resistencia a los impulsos no deseados, así quedan protegidos los circuitos frente a los mismos. Están diseñados para conducir la corriente a un nivel de tensión preestablecido. El nivel de tensión origina que el gas interno se ionice y pase del estado aislante al conductor, uniendo así los conductores a tierra. Durante este corto período de tiempo, el descargador gaseoso puede manejar una alta intensidad. Desaparecido el impulso, el gas se desionizará y el dispositivo se encontrará nuevamente listo para entrar otra vez en funcionamiento. El descargador gaseoso es bipolar y tiene una característica simétrica. En condiciones normales no causa pérdidas debido a su alta impedancia pero tiene una respuesta más lenta que los varistores. Sin embargo, el tiempo de ruptura de los descargadores gaseosos es demasiado lento para proteger equipos electrónicos frente a los rápidos picos de tensión originados por los rayos. 2.3.6. Diodo supresor.. Se utilizan como elementos de protección en el punto de consumo para así eliminar los últimos transitorios que queden en la red pero todavía peligrosos para la integridad de los equipos electrónicos. Los diodos supresores de transitorios o también (transient voltage suppressors diode), los podríamos comparar con los zéner, pues sus funcionamientos son parecido, pero este está diseñado y construido de tal manera que son muy rápidos y permiten corrientes muy altas por períodos pequeños tiempos. La ventaja que poseen es que dejan una muy pequeña tensión residual de los transitorios que por él son filtrados, los hay tanto para corrientes alternas, como para. 29.
(41) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. corriente continua. La desventaja que presentan es la baja capacidad de absorción de corriente. Su apariencia física es similar a la de cualquier otro diodo y los hay de diversos formatos según la potencia en transitorios que son capaces de absorber. Al igual que los varistores, ellos son seleccionados por la tensión, corriente y potencia de funcionamiento. Las aplicaciones de los mismos son muy similares a la de los varistores, pero hay que tener en cuenta que si usáramos un diodo unidireccional en una línea de corriente alterna provocaríamos un corto circuito con la posible rotura tanto del diodo como cualquier parte del resto del circuito. 2.4. Selección y ubicación de los SPDs.. A la hora de seleccionar un protector para proteger correctamente cualquier equipo, es imprescindible conocer con detalle las características del. equipo que se desea. proteger, de manera que su nivel de protección sea inferior a la tensión soportada a impulsos de la categoría de los equipos y materiales a instalar. [9] Los parámetros más importantes que es necesario saber respecto al equipo a proteger son: 1. La zona de protección donde se ubican.. 2. Tensión residual máxima tolerable.. 3. Parámetros adicionales de la línea.. . Zona de protección.. Unos de los principales aspectos a tener en cuenta a la hora de seleccionar un protector es la zona de protección, esto se debe a que, según las características y el voltaje que el protector sea capaz de desviar a tierra, tiene una zona de protección distinta. Algunas normas de protección contra el rayo como la IEC 61312 definen las Zonas de Protección (LPZ) según las características electromagnéticas de cada área alrededor y en el interior de la estructura a proteger. Para cada una de estas zonas, el daño que pueden causar las sobretensiones es distinto, y debe protegerse de acuerdo con este. 30.
(42) CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS PROTECTORES ELÉCTRICOS Y ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS DE LA TECNOLOGÍA XDSL.. riesgo. Los protectores contra sobretensiones se instalan en las transiciones de una zona a otra. La zona de protección contra el rayo es una subdivisión con fronteras definidas, cada subdivisión contiene los sistemas a proteger. Las fronteras de una zona están definidas por el apantallamiento que estas puedan brindar y las medidas de protección empleadas. (Ver tabla 2.1) Tabla 2.1 Clasificación de las zonas de protección contra el rayo. Zona. Características. Perturbaciones. LPZ 0a. Zona externa y con peligro de impactos directos del rayo. Puede recibir toda la corriente del rayo y su campo eléctrico.. LPZ 0b. Zona externa pero dentro del radio de protección del sistema de protección contra el rayo y, por tanto, protegida contra un impacto directo.. Puede penetrar parte de la corriente del rayo y todo su campo eléctrico.. LPZ 1. Zona interna, donde las sobretensiones están limitadas por el reparto de corriente, por protectores en la entrada y, a veces, por apantallamientos.. Corrientes bajas campos atenuados.. LPZ 2....n. Zonas internas con sobretensiones todavía más. Corrientes mínimas y campos muy atenuados.. y. Limitadas por el reparto de corriente y por protectores contra sobretensiones en la entrada.. 31.
Figure
Documento similar
o Si dispone en su establecimiento de alguna silla de ruedas Jazz S50 o 708D cuyo nº de serie figura en el anexo 1 de esta nota informativa, consulte la nota de aviso de la
La campaña ha consistido en la revisión del etiquetado e instrucciones de uso de todos los ter- mómetros digitales comunicados, así como de la documentación técnica adicional de
La recuperación histórica de la terciaria dominica sor María de Santo Domingo en los últimos años viene dada, principalmente, por causa de su posible influjo sobre personajes
De hecho, este sometimiento periódico al voto, esta decisión periódica de los electores sobre la gestión ha sido uno de los componentes teóricos más interesantes de la
Ciaurriz quien, durante su primer arlo de estancia en Loyola 40 , catalogó sus fondos siguiendo la división previa a la que nos hemos referido; y si esta labor fue de
Las manifestaciones musicales y su organización institucional a lo largo de los siglos XVI al XVIII son aspectos poco conocidos de la cultura alicantina. Analizar el alcance y
Este mismo régimen de deberes tiene sentido cuando la actuación de reforma o renovación significa un cambio radical de la morfología urbana, normalmente acompa- ñado por un cambio
La Historia de la nación chichimeca 6 de Fernando de Alva Ixtlilxóchitl es una obra escrita en el primer tercio del siglo XVII. Des- cendiente Fernando de Alva