INSTALACIÓN AEREA Y SUBMARINA

INSTALACIÓN DE CABLES AÉREOS

Los cables aéreos pueden ser instalados sobre empalizado propio o sobre redes de alta tensión ya disponibles. Sobre estas últimas se han diseñado dos tecnologías; el cable totalmente dieléctrico ADSS (refuerzo a la tracción de kevlar) para ser colocado debajo de las líneas de energía y el cable de guarda OPGW metálico colocado sobre las líneas.

CABLES DIELECTRICOS ADSS (Autosoported Dielectric).

La instalación de los cables aéreos ópticos difiere de los de Cu en que aquéllos están diseñados para una elongación máxima. Esto afecta, además del proceso de instalación, a la resistencia al viento, la nieve y a cambios de temperatura. El cable aéreo puede tener un soporte separado colocado previamente y al que se engrampa, del tipo autosoportado o mediante un conducto aéreo tipo "8". El primer cable aéreo con FO, instalado en Chester (USA) en 1978, tenía 24 FO y soportó el huracán David con vientos de 114 km/h, observándose cambios en la atenuación de 0,3 dB/km cuando en 1979 soportó -17 °C.

Es aconsejable colocar los cables con FO en la posición más alta del poste ya que soportará así mejor la posterior instalación de otros cables. Los postes pueden estar arriostrados para minimizar el movimiento del cable y evitar desplazamientos. El viento y la nieve incrementan temporal y substancialmente la carga sobre el cable. Debe soportar las variaciones ambientales y la instalación, así como las derivadas del transporte de los carretes. La expansión térmica depende de las características de los componentes, en tal sentido los cables dieléctricos son más exigentes.

Muchas veces se desean cables dieléctricos para eliminar cualquier problema de inducción y producir una aislación galvánica entre el transmisor y receptor. Sin embargo, los cables dieléctricos tienen un problema de diseño debido a la diferente contracción y expansión térmica de las FO y los plásticos (éstos lo hacen 400 veces más fácil), lo cual obliga al uso de recubrimiento suelto para que la FO esté en exceso dentro del cable. Los cables aéreos permiten el uso de las instalaciones de energía para colocar cables de comunicaciones. Así, por ejemplo, puede usarse cables con FO en redes de alimentación de ferrocarriles, de distribución o transporte de energía, dentro del hilo de guardia, etc. En todos los casos se usa la ventaja de la FO de no recibir interferencia de inducciones electromagnéticas.

Entre las experiencias iniciales más interesantes se encuentra la realizada en 1984 entre el PTT y los ferrocarriles de Suecia instalaron 31 km de cable aéreo a lo largo de los FFCC para transmitir datos a 2 Mb/s y telefonía a 34 Mb/s. Se probaron 3 tipos de cables: uno cilíndrico autosoportado y libre de metales del tipo 8 y otro atado a la línea de retorno de energía. El tipo 8 es más pesado y el atado a la línea de retorno resultó más difícil de instalar. La zona de instalación (Estocolmo) es muy fría; con temperatura de -30 °C, elevadas cargas de viento y nieve, con líneas de 16 KV cercanas y vibraciones por el paso de trenes. El cable se tendió durante los intervalos entre trenes. Por seguridad la línea se puso a tierra por lo que se recurrió a una vagoneta a gasoil. Trabajaron 4 personas más algunos en los pasos a nivel.

En Alemania Federal en los primeros años de los 80' se probó un cable aéreo dieléctrico entre postes de alta tensión con vanos de hasta 500 m, con temperaturas entre -40 a +70 °C y con cargas de viento y hielo. El cable tiene 8 FO, una sección transversal de 50 mm2 y un peso de 130 kg/km. El recubrimiento es adherente. Entre la vaina de PE y la cinta de poliester interior se coloca una corona de plástico reforzado con fibras de vidrio (80 % de fibras y 20 % de resina de poliester).

DIGRESION: CABLE UTE-URUGUAY-1996. En Montevideo-Uruguay se instala durante 1996 un cable autosoportado entre torres de alta tensión. Se trata de una primera etapa de 30 km de cable (desde el Despacho Nacional de Cargas hasta la Estación Transformadora) de un proyecto más ambicioso a mediano plazo. El cable contiene un tubo de 2,5 mm de diámetro interior y 0,85 mm de espesor; un recubrimiento de Kevlar de 2,15 mm de espesor (25 mm2) y una cubierta de polietileno de 12,1 mm de diámetro exterior (espesor 1,8 mm). El tubo interior contiene 12 FO del tipo G.652.

En la instalación se usaron las torres de alta tensión para soportar al cable. Al mismo se lo ubica debajo del hilo de guardia a 20 mts de altura sobre el terreno. Su peso es de 141 kg/km y en el vano de mayor longitud (380 m) dispone de una flecha de 6,53 m sin viento. Debido a la dilatación por esfuerzo, cuando existe un viento con 130 km/h de velocidad la flecha se incrementa a 14,79 m. La corona de Kevlar permite al cable el soporte y una protección contra disparos de armas. Se han realizado pruebas de balística (Shotgun Resistance) con perdigones de hasta 4 mm de diámetro desde una distancia de 25 mts sin daños sobre las FO.

CABLE EN HILO DE GUARDA OPGW (Optical Power Ground Wire). Sobre redes de alta tensión una alternativa más costosa pero con muchas ventajas es usar el hilo de guarda (colocado en la parte superior de la torres como descarga a tierra de rayos atmosféricos) para colocar fibras ópticas. Estos cables están realizados mediante acero (para dar resistencia a la tracción) y aluminio (para reducir el peso); en los hilos de guarda de redes normales solo se utiliza acero. El OPGW dispone en el centro de un tubo con varias fibras ópticas (hasta 144).

El OPGW tiene un costo aproximado del doble que un cable dieléctrico ADSS para la misma cantidad de FO y longitud entre vanos en la red de alta tensión. Sin embargo está mucho más protegido por la ubicación física ya que se encuentra en la parte superior de las líneas de alimentación en lugar de estar por debajo. La forma de instalación del OPGW es más compleja y normalmente se procede al corte de la energía para reemplazar el actuar hilo de guarda por el nuevo OPGW (esto permite una mayor velocidad de instalación por día; cerca 4 a 6 km/día). La experiencia indica que los cortes sobre hilos de guarda está entre 0,5 a 1 caso por cada 1000 km.año.

INSTALACIÓN DE CABLES ENTERRADOS

La instalación de cables enterrados puede realizarse por varios métodos: la técnica del arado vibratorio, el cavado de zanjas o trincheras a mano o con maquinaria, la colocación de artesas o con perforadoras. El método más conveniente en largos tendidos es la técnica del arado, debido a que el reducido peso y tamaño del cable hace innecesario el zanjeo. La instalación se realiza con un arado que posee un alimentador en forma de tubo por el cual se desliza el cable y queda colocado en la base del arado. Debe cuidarse la curvatura y la fuerza de tracción sobre el cable, para lo cual puede colocarse un capstan sobre el tubo alimentador del arado. Los cables enterrados estarán a una profundidad cercana a un metro dependiendo del tipo de terreno, lo cual supera la profundidad de los conductos para un mayor protección contra trabajos de cultivo, drenaje e instalación de otros servicios. Resulta conveniente colocar una cinta plástica que indique la presencia del cable de telecomunicaciones a mitad de altura entre el cable y la superficie del terreno. Si el cable enterrado es dieléctrico la cinta de aviso debe ser metalizada para facilitar la detección del cable mediante localizadores de metales. Sin embargo, en general el cable tendrá una armadura de acero para evitar daños por movimientos de tierra, excavaciones, ataque de roedores, etc. Los cables enterrados estarán rellenos siendo inconvenientes el uso de los cables presurizados (técnica paulatinamente en desuso).

El recorrido del cable debe considerar el derecho de paso por rutas o de vías férreas, teniendo en cuenta posibles construcciones futuras en carreteras o movimientos de tierra como canalizaciones de arroyos. La longitud del cable debe ser lo más extensa posible para reducir el número de empalmes y permitir una distancia mayor entre repetidoras. La velocidad de instalación por el método de arado está entre 1 y 3 km por hora de trabajo, lo cual implica un promedio de instalación de 10 km diarios. Esto obliga a que, como cada tramo tendrá cerca de 5000 m (máxima longitud de fabricación del cable) se deberá poseer varios grupos de empalmadores por cada grupo de instalación. No será necesario en muchos casos la instalación de un hilo de guardia como pararrayos sobre el cable enterrado a mitad de altura como en el caso del cable coaxial ya que las FO son componentes dieléctricos. Sin embargo, debe cuidarse la puesta a tierra común a intervalos regulares de la cubierta de acero y del elemento central si es metálico para impedir que existan diferencias de potencial entre ambos y se perfore el dieléctrico ante la caída de un rayo.

El cruce de puentes se realizará mediante la instalación de conductos adheridos en la parte exterior al costado o debajo del mismo, según resulte conveniente, teniendo en cuenta la seguridad, acceso y protección. El cruce de vías y rutas se llevará a cabo mediante la instalación de conductos con cajas terminales en los extremos; puede resultar necesario en ciertos casos el uso de caños galvanizados para tal fin. Es también conveniente la instalación de ductos mediante zanjas en las zonas urbanizadas (estaciones de servicio, policía, almacenes, etc.). Las estaciones repetidoras se instalarán en lugares donde exista alimentación, en la gran mayoría de los casos se desaconseja el uso de telealimentación. El equipo electrónico se colocará en contenedores cerrados con acceso para el personal de mantenimiento y deberá tener la facilidad para conectar instrumental de medición para detectar fallas en el equipo electrónico o en el cable.

CABLES SUBMARINOS

Los cables subacuáticos pueden ser posados en el lecho del río, lago o mar o enterrarse mediante arados que son tirados desde el barco. El cable debe diseñarse para soportar la presión del agua y de las corrientes. Donde se realice pesca o dragado debe indicarse la posición del cable. En las fotografías de la lámina anexa se muestra el barco cablero de AT&T y un dibujo en corte del mismo.

EJEMPLO. UNISUR-1994. El cable Unisur es un enlace internacional desde el extremo sur de América con conexión a USA y Europa. Fue instalado en 1994 para unir las localidades de Florianópolis (Brasil), Maldonado (Uruguay) y Las Toninas (Argentina). El sistema posee 12 repetidores activos instalados cada 130 Km de distancia. El cable está compuesto de 4 FO del tipo monomodo para trabajar en 1,55 µm con una atenuación de 0,2 dB/km. La dispersión cromática es inferior a 20 ps/km.nm lo que permite la transmisión equivalente a 565 Mb/s. Se disponen de 2 FO entre Argentina-Uruguay, 2 FO entre Argentina-Brasil y 2 FO entre Uruguay y Brasil. Cada par de FO lleva 4 sistemas de 140 Mb/s (incluye 211 Kb/s de orderwire) en código NRZ y con paridad (25,24). La velocidad completa es de 591,2 Mb/s. El cable contiene un núcleo de 4 FO en una distribución ranurada (5 ranuras con 4 FO). Un aro con 3 niveles de hilos de acero en espiral permite la protección necesaria en los cables submarinos. Un aro de cobre reviste este conjunto. Mediante este conductor se alimenta a los repetidores activos. La telealimentación incluye una tensión de 3 KVolt entre Las Toninas (polo negativo al aro de cobre y positivo a masa) y Florianópolis (polarización invertida). Cada repetidor (32 V) y la línea intermedia consume cerca de 250 V. El aro de cobre se reviste con una cubierta aislante que permite soportar la mordeduras de tiburones. El conjunto se reviste con una cubierta de aluminio laminado PAL y el PE exterior para instalaciones terrestres.

INSTALACION. El cable depositado en la bodega del barco cablero se tendió en el lecho oceánico mediante un "trineo" (arado robotizado) que facilita el enterrado a baja profundidad. En las costas, debido al calado del barco cablero, se requiere acceder mediante un barco de menor porte con la ayuda de buzos. Se colocaron boyas para arrastrar un cable guía hasta la playa, luego se tendió el cable y se lo dejó caer. El cable fue enterrado en la misma arena por los buzos. Para una mayor protección en el acceso a la playa el cable lleva una cubierta adicional de acero en el exterior del conjunto. Los principales agentes de peligro para el cable submarino son las anclas y la pesca de arrastre. En caso de corte se requiere que un barco de reparación llegue hasta el lugar (algunas semanas) y proceda a colocar un baypass entre los extremos del cable cortado. Los repetidores instalados en el océano llevan Láser duplicados para permitir un tiempo de vida MTBF de 25 años. El láser de InAsGaP emite -1 dBm y se han usado diodo PIN de InGaAs con una sensibilidad de -33 dBm en el umbral de BER de 10-9. Cada repetidor permite la telesupervisión de los siguientes parámetros: corriente de polarización del láser, temperatura del láser, corriente del detector, errores y BER sobre la base de la paridad, ganancia del AGC del PIN.

MIU (Minimum Investment Units). Los cables submarinos internacionales normalmente son generados mediante un consorcio de empresas. Cada una de ellas posee una unidad de inversión denominada MIU. Normalmente este valor es un tributario de 2 Mb/s que, convenientemente multiplicado mediante la técnica DCME permite llevar hasta 120 canales de fonía. Utiliza 32 kb/s con codificación ADPCM e interpolación digital; ver para más detalles el trabajo referido a sistemas satelitales que utilizan este proceso de multiplicación desde la década de los años 80.

RED DE COMUNICACIONES GLOBAL SUBMARINA. El cable Unisur descripto más arriba es solo una fracción infinitesimal de la red mundial de comunicaciones mediante cables submarinos. Estas redes se iniciaron con cables coaxiales hasta la introducción de la FO al final de la década de los años 80. En la década de los años 90 se han diseñado e instalado una cantidad innumerable de sistemas submarinos que forman una red global. Entre muchos otros, los sistemas de la Tabla 02 se han ingresado sobre la LAMINA anexa, como referencia de los cables más importantes a fines de siglo.