Proyecto FO Costa Rica

8/14/2019 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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ii

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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iii

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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iv

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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vi

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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viii

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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ix

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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x

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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xi

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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xii

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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xiii

11.2.2 PLANTAS TRMICAS ................................................................................................... 163

11.2.3 PLANTAS GEOTERMOELCTRICAS.......................................................................... 164

11.2.4 PLANTAS MENORES.................................................................................................... 165


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xiv

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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xv

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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16

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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17

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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23

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


Figura 1.2 Organigrama General del Proceso de Explotacin Central.


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28

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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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)


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


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

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