proyecto fo costa rica
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INSTITUTO TECNOLGICO DE COSTA RICA
ESCUELA DE INGENIERA ELECTRNICA
Instituto Costarricense de Electricidad
ICE
Seleccin de Plataforma de Comunicacin Digital para
Sistemas de transmisin de Potencia
Informe de Proyecto de graduacin para optar por el Grado de Bachiller enIngeniera Electrnica
William A. Gutirrez Sand.
CARTAGO - 2000
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mis padres William y Luz Mara,
pues ellos fueron quienes forjaron en m los valores,
el deseo de lucha y superacin y me
ayudaron a ser quien soy.
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AGRADECIMIENTO
Primero a Dios por darme la salud y fortaleza para haber llevado acabo estaempresa, despus a mi familia, mi pap William, mi mam Luz Mara a mis hermanos
Federico y Francisco con quienes he compartido tristezas y alegras en esta lucha.
Agradezco sinceramente a mi padrino Sr. Miguel A. Sand por haberme
brindado siempre su consejo y apoyo desinteresado en todo momento, motivndome
para triunfar. A mi prima Rosario quien gracias a su ayuda logre cumplir a tiempo
con compromisos para realizar este trabajo. A mis tos Gerardo Sand y Leandro
Gutirrez quien en momentos difciles y de gran responsabilidad siempre estuvieron
a mi lado.
Adems agradezco al seor Bach. Rolando lvarez quien me brind su
confianza, respeto, motivacin y apoyo en todo momento alentndome por cada
pequeo logr que juntos conseguamos. Al seor Ing. Armando Muoz quien me
brind la confianza para realizar el proyecto en este departamento.
Al personal del Proceso de Explotacin Central, de quienes lindas muestras de
apoyo recib, a Marjorie, Noemi, Ing. Alejandro Mata y todos los que all laboran.
A mi profesor asesor Ing. Faustino Montes de Oca quien me ha orientado y
colaborado en el desarrollo de los objetivos planteados. Al grupo docente de la
Escuela de Ingeniera Electrnica por transmitir sus conocimientos y ayudar a
forjarme profesionalmente.
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A la seora Licda. Mara Flix Murillo quien siempre tuvo la paciencia y
comprensin para tratar de motivarnos en las labores estudiantiles y personales.
Con cario a todos mis compaeros de las residencias estudiantiles y doa
Ana con quienes todos estos aos he compartido triunfos y decepciones y quienes
hemos sido como una familia.
A todas aquellas personas que de una u otra manera siempre me brindaron su
cario, respeto, apoyo y motivacin para no desfallecer en esta lucha; a todos
muchas gracias.
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INDICE GENERAL
1 INTRODUCCIN. ................................................................................................................ 19
1.1 DESCRIPCIN DE LA EMPRESA. ................................................................................................... 19
1.1.1 Creacin del Instituto Costarricense de Electricidad...................................................... 19
1.1.2 Historia de la industria elctrica en Costa Rica.............................................................. 20
1.1.3 Descripcin del departamento donde se realizar el proyecto de graduacin.............. .. 23
1.2 DEFINICIN DEL PROBLEMA Y SU IMPORTANCIA ........................................................................ 28
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................................. 32
1.3.1 Objetivo General.............................................................................................................. 32
1.3.2 Objetivos Especficos ....................................................................................................... 32
2 ANTECEDENTES ....................................................................................................................... 34
2.1 ANTECEDENTES.......................................................................................................................... 34
2.2 ESTUDIO DEL PROBLEMA A RESOLVER........................................................................................ 35
2.2.1 Problema por resolver ..................................................................................................... 35
2.2.2 Ambiente donde se desarrollar el proyecto........ .......... ........... .......... ........... .......... ........ 35
2.2.2.1 Sistema elctrico de potencia..................................................................................................... 35
2.2.2.2 La subestacin ........................................................................................................................... 36
2.2.3 Requerimientos particulares de los elementos integrantes de los sistemas de proteccin37
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2.2.3.1 Transformadores de corriente .................................................................................................... 38
2.2.3.2 Transformadores de potencial.................................................................................................... 39
2.2.3.3 Interruptores............................................................................................................................... 41
2.2.4 Otros aspectos asociados a la proteccin de la red de transmisin ................................ 41
2.2.4.1 Configuracin de barras............................................................................................................. 41
2.2.4.2 Interruptores............................................................................................................................... 42
2.2.4.3 Duplicidad de elementos............................................................................................................ 42
2.2.4.4 Proteccin contra sobrevoltaje................................................................................................... 43
2.2.4.5 Relevadores auxiliares de disparo y bloqueo ............................................................................. 43
2.2.4.6 Teledisparo ................................................................................................................................ 43
2.2.5 Sistemas especiales de proteccin.................................................................................... 44
2.2.5.1 Localizacin de fallas ................................................................................................................ 44
2.2.5.2 Registro oscilogrfico................................................................................................................ 44
2.2.6 Sistemas de comunicacin................................................................................................ 45
2.3 ASPECTOS TCNICOS .................................................................................................................. 46
2.4 REQUERIMIENTOS DE LA EMPRESA ............................................................................................. 46
2.5 SOLUCIN PROPUESTA ............................................................................................................... 47
3 PROCEDIMIENTOMETODOLGICO ................................................................................. 52
3.1 LISTA DE ACTIVIDADES A REALIZADAS....................................................................................... 52
4 DESCRIPCIN DE LAS OPCIONES QUE EL MERCADO OFRECE EN EQUIPO
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TERMINAL Y MEDIO DE TRANSMISIN................................................................................................... 56
4.1 CARACTERSTICAS DEL MEDIO DE TRANSMISIN Y ACCESORIOS ................................................ 56
4.2 CARACTERSTICAS DE LOS MULTIPLEXORES DE TECNOLOGA SDH............................................ 59
5 MATERIAL TCNICO PARA CAPACITACIN DEL PERSONAL .................................. 63
5.1 MANUALES ELABORADOS .......................................................................................................... 63
5.1.1 Manual 1 .......................................................................................................................... 65
5.1.2 Manual 2 .......................................................................................................................... 65
5.1.3 Manual 3 .......................................................................................................................... 66
5.1.4 Manual 4 .......................................................................................................................... 68
5.1.5 Manual 5 .......................................................................................................................... 70
5.1.6 Manual 6 .......................................................................................................................... 70
5.1.7 Manual 7 .......................................................................................................................... 71
5.1.8 Manual 8 .......................................................................................................................... 72
5.1.9 Manual 9 .......................................................................................................................... 72
5.1.10 Manual 10........................................................................................................................ 74
5.2 LIBROS RECOMENDADOS ............................................................................................................ 75
6 ESPECIFICACIONES DE MEDIO DE TRANSMISIN Y EQUIPOS DE OPERACIN. 77
6.1 CARACTERSTICAS DEL MEDIO DE TRANSMISIN Y ACCESORIOS ................................................ 79
6.1.1 Caractersticas generales................................................................................................. 79
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6.1.1.1 Generalidades ............................................................................................................................ 79
6.1.1.2 Fibras ......................................................................................................................................... 80
6.1.1.2.1 Especificaciones de la fibra ............................................................................................... 80
6.1.1.2.2 Recubrimiento primario..................................................................................................... 81
6.1.1.2.3 Doblado de las fibras fibras recubiertas.......................................................................... 81
6.1.1.2.4 Marcado de las fibras......................................................................................................... 81
6.1.1.3 Diseo del cable......................................................................................................................... 84
6.1.1.3.1 General .............................................................................................................................. 84
6.1.1.3.2 Compuesto de relleno........................................................................................................ 85
6.1.1.3.3 Capa conductora ................................................................................................................ 85
6.1.1.4 Requerimientos de transmisin.................................................................................................. 86
6.1.1.4.1 Dimetro del campo modal................................................................................................ 86
6.1.1.4.2 Atenuacin......................................................................................................................... 86
6.1.1.4.3 Longitud de onda de corte ................................................................................................. 86
6.1.1.4.4 Dispersin.......................................................................................................................... 87
6.1.1.5 Requerimientos elctricos.......................................................................................................... 87
6.1.1.5.1 Corriente de corto circuito ................................................................................................. 87
6.1.1.5.2 Impacto de rayo ................................................................................................................. 88
6.1.1.6 Caractersticas mecnicas .......................................................................................................... 89
6.1.1.6.1 General .............................................................................................................................. 89
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6.1.1.6.2 Doblado del cable .............................................................................................................. 89
6.1.1.6.3 Temperatura....................................................................................................................... 89
6.1.1.7 Herrajes...................................................................................................................................... 89
6.1.1.7.1 General .............................................................................................................................. 89
6.1.1.7.2 Requerimientos mecnicos ................................................................................................ 90
6.1.1.7.3 Requerimientos elctricos.................................................................................................. 92
6.1.1.8 Pruebas de tipo........................................................................................................................... 92
6.1.1.8.1 Fibras................................................................................................................................. 93
6.1.1.8.2 Cable.................................................................................................................................. 93
6.1.1.8.3 Herrajes ............................................................................................................................. 96
6.1.1.9 Pruebas a muestras..................................................................................................................... 97
6.1.1.9.1 General .............................................................................................................................. 97
6.1.1.9.2 Prueba cclica de temperatura............................................................................................ 99
6.1.1.10 Aprobacin de tipo................................................................................................................. 100
6.1.1.10.1 Generalidades ................................................................................................................ 100
6.1.1.10.2 Documentacin.............................................................................................................. 100
6.1.1.11 Envo...................................................................................................................................... 104
6.1.1.11.1 Pruebas de envo............................................................................................................ 105
6.1.2 Especificaciones tcnicas particulares OPGW. (conductor para hilo de tierra al tipo DOTTEREL) 105
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6.1.2.1 Caractersticas elctricas.......................................................................................................... 105
6.1.2.2 Caractersticas mecnicas ........................................................................................................ 106
6.1.2.3 Tablas de flechado ................................................................................................................... 106
6.1.2.4 Longitud del cable en los carretes............................................................................................ 106
6.1.3 Otros servicios y materiales........................................................................................... 106
6.1.3.1 Supervisin de la instalacin ................................................................................................... 106
6.1.3.2 Curso de capacitacin en la instalacin del cable .................................................................... 107
6.1.3.3 Curso de capacitacin en empalmes y pruebas a las fibras pticas .......................................... 108
6.1.3.4 Equipo y herramientas necesarias para realizacin de los empalmes y pruebas ...................... 109
6.2 ESPECIFICACIN DE LA FIBRA PTICA USADAS PARA LA TELEPROTECCIN. ............................. 109
6.2.1 Normas aplicables.......................................................................................................... 109
6.2.2 Caractersticas de las fibras .......................................................................................... 110
6.2.2.1 Fibra monomodo estndar........................................................................................................ 110
6.2.2.2 Especificaciones de la fibra ..................................................................................................... 110
6.2.2.3 Recubrimiento primario........................................................................................................... 111
6.2.2.4 Doblado de las fibras fibras recubiertas ................................................................................ 111
6.2.2.5 Marcado de las fibras ............................................................................................................... 111
6.2.2.6 Dimetro del campo modal ...................................................................................................... 112
6.2.2.7 Atenuacin............................................................................................................................... 112
6.2.2.8 Atenuacin en el intervalo de longitud de onda ....................................................................... 113
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6.2.2.8.1 Atenuacin en el intervalo de longitud de onda 1285 1330 nm.................................... 113
6.2.2.8.2 Atenuacin en el intervalo de longitud de onda 1530 1570 nm.................................... 113
6.2.2.9 Longitud de onda de corte........................................................................................................ 113
6.2.2.10 Dispersin.............................................................................................................................. 113
6.2.3 Pruebas a realizar sobre la fibra................................................................................... 114
6.2.3.1 Pruebas de tensin ................................................................................................................... 114
6.2.3.2 Prueba de longitud de onda de corte ........................................................................................ 114
6.2.3.3 Prueba del revestimiento primario ........................................................................................... 114
6.2.3.4 Doblado ................................................................................................................................... 114
6.2.4 Pruebas a muestras........................................................................................................ 115
6.2.4.1 General .................................................................................................................................... 115
6.2.4.2 Prueba cclica de temperatura.................................................................................................. 116
6.3
ESPECIFICACIONES TCNICAS GENERALES PARA EQUIPO TERMINAL DE PROTECCIONES. .......... 117
6.3.1 Terminologa.................................................................................................................. 117
6.3.2 Transmisor / receptor de lnea ptico............................................................................ 118
6.3.3 Interfaces de seales. ..................................................................................................... 119
6.3.4 Multiplexor flexible........................................................................................................ 119
6.3.5 Distribuidor ptico......................................................................................................... 120
6.3.6 Requisitos indispensables............................................................................................... 121
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6.3.7 Otros servicios y materiales........................................................................................... 121
6.3.7.1
Supervisin de la instalacin ................................................................................................... 121
6.3.7.2 Curso de capacitacin en la instalacin de los equipos terminales .......................................... 122
6.3.7.3 Equipo y herramientas necesarias para realizacin de los empalmes y pruebas ...................... 123
7 ANLISIS Y RESULTADOS ................................................................................................... 125
7.1 EXPLICACIN DEL DISEO ........................................................................................................ 125
7.2 ALCANCES Y RESULTADOS ....................................................................................................... 128
8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................................... 132
8.1 CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 132
8.2 RECOMENDACIONES................................................................................................................. 133
9 BIBLIOGRAFA........................................................................................................................ 136
10 APNDICES............................................................................................................................... 139
10.1 SIGLAS COMUNES UTILIZADAS EN EL DOCUMENTO .............................................................. 139
10.2 NORMATIVA INTERNACIONAL ............................................................................................. 140
10.3 PORTADA DE LOS DIFERENTES MANUALES CONFECCIONADOS............................................. 148
11 ANEXOS..................................................................................................................................... 160
11.1 DISTINTOS PROVEEDORES DE CABLE OPGW....................................................................... 160
11.2 I.C.E. GENERADOR DE ENERGA ELCTRICA.......................................................... 161
11.2.1 PLANTAS HIDROELCTRICAS................................................................................... 161
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11.2.2 PLANTAS TRMICAS ................................................................................................... 163
11.2.3 PLANTAS GEOTERMOELCTRICAS.......................................................................... 164
11.2.4 PLANTAS MENORES.................................................................................................... 165
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NDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Organigrama General de la Corporacin ICE.............................27
Figura 1.2 Organigrama General del Proceso de Explotacin Central ........28
Figura 1.3 Diagrama simplificado de la futura red de subestaciones elctricas
...................................................................................................32
Figura 2.1 Diagrama simplificado de los equipos en una subestacin ........49
Figura 4.1 Estructura de construccin de un cable OPGW..........................57
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NDICE TABLAS
Tabla 4.1 Comparacin de especificaciones tcnicas de equipos de
multiplexacin SDH........................................................................ 58
Tabla 5.1 Listado de manuales confeccionados .........................................62
Tabla 6.1 Listado de especificaciones .........................................................78
Tabla 6.2 Cdigo de colores de alojamiento de 8 hilos................................79
Tabla 6.3 Cdigo de colores de alojamiento de 48 hilos..............................79
Tabla 6.4 Parmetros de comportamiento del cable....................................84
Tabla 6.5 Rangos de temperatura ...............................................................85
Tabla 6.6 Cdigo de colores de alojamiento para fibra de teleproteccin
de 12 hilos .................................................................................105
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Resumen
El desarrollo de las comunicaciones elctricas ha permitido que las labores
sean realizadas en forma ms automatizada, ahorrando tiempo y dinero a las
compaas.
En el presente trabajo se describen los requerimientos tcnicos necesarios
para poder implementar una plataforma de comunicacin digital. Tres temas
fundamentales se plantean en l.
El primero es referente al medio de transmisin, el cual es cable OPGW un
conductor elctrico que en su interior contiene cables de fibras pticas y suexterior es el hilo guarda que protege las lneas de alta tensin que transportan el
fluido elctrico de una subestacin a otra. En el interior del documento se plantean
las especificaciones tcnicas que debe cumplir dicho medio.
El segundo tema es referente a los equipos terminales y dems accesorios.
En los apartados relacionados con el tema se comparan diferentes equipos
presentes en el mercado y se especifican tambin las caractersticas que deben
de cumplir los dispositivos.
Finalmente se realiza un resumen de cada uno de los manuales elaborados para
la capacitacin del personal del rea sobre temas de telecomunicaciones y
telemtica.
Palabras claves: OPGW, Multiplexor, TN-1U, WaveStarTM, Subestacin,
Interfaces
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Summary
The development of the electrical communications lets the tasks be done ina more automated way, saving time and money to the companies.
In this document, the technical requirements to implement a digital
communications platform are described. Three fundamental topics are covered.
The first one is regarding the transmission media, which is OPGW cable,
and electrical conductor that contains fiber optic cables in its interior, and its
exterior is the guard fiber that protects the high voltage lines that transport the
electrical flow from a substation to another. In the interior of the document are
showed the technical specifications that this media must comply.
The second topic is regarding the terminal equipment and other
accessories. In the chapters related with the topic, different equipment available in
market are compared, and also the characteristics that the devices must comply
with are specified.
Finally, there is a summary of each one of the manuals developed for
people training purposes, about topics related to telecommunications.
Keywords: OPGW, Multiplexor, TN-1U, WaveStarTM, Substation,
Interfaces
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CAPTULO 1
INTRODUCCIN
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1 Introduccin.
1.1 Descripcin de la empresa.
1.1.1 Creacin del Instituto Costarricense de Electricidad
El Instituto Costarricense de Electricidad (I.C.E.) fue creado el 8 de abril de
1949, mediante el Decreto Ley nmero 449, como resultado de una larga lucha
librada por varias generaciones de costarricenses en procura de una solucin
definitiva al problema de la escasez de energa y en apego de la soberana
nacional en el campo de explotacin de los recursos hidroelctricos del pas.
El I.C.E. se cre como institucin autnoma encargada del desarrollo de las
fuentes productoras de energa elctrica del pas mediante la construccin ypuesta en servicio de ms plantas de energa hidroelctrica, con sus
correspondientes redes de distribucin.
Solucionar el problema de escasez de energa elctrica del pas, mediante
la construccin y puesta en servicio de ms plantas de energa hidroelctrica, con
sus correspondientes redes de distribucin.
Promover el desarrollo del pas mediante el uso de la energa elctrica,
como fuente de fuerza motriz.
Procurar la utilizacin racional de los recursos naturales y terminar con su
explotacin destructiva e indiscriminada.
Conservar y defender los recursos hidrulicos del pas, mediante la
proteccin de las cuencas, las fuentes, los causes de los ros y las corrientes deagua.
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Hacer de sus procedimientos tcnicos, administrativos y financieros,
modelos de eficiencia capaces de garantizar el buen funcionamiento del Instituto y
que sirvan de norma para otras actividades costarricenses.
Cabe mencionar, que el I.C.E. no absorbi a la empresa extranjera desde
un principio; ambos sistemas coexistieron hasta 1967. Pero es claro que a partir
de la creacin del I.C.E. con la puesta en operacin de sus plantas generadoras
de energa, el pas pudo dirigir su desarrollo elctrico de acuerdo con sus propias
necesidades sociales y econmicas.
1.1.2 Historia de la industria elctrica en Costa Rica
Segn la informacin suministrada por el folleto titulado I.C.E., 4Ed. San
Jos, Costa Rica, I.C.E., 1997, pg 2-16. La primera planta generadora de
electricidad instalada en nuestro pas fue la planta hidroelctrica de Aranjuez, que
se ubic en San Jos y la construy el costarricense Ing. Manuel Vctor Dengo
Bertora, quien fue ayudado por el guatemalteco don Luis Batres Daz Granados.
Esta planta entra en servicio el 9 de agosto de 1884; apenas dos aos
despus de haberse inaugurado la primera planta hidroelctrica del mundo, en
Nueva York, Estados Unidos. La planta de Aranjuez, tuvo una capacidad de
potencia de 50 kilovatios (kW) y se utiliz para el primer servicio de alumbrado
pblico incandescente de la ciudad capital. El funcionario obtuvo buenos
resultados, lo que motivo la construccin de tres plantas hidroelctricas: una sobre
el ro Torres, con una potencia de 200 kW; otra en Ro Segundo de Alajuela, con
una capacidad de potencia de 100 kW y la tercera en Porrosati de Santa Brbara
de Heredia con una potencia de 400 kW.
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En 1900, el empresario norteamericano Minor C. Keith, quin haba
financiado algunas de las plantas mencionadas, instal la empresa The Costa
Rica Electric Light and Traction Company, que puso en servicio la planta
hidroelctrica Brasil en 1912, con una capacidad de potencia de 1000 kW. Un ao
antes, don Felipe J. Alvarado fund la Compaa Nacional de Electricidad, que
construy la planta Beln, con 2500 kW de potencia. En 1912 y 1922, las dos
empresas realizaron ampliacin en ambas plantas por un total de 1400 kW.
En 1922 surgi una tercer empresa, la Compaa Nacional Hidroelctrica
S.A, la cual levant sobre el ro Virilla la planta Elctrica, con una capacidad depotencia de 2720 kW.
El esfuerzo de estas compaas permiti incrementar la capacidad
generadora de electricidad del pas. Sin embargo, sus accionistas no tenan el
capital suficiente para implementar un programa de construccin que satisficiera el
acelerado crecimiento de la demanda de energa elctrica en aquel momento.
Desde 1928 las actividades de estas tres empresas fueron controladas por la
American Foregin Power Company Incorporated, subsidiaria de la Electric Bond
and Share Company (EBASCO), pues esta compr la mayor parte de las
acciones.
Se efectu as un monopolio de la industria elctrica en costa Rica,
interesado principalmente en obtener dividendos y no en buscar soluciones para
los problemas energticos del pas. Sin embargo, algunos costarricenses,
identificados con las tendencias mundiales orientadas hacia la explotacin de lossistemas elctricos nacionales en beneficio de los pueblos, tomaron conciencia
del riesgo que ese monopolio significaba para la economa y la soberana
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problema energtico, el 2 de diciembre de 1948, un grupo de ingenieros elctricos
y civiles presentaron, ante la Junta Directiva del Banco Nacional, un documento
denominado Plan general de electrificacin de Costa Rica. El documento
analiz la crtica situacin energtica del pas y plante propuestas para salir de la
crisis y estimular el desarrollo econmico del pas.
Dada la trascendencia de la iniciativa, la directiva la remiti para que fuera
estudiada por el Gobierno de la Repblica. Su consecuencia: en 1949 se crea el
Instituto Costarricense de Electricidad.
1.1.3 Descripcin del departamento donde se realizar el proyecto de
graduacin.
El proyecto se realiz en el departamento conocido como rea de
Proteccin y medicin el cul cuenta con la siguiente estructura:
Proceso de Explotacin Central.
A cargo del Ing. Armando Muoz Gmez, labora para ICE en dicha
dependencia, dicho ingeniero es graduado del Instituto Tecnolgico de Costa Rica,
de la escuela de Ingeniera en Mantenimiento Industrial. Esta dependencia
pertenece a la corporacin ICE, a la empresa ICELEC, a la subdivisin del Ice
conocida como Unidad Estratgica de Negocios de transporte elctrico (UEN de
transporte elctrico).
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A lo interno del Proceso de Explotacin Central la subdivisin es la
siguiente. Se subdivide en cuatro reas, a saber:
1. rea de Proteccin y medicin.
En dicha rea es posible especificar otras subdivisiones por unidades
regionales de funcionamiento.
Unidad regional de San Miguel.
Unidad de Colima.
Unidad de La Caja.
Unidad del Coco. A esta pertenece la de ubicada en Ciudad
Quesada.
2. rea de Alta Tensin.
3. rea de Lneas de Transmisin.
4. rea de Medicin Civil.
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Es en el rea de proteccin y medicin, en la unidad de Colima donde se
desarroll el proyecto. El personal que labora en dicha dependencia (rea de
proteccin y medicin) esta constituido por 19 personas, en el rea de proteccin y
medicin especficamente laboran 2 ingenieros elctricos y un bachiller en
administracin de empresas y el grupo de tcnicos.
El sitio donde se llev acabo la practica supervisada cuenta con todos los
recursos bsicos para el desarrollo normal del proyecto por parte del estudiante,
entindase por recursos como lo es telfono, conexin a Internet, fotocopiadora,
impresora, servicio de comedor con subvencin, escritorio, computadora, etc.
El proyecto se desarroll especficamente en el rea de Proteccin y
medicin bajo la supervisin del seor Bach. Rolando lvarez Meja y bajo el
apoyo de los funcionarios que laboran en sta rea.
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INSTITUTO COSTARRICENSE DE ELECTRICIDAD
Unidad Estratgica de NegociosProduccin de Energa
Proceso de Explotacin Huetar Brunca
Zona Atlntico
Proceso de Explotacin Central
Valle Central
Proceso de Ex
Zo
Unidad Estratgica de NegociosTranporte Elctrico
Unidad EstraServic
ICELEC
Area de Energa
I
Area de Te
Instituto Costarricense de Electricidad
ICE
Microsoft Power Point
Figura 1.1 Organigrama General de la Corporacin ICE.
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Organigrama del Proceso de Explotacin Central
Area de Alta Tensin Lneas de Transmisin
Unidad Regional de
San Miguel
Colima El Coco
La Garita, Alajuela
L
La
Proteccin y Medicin Medicin Civ
Proceso de Explotacin Central
Microsoft Power Point
Figura 1.2 Organigrama General del Proceso de Explotacin Central.
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1.2 Definicin del problema y su importancia
El problema a resolver consiste en que no se cuenta con un sistema de
comunicacin adecuado para monitoreo remoto de los sistemas de proteccin
ubicados en las subestaciones elctricas, entindase por ste que no se ha
instalado un medio fsico en forma permanente para la supervisin del estado de
las protecciones en forma automtica.
El proyecto se desarrolla por etapas, se seleccionan dos subestaciones y
entrelazan estableciendo comunicacin una con la otra; se busca en forma global
entrelazar todas las subestaciones elctricas en el mbito del rea central del pas
o mejor dicho en la zona de accin del proceso de explotacin central y con estoformar una gran red la cual permita monitorear los enlaces entre las diferentes
subestaciones utilizando diferentes rutas de acceso, esto anlogamente a como
opera una red de computadoras.
Actualmente, el sistema de monitoreo del funcionamiento de las
protecciones se realiza manualmente, cuando se produce una falla el personal
tcnico del rea de proteccin y medicin se traslada a la subestacin y con la
ayuda de una computadora porttil y el empleo software especializado llevan a
cabo la recopilacin de datos para evaluarlos y determinar cual fue la causa que
ocasion que la proteccin se activar. Por tal motivo se desea implementar un
sistema autnomo, con equipos propios de monitoreo y comunicacin remota
para equipos de proteccin.
El punto medular del problema consiste en que los nuevos equipos de
proteccin para los transformadores de las subestaciones son fabricados con lacapacidad de establecer comunicacin remota, lo cual facilita la deteccin de
fallas, valoracin de causas de falla, rapidez en el restablecimiento y puesta en
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operacin cuando han sufrido averas elctricas, u otros. Por ello, en este
momento, se busca desarrollar un proyecto interdepartamental para poder
desarrollar un sistema o plataforma de comunicacin que permita la comunicacin
de los equipos.
No obstante, el problema no se limita solo a los puntos mencionados
anteriormente, sino que adems en el rea de proteccin y medicin se presenta
un problema de conocimiento tcnico. Los funcionarios del rea pertenecen al
sector de energa, las funciones de la UEN a la que pertenecen es transportar
energa de las subestaciones en las plantas generadoras a las subestaciones
ubicadas en los centros urbanos y como este proyecto involucra conocimientos en
las reas de telecomunicaciones y electrnica los tcnicos del rea en cuestindesconoce acerca de terminologa, funcionamiento, y principios y fundamentos
referentes al rea de comunicaciones elctricas y enlaces en red.
Es importante tambin definir la prioridad del proyecto para el rea de
proteccin y medicin y la forma en que los efectos del proyecto repercuten en
altos beneficios para l ICE. Beneficios como lo es el poseer sistemas de
monitoreo de fallas lo cual ayudara a detectar y solucionar las averas en lneas
ms rpidamente.
En lo respecta al rea de proteccin y medicin se citan a continuacin en
forma esquematizada algunos de los beneficios directos que se obtendran:
Confiabilidad del sistema de transmisin y recepcin de energa.
Selectividad porque el sistema escogera la ruta ptima.
Menos trabajo en planillas.
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Anlisis estadstico de las fallas y su origen, para desarrollar planes
de mantenimiento preventivo o cambio a nuevos equipos de ser
necesario.
Dada la magnitud del proyecto los beneficios esperan verse a medianoplano, los beneficios se esperan visualizar de acuerdo a progreso del equipo
tcnico a cargo y de la disposicin de girar recursos por parte de instancias
superiores.
Con relacin a la necesidad de poner en marcha el proyecto el rea de
proteccin y medicin lo considera de alta prioridad. Adems de muy rentable
pues la inversin se cubrira con la cantidad de tiempo y dinero que se invierte
actualmente para solucionar dicho problema.
A continuacin en la figura 3 es posible observar un esquema de como se
visualiza la interconexin entre las subestaciones. Cuando dentro de cada uno de
los crculos se observa Subestacin 1, Subestacin 2;... Subestacin n-1,
Subestacin n, entindase por esto el nombre de las diferentes subestaciones
tales como:
La Caja.
Sabanilla
Colima
Etc.
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Microsoft Power Point
Figura 1.3 Diagrama simplificado de la futura red de subestaciones elctricas.
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1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo General
Seleccionar una plataforma de comunicacin adecuada para que sea
posible el trabajo en los Sistemas de Transmisin de Potencia.
1.3.2 Objetivos Especficos
I. Investigar acerca de medios fsicos o canales para la comunicacin
de equipos en los sistemas de proteccin en subestaciones.
II. Recomendar el medio fsico adecuado para la comunicacin desistemas de proteccin en subestaciones.
III. Enumerar los requerimientos tcnicos del medio para poder crear
una plataforma de comunicacin.
IV. Investigar acerca de equipos SDH para sistemas de multiplexacin
de seales para comunicacin de sistemas de proteccin.
V. Enumerar los requerimientos tcnicos de los equipos demultiplexacin para poder crear una plataforma de comunicacin.
VI. Investigar acerca de la normativa internacional para poder
desarrollar la plataforma de comunicacin.
VII. Crear de manuales de capacitacin para el personal tcnico que est
a cargo de manejo y mantenimiento de equipos, sobre temas
relacionados con la plataforma a desarrollar y desconocidos paraellos.
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CAPTULO 2
ANTECEDENTES
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2 Antecedentes
2.1 Antecedentes
Actualmente la revisin, mantenimiento y correccin de los equipos de
proteccin que se encuentran instalados en las subestaciones elctricas se realiza
en forma manual. Cuando ocurre una avera el personal tcnico del rea se dirige
a la subestacin localiza el transformador el tipo de avera y procede a realizar la
reparacin correspondiente.
El problema no cuenta con antecedentes de una solucin automatizada es
sera totalmente nuevo la supervisin, mantenimiento, revisin y correccin de losequipos en forma remota.
Un aspecto importante a recalcar en este apartado es el hecho que las
funciones del rea de proteccin y medicin no son las relacionadas a las
comunicaciones elctricas sino a la calibracin y estado de operacin de los
equipos de proteccin para dispositivos de potencia en las subestaciones
elctricas que debe de supervisar el Proceso de Explotacin Central.
Sin embargo dada la necesidad de tener autonoma con relacin a la
comunicacin entre los equipos de las subestaciones nace un problema del cual
se haba hablado mucho durante varas aos a nivel del Proceso de Explotacin
Central y del ICE en general.
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Por ello, como hasta en este momento se decide buscar una solucin a la
problemtica, no existe parmetro o punto de partida. No obstante, todo lo que se
har ser nuevo y por su parte quedar de referencia para proseguir con mejoras
en lo referente a comunicacin remota en sistemas de proteccin y subestaciones
para esta dependencia (rea de proteccin y medicin).
2.2 Estudio del problema a resolver
2.2.1 Problema por resolver
La empresa necesita que se le resuelva un problema, el cual consiste en
definir las especificaciones tcnicas para una plataforma de comunicacin para los
equipos de proteccin instalados en las subestaciones elctricas.
Es adems importante conocer cual es el ambiente en el que se desarrolla
el proyecto, sea la subestacin elctrica. Con esto se hace referencia a los
elementos que van hacer interrogados como lo son las protecciones.
2.2.2 Ambiente donde se desarrollar el proyecto
2.2.2.1 Sistema elctrico de potencia
Sistema encargado de brindar la energa elctrica necesaria para alimentar
incondicionalmente a sus consumidores.
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El objetivo primordial de cualquier sistema de potencia es bsicamente
generar, transmitir y distribuir la potencia elctrica, con un mximo de
disponibilidad y un mnimo de prdida, tomando en cuenta regularmente otros
aspectos importantes como lo es seguridad, desarrollo, etc.
2.2.2.2 La subestacin
Los generadores de la Planta producen la corriente elctrica a relativamente
bajo voltaje, esto hara imposible que el servicio en los centros de consumo, fuese
de buena calidad.
Por tal motivo, es necesario utilizar la subestacin, que cuenta con otra
serie de equipo que permiten regular dicho servicio.
La subestacin se instala contiguo o cerca de la Planta generadora y en ella
se encuentran los siguientes equipos:
Transformadores de potencia: se usan para elevar el voltaje al niveladecuado de transmisin.
Disyuntores: Sirven para interruptor el paso de la corriente.
Seleccionadores: Empleados para aislar sectores de consumo.
Transformadores de medicin de corriente y voltaje.
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Aisladores de paso: Sostienen las partes energizadas y aslan los cables
de unin entre los distintos equipos.
Pararrayos: Para la proteccin de los equipos contra las descargas
atmosfricas (rayos).
La malla a tierra: Es un enrejado subterrneo de cables que descargan
los voltajes inducidos en las estructuras.
Hilos - guarda: Es una malla area de proteccin para evitar la cada delas descargas atmosfricas directamente sobre los equipos de la
subestacin.
2.2.3 Requerimientos particulares de los elementos integrantes de los
sistemas de proteccin
Se preferirn los relevadores digitales, debido a su confiabilidad,
multifuncionalidad, capacidad de comunicacin, bajos requerimientos de
mantenimiento y bajo costo.
Los relevadores digitales por instalar en el S.N.I, deben tener funciones de
proteccin, medicin y supervisin, puertos de comunicacin serial (al menos
uno), capacidad de autodiagnstico y disponibilidad de grupos de ajustes.
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Se recomienda evitar la diversidad excesiva de marcas y modelos de
relevadores. Con esto se contribuye con que el personal de protecciones conozca
profundamente los relevadores; esto repercute favorable en la confiabilidad de la
proteccin.
2.2.3.1 Transformadores de corriente
Deben cumplir con los requerimientos de los esquemas de proteccin de
que forman parte en cuanto a exactitud y saturacin. Se recomienda que todos
los transformadores de corriente asociados a una barra, sean de la misma clase.
Cada esquema de proteccin de un elemento, debe recibir la seal de
corriente desde ncleos y devanados independientes de los transformadores de
corriente. Los instrumentos de medicin deben tambin disponer de un ncleo y
devanado dedicados.
Los transformadores de corriente de elementos crticos y semicrticos
tendrn como mnimo cuatro ncleos (y devanados secundarios), tres de
proteccin y uno de medicin.
Los transformadores de corriente de elementos no crticos, tendrn como
mnimo tres ncleos (y devanados), dos de proteccin y uno de medicin.
Los transformadores de corriente se instalarn en el lado del interruptor
correspondiente a la lnea, transformador o reactor, no en el lado de la barra,
excepto en las barras de configuracin de interruptor y medio. En las
configuraciones de doble barra con configuracin de interruptor y medio. En las
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configuraciones de doble barra con interruptor de enlace, se colocarn
transformadores de corriente a ambos lados del interruptor de enlace.
Excepcionalmente se admitir tambin, utilizar transformadores de corriente
conectados a un solo lado del interruptor de enlace. En las configuraciones de
barra simple con barra auxiliar, se colocar un conjunto de transformadores de
corriente entre el interruptor de reserva y la barra auxiliar.
La distancia entre transformadores de corriente e interruptores debe ser
mnima, para reducir la probabilidad de cortocircuitos en esa seccin.
Las cuchillas de derivacin o de transferencia (si existe) deben instalarse en
el lado de barras del transformador de corriente.
Se evitar en lo posible la utilizacin de transformadores de corriente
auxiliares en los sistemas de proteccin.
La corriente nominal secundaria de los transformadores de corriente ser 1
A.
2.2.3.2 Transformadores de potencial
Podrn ser inductivos o capacitivos (divisores capacitivos de potencia).
Cada esquema de proteccin de un elemento debe recibir la seal de potencial
desde devanados independientes de los transformadores de potencial. Es
recomendable que los instrumentos de medicin dispongan tambin de un
devanado dedicado; pero se admitir alimentar un esquema de proteccin y el
sistema de medicin, desde un mismo devanado. Los transformadores de
potencial tendrn como mnimo, dos devanados secundarios en elementos crticos
y semicrticos, y un devanado secundario en elementos no crticos. Si se dispone
de transformadores de potencial en barras y lneas, cada uno de ellos podr tener
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un solo devanado secundario, aunque se trate de elementos crticos. En este
caso, uno de los esquemas de proteccin primaria de cada lnea, se alimentar
desde el transformador de potencial de la lnea y el otro esquema se alimentar
del transformador de potencial de la barra.
Debe instalarse un transformador de potencial por fase, en cada seccin de
barras de la red de transmisin (esto equivale a un conjunto de transformadores
de potencial en barras simples y dos conjuntos en barras dobles con interruptor de
enlace y en barras con configuracin del interruptor y medio).
Las lneas crticas y semicrticas deben tener transformadores de potencial.
Estos se instalarn preferiblemente al lado lnea de los transformadores decorriente.
Se evitar en lo posible, la utilizacin de transformadores de potencial
auxiliares en los sistemas de proteccin.
Cuando por excepcin se utilice un mismo devanado secundario de un
transformador de potencial para alimentar ms de un dispositivo de proteccin o
medicin, deben instalarse conductores independientes desde el devanadosecundario protegidos por fusibles.
El voltaje nominal secundario de los transformadores de potencial ser de
57,74 V, que equivale a 100 V, entre fases en la conexin estrella.
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2.2.3.3 Interruptores
Los interruptores de las lneas crticas y semicrticas deben permitir el cierre
y la apertura monopolar y tripolar. Los restantes interruptores pueden ser de
cierre y apertura tripolar solamente.
Los interruptores de los elementos crticos y semicrticos deben tener dos
bobinas de disparo independientes por polo y una bobina de disparo para el
mando manual.
El tiempo de operacin de interruptores, debe ser no mayor que 4 ciclos (69
MS); en los elementos crticos y semicrticos (se recomienda interruptores de 2
ciclos en los elementos crticos). Los interruptores de los elementos no crticos,
pueden tener tiempos de operacin de hasta 8 ciclos (138 MS).
Cada polo de interruptor debe tener contactos auxiliares indicativos de su
posicin.
2.2.4 Otros aspectos asociados a la proteccin de la red de transmisin
2.2.4.1 Configuracin de barras
Se recomiendan estudiar las configuraciones de barras para utilizar en la
red de transmisin del S.N.I. Debe evitarse utilizar configuraciones simples en
barras crticas y semicrticas. En estos casos, se recomienda utilizar
configuraciones de interruptor y medio (preferiblemente en barras crticas) y de
doble barra con interruptor de enlace (preferiblemente en barras semicrticas). En
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las actuales subestaciones crticas y semicrticas que tienen configuraciones de
barra simple con barra auxiliar y que presentan limitaciones de espacio, se
recomienda estudiar la factibilidad de convertir la barra auxiliar en barra de
operacin y de utilizar el interruptor de reserva como enlace, para conformar una
configuracin de doble barra, con interruptor de enlace.
2.2.4.2 Interruptores
Se recomienda realizar una evaluacin de los interruptores instalados en
elementos crticos y semicrticos de la red de transmisin, en cuanto a sus tiempos
de operacin. Muchos de los interruptores del S.N.I, no cumplen con el
requerimiento de tiempo de eliminacin de fallas de 100 ms.
2.2.4.3 Duplicidad de elementos
En los sistemas de eliminacin de fallas de los elementos crticos y
semicrticos deben asegurarse, de que los esquemas de proteccin tengan el
mnimo de elementos en comn. Esto implica: informacin de diferentes
devanados secundarios de los transformadores de corriente y potencia.
Alimentacin desde bateras independientes.
Actuacin sobre distintas bobinas de disparo de los interruptores.
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En los elementos semicrticos se admitir por excepcin, que los esquemas
de proteccin compartan el mismo devanado secundario de los transformadores
de potencia y la misma batera; pero ambos casos deben utilizar circuitos
independientes protegidos por fusibles.
2.2.4.4 Proteccin contra sobrevoltaje
Se recomienda evaluar la necesidad de instalar protecciones sobrevoltaje
de la red de transmisin del S.N.I; en particular, deben estudiarse los casos de las
lneas de carga o las cercanas a las plantas generadoras.
2.2.4.5 Relevadores auxiliares de disparo y bloqueo
Se recomienda la utilizacin de relevadores auxiliares de disparo y bloqueo,
en aquellos esquemas de proteccin en que un mismo relevador debe iniciar el
disparo de varios interruptores. Casos tpicos son las protecciones de barras,
transformadores y lneas conectadas a barras con configuracin de interruptor y
medio. Debe evaluarse en cada caso, el tipo de reposicin que debe tener elrelevador (manual o elctrica).
2.2.4.6 Teledisparo
Se recomienda estudiar la necesidad de teledisparo en la red de
transmisin. Una aplicacin tpica (aparte de las relaciones con la proteccin
piloto) es la proteccin de respaldo de fallo de interruptor, en configuraciones de
barras de interruptor y medio.
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2.2.5 Sistemas especiales de proteccin
Se recomienda realizar un estudio sobre los sistemas especiales de
proteccin (controles discretos suplementarios) requeridos en la red de
transmisin; adems del sistema de desconexin de carga por baja frecuencia enel uso actualmente. En particular, deben evaluarse las protecciones separadas
(disparo internacional de prdida de sincronismo), los sistemas de disparo
automtico de generadores y lneas y la desconexin de cargo por bajo voltaje,
entre otros.
2.2.5.1 Localizacin de fallas
Se recomienda disponer de medios de localizacin de fallas en las lneas de
transmisin, en especial en las lneas crticas y semicrticas de mayores longitudes
o difcil acceso. Pueden utilizarse para este fin, las funciones de localizacin de
fallas disponibles en los relevadores digitales. En lneas de doble circuito es
necesario suministrar al localizador de fallas la informacin de la corriente de
secuencia cero, de la lnea adyacente.
2.2.5.2 Registro oscilogrfico
Se recomienda disponer de registro oscilogrfico (independiente del de los
relevadores digitales) en los elementos crticos y semicrticos del sistema. Los
registradores de fallas deben tener puertos de comunicacin serial para facilitar el
acceso remoto a la informacin. Los registradores deben tener un mnimo de
elementos en comn, con las protecciones cuyo comportamiento supervisan.
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2.2.6 Sistemas de comunicacin
Se requiere dos sistemas de comunicacin de las lneas crticas y
semicrticas; en las lneas se admitir por excepcin, tener un solo sistema de
comunicacin.
Los sistemas de comunicacin deben cumplir con los requerimientos de
velocidad de transmisin correspondientes a la proteccin piloto a que estn
destinados.
Pueden utilizarse los siguientes canales de comunicacin: onda portadora,
microonda y fibra ptica.
Los canales de comunicacin deben mantener su funcionalidad, an
durante cortocircuitos y durante la propia lnea de transmisin.
Cuando se utilizan los sistemas de comunicacin independientes en un
mismo sistema de eliminacin de fallas, los equipos asociados a ambos sistemasdeben alimentarse desde bateras diferentes, o tener al menos circuitos de
alimentacin independiente. Los equipos de comunicacin que son parte de un
esquema de proteccin, se alimentarn desde la misma batera o circuito de
distribucin que est.
Cuando los canales de comunicacin requieran elementos repetidores, no
instalados en la subestacin, estos tendrn alimentacin de corriente directa. Se
evitar que existan elementos comunes en los repetidores de dos canales de
comunicacin, asociados a un mismo sistema de eliminacin de fallas.
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2.3 Aspectos tcnicos
El sistema estar constituido de tres partes fundamentales uno el medio de
transmisin, el cual se determin ser fibra ptica debido a que presenta mayores
beneficios con respecto a los otros medios. Beneficios como menormantenimiento, mayor disponibilidad para transporte de informacin, costo
accesible.
El segundo elemento es el equipo terminal de multiplexacin, transmisin,
recepcin el cual permita la interrogacin remota de las protecciones. Son cuatro
los tipos de protecciones utilizados para la proteccin de los equipos, estas son
sobrecorriente, impedancia, diferencial, frecuencia.
De estas se implementar el sistema de comunicacin remoto inicialmente
para las protecciones de impedancia y diferencial, donde se comunica al equipo
de multiplexacin con dichas protecciones y ste (el multiplexador) se
interconectar con equipos similares en diferentes subestaciones.
El tercero de los elementos involucrados en forma directa son los equipos
de proteccin los cuales se encuentran en las subestaciones instalados en lostransformadores y es por medio de ellos que se asegura un fluido estable de
energa para ser usado por parte de los costarricenses.
2.4 Requerimientos de la empresa
Como se mencion en el apartado anterior, el rea de proteccin y
medicin necesita especificar las caractersticas tcnicas que debe poseer la
plataforma de comunicacin que emplear para la comunicacin de los equiposterminales de proteccin.
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Es posible enumerar los requerimientos, y citar tres puntos como medulares
para el desarrollo de mismo.
Especificacin de las caractersticas tcnicas, para la seleccin del medio o
canal para el transporte de informacin.
Especificacin de las caractersticas tcnicas, para la seleccin del equipo
de multiplexaje de seales tanto de transmisin como de recepcin.
Desarrollo de material tcnico didctico, dado el desconocimiento tcnico
que presenta el personal del rea en cuanto a los temas relacionados con las
comunicaciones elctricas y telemtica.
2.5 Solucin propuesta
El proyecto global que desea implementar el Instituto Costarricense de
Electricidad es de gran magnitud. La parte del problema que se debi solucionar
es referente a la recomendacin y especificacin de la tecnologa y equipo, medio
de comunicacin, equipo de transmisin recepcin (multiplexacin de seales)
para sistemas de proteccin y medicin. Esto se realiz mediante la creacin delas hojas de especificacin tcnicas las cuales se utilizarn para la generacin de
un documento para el respectivo cartel de licitacin pblica.
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Adems, dado que el personal tcnico del rea pertenece al sector de
energa y el proyecto en cuestin es referente a las comunicaciones digitales, esto
ocasiona un problema de conocimiento a quienes all laboran. Por tal razn la
solucin de este aspecto se orient al desarrollo de material tcnico didctico de
los temas de comunicaciones y telemtica. Su contenido se asign guardando
relacin directa con el medio de transmisin y el equipo de multiplexacin de
seales seleccionado.
En el proceso de seleccin e investigacin fue necesario recurrir a las
herramientas tecnolgicas presentes en la compaa y tradicionales las cuales hanpermitido recabar informacin, herramientas tales como las que se citan a
continuacin:
Uso del Internet: con el fin de visitar las diferentes pginas web donde los
fabricantes colocan sus equipos.
La visita a las bibliotecas pblicas, de instituciones de enseanza superior,
as como de empresas que sean tiles y se encuentren a disposicin del pblico.
La consulta a agentes de las diferentes casas productoras de los equipos y
tecnologas investigadas.
La consulta en las bases de datos del rea (rea de proteccin y medicin)
en que se realiza el trabajo, con el fin de evaluar en caso de existir material la
utilidad tcnica del mismo.
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Uso del fax, correo electrnico, etc; esto para envo y recepcin de
documentos, manuales, hojas de especificaciones ente otros.
Otros que se consideren necesarios con forme se avance en esta etapa.
Definidas las especificaciones tcnicas es necesario comunicar a la
instancia superior cual es el equipo necesario, buscando que sea posible el
proceso de tramite para su compra o en caso de estar adquirido ya se facilite sus
manuales.
Adems, en lo concerniente al desarrollo del material tcnico didctico, en
el captulo de cinco se dar mayor informacin acerca del contenido y formato de
los mismos.
En la figura 2.1 es posible observar algunos de los equipos bsicos
necesarios para intercomunicar las subestaciones.
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Microsoft Word
Figura 2.1 Diagrama simplificado de los equipos en una subestacin.
Colima
La caja
Equipo: Sistema deProteccin detransformador.
Equipo deMultiplexacin deseales SDH
FIBRA PTICA
Equipo: Sistema de
Proteccin detransformador.
Equipo demultiplexacin de
seales SDH
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CAPTULO 3
PROCEDIMIENTO METODOLGICO
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3 Procedimientometodolgico
3.1 Lista de actividades a realizadas
Para el desarrollo del proyecto fue necesario realizar diversas labores, a
continuacin se explica la forma en que cada una de ellas fue llevada a cabo:
Se investig acerca de la normativa internacional por ejemplo la relacionada
con la Unin Internacional de Telecomunicaciones (UIT, sus siglas en ingls ITU),
es necesario conocerla pues a la hora de especificar las caractersticas del medio
de transmisin y equipo terminal estas deben ajustarse a las disposiciones
internacionales. Para ello se debi consultar en libros de la ITU, su pagina web,as documentos de la IEEE y otras instancias que rigen los estndares de las
telecomunicaciones en el mundo. Al final de esta investigacin se gener un
documento con la normativa internacional necesaria para el desarrollo del
proyecto, ste es posible consultarlo en la seccin de apndices.
Se procedi entonces a la investigacin, comparacin de informacin,
seleccin del material apropiado y elaboracin de diferentes manuales cuyo
contenido debe de suplir el vaci de conocimientos tericos del personal del rea
de proteccin y medicin en lo referente al medio de transmisin y equipo terminal
que en etapas posteriores se instale.
Por lo cual, se investig acerca de fuentes de material didctico para la
confeccin de un manual de fibra ptica. En este proceso se consulto material
elaborado por en la escuela de ingeniera en electrnica del ITCR, por profesores
como Julio Vargas, Nestor Herndez. Adems diferentes fuentes bibliogrficas delas cuales si se desean sus nombres puede hacerlo en el apartado de bibliografa
de este documento. Luego, se compar las distintas fuentes bibliogrficas y se
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seleccion el material adecuado para la elaboracin del manual. Finalmente se
confeccion el manual Fundamentos de fibra ptica.
Siguiente el mismo esquema de investigacin, comparacin de material,
seleccin del material apropiado y recopilacin o elaboracin de un manual segn
el caso, se generan otros documentos con los nombres de:
Cable de fibra ptica submarina, una vista rpida al cable maya.
Fundamentos de Redes, Red Digital de Servicios Integrados (ISDN).
Fundamentos de Seales, Multiplexacin y Transmisin de Seales
Analgicas.
Fundamentos de Microondas y Sistemas de radioenlaces.
Comunicaciones Digitales, Generacin y Transmisin de Seales.
Autmatas Programables.
Principios de Multiplexacin.
Terminologa de Teleinformtica.
Sin embargo, el material didctico mencionado anteriormente no solucion
del todo el problema, por lo tanto bajo el mismo esquema de investigacin,
comparacin y seleccin se recomend la adquisicin de libros acerca de potencia
elctrica, electrnica de potencia y principios de circuitos elctricos para la
biblioteca del rea de Proteccin y Medicin.
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Finalizada la etapa de adquisicin de conocimientos tericos para tener una
compresin del vocabulario utilizado con relacin a la fibra ptica y equipos de
tecnologa SDH, inicia la etapa de caracterizar y especificar los requerimientos del
medio de transmisin y equipo terminal.
Se investig acerca de las caractersticas de la fibra ptica para
teleprotecciones, la cual debe cumplir la funcin de conectar el equipo terminal
SDH, con la proteccin elctrica instalada en el transformador de la subestacin.
Seguidamente se investig acerca de proveedores que ofreciesen ste producto.
Con la informacin necesaria recopilada se confecciona el documento deespecificaciones tcnicas solicitado por la empresa.
Tambin, se debi investigar acerca de que es el cable OPGW, quienes son
los proveedores, buscar y comparar las caractersticas del cable OPGW, para con
sta informacin poder preparar la gua de especificaciones del cable OPGW el
cual ser el medio de transmisin.
Finalizado el trabajo relacionado con la seleccin del medio y preparacin
de las guas de especificaciones tcnicas, se prosigui a la revisin de informacin
acerca de SDH y SONET de la IEEE. La finalidad de esta actividad fue conocer y
el vocabulario de la tecnologa SDH.
Adems, se consulto el material tcnico de Lucent Technologies, se
describi las caractersticas del equipo WaveStarTM, de igual manera se procedi
con el material tcnico de Nortel Network. Conociendo lo que el mercado ofrece ylo que la empresa necesita se confeccion la gua de especificaciones tcnicas del
equipo de multiplexacin y equipos terminales.
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CAPTULO 4
DESCRIPCIN DE LAS OPCIONES
QUE EL MERCADO OFRECE EN EQUIPO
TERMINAL Y MEDIO DE TRANSMISIN
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4 Descripcin de las opciones que el mercado ofrece en equipo
terminal y medio de transmisin.
En este captulo se procede a describir las caractersticas que los
fabricantes ofrecen en sus productos. Se mencionan los aspectos tcnicos que
son relevantes de los equipos para la generacin de la gua de especificaciones
as como las ventajas o utilidades para las industrias dedicadas a procesos
relacionados con el transporte elctrico y se comparan caractersticas funcionales
de equipos de distintos proveedores.
Sin embargo es hasta en el captulo 6 en donde se encuentran las guas de
especificaciones tcnicas, las cuales utilizan la informacin de esta seccin paraposteriormente redactar un documento que se emplear en una licitacin pblica.
4.1 Caractersticas del medio de transmisin y accesorios
El medio de transmisin designado es un hilo guarda OPGW, adems es
necesario la utilizacin de herrajes y otros accesorios.
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El cable OPGW est constituido por un elemento resistente central de fibra
de vidrio al cual se circunscriben para este tipo 4 tubos holgados de material
termoplstico cada uno de estos tubos deben cumplir con una secuencia de
colores para saber cual es el primero, segundo, etc; sta secuencia es azul,
naranja, verde, caf. Es importante mencionar que el orden de color asignado a
los tubos conductores es igual al orden asignado a los hilos conductores. En la
tabla 6.2 es posible observar la secuencia para ocho hilos que sera igual que para
ocho tubos holgados.
Dentro de cada tubo se transportan doce hilos con una secuencia de
distribucin como la observada en la tabla 6.3. El cable cuenta despus con
cintas plsticas sobre el ncleo ptico, una cubierta interior plstica, hiladuras dearamida y una cubierta exterior plstica.
El cable debe cumplir requerimientos de doblados de las fibras,
caractersticas mecnicas, recubrimientos, atenuacin y otras. Dichas
caractersticas es posible encontrarlas en la seccin 6.1.
De las hojas de diferentes protocolos de prueba para ventanas de 1310 y
1550 nm para cable OPGW es posible obtener datos importantes. Estos
protocolos son utilizados para determinar la atenuacin de cada uno de los hilos
que son transportados dentro de los conductores del cable. Los protocolos se
realizan a diferentes distancias porque en el momento de realizarse la compra del
cable OPGW el comprador debe ser preciso en la distancia solicitada pues si
despus desea alterar la longitud del mismo alterar la correspondiente
atenuacin (la atenuacin es independiente para cada hilo de fibra ptica del
conductor).
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En la figura 4.1 se puede observar cada una de las partes que constituyen
una fibra de cable OPGW.
HP SCAN Figura 4.1 Estructura de construccin de un cable OPGW.
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4.2 Caractersticas de los multiplexores de tecnologa SDH
Se describen algunos equipos de multiplexacin presentes en el mercado
como lo son el WaveStarTM de Lucent Technologies y el TN 1U de Nortel
Networks Corporation.
Tabla 4.1 Comparacin de especificaciones tcnicas de equipos
de multiplexacin SDH.
Caracterstica Requerimiento TN - 1U WaveStar
Sitios deimplementacin
Trabajo ensubestaciones
(zonaselectromagntica_
mente hostiles)
S S
Canales detransmisin
Transmitir / recibir4 seales
S S
Tiempo detransmisin de las
seales
Tiempo deproteccin menor a
5 ms
3 ms 4 ms
Interfaz de
comunicacinserie, ptica paracortas distancias o
V.24
Velocidad mayor
19 Kbps
4 seales a
9. Kb/s y 2 seales19.2 Kb/s
No
Impedancia 75 ohm(transmisin de voz
y vdeo)
75 120 ohm 75 ohm
Capacidad 30 canales 60 canales de voz 30 canales
Tributarios E1 4 de 2.048 Mbits 2 Mbits, 34 Mbit/s,
45 Mbit/sTransmisin de
datos Nx 64Interfaz V.35/ V.11 N= 1- 12 No
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Chasis Altura (H)
Ancho (L)
Profundidad (P)
H=178 mm
L= 483 mm
P= 260 mm
H= 300 mm
L= 240 mm
P= 70 mm
Configuraciones Tipos Punto punto,insercin/
extraccin lineal,anillo anillos
mltiples
Punto / punto,anillo
Ambientes dondeaplicada
Tipos Industriales Comerciales,resindeciales, CPE
Peso Kilogramos 2.3 Kg 2.5 Kg
Consumoenergtico
Watts 10 W 25 W
AplicacionesEthernet
Tipo Transmisin datos,voz, vdeo
Transmisin datos,voz, vdeo
El mercado ofrece los dos multiplexores caraterizados anteriormente. Para
poder compararlos ha sido necesario tomar una lista de caractersticas que debe
de cumplir el dispositivo de multiplexaje por seleccionar.
En las secciones 6.3.3 y 6.3.4 se enumeran los requerimientos en cuento alas caractersticas de las interfaces de las seales de transmisin y el multiplexor.
Algunos de dichos requerimientos han sido colocados en la tabla 4.1 con la
finalidad de poder comparar dichos aparatos.
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CAPTULO 5
RESUMEN DEL MATERIAL TCNICO ELABORADO PARA
LA CAPACITACIN DEL PERSONAL
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5 Material tcnico para capacitacin del personal
5.1 Manuales elaborados
Consiste en la generacin de manuales tcnico didctico. Estos fueron
obtenidos en unos casos por medio de la elaboracin y en otros de recopilacin y
compilacin de informacin.
A continuacin en la tabla 5.1 se citar el nombre de los existentes, su
procedencia y despus se comentar rpidamente su contenido.
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Tabla 5.1 Listado de manuales confeccionados.
Manual Nombre del manual Medio de elaboracin1 Normas Internacionales Elaborado
2 Fundamentos de Fibra ptica Elaborado
3 Cable de fibra ptica submarina, una vistarpida al cable maya
Recopilado y compilado
4 Fundamentos de Redes, Red Digital deServicios Integrados (ISDN)
Recopilado y compilado
5 Fundamentos de Seales, Multiplexaciny Transmisin de Seales Analgicas Recopilado y compilado
6 Fundamentos de Microondas y Sistemasde radioenlaces
Elaborado
7 Principios de Multiplexacin Elaborado
8 Comunicaciones Digitales, Generacin yTransmisin de Seales
Recopilado y compilado
9 Autmatas Programables: ControladoresLgicos Programables Recopilado y compilado
10 Terminologa de Teleinformtica Elaborado
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5.1.1 Manual 1
El manual 1Normativa Internacional Requerida para: Desarrollo de una
Plataforma de Comunicacin Digital en Subestaciones Elctricas, trata las normas
de distintas organizaciones internacionales de como la Unin Internacional de
Telecomunicaciones (UIT), el Instituto Americano de Ingeniera, el Instituto
Nacional de Standares Americanos (ANSI) y otros, las cuales deben de considerar
para la seleccin de los equipos terminales y el medio de comunicacin.
Todo equipo que se ofrezca por parte de un proveedor o fabricante debe decumplir con la mencionada normativa. Dicho manual se usar como gua para
cuando se seleccionen los dispositivos e implemente el sistema. Esto har que
sea posible con los requerimientos internacionales y garantizar un servicio de
mayor calidad cuando el proyecto este finalizado y el sistema en operacin.
5.1.2 Manual 2
El manual 2 Principios de Fibra ptica es referente a los Fundamentos de
Fibra ptica. Su contenido abarca aspectos introductorios como que es fibra
ptica, su origen y evolucin. Despus empieza a profundizar en aspectos
puntuales como los fundamentos de la fibra ptica: ptica de fibras, espectros de
emisin de luz, acople de luz, transmisin y atenuacin, ancho de banda y
dispersin, modulacin, multiplexaje y verificacin de seales en sistemas.
Conocidos los aspectos tericos fundamentales se orienta al lector haca el
conocimiento de los tipos de fibras y el cableado donde se tocan temas como:requerimientos funcionales, proceso de fabricacin de la fibra ptica, tipos de fibra,
requerimientos de diseo de cables de fibra ptica, estructura de los cables de
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fibra ptica. Una vez expuestos los fundamentos, caractersticas se ofrecen las
ventajas y desventajas de la fibra ptica, las caractersticas mecnicas, los
acoples, empales entre otros puntos. Dicho manual cuenta con una seccin de
apndices donde incluyen otros temas referentes a las fibras pticas.
5.1.3 Manual 3
El manual 3 Cable de fibra ptica submarina, una vista rpida al cable
maya, este recopila informacin actual acerca de los nuevos enlaces utilizando
fibra ptica por debajo de la superficie y para ser ms concretos de los mares y
ocanos. Los temas que se desarrollan en l son:
1. Historia de cables submarinos.
1.1. Actuales.
1.2. Futuros.
2. Proyectos internacionales de Costa Rica.
2.1. Proyecto Panamericano.
2.2. Columbus I y II.
2.3. Maya I
2.4. Oxgeno.
3. Proyectos de cables Submarinos.
3.1. Tipo privado.
3.2. Tipo consorcio
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3.3. Otros.
4. Consideraciones bsicas de diseo.
4.1. Conectividad.
4.2. Arquitectura de la Red.
4.3. Capacidad.
4.4. Tecnologa.
5. Sistema satelital vrs sistema ptico submarino.
5.1. Conectividad.
5.2. Alcance.
5.3. Capacidad.
5.4. Costo de construccin.
5.5. Costo de operacin.
5.6. Otros de temas ms.
6. Generalidades del Sistema de Maya I.
6.1. Actividades.
6.2. Socios.
6.3. Configuraciones.
6.4. Etc.
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Este manual es de gran importancia cuando se visualiza el hecho de que
una de las expectativas del rea con la puesta en marcha del sistema es la venta
de servicios en el futuro, esta puede ser para entidades externas al ICE u otras
UEN.
Lo anterior es porque del ancho de banda asignado al nuevo sistema un
porcentaje ser para el Proceso de Explotacin Central, rea de proteccin y
medicin, otro para la UEN de transporte a quien pertenece el Proceso de
Explotacin como se mencion en el captulo primero, y otro se destinar para
venta de servicios.
Dado que el nuevo sistema est previsto para el transporte de grandescantidades de informacin, voz, vdeo y otros, sera una entrada de ingresos
considerable para sus precursores. Es sin embargo importante recalcar que los
equipos que se espera instalar inicialmente son para operacin exclusiva del rea
de proteccin y medicin y para la venta de servicios es necesario instalar otros
equipos de la misma tecnologa pero para las nuevas funciones requeridas.
5.1.4 Manual 4
El manual 4 Fundamentos de Redes, Red Digital de Servicios Integrados
(ISDN), este se diseo, recopilo y compilo pensando en que el nuevo sistema
ser una gran red. Cmo s a mencionado ya en varias ocasiones el personal
tcnico no poseen conocimientos en el rea de la telemtica y es esto
comprensible pues no es su campo de trabajo, ni de instruccin acadmica formal.
Por tal motivo crea una necesidad real de insuficiencia de conocimiento la cual se
espera pueda ser solventada con este texto.
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Este compendio de ideas desarrolla el tema de las redes digitales de
servicios integrados conocidos como RDSI y en ingls sus siglas son ISDN. Sus
principales centrales son:
Introduccin a la transmisin de datos actual.
Por qu Red Digital de Servicios Integrados.
Estructura de la RDSI (ISDN), banda estrecha.
Interfaces de acceso para RDSI.
La RDSI y el modelo OSI.
Implementacin y evolucin de la RDSI.
Concepto de la RDSI, banda ancha y nuevas tecnologas para la
transmisin de datos.
Tecnologas Sonet, SDH.
Servicios de RDSI, banda ancha.
Tecnologa ATM (transferencia asncrona).
Protocolos y nodos de ATM.
Aunque el temario es extenso, el texto es concreto en l se desarrollan
muchos de los temas por medio de tablas, grficos de relacin, figuras
principalmente.
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5.1.5 Manual 5
El manual 5 Fundamentos de Seales, Multiplexacin y Transmisin de
Seales Analgicas, recopila los principales conceptos para el procesamiento,
transmisin, recepcin de seales en forma analgica. Los puntos de mayorrelevancia que se desarrollan son un captulo introductorio acerca de que es
modulacin. Seguido de este se hace una Introduccin a la modulacin y
multiplexado de seales, para formar una idea acerca de posibles formas de
transmisin siempre sobre un mismo canal.
Despus se desarrollan distintas formas de modulacin analgica, las
herramientas tericas que permiten por ejemplo el funcionamiento de la radio,
sea se habla de modulacin de Amplitud (AM), modulacin de Frecuencia (FM),
modulacin de Fase (PM) y modulacin de Impulsos. En estos se engloban los
mtodos ms comunes de modulacin.
Como siguiente punto en el texto se cita los mtodos de demodulacin, los
cuales permiten obtener una seal de informacin que se encuentra en la seal de
recibida donde vienen la portadora y la envolvente.
En la seccin final de apndices se muestran casos de aplicacin, as como
un tema muy importante para el personal para quien es dirigido el manual, como lo
es un apndice de simbologa y tablas y por el cual le ser posible la lectura y
comprensin de diagramas sobre el tema.
5.1.6 Manual 6
El manual 6 Fundamentos de Microondas y Sistemas de Radioenlacestrata sobre el tema de las microondas y sistemas de radioenlaces. Este fue
desarrollado pues en el proceso de investigacin para determinar el medio de
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comunicacin una de las opciones que se manejaron fue sta. Sin embargo, este
medio no ser utilizado por el momento como sistema de apoyo, tal vez en el
futuro. El texto desarrolla los siguientes temas: se introduce el concepto de
microondas, sus caractersticas, el espectro de microondas, la naturaleza de una
onda electromagntica para iniciar. Seguidamente desarrolla el tema de antenas
pues son por medio de estas que son irradiadas las ondas electromagnticas.
Conocido el fundamento terico de cmo es posible la transmisin de
informacin se desarrolla el segundo punto fuerte del texto como lo son los
enlaces tanto analgicos como digitales, as como las caractersticas propias de
cada uno. Se le ensea al lector como debe de visualizar la estructura de un
radioenlace en forma general. Para finalizar se instruye acerca de cual es laasignacin de frecuencias para radioenlaces analgicos y radioenlaces digitales,
as como los problemas tcnicos que presentan dichos radioenlaces.
5.1.7 Manual 7
El manual 7 Principios de Multiplexacin trata tres temas fundamentales
circuitos combinatorios, multiplexores y demultiplexores. En el apartado referente
a los circuitos combinacionales se explican los principios de los multiplexores y
demultiplexores, tambin los detectores de error a la hora de transmitir
informacin.
Despus, explica la multiplexacin de seales digitales, su jerarqua, las
condiciones necesarias para la transmisin; toca el tema de aplicaciones con
multiplexores. En lo referente a los demultiplexores se describen aspectos
semejantes a los descritos en los multiplexores.
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Adems, existe en la seccin de apndices un captulo acerca de la
multicanalizacin la cual es de gran inters porque existen equipos terminales
para multiplexado de seales que podran utilizarse para comunicacin de
protecciones.
5.1.8 Manual 8
El manual 8 COMUNICACIONES DIGITALES Generacin y Transmisin
de Seales, este se desarrollo sobre cuatro puntos muy importantes y actuales de
las comunicaciones como lo son las comunicacione