DISEÑO DE RED DE PLANTA EXTERNA DE UNA CENTRAL TELEFONICA Leonel Cuenca Universidad politécnica Salesiana
Docente: Ing. Jonathan Coronel Cuenca, Ecuador 2011 Abstract — — El presente artículo tiene como finalidad nombrar y explicar los parámetros de estudio que se debe tomar en cuenta al momento de realizar un diseño de una red de planta externa de una central telefónica. Dichos criterios estarán especificados por normativas técnicas empleadas por la Corporación Nacional de Telecomunicaciones CNT
I.
INTRODUCCIÓN
Para un correcto diseño de planta externa es importante que consideremos un proceso ordenado que facilitará el diseño. El orden adecuado que se debe seguir en el diseño es el que desarrollaremos a lo largo del documento.
Cada zona tiene su armario (subrepartidor), excepto la zona directa en donde el repartidor r epartidor reemplaza al armario. ARMARIOS (subrepartidores): Está ubicado en un determinado punto del distrito y es el lugar de conexión entre los cables primarios y los secundarios por medio de bloques de conexión de 50 o 100 pares. Permiten Permiten en forma separada las ampliaciones de red primaria y de red secundaria. La conexión de un abonado va desde sus respectivos bloques de conexión y se unen mediante cables de cruzada (puentes).Es un punto de corte en las líneas de abonados para localización de averías hacia el lado primario o secundario.
RED SECUNDARIA: Es la parte que une un armario de En la actualidad contar en nuestros hogares con el servicio distribución y las cajas de dispersión y está constituida por telefónico es una necesidad, y para poder contar con ello se bloques de conexión, cables aéreos, murales, subterráneos, requiere realizar un estudio que debe cumplir una serie de empalmes y cajas de dispersión en su orden. condiciones para su aprobación, debido a que la red de planta externa debe trabajar a la intemperie, bajo influencias CAJA DE DISPERSIÓN: Es un punto de conexión entre la eléctricas, así como una gran cantidad de agentes ambientales red secundaria y las líneas individuales de cada abonado. que pueden afectar su correcto funcionamiento, en este estudio Constituyen además puntos de corte para labores de operación se debe incluir todo lo necesario para la correcta y mantenimiento. implementación implementación de la red de planta externa. LINEAS DE CONEXIÓN (Red de abonado): Son los cables Los sistemas de telecomunicaciones pueden dividirse en tres que van desde la caja de dispersión hacia el aparato telefónico. tipos según el medio de transmisión que se utilice: Red de Esta se divide en dos tramos, hasta un punto de conexión y Cobre, Fibra Óptica e Inalámbrica. luego continúa con un cable tipo ti po interior en casa del abonado terminando en un conector, placa o roseta. r oseta. Para el diseño se necesita comprender un número de conceptos para su realización. A continuación detallamos los conceptos CARACTERÍSTICAS DE LOS CABLES TELEFÓNICOS: más relevantes para su comprensión: Calibre: El calibre de los conductores de los cables telefónicos multipar son: 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 mm. DISTRIBUIDOR O REPARTIDOR GENERAL: Punto donde Capacidad: llegan las líneas de abonados y permite conectar hacia los Redes subterráneas: 10, 20, 30, 50, 70, 100, 150, 200, 300, equipos de conmutación. 400, 600, 900, 1200,1500, 1800 pares Redes aéreas: 10, 20, 30, 50, 70, 100, 150, 200 pares RED PRIMARIA: Une el distribuidor con los Armarios (subrepartidores) de zona, está constituida por cables II. DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA (primarios) que parten de la central y se dividen hacia armarios de distribución. Generalmente van por canalización canalización CONSIDERACIONES GENERALES en ductos de PVC, es la parte más pesada de la red. 1. Diseñar redes en función del requerimiento y DISTRITOS: Zonas que en función de la red se divide una presupuesto. ciudad geográ_camente. 2. Alcanzar la calidad de servicio de transmisión. 3. Obtener el máximo m áximo rendimiento costo/beneficio.
4. 5.
6. 7.
Considerar la actividad económica del posible abonado. Procurar no causar una extrema alteración en la sociedad como sobrecargar postes con cargas mayores a las permitidas, romper pavimentos o aceras sin un análisis previo, diseñar en sectores que afecten la red por factores naturales (inducciones de alta o baja frecuencia, alto nivel freático, aguas servidas, etc.). Considerar instalaciones existentes y su calidad, ejemplo. Recorte de redes antiguas, descongestión de redes operando. Determinar la ubicación geográfica del posible abonado: vías de comunicación, áreas de influencia, en qué dirección y cómo se desarrollará la población y las construcciones en el área.
Una vez recopilados los datos y realizado el proceso estadístico para tratar los mismos se aplica la siguiente fórmula para determinar el crecimiento de la demanda a futuro: D (t )
Do(1
i)
t
(1)
300 linea
Do
( 2)
i
1%
(3)
t
10 años
( 4) 10
(5)
331 lineas
(6)
D (t )
300(1 0.01)
D (t )
331.3
Una vez establecido el número de líneas actuales y las futuras se dimensiona la red y como resultado tendremos los valores La determinación de la demanda es un procedimiento clave mencionados anteriormente y un plano similar al que se para el resto del diseño de planta externa puesto que a partir de muestra en la figura 1: este paso obtendremos la planimetría del terreno de interés. Por lo que tendríamos cinco pasos fundamentales en el censo: Planimetría: Es necesario basarse en fuentes confiables como ser el IGM, INEC, municipios, concejos cantonales o provinciales, juntas parroquiales, etc. Donde fácilmente se puede encontrar mapas catastrados, de postes instalados, tendido telefónico y de red eléctrica debidamente señalizada y confiable. En caso de que el lugar geográfico en el cual esté proyectado hacer el diseño no tenga ningún registro o plano ya realizado se deberá dibujar el mapa con ayuda de las herramientas necesarias para el dibujo. a. Actualización de la Planimetría:
Este paso es importante pues nos aseguraremos de que los datos recopilados sean verdaderos y mediante el recorrido del lugar casa por casa, poste por poste podemos diferenciar puntos de interés como escuelas, colegios, universidades, hospitales, municipios, calles, avenidas, ríos, quebradas, etc. que servirán de ayuda para la orientación del futuro constructor en el terreno. b. Censo:
El censo es fundamental para el dimensionamiento de la red. Se debe realizar a una muestra significativa significativa del lugar donde se va a instalar mediante preguntas de fácil respuesta que recaben información como la asequibilidad económica de los servicios, servicios, predisposición de los abonados para adquirir los servicios, estado actual de la utilización de los servicios que se quiere implementar y demás datos que nos pueden servir al a l momento de dimensionar la red. c. Cálculo de la demanda:
Figura 1: Planimetría del área para el diseño de planta externa.
III.
DISEÑO DE LA RED DE DISPERSIÓN:
La red de Dispersión está constituida por la caja de dispersión dispersión con sus cables bifilares salientes, la cantidad de abonados a servirse de una caja, conforma el área de dispersión el conjunto de todas estas áreas forma la RED DE DISPERSIÓN. Cada caja puede ser de 10 y 20 pares o las existentes en el mercado, homologadas por la Corporación Nacional de Telecomunicaciones CNT S.A. Por efectos de mantenimiento, seguridad y estética, la longitud máxima de una línea de abonado no podrá exceder de: 50 metros en zona urbana. 400 metros en zona sub-urbana. 500 metros en zona rural. No se instalará desde una misma caja de dispersión y en la misma dirección, más de 6 líneas de abonado, si este es el caso, se deberá instalar una nueva caja de dispersión tratando de conservar siempre una distribución radial y uniforme alrededor de la caja. No se deberá cruzar una vía principal o carretera de alto tráfico con cables de acometida, en este caso se deberá instalar un cable secundario aéreo o subterráneo y
habilitar una caja de dispersión. Cuando esté listo el censo, se deberán dibujar los perímetros de las áreas de dispersión calculadas por caja. Ubicándola en lo posible en un poste sin transformador o pared, procurando que los limites pasen por los ejes de avenidas y calles a fin de evitar que los cables de dispersión atraviesen transversalmente las vías. Una vez que se han estructurado los pequeños paquetes de áreas de dispersión, se los agrupa en grandes paquetes llamados distritos, procurando que tenga forma rectangular r ectangular.. Si un distrito contiene 40 áreas de dispersión y cada caja tiene una capacidad de 10 pares, entonces la capacidad de pares secundarios es 400; si contiene 35 áreas, la capacidad secundaria es 350, etc. Es decir, habrá tantos distritos cuantos grandes paquetes de áreas de dispersión se haya agrupado .
Figura 3: Plano descriptivo de Red Secundaria.
Figura 4: Plano eléctrico de empalmes de Red Secundaria.
Se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones al momento de diseñar la red secundaria en cuanto al cable: Figura 2: Diseño de la red de Dispersión
IV.
DISEÑO DE LA RED SECUNDARIA
La red secundaria abarca el tendido de cable desde el armario de distribución hasta las cajas de dispersión que ahora se encuentran ubicadas. Son cables de pequeña capacidad que van desde los 10 hasta los 150 pares. El área de cobertura de la red secundaria abarca el área de dispersión y el área de tendido de red secundaria. Para cables de 200 pares se deberá diseñar canalización mientras que los de 100 pares deben ser tendidos aéreos a menos que por razones de estética o normas urbanísticas sea necesaria la canalización de estos. Es importante tomar en cuenta que ningún tramo de red aérea puede contener más de 3 cables entre existentes y proyectados. Una vez que el diseño de la red de dispersión ha sido realizado, se debe unir cada caja mediante cables de la adecuada capacidad aéreos o canalizados según las normas. Como resultado del diseño de red secundaria se debe obtener un plano descriptivo llamado RED SECUNDARIA y un eléctrico llamado ESQUEMA DE EMPALMES como se muestra en la figura 2 y 3 respectivamente.
1) Para cable canalizado no podrá exceder los 200 pares en 0.4mm. 2) Para cables aéreos y murales no n o se podrá exceder los 100 pares en 0.4mm. El cable secundario aéreo tiene un cable de acero llamado mensajero adherido al recubrimiento del cable de cobre. El cable secundario mural y subterráneo no posee mensajero. Los empalmes secundarios se utilizan para la derivación de los cables de red secundaria y existen, por obvias razones, aéreos y subterráneos. En nuestro medio, sin ser una norma, se tienen las siguientes longitudes de cable para la cuantificación y ubicación de empalmes: 1) 10P – 100P 100P 1000m 2) 150P-200P 500m Los empalmes, sean aéreos o subterráneos, debe tener un máximo de tres derivaciones salvo casos excepcionales donde mediante permisos se puede ubicar hasta cuatro. Cuando del armario salen cables de gran capacidad se deben canalizar. La ubicación del armario de distribución está dentro den tro del diseño de red secundaria y este debe ser ubicado de preferencia a 1/3 del largo y a 1/3 del ancho del distrito tomando como vértice la esquina más cercana a la central para facilitar el crecimiento crecimiento de la red. Además el armario debe ser ubicado físicamente en
un lugar de fácil acceso para mantenimiento principalmente esquinas. SISTEMAS DE TIERRA PARA LA RED SECUNDARIA
Se debe ubicar una toma a tierra en la caja de dispersión más alejada con respecto al armario y a partir de esta se deben aplicar las medidas establecidas para la ubicación de las demás tierras del sistema. Por cada serie de 50 pares se debe proyectar una tierra, es decir, cada 5 cajas. La norma de distribución de las tierras en el sistema se divide en dos casos: a) Zonas Urbanas:
En redes instaladas en postería de baja tensión se proyectará una tierra cada 500m o al final de cada tramo inferior a 500m. En redes instaladas en postería de alta y media tensión se deben proyectar las tierras cada 300m o al final de cada tramo inferior a 300m. En casos de ramales menores a 200m se utiliza la tierra del armario. En rutas subterráneas se ubicará una tierra cada 500m o dependiendo de la capacidad de la bobina procurando permanecer dentro de los límites antes fijados. Los sistemas a tierra se deben ubicar en cajas o empalmes dependiendo del punto más cercano al establecido.
IDENTIFICACIÓN EN LA RED SECUNDARIA
Las cajas de dispersión serán identificadas mediante un código alfanumérico, considerándose como la primera caja a la más alejada con respecto al distrito de la siguiente forma: A1, A2, A3, A4, A5, B1, B2, B3, etc. La longitud del cable de subida a poste se considera de 8m. V.
DISEÑO DE LA RED PRIMARIA
Red Primaria, son los cables de alta capacidad de 100 pares hasta 1800 pares, que salen desde el distribuidor de la central para alimentar a los distritos a través de los armarios de distribución. Las sumas de las áreas de cobertura de los distritos conforman el área de cobertura de una RUTA, termino equivalente a red primaria. Una vez que los armarios de distribución han sido ubicados en el diseño de las redes secundarias de los distritos di stritos componentes de la ruta, se procede a unirlos por medio de cables con la adecuada capacidad, aéreos o canalizados según su forma de instalación; en forma descriptiva, para generar un plano llamado ENRUTAMIENTO (de la ruta), y en forma eléctrica, para generar un plano llamado RED PRIMARIA.
b) Zonas Rurales:
En redes instaladas en postería de baja tensión se ubicará la tierra cada 500m o en tramos inferiores a 500m. En redes instaladas en postería de media y alta tensión se ubicará la tierra cada 300m o en tramos inferiores a 300m. En tramos inferiores a 200m se considerará solamente la tierra del armario. HERRAJES EN LA RED SECUNDARIA
Figura 5: Diseño de la Red Primaria
Existen tres tipos principales de herraje, de paso, terminal y subterráneo. Para la red secundaria se debe ubicar un herraje por cada caja, poste y en cambios de dirección del cable. En los tramos rectos se ubicarán los herrajes de la siguiente manera: a. 10P-100P: 2 de paso y un Terminal. b. 150P-200P: 1 Terminal. Se diseñará un herraje de distribución en todos los postes contengan o no cables.
Figura 6: Diseño de la Red Primaria (Esquema de empalmes)
ELEMENTOS DE DISEÑO PARA LA RED PRIMARIA
Cables en la Red Primaria:
8.
Cable liso (0.5 mm / EKKX): Cable que une un par de abonado a/b desde una regleta del distribuidor principal con su par correspondiente, de un cable primario. Cable primario: Lo conforman un gran número de pares que van desde la central local o el correspondiente nodo de acceso (Concentrador) hacia el armario de distribución. distribución.
9. 10.
Empalmes Primarios: 11. Se tiene dos tipos de empalmes primarios: Directos: Entre dos cables primarios de la misma capacidad. Numerados: Entre un cable de mayor capacidad con cables derivados de menor capacidad con el propósito de llegar a los armarios de distribución. Para la cuantificación y ubicación de empalmes, sin ser una norma, en nuestro medio se tienen las siguientes longitudes de cables por bobina:
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13.
10P a 100P l000m 150P a 600P 500m 900P en adelante 250m Para dimensionar el número de empalmes primarios se considera un máximo de 3 derivaciones, también se debe tomar en cuenta la longitud de las bobinas que existen en el mercado según el diámetro del conductor. En el caso de que sea necesario proyectar más de tres derivaciones para un solo empalme primario, se determina una derivación adicional en el mismo empalme. Consideraciones para el diseño de la red r ed primaria. 1. Hacer un levantamiento de los cables primarios existentes y de la ubicación de los armarios con su nomenclatura, verificando las reservas en el distribuidor para proyectar su habilitación de ser necesario. 2. Verificar el estado eléctrico y mecánico de las instalaciones existentes y su tiempo de vida. 3. Numerar las regletas primarias en grupos numéricos de 50 pares y en orden ascendente hacia el distribuidor. 4. Se debe mantener una numeración consecutiva de las regletas en el armario, y en la medida de lo posible deberá ser alimentado por un mismo cable. 5. Los distritos se deben numerar en forma ascendente, desde el armario de distribución más cercano a la central local hacia la periferia. Es decir, los distritos próximos a la central tienen la numeración más baja. 6. El Fiscalizador deberá proporcionar la nomenclatura (Coordinando con Gestión de la Red). 7. Si se crean nuevos distritos y solo si la secuencia numérica está copada, la nomenclatura será
14.
VI.
alfanumérica (Registro de red - Acrónimos). Ejemplo: Distrito 10A, 204B, 702C. La codificación para la numeración de armarios será en base a cinco dígitos, los dos primeros corresponderán al central, concentrador o nodo al cual pertenecen y los tres restantes corresponderán al número mismo del armario, tratando de conservar siempre un orden ascendente (Registro de red Acrónimos). Los límites de una ruta formarán sólo un perímetro cerrado. Procurar reutilizar los cables existentes que se encuentran operando. Procurar que la red primaria sea totalmente canalizada, salvo que no lo permitan la topografía del terreno, la configuración de calles o carreteras, o las ordenanzas locales. Para las redes primarias aéreas se deben cumplir los criterios dados para las redes secundarías aéreas en cuanto a tierras, herrajes y capacidad de cables aéreos permitidos. Se debe proyectar una tierra en cada armario. Si se reubican cables primarios operando, los distritos más alejados de la central serán alimentados con red primaria nueva, y los más cercanos con la red primaria existente, mejorando así la calidad de transmisión, lo que se denomina descongestión de red primaria. Se debe evitar el tendido de cable en cruce de vías concesionadas, si no es posible se puede encontrar una solución enterrando el cable empleando el sistema de Topo. OBRA CIVIL:
Existe una infraestructura civil que conecta el distribuidor con los armarios de distribución, y a estos con las cajas, posibilitando la instalación de cables primarios y secundarios de alta, mediana y baja capacidad, y a fin de salvar obstáculos como gradas, puentes, quebradas, ríos, etc. formando lo que se llama la CANALIZACIÓN. Para diseñarla se debe tomar muy en cuenta los cables que se van a instalar en forma subterránea y aquellos que deben pasar del subsuelo hacia la postería o pared. Los tramos de canalización se interconectan por medio de pozos (cámaras de revisión), esta información se plasma en forma descriptiva y mediante la ampliación de detalles, para generar un plano llamado CANALIZACIÓN Y SUBIDAS.
5. 6. 7. 8. 9.
Figura 7: Canalización y Subidas Herrajería en Cámaras (Herraje de Pozo)
Se encuentra dentro de las cámaras o pozos de revisión de la red de canalización, se lo instala sobre una pared lateral a un metro sobre el nivel del suelo del pozo, permiten la sujeción de los cables primarios y secundarios y es donde se colocan los empalmes primarios y secundarios. secun darios.
10. 11.
Se proyectarán al menos 1 kit de herraje por cada pozo utilizado en el proyecto. Consideraciones para el diseño de la red r ed primaria. 1.
12.
Hacer un levantamiento de la canalización existente, indicando su configuración y ocupación. De acuerdo 13. al siguiente esquema: 14.
centro de pozo - base de pared, centro de pozo - base de hormigón. Dibujar puntos de referencia como postes, hidrantes, cajas de revisión, sumideros, etc. En los planos debe constar la vista de las vías. De existir tapas rectangulares de pozos, deben ser reemplazadas por las tapas circulares de hierro. Durante el diseño se debe considerar Canalización Nueva considerando también canalización aparte para el triducto. Cuando se trate de salvar obstáculos como cajas de revisión, sumideros, hidrantes, hidrantes, etc., se debe desviar el eje de la canalización mediante pozos diagonales. Cuando la canalización deba salvar obstáculos como gradas, puentes, quebradas, etc., se harán los detalles, cortes y estudios estructurales del caso. Hacer notar la ampliación de pozos en planos y volúmenes. (Ej.: 48/80, un pozo de 48 bloques se amplía a 80). Las subidas proyectadas tendrán en lo posible una longitud máxima entre centro de pozo y centro de poste (o base de pared) de 25 a 30 metros debiéndose cuantificar en los volúmenes una manguera de 51 mm de diámetro por subida. La nomenclatura será alfanumérica, formada por el número de pozo de origen más una letra minúscula. En la canalización proyectada, la longitud máxima será 100m entre pozos, con el fin de facilitar el tendido de cable. En los volúmenes de tramos de canalización se restarán 2 m entre pozo y pozo. En las roturas y reposiciones se harán las consideraciones de la siguiente Figura 9.
Figura 9: Rotura y reposición
15.
Figura 8: Levantamiento de canalización
2.
3. 4.
Verificar y diseñar, estableciendo la posibilidad física de instalar los cables entre la sala del distribuidor y la galería de cables, y, entre ésta y el primer pozo de la canalización exterior. Verificar el estado físico de las canalizaciones existentes. Las distancias a identificarse son: centro de pozo centro de pozo, centro de pozo - centro de poste,
En los volúmenes de rotura y reposición se especificarán longitudes, anchos y superficies
VII.
MEMORIA TECNICA
En este documento se encuentra registradas todas las partes del estudio y diseño. Debe constar absolutamente todo el levantamiento de información, planos, cálculo de la demanda, canalización, volúmenes de obra, etc. Para la elaboración de volúmenes de obra se debe tomar en cuenta todos los materiales y trabajos utilizados y realizados y que son remunerados según la planilla p lanilla y precios dispuestos por la CNT.
VIII.
PLANIMETRÍA
El Diseño de la planimetría de los diferentes segmentos de la planta externa que se adjuntan a la memoria Técnica y los Volúmenes de Obra se lo realizo en base al documento TÉCNICAS PARA DIBUJO DE PLANTA “NORMAS EXTERNA_ DE LA CNT E.P ” preparado por el Departamento de Proyectos y Diseño de Accesos. En el cual se indicaran las normas técnicas que comprenden puntos de vista generales completados con hechos demostrados por la experiencia práctica y con recomendaciones de índole técnica. En dicho documento se indican: Técnicas de Dibujo. Escala. Estructuración. Simbología.
IX.
DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE PLANTA EXTERNA.
X.
CONCLUSIONES
En el momento de realizar un estudio para el diseño de una red de planta externa está se conformado por siete principales partes, y para su aprobación cada una de sus partes debe cumplir diferentes requisitos, la correcta ejecución de todos esos requisitos permitirán que el estudio sea aprobado Los volúmenes de obra deben ser constantemente revisados y analizados hasta estar completamente seguros de que están correctos, si está mal realizado puede representar pérdidas económicas y falta o sobra de algún equipo o elemento que estaba mal incluido incluido en los volúmenes de obra. obra. Para realizar el diseño de una de de planta externa se lo debe hacer en la secuencia dada, sería de gran ayuda ir a la par realizando los volúmenes de obra así se puede ir solucionando problemas y tratar de reducir para su realización. XI.
REFERENCIAS
Normas Técnicas para Dibujo de Planta Externa, Departamento de Proyectos y Diseño de accesos de la Corporación Nacional de Telecomunicaciones CNT E.P.
