Fibra Optica Potencia.docx

RESUMEN En esta monografía se expone la fundamentación teórica de la fibra óptica, centrándonos en parámetros tales como el origen de la fibra óptica como medio de comunicación, las ventajas que este trajo en el ámbito de las comunicaciones, tipos de cables de fibra óptica que existen y su aplicación y relación en redes eléctricas 1. INTRODUCCION El siguiente trabajo “Fibra Óptica utilizada como medios de comunicaciones en redes eléctricas” pretende aportar un concepto para el diseño de un enlace de comunicaciones entre redes eléctricas usando fibra óptica. La fibra óptica es una solución a muchos de los problemas que se presentan en el envío de información a través de los medios de transmisión atmosférica. El uso como portadora de información tiene varias ventajas sobre señales portadoras de información tales como un mayor ancho de banda y la inmunidad a la interferencia electromagnética. 2. CONTENIDO: HISTORIA DE LA FIBRA OPTICA: La historia de la fibra óptica da inicio cuando el físico irlandés John Tyndall descubrió, en el siglo XIX, que la luz puede viajar a través del agua, en 1952, otro físico, Narinder Singh Kapany, se apoyó en los estudios de Tyndall e inventó la fibra óptica. Al principio, se utilizó para la transmisión de imágenes en el endoscopio médico. Pero con el estudio de Kao y Hockman en 1966 se produjo un antes y un después en la investigación de este material y la revolución de las comunicaciones. En el estudio se concluía que la atenuación observada hasta entonces en las fibras de vidrio, no se debía a mecanismos intrínsecos sino a impurezas originadas en el proceso de fabricación. Es por ello por lo que se ponen en marcha para sustituir electricidad y los conductores mecánicos por el vidrio y la luz, en cuanto a las líneas telefónicas se refiere. En 1980, los científicos Payne y Desurvire inventan un amplificador óptico con el que se hizo más eficiente las comunicaciones interurbanas. Es en esta década cuando se comienzan a construir infraestructuras de telecomunicaciones que va conectando poco a poco a todo EEUU. A final de los años 80, la fibra óptica atraviesa el océano para conectar América con otros continentes como Europa. QUE ES LA FIBRA OPTICA:

La fibra óptica es un filamento generalmente en forma cilíndrica, que consisten en un núcleo de vidrio y un revestimiento de vidrio o plástico. Permite la transmisión de comunicaciones telefónicas, de televisión, etc., a gran velocidad y distancia, sin necesidad de utilizar señales eléctricas.

Figura 1. Componentes de una fibra óptica.

TIPOS DE CABLE DE FIBRA OPTICA: CABLE AUTOSOPORTADO ADSS: Es un cable diseñado para ser utilizado en estructuras aéreas, comúnmente redes eléctricas o de distribución energética (postes o torres), posee características técnicas que permiten soportar condiciones ambientales extremas y la forma de instalación es a través de soportes y abrazaderas especiales. CABLE SUBMARINO: Es un cable diseñado para permanecer sumergido en el agua. Estos cables logran alcanzar grandes distancias, por lo que son muy utilizados para conectar continentes. Adentro, en su composición, disponen de cables de energía para alimentar los amplificadores ópticos que normalmente hacen parte de sistema de comunicaciones y, al encontrarse ubicados a grandes profundidades, se imposibilita su mantenimiento. CABLE OPGW: El cable OPGW (Optical Ground Wire) es un cable que tiene fibras ópticas insertadas dentro de un tubo, en el núcleo central del cable de tierra de los circuitos eléctricos. Sus fibras ópticas están completamente protegidas y rodeadas por pesados cables a tierra. Es utilizado por las compañías eléctricas para suministrar comunicaciones a lo largo de las rutas de las líneas de alta tensión y poseen gran disponibilidad en el servicio de transmisión de información.

VENTAJAS: Las ventajas más notables son aquéllas derivadas del gran ancho de banda y de las bajas pérdidas de la fibra óptica. Existen otras ventajas motivadas por las propiedades físicas de la fibra óptica. Por ejemplo, la inmunidad a la interferencia inductiva o eléctrica, la cual la hace idónea para enlaces de telemetría o de datos en ambientes adversos. A continuación, se detallarán algunas de las cualidades de la fibra óptica. Tabla 1. PROPIEDADES Bajas perdidas Alta anchura de banda Pequeño tamaño, bajo precio Resistencia a las radiaciones Inmunidad a interferencias electromagnéticas y ausencia de radiaciones Alta estabilidad con la temperatura Dificultad para captar sus emisiones Material dialectico

BENEFICIOS Menor número de repetidores Bajo costo por canal Facilidad de instalación y transporte No precisa apantallamientos Confiabilidad

Viabilidad como medio de transmisión en condiciones climáticas adversas Seguridad Aislamiento eléctrico y disponibilidad de materia prima

GENERALIDADES El mecanismo de propagación y las propiedades físicas de las fibras ópticas son diferentes a las de conductores metálicos convencionales, sin embargo, el propósito básico de la construcción del cable de fibra óptica es el mismo que el de los cables de telecomunicaciones metálicos convencionales. El propósito es el de mantener estables la transmisión y las propiedades de rigidez mecánica durante el proceso de manufactura, instalación y operación. Algunas consideraciones importantes para la instalación y el mantenimiento son: la facilidad de manejo, tiempo de empalme, operaciones de terminación, tiempo de reparación y estabilidad en las características de transmisión. Las propiedades que se manejan son: flexibilidad, identificación de fibras, peso, torsión, vibración, límite de tensión, facilidad de pelado, facilidad de cortado, facilidad de alineación del cable y la fibra, resistencia química, resistencia al fuego, resistencia a la penetración del agua, atenuación estable, etc. Para poder utilizar la fibra en forma práctica, ésta debe estar protegida contra esfuerzos mecánicos, humedad y otros factores que afectan el desempeño de la misma. Por ello es necesario proporcionar una estructura protectora a la fibra formándose así el cable óptico. La estructura variará dependiendo si el cable será instalado, ya sea en ductos subterráneos, enterrado directamente, suspendido en postes, sumergido en agua, etc. Cada aplicación requiere de un diseño específico, sin embargo, existen principios fundamentales en el diseño de cables. Estos principios se basan en las propiedades mecánicas de la fibra.

APLICACIÓN DE LOS CABLES TIPO OPGW: Los cables de conexión a tierra de fibra óptica (OPGW) se emplean en las líneas de transmisión y distribución de energía eléctrica, teniendo la doble función de transmisión de datos y de conexión a tierra. Los cables OPGW se encuentran en las extremidades superiores de los postes y pilones de la electricidad de alto voltaje: su parte conductiva sirve para conectar las torres adyacentes en la conexión a tierra y protege los conductores de los rayos. Las fibras ópticas dentro del cable se pueden utilizar para la transmisión de datos a alta velocidad, ya sea para los fines propios de la compañía eléctrica de protección y control de la línea de transmisión, para la propia comunicación de voz y datos de la empresa, o se pueden alquilar o vender a terceros. partes para servir como una interconexión de fibra de alta velocidad entre las ciudades. La fibra óptica en sí es un aislante y es inmune a la línea de transmisión de potencia y el rayo de inducción, externo ruido eléctrico y la diafonía. Normalmente, los cables OPGW contienen fibras ópticas monomodo con baja pérdida de transmisión, lo que permite la transmisión a larga distancia a altas velocidades. La apariencia exterior de OPGW es similar al cable reforzado con acero y conductor de aluminio (ACSR) que se usa generalmente para los cables blindados. APLICACIÓN DE LOS CABLES AUTOSOPORTADOS ADSS: Es un tipo de cable de fibra óptica que es lo suficientemente fuerte como para apoyarse entre las estructuras sin utilizar elementos metálicos conductores. Es utilizado por las empresas de servicios eléctricos como un medio de comunicación, instalado a lo largo de las líneas aéreas de transmisión existentes y, a menudo, comparte las mismas estructuras de soporte que los conductores eléctricos. ADSS es una alternativa a OPGW con un menor costo de instalación. Los cables están diseñados para ser lo suficientemente fuertes como para permitir la instalación de longitudes de hasta 700 metros entre las torres de soporte. El cable ADSS está diseñado para ser liviano y pequeño en diámetro para reducir la carga en las estructuras de la torre debido al peso del cable, el viento y el hielo. En el diseño del cable, las fibras ópticas de vidrio internas están soportadas sin tensión, para mantener una baja pérdida óptica durante la vida útil del cable. El cable está revestido para evitar que la humedad degrade las fibras. La chaqueta también protege los elementos de resistencia de polímeros del efecto de la luz ultravioleta solar. Usando fibras monomodo y longitudes de onda de luz de 1310 o 1550 nanómetros, son posibles circuitos de hasta 100 km de largo sin repetidores. Un solo cable puede transportar hasta 144 fibras.