Technical-parameter calculation model for underground low-power electrical lines and indoor installations used in telecommunications

Modelo de cálculo de los parámetros técnicos de las líneas eléctricas de baja tensión subterráneas e instalaciones internas para uso en telecomunicaciones

En este documento se presenta un análisis de la teoría de las líneas eléctricas de 60 Hz para baja tensión, en particular las líneas subterráneas y las de instalaciones internas residenciales y su comportamiento con la variación de la frecuencia, para considerar su aprovechamiento como medio de transmisión de señales de telecomunicaciones PLT. A partir de los parámetros primarios: inductancia, capacitancia, conductancia y resistencia se propone un método para el cálculo de los parámetros secundarios: impedancia característica y constante de propagación junto con su componente real, la constante de atenuación. Se verifican las configuraciones, aislamientos y calibres de conductor más usados en Colombia para estas líneas de baja tensión y se propone un modelo matemático como herramienta teórica a los fines de analizar y predecir el comportamiento de la impedancia característica y la atenuación en altas frecuencias, complementando trabajos previos. Las conclusiones se muestran al final junto con la perspectiva de aplicación y trabajos posteriores.

Introducción

La tecnología conocida como telecomunicaciones por líneas de potencia eléctrica (Power Line Telecommunication, PLT), también llamada comunicación mediante cable eléctrico (Power Line Communication, PLC) y más recientemente denominada banda ancha sobre líneas eléctricas (Broadband Power Line, BPL), posibilita la transmisión de señales de  telecomunicaciones  a  través de las redes de energía eléctrica, convirtiendo los cables en canales de comunicaciones.

La ubicuidad de la red de baja tensión ofrece un gran potencial que permitirá, mediante la tecnología PLC/BPL, lograr telecomunicaciones en sitios urbanos y rurales. Esta tecnología se ha venido implementando en Europa, Estados Unidos y algunos países de América del Sur como Chile y Brasil y, más recientemente, Ecuador. En Colombia la PLT se ha venido analizando desde lo académico (Malaver, Moreno y Ramos, 2002; Cruz, Gijón y Ramos, 2005; Bastidas, 2005) y el Gobierno, por medio del “Plan de promoción y masificación de la banda ancha” (documento “Promoción y masificación de la banda ancha en Colombia”, Ministerio de Comunicaciones y CRT, versión II, 2005), ha reconocido la importancia de la PLT como alternativa de acceso a las telecomunicaciones en el país.

Dado que las redes eléctricas en su funcionamiento convencional no se diseñaron para prestar servicios de telecomunicaciones, producen una amplia gama de ruidos, atenuación, dificultad de acoplamiento, etcétera (Dostert, 2000; Zimmermann y Dostert, 2002; Kapareliotis y Drakakis, 2008), convirtiendo las redes eléctricas en un importante desafío tecnológico para su uso como canal de telecomunicaciones. Por otra parte, como las redes eléctricas son diferentes en su configuración: aéreas y subterráneas, con sus diferentes niveles de voltaje, exteriores a las edificaciones e instalaciones interiores residenciales y comerciales, diversos sistemas de PLT deberán ser implementados.