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ANEXO 18

Sistemas de Presurización

A. 18. 1. Consideraciones generales Los sistemas de telecomunicaciones deben garantizar una óptima condición de transmisión y contar con la seguridad de mantener la continuidad permanente del servicio. Para ello se debe lograr, entre otros factores, un correcto valor de aislación entre los conductores de los cables. Una forma de obtener esto, es evitando que penetre agua o humedad en el interior de los mismos, por poseer daños o defectos en su cubierta protectora o de sus elementos asociados. Para ello, se crea una cámara neumática sellando con tapones los extremos de los cables, en las secciones a proteger, e inyectando aire seco hasta lograr la sobrepresión interna adecuada. Si la cubierta del cable o mangas de empalme tuviesen alguna grieta o perforación, el gas a presión es-caparía por ella impidiendo la entrada de agua dentro del cable (Fig. 1).

Fig. 1 – Sistema de cámara neumática Adicionalmente, este sistema brinda un medio económico y eficiente para la detección y localización de averías en las cubiertas, antes que el servicio se vea afectado. Mediante el uso de indicadores de flujo del gas ubicados en el edificio de la oficina central, el personal de mantenimiento podrá en-terarse rápidamente de la existencia de una fuga del gas. Asimismo esta fuga causa una caída interna de presión y una redistribución de los valores de las presiones a lo largo del cable que permite localizar fácil-mente el punto de la falta. Con ello se con-sigue reducir el tiempo requerido para la reparación. Así, la presurización del cable brinda un medio eficiente para la detección y localización de faltas, antes que el servicio sea afectado. Por otra parte, cuando el cable tiene una amplia capacidad de gas y la falta no es muy grande, ésta puede ser dejada sin reparar por un cierto tiempo permitiendo programar las reparaciones y no te-ner que ser efectuada sobre una base de emergencia. En resumen, la presurización en los cables significa un considerable ahorro en los costos del man-tenimiento y un aumento de la confiabilidad de las redes.

Ing. Oscar Szymanczyk / junio 2014 2

Un sistema de presurización, aplicado a un cable o red de cables, está con-formado por sus fuentes de gas seco, sellos de bloqueo, medidores de flujo del gas inyectado, manómetros que indiquen su presión, dispositivos de registro y/o alarma, distribuidos a lo largo del cable, como ser manóstatos o transductores de presión. Las técnicas de presurización son sencillas de aplicar, tanto en los cables de redes urbanas como interurbanas. El costo de operación es mínimo, si la puesta bajo presión se realiza al instalar el ca-ble, pero puede ser realizado provechosamente en cables ya instalados, aún cuando en estos ca-sos, lograr su estanqueidad puede representar trabajos importantes. Se han estudiado y aplicado varios métodos para evitar la entrada de humedad en los cables para telecomunicaciones, por ejemplo un procedimiento puede ser el de inyectar por un extremo de una sección de cable una sustancia líquida que arrastre la humedad, obteniendo la salida del agua por el otro extremo; se corta la inyección y se cierran los extremos de manera que el cable quede relle-no. La sustancia que se inyecta tiene la propiedad de sellar las pequeñas fisuras y solidificarse de-ntro del cable constituyendo una barrera de alta impermeabilidad. El uso de cables rellenos en instalaciones directamente enterradas es irremplazable. También, con la obtención de cables rellenos, que dispongan de un relleno con punto de goteo superior al de la temperatura interna, producto del calor directo de los rayos solares (60º a 70º); permitirá instalar éstos, en distribuciones aéreas y de manzana. Actualmente se proveen cables con aislación de polietileno, rellenos para cables con gran capaci-dad en pares. Ello hace que muchas administraciones remplacen la adopción de sistemas de presu-rización en cables subterráneos y sistemas aireados en cables aéreos, diseñando la instalación de cables rellenos en el total de la red. Sin embargo, aún en estos casos, los sistemas de presurización deben seguir utilizándose para los cables existentes subterráneos, que en alta proporción disponen de aislación de papel, lo que los hace en extremo vulnerables.

A. 18. 2. Objetivos y ventajas de la presurización Al presurizar un cable mediante la inyección de un gas seco a presión, se persigue el propósito de mantener dentro del mismo, una presión superior a la atmosférica y/o hidráulica a la que esté some-tido; para protegerlo contra la penetración de humedad o agua, en caso que presente una fisura o perforación en su cubierta protectora o en algún cierre de empalme. La experiencia ha demostrado que cuando una red de cables se presuriza se obtienen los siguien-tes beneficios: 1º) Se reduce la cantidad de averías de circuitos, asegurando la continuidad del servicio y con

la consiguiente reducción de quejas por parte de los abonados.

2º) La circulación continua de gas seco, permite el secado permanente del cable, conservando así intactas las características de aislamiento de los cables, aún en casos de fallas graves en sus cubiertas. Ello permite asimismo, la transmisión de información en altas frecuencias o ve-locidades digitales.

3º) La localización y reparación de fallas en las cubiertas y mangas de empalmes, pueden ser llevadas acabo prontamente y mediante composturas sencillas, antes que los circuitos sufran interrupciones o que resulte dañado el servicio. De este modo se evita la sustitución de sec-ciones de cables, tener que abrir su cubierta o mangas de empalmes.

4º) Se puede programar las reparaciones en jornadas normales de trabajo y/o en épocas favo-rables, en lugar de acudir a reparaciones en condiciones de emergencias. Con el sistema de alimentación continua, se pueden ignorar las fallas pequeñas en los cables o aplazar su re-paración indefinidamente.

ANEXO 18 – PLANTA EXTERNA 3

5º) La localización de fallas resulta fácil, mediante sensores de presión ubicados apropiadamen-te a lo largo del cable.

6º) Los costos de mantenimiento se reducen, al disminuir los gastos de mano de obra del per-sonal administrativo, técnico y operativo, para la atención y reparación de averías.

A. 18. 3. Limitaciones del sistema Los puntos detallados a continuación no condicionan la aplicación de sistema, pero obligan a la adecuación de la red en los casos requeridos y/o tomar las precauciones necesarias. 1º) El mantener un cable presurizado no impide que se produzcan averías en los circuitos como

consecuencia de daños importantes en las cubiertas de los cables. Por ejemplo, secciona-miento de cables producidos por máquinas excavadoras, zanjadoras, etc.

2º) El gas a presión sólo puede aplicarse a los cables cuyas cubiertas y accesorios tales como, mangas de empalmes, bobinas de carga, cajas de amplificadores, etc. puedan resistir la pre-sión interna máxima prevista.

3º) La distancia entre el punto más alejado de la red y el punto de inyección debe limitarse, de modo que en caso de fuga por fallas en la cubierta del cable, no descienda la presión, antes que funcione el dispositivo de alarma y pueda procederse a la reparación.

4º) Para la aplicación de este sistema se deberá contar con una red de cables en la cual no existan empalmes bloqueados con parafina u otro material similar, ya que estos impiden el li-bre paso del gas.

5º) Su implementación debe ser complementada con métodos apropiados los que incluyan la medición precisa de la presión y/o del flujo del gas y a procedimientos que permitan localizar y reparar las fugas importantes mucho antes que el servicio pueda resultar afectado.

No solo se deben establecer las limitaciones técnicas de aplicación, sino también las de orden económico. En todos los casos debe estudiarse la opción de utilizar o programar el uso de otras técnicas protectivas, como ser, blindajes mas confiables, cables y empalmes rellenos, etc., adop-tando la alternativa mas conveniente en función de la inversión y del mantenimiento. El disponer de personal afectado a estas tareas o el de espacios requeridos en las centrales puede incidir en la elección del mejor sistema protectivo a implementar.

A. 18. .4. Definiciones - unidades Es conveniente precisar para su correcta utilización, conceptos básicos e indicar las unidades de medición, tanto decimales como inglesas, de uso corriente en estos sistemas y sus equivalencias. A fin de facilitar su empleo y que los resultados de las mediciones se expresen en pocas cifras, las unidades que mas frecuentemente se utilizan son realmente múltiplos y submúltiplos de las unida-des fundamentales.

A. 18. .4. 1. Presión hidrostática La presión en un punto del seno de una masa líquida en reposo depende úni-camente de la altura del nivel del líquido a dicho punto. Para el sistema métrico decimal es:

P = presión g/cm2

Pe = peso específico g/cm2 h = altura cm

P = Pe h


A cada centímetro de columna de agua sobre un cable sumergido instalado en una cámara de re-

gistro anegada le corresponde un incremento de presión de 1 g/cm2. Como ejemplo, si un cable en una cámara de registro está sumergido a una profundidad de 200 cm, éste estará sometido a una

presión de 200 g/cm2.

A. 18. .4. 2. Presión neumática relativa La fuerza que ejerce un gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene recibe el nombre de presión neumática. La presión relativa es la presión medida en un cable por intermedio de un manómetro (manométri-ca) al valor de la presión atmosférica ambiente. En éste no se tiene en cuenta la presión barométri-ca, la altitud respecto al nivel del mar, ni la temperatura reinante en ese punto. Es decir es la dife-rencia entre la presión interna en el cable y la exterior en ese punto.

En unidades decimales se expresa en: g/cm2 M (manomética)

En unidades inglesas se expresa en:

libras por pulgada cuadrada manomética, psig (pound per square inch - gauge).

A. 18. .4. 3. Presión absoluta Se denomina presión absoluta a la presión medida en el interior de un cable con relación a la atmósfera, mas la presión atmosférica reinante en ese punto. Para el sistema de unidades decimales, se define como condiciones normales de presión y tempe-

ratura a las mediciones neumáticas a 103.33 g/cm2 y 20 ºC, al nivel del mar.

En unidades decimales la presión absoluta se expresa en: g/cm2 A La relación entre lecturas absolutas y relativas es: Para el sistema de unidades inglés se define como condiciones estándar a:

14.7 lb/pulg2 y 68 ºF ( 20 ºC ), al nivel del mar ( 45 º de latitud ). En unidades inglesas la presión absoluta se expresa en:

libras por pulgada cuadrada absoluta, psia ( pound per square inch absolute ). La relación entre lecturas absolutas y relativas es: En la siguiente tabla se indican los valores de la presión atmosférica, expresadas en las diferentes unidades utilizadas en presurización:

VALORES NORMALIZADOS DE PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Presión Atmosférica Unidad

101325 N/m2

1.0132 Bar

1013.2 Mbar

1.033 Kg/cm2

14.7 Lb/pulg2 (PSI)

10.3 Columna de agua en metros

760 = 1 Atm. Mm Hg

g/cm2 A = g/cm2 M + 1,0333

psia = psig + 14.7


A. 18. .4. 4. Presión corregida Se denomina presión corregida al valor de la presión interna de un cable que tiene en cuenta la pre-sión barométrica, la altitud respecto al nivel del mar y la temperatura ambiente en ese punto.

A. 18. .4. 5. Capacidad neumática La capacidad neumática de un cable representa ser el volumen total del espacio libre da-do por la diferencia entre el volumen interior a la cubierta y el espacio ocupado por los conductores, material aislante, etc. La capacidad neumática varía en relación directa, con la cantidad de pares y el calibre de los con-ductores del cable.

En unidades decimales se expresa en litros ó m3.

En unidades inglesas se indica en pies cúbicos, ft3.

Sus equivalencias son: ft3 = 0.0222832 m3

m3 = 35.31 ft3 El volumen de un gas aumenta cuando se disminuye la presión o aumenta la temperatura, mientras que el volumen disminuye al aumentar la presión o disminuir la temperatura. Por ello es necesario, al hablar del volumen de un gas, indicar las condiciones de presión y tempe-ratura a la que se encuentra. Para mediciones del volumen de un gas V; de presión P; de temperatura T, en condiciones de trabajo t, en condiciones normales n, al nivel del mar, se cumple que: Vt ( Pt / Tt ) = Vn ( Pn / Tn ) Ley de los Gases Perfectos En unidades decimales:

Pn = 1.0333 Kg./cm2 A

Pt = Presión medida en Kg./cm2 + Pn

Tn = 20ºC + 273 = 293 ºK

Tt = Temperatura medida en ºC + 273

Vn = m3 N volumen normal (volumen a nivel de mar)

Vt = m3 volumen en condiciones de trabajo,

En unidades inglesas:

Ps = 14.7 psia

Pt = Presión medida en psig + Ps

Ts = 68 ºF + 460 = 528 ºR

Tt = Temperatura medida en ºF + 460

Vs = scf (standard cubic feet) pies cúbicos estandar,

Vt = cf (cubic feet) pies cúbicos Para convertir ºC a ºK (absoluto) se efectúa: ºC + 273 = ºK Cuando el gas suministrado por el compresor-secador llega al tablero distribuidor a una temperatura de 18ºC (60ºF), se puede utilizar la relación simplificada:


Por ejemplo, si un volumen de 100 CF, mide una presión de inyección de 10 PSIG representa en condiciones normales:

A. 18. .4. 6. Capacidad neumática específica de un cable La capacidad neumática por unidad de longitud se denomina capacidad neumática específica del cable. Es la masa ( o volumen ) de gas que se puede inyectar en una cierta longitud del cable, au-mentando en una unidad la presión aplicada. En unidades decimales se puede expresar como la relación: litros / metro La unidad de capacidad neumática (UCN) se define como la capacidad neumática que representa un determinado tramo de cable, cuando se le inyecta una cantidad de gas equivalente a un litro, en

condiciones ambientales norma-les, su presión aumenta en 1 g/cm2.

A. 18. .4. 7. Flujo gaseoso (Caudal) Es de interés práctico a la determinación del tamaño de una eventual avería en la cubierta de un cable, el valor de la velocidad de desplazamiento del volumen de gas, que ocupa su capacidad neumática. Tal cálculo de estimación se realiza por comparación. A la relación entre el volumen de gas que se traslada en un cable, con respecto al tiempo que tarda en hacerlo, se denomina flujo o caudal gaseoso. Se puede definir dos tipos de flujos, el flujo másico o el flujo volumétrico. El primero se refiere a la masa de gas que pasa por un punto dado del cable, por unidad de tiempo (g/min). Mientras que el segundo se refiere al volumen que pasa, por unidad

de tiempo (l / h ó m3/día).

Al igual que para el estudio de la capacidad neumática se establecen comparaciones entre condi-ciones normales y de trabajo. Para obtener las expresiones de estas relaciones basta sustituir en la fórmula V P / T , el volumen por el flujo: y para un valor de temperatura dado: Fn Pn = Ft Pt En unidades decimales:

g / min gramo / minuto

l / min litros / minuto

m3 / día metro cúbico / día

l n / min litros normales / minuto

m3 n / día metros cúbicos normales / día

V Cn = ----------

P

Vs Ps = Vt Pt

Vs = Pt Vt / Ps = (10 + 14.7) 100 / 14.7 = 108 scf

1 litro 1 UCN = --------------

1 g/cm2

Fn ( Pn / Tn ) = Ft ( Pt / Tt )


En unidades inglesas:

Para las condiciones estándares (normales) establecidas:

scfh (standard cubic feet per hour) pies cúbicos estándar por hora

scfd (standard cubic feet per day) pies cúbicos estándar por día Para las condiciones de trabajo, dadas:

cfh (cubic feet per hour) pies cúbicos por hora

cfd (cubic feet per day) pies cúbicos por día

A. 18. .4. 8. Resistencia neumática Según el tipo y fabricación de un cable, el 50 al 70% de su interior está representado por espacio libre al paso de un gas, que denominamos volumen neumático. Los conductores de los cables divi-den este espacio en muchos pequeños canales, por los que puede circular el aire seco. Las carac-terísticas estructurales de un cable determinan la cantidad, tamaño y configuración de los canales y estos tres factores pueden determinar a su vez, la resistencia opuesta por el cable al paso del gas. Tal resistencia se denomina resistencia neumática y es debida principal-mente a la fricción del aire en movimiento contra las paredes de estos canales. Esta resistencia neumática es por definición la resistencia que una longitud de cable opone al paso de un gas en régimen estacionario. Esta resistencia es proporcional a la diferencia de presión que existe entre los extremos de dicha longitud e inversamente proporcional al flujo (volumétrico o mási-co) del gas. La resistencia neumática se expresa como: Donde: Rn = Resistencia neumática

P = Diferencia de presión en la longitud considerada

Q = Caudal (flujo volumétrico o másico)

A. 18. .4. 9. Resistencia neumática específica La resistencia neumática específica es por definición la resistencia neumática de un cable, por uni-dad de longitud (1 Km). Se expresa como: Siendo la resistividad neumática de un cable la resistencia ofrecida en la sec-ción transversal libre de un cable (a), por su longitud (l), expresada en km:

Rn = (Pa / Q) l La relación entre la resistencia neumática específica Rne, de un cable y su resistividad neumática Rn será:

Rn = Rne l

En unidades decimales es definida como unidad de resistencia neumática (URN), a la resistencia ofrecida a un flujo de gas en régimen permanente, para un cable que produzca una caída de pre-

sión de 1 g/cm2 cuando por el circula el paso de un litro de gas, en el término de una hora, medido

en condiciones normales.

Rn = P / Q

Rne = (P / Q)


En el sistema inglés una unidad de área en sección transversal es la correspondiente a un cable que tenga una pulgada de diámetro exterior. Si el cable dispone de un diámetro externo de 1 pulga-da, una longitud de 1000 pies, la diferencia de presión es de 1 psig (pound per square inch-gauge), y el caudal mide 1 cfh (cubic feet per hour), resulta que el cable tendrá una resistencia neumática de 1 URN, unidad de resistencia neumática.

A. 18. .4. 10. Amortiguación Designamos como amortiguación la disminución progresiva en el tiempo de ciertas magnitudes ca-racterísticas de un fenómeno. Teóricamente la duración de amortiguación total de una oscilación manomética, debida a un brusco cambio de presión ocurrido en un punto del cable, es infinita.

A. 18. .4. 11. Constante de tiempo neumática Para los cálculos se utiliza como criterio, el tiempo de amortiguación o lapso durante el cual la am-plitud de la oscilación se ha reducido a una cierta fracción de su valor inicial. Esta fracción es en algunos casos 0.50, mientras que en otros, tiene un valor de 1/e = 0,368 del valor original. A este período se le denomina constante de tiempo neumática o de amortiguación.

La constante de tiempo neumática (, es el resultado del producto del valor de la resistencia neumática (Rn), por el de la capacidad neumática (Cn), para un tramo de cable considerado. También se puede expresar como el producto de la resistencia neumática específica del cable (Rne), por su capacidad neumática específica (Cne) y por el cuadrado de la longitud del tramo con-siderado.

A. 18. .4. 12. Régimen estacionario Conectemos un cable a una fuente de presión encontrándose el extremo alejado abierto, permitien-do el libre escape del gas. Inicialmente el cable estará lleno de aire a la presión atmosférica. El gas inyectado penetra comprimiendo al aire existente. Debido a la resistencia neumática del cable, se requiere un cierto tiempo para poner en movimiento el total de la masa inerte de gas. A medida que el gas penetra y llega a un punto, éste eleva su pre-sión; lo que se repite en toda la longitud del cable. En un instante dado podremos trazar un gráfico de presiones, con el resultado de curvas cóncavas (Fig. 2). Estas curvas, en cuanto se produzca el escape libre del gas por el extremo abierto, se transfor-marán en una recta, siempre que se mantenga en los distintos puntos del cable valores de presión y caudal constantes. A tal estado, se le de-nomina de régimen estacionario. Se dice que la presión de un cable ha adquirido el estado de régimen estacionario, cuando ha

transcurrido un tiempo superior a 5 después de manifestarse una perforación. La constante de tiempo es la base para el cálculo a seguir en la determinación de la distancia de separación entre manóstatos.

1 g /cm2 1 URN = -------------- 1 l / h

= Rn Cn

= Rne Cne


Fig. . 2 – Variación, presión - longitud de red

A. 18. .4. 13. Factores de conversión Para lograr el pasaje de unidades del Sistema Métrico Decimal a otros sistemas, o viceversa, me-diante el uso de factores, se incluyen las siguientes tablas de conversión:

FACTORES DE CONVERSIÓN LONGITUD -- SUPERFICIE


FACTORES DE CONVERSIÓN VOLUMEN – PESO - TEMPERATURA

FACTORES DE CONVERSIÓN PRESIÓN – FLUJO - RESITENCIA NEUMÁTICA


Ejemplos de aplicación de las tablas: 2 pulgadas 2.54 = 5.08 centímetros

5.08 centímetros 0.3937 = 2 pulgadas

A. 18. .5. Aplicación del sistema En los cables que disponen de aislamiento en papel o pulpa de madera, la entrada de agua produce inmediatamente bajo aislamiento o cortocircuito eléctrico directo. Sin embargo la impregnación de este material con el agua, provoca el aumento de su volumen, formando un bloqueo natural al paso del agua. Con ello se pondrá una barrera al desplazamiento y entrada de mayor cantidad de agua. Por otra parte, al afectar a los conductores cercanos a la falla de la cubierta, es más fácil la localiza-ción de la falta eléctrica. También se ubicará rápidamente la falla en la cubierta, con su consiguiente reparación. En particular se evita el cambiar tirones enteros de cables entre cámaras de registro. Los cables con aislamiento plástico, que poseen mayor resistencia al ataque del agua, tienen aún mayor necesidad del uso de la presurización, que los cables que llevan aislamiento de papel o pulpa de madera. Esto obedece a que el agua que ha logrado penetrar puede no causar daño inmediatamente, pero al hallar poca resistencia a su paso se desplaza por el interior del cable. a semejanza de un tubo corre libremente por él y acaba penetrando a través de micro-porosidades o grietas del aislamiento a los conductores, afectando eléctricamente a los mismos. Con peor consecuencia el agua puede llegar hasta los empalmes de los cables y afectar a sus co-nectores, produciendo faltas al servicio o degradando los valores de transmisión y por consecuencia a la calidad del servicio. Así, las averías eléctricas pueden no presentarse inmediatamente y casi siempre ocurren en lugares alejados al de la falta física. Estas faltas eléctricas son de difícil localización y mas costosa solu-ción. Aún halladas y reparadas, no existe ningún medio para localizar la grieta o perforación en la cubierta que permitió el paso del agua, con lo que se deja al cable con una fuente potencial, de nuevas averías. La tendencia, en muchas empresas de telecomunicaciones, es instalar íntegramente cable con ais-lamiento de polietileno y uso total de cables con relleno de petrolato, tanto en cables de enterrado directo, subterráneos canalizados, aéreos, de manzana o interior. Sin embargo el uso de los siste-mas de presurización para cables multipares, a cuadretes, coaxiales, de fibras ópticas o guías de onda existentes es imprescindible. Sobremanera para facilitar la detección rápida de daños en su cubierta, intencionales o no. Muchas administraciones adoptan presurizar todos los cables subterráneos, ya fuesen de conducto-res aislados en papel o en polietileno, incluyendo las subidas laterales. Otras administraciones con-sideran su uso para las centrales con mas de cinco cables, utilizando para las mas pequeñas, ca-bles rellenos. En cables aéreos y de manzana se puede adoptar el método de respiración libre (aireado) o el uso de cables herméticos. Estos no se presurizan, ya que cualquier falta allí, podría disminuir o incluso dejar sin presión protectora a la instalación subterránea, de mayor gravitación en el servicio. Hay que considerar que los cables aéreos no estarán sumergidos en agua, por lo que se reduce su grado afectación. Además en este caso, la cantidad de laterales, con sus ex-tensiones a manzana o ramales aéreos, imposibilitan el trazado de curvas gradientes, lo que impide la detección rápida de las faltas.


A. 18. 5. 1. Respiración del cable El agua misma, no logra generalmente introducirse por la cubierta de un cable, pero no ocurre lo mismo con el vapor de agua que siempre lo consigue al producirse una succión capilar, a la que se le denomina respiración del cable. La respiración del cable, es un fenómeno causado por los cambios de la temperatura en el interior de los cables aéreos no presurizados. El aire dentro de estos cables se dilata cuando la temperatura ambiente sube y por lo tanto se establece un aumento de la presión interior. En las horas del día, al reinar sobre un cable una temperatura al sol de 40 ºC, en el interior del mis-mo habrá por lo menos 10 ºC mas, es decir de 50 a 60 ºC. Si existiese alguna fisura en la cubierta, o en alguna manga de empalme, ésta presión obligará a que el aire del interior salga por ella. Por el contrario, generalmente por la noche, cuando la temperatura baja, el aire dentro del cable se con-trae y el aire del exterior es as-pirado hacia adentro a través de la hendidura de la cubierta. Los descensos de temperatura se producen del paso del día a la noche, en lluvias, etc. es decir justamente en condiciones de mayor humedad ambiente, lo que ocasiona que el aire que ingresa lo haga con alto porcentaje de humedad, la que rápidamente se transforma en agua. En los cables con cubierta plástica, se produce además, un efecto de difusión a través de la misma, debida al gradien-te de vapor entre el exterior y el interior del cable.

A. 18. .5. 2. Tipos de faltas Aún cuando los cables fuesen fabricados y tendidos cuidadosamente, están expuestos permanen-temente a sufrir fallas en sus cubiertas y mangas (cierres) de empalmes. Por otra parte la fabrica-ción no ha podido evitar la aparición de grietas, ni porosidad en las cubiertas, que son la principal causa potencial de averías eléctricas de los cables o empalmes. Son otras de las causas de avería: mala ejecución de las obras de instalación, la acción de roedores e insectos o movimientos del te-rreno. Podremos clasificar las causas de fallas en tres categorías: estructurales: por fuentes exter-nas y por agentes eléctricos o químicos. a) Fallas estructurales

Estas fallas se refieren a fisuras o grietas en las cubiertas de los cables, causadas por anomalías en la fabricación o por fatiga en el material. Porosidad o agrietamientos de las uniones de los cierres de empalmes son algunas de las causas mas frecuentes b) Fallas por fuentes externas

Estas fallas son causadas por la acción de personas, máquinas, insectos, hielo, movimientos del terreno o mala ejecución de las obras de tendido y empalmes tales como cortaduras, aplastamiento, golpes, abrasión quema-duras, incendio, perforaciones de balas, caídas de postes, etc. c) Fallas causadas por agentes eléctricos o químicos

Estas fallas son ocasionadas por rayos, aproximaciones o contactos con cables de energía, corro-sión electrolítica o química, etc. No importa cual sea la naturaleza de la falla, ni el tipo de cable, es-tas causas serán siempre una fuente potencial de degradación o interrupción del servicio. A través de ellas, la humedad podrá alcanzar el núcleo del cable, bajar su valor de aislamiento y crear faltas en los conductores, con las consiguientes fallas del servicio, atenuación de la señal, diafonía, etc.

A. 18. .5. 3. Métodos de presurización Las distintas administraciones pueden adoptar diversos procedimientos de inyección, detección de faltas y sistemas de alarmas (Fig. 3).


Fig. 3 – Formación de la cámara neumática en un cable de acceso Existen tres métodos fundamentales, para mantener cierta presión gaseosa en las redes de teleco-municaciones, estos son los de alimentación estática o periódica, por flujo continuo o por flujo conti-nuo por tubería. El método mas utilizado es el de flujo continuo. Sin embargo, esto no puede generalizarse pues cada administración tiene sus propias necesidades y métodos particulares de utilización. Con respecto a la detección de faltas y sistemas de alarmas, el método mas sencillo consiste en disponer de caudalímetros que accionan sistemas de alarma, cuando el cable supera un consumo predeterminado, el que es función del tamaño de la falta, tipo de cable, servicio que presta, etc. La toma de los valores de presión y la confección de las curvas de gradiente se efectúan manualmente en puntos específicos, para cada caso. Otras técnicas adoptan la instalación de contactores, traduc-tores o sistemas completos de telemetría a) Método de alimentación estática El método de alimentación estática fue el primer método de presurización utilizado en las redes de telecomunicaciones. Consiste en la inyección de gas seco comprimido proveniente de cilindros neumáticos de nitrógeno (Fig. 4).

Fig. . 4 – Método de alimentación estática


En sus orígenes (1928), se emplearon cilindros que contenían gas carbónico seco, para inyectar en los cables troncales, es decir en proteger los de mayor importancia para el servicio, los de enlace entre centros de conmutación. Debido a su lento accionar, para la detección de alarmas, se susti-tuyó por gas nitrógeno seco comprimido. A los fines de disponer rápidamente de la protección de los cables, su utilización requiere el empleo inicial de equipos compresores-secadores. Se acoplan éstos a los cables, hasta que la presión al-

cance un nivel especificado, normal-mente de 700 g/cm2 (10 psig). En esas condiciones se corta el

suministro del aire seco y se conecta a los cables cilindros de gas nitrógeno seco comprimido. En este método la presión es monitoreada continuamente por dispositivos sensores (manóstatos), los cuales están ubicados a ciertos intervalos, a lo largo de los cables y conectados a un circuito de alarma. Cuando debido a las fugas de gas, causadas por fallas o roturas en las cubiertas de los cables, la presión disminuye a un valor de protección previamente establecido, normalmente de 420

g/cm2 (6 psig), se activa el equipo de alarma. En ese momento se procede a efectuar una inyección

de gas y se restablece la presión a su valor normal. Tal método se utiliza mayormente en las redes de características particulares, pues para que resulte confiable y operativo, es necesario que las cubiertas conserven un alto grado de hermeticidad. Lo que significa elevados costos de mantenimiento. De lo contrario obliga a establecer cargas frecuen-tes de gas, lo que también incrementa los costos de operación: transporte y reposición. Los requerimientos de fuertes caudales en momentos de emergencia limitan su utilización, se em-plean generalmente en redes de abonados de longitud reducida, tramos estancos de la red de enla-ce interurbana, instalaciones de edificios particulares o ayuda a partes específicas de la red: cruces de puentes, ríos, vanos aéreos, etc. b). Método de flujo continuo Este método consiste en la inyección permanente y a presión constante de gas seco en el cable. En la década del 40, debido al rápido avance de la tecnología se comenzó a utilizar equipos compreso-res - secadores, que originaban grandes volúmenes de gas. De esta forma se consigue mantener una presión estacionaria, igual a la mínima especificada. Estas fuentes están constituidas por com-presores, secadores y filtros del aire ambiente. Que representa al gas realmente utilizado (Fig. 5).

Fig. . 5 – Elementos distribución-medición, alarmas y alimentación

Bloques de distribución con controladores de flujo

Cuadro de lámparas y señal acústica

Tipo RTS 5000


El sistema entrega entonces aire filtrado con una presión media hasta 1,5 Kg/cm2 (1 Kg/ cm

2 de

trabajo) utilizada en cables coaxiales y una presión baja de hasta 1 Kg/cm2 (0,5 de trabajo, 0,7 en

USA ), con un grado de humedad del 2 %, medido a temperatura de 20 ºC y a presión atmosférica normal. Es conveniente el uso de sistemas con doble generación de aire, los que mediante dos ca-minos se puede mantener uno de ellos sin aire, para poder efectuar reparaciones. En redes muy extensas pueden instalarse equipos suplementarios para el suministro del gas o combinarse este método con el de alimentación estática, para el uso en las secciones mas alejadas o comprometidas. Para aumentar la eficiencia de este sistema se recurre a la división de los tramos del cable, en sec-ciones estancas independientes. Estas secciones pueden estar comprendidas entre 10 y 25 Km. (Fig. 6).

Fig. . 6 – Secciones estáticas en cables de enlace La alimentación continua, a diferencia de la estática, no requiere para su aplicación, de un alto gra-do de hermeticidad en los cables. Permite ignorar fugas pequeñas, mientras pueda mantenerse la presión de protección mínima requerida. En la mayoría de los casos, este sistema resulta mas confiable y económico, ya que los cables están mejor protegidos y permite soportar pérdidas normales mayores que en el sistema estático, con menores valores de presión. En efecto, en un sistema de flujo continuo, el aire que se escapa por los orificios de la cubierta es inmediatamente remplazado por el inyectado al cable desde la fuente de gas comprimido. Este sistema está específicamente indicado para la protección de cables urbanos, tanto de líneas para abonados como para enlaces. c). Método de flujo continuo por tubería Este método consiste en la inyección permanente de gas seco por intermedio de tuberías instaladas paralelamente a los cables (Fig. 7). El gas transporta-do por las tuberías, se inyecta a cada cable, por medio de ciertos equipos de dis-tribución, colocados a intervalos de unos dos kilómetros, a lo largo de la red de cables. Como la presión reinante en la tubería es relativamente alta y su régimen de flujo es elevado, se dispone de este modo de un importante volumen de gas seco en cada punto de la red. De esta for-ma, como ningún punto de la red se encuentra a mas de un kilómetro de la fuente de gas, la presión interior del cable puede mantenerse en un nivel apropiado, en tanto se localizan y reparan las fu-gas que se produzcan, por importantes que ellas fuesen. En este sistema la tubería de alimentación debe tener una resistencia neumática baja y ser herméti-ca. Por ejemplo se podrá utilizar tubos plásticos reforzados o con recubrimiento de capas de alumi-nio. Las tuberías se conectan a un medidor de flujo, que detecta y envía una señal de alarma cuan-do hay un con-sumo en exceso.


Fig. . 7 – Método de alimentación continuo Este sistema es eficaz y práctico, cuando la longitud de la red a proteger de abonados o de enlaces es muy grande o cuando su resistencia neumática es muy alta, tal que impide que las secciones alejadas lleguen a alcanzar la presión adecuada. Las canalizaciones subterráneas pueden tener previsto ductos intersticiales de pequeño diámetro, apropiados a la instalación de los tubos plásticos, necesarios a la implementación de este sistema (Fig. 8).

Fig. . 8 – Canalización equipada con ductos para presurización

A. 18. 6. Discusión de las magnitudes a utilizar Las magnitudes que deben considerarse en relación con el flujo de gas en los cables, son las si-guientes: a) Presión absoluta

b) Resistencia neumática total

c) Capacidad neumática

e) Constante de tiempo neumática


A. 18. 6. 1. Variación de presión en el cable La presión del gas en un cable presurizado, si éste no tiene fugas, con temperatura circundante igual en todo su recorrido, después de transcurrido un cierto tiempo, tomará un valor en cada punto de su longitud igual a la presión de alimentación. Si ocurriese una fuga a cierta distancia desde el punto de alimentación, la presión se reduciría gra-dualmente en la dirección del flujo, en razón de la resistencia neumática del cable. La presión toma su mínimo valor en el punto de la fuga y después de transcurrido un cierto tiempo, el que depende del cable. Si el sistema es con alimentación a régimen estático, la curva sufrirá un decremento ge-neral, hasta perder por último la presión protectiva (Fig. 9).

Fig. 9 – Efecto de fuga en sistema con alimentación estática

Si se trata de un sistema con alimentación a flujo continuo. Desde el punto de fuga tomará un valor aproximadamente constante igual a ese valor mínimo y el flujo de fuga será igual al de alimentación (Fig. 10).

Fig. 10 – Efecto de fuga en sistema con alimentación a flujo continuo En régimen estacionario, la presión varía en el cable, según una ley parabólica. Para calcular el flujo mínimo de protección, estudiando su desarrollo podremos encontrar un valor aproximado aceptable. Sin embargo para localizar una fuga, debido a las variaciones internas de la resistencia neumática, el gráfico resultará compuesto por una serie de curvas, por lo que se debe utilizar métodos gráficos aproximados.


Para que el sistema de presurización funcione correctamente, es necesario que sus niveles de pre-sión conserven ciertas proporciones de los valores objetivos, mínimo y máximo. a) Los valores de presión mínima, dependerán de la profundidad máxima pro-bable a la que esté sumergido un punto cualesquiera del cable. Para una altura de agua de un metro la presión mínima

a de ser 100 g/cm2 (1.6 psig). En los cables subterráneos las presiones mínimas se mantienen en el

orden de 360 g/cm2 (6 psig) y en los aéreos, de 180 g/cm

2 (3 psig).

b) Los valores de presión máxima permisible, son determinados por el tamaño del material, y las condiciones de las mangas de los empalmes. Normalmente la presión máxima se fija en el orden de

700 g/cm2 (10 psig). c) Los valores de niveles estables mínimos, son los que se consideran necesarios, para garantizar la protección de los cables durante un tiempo prudencial al ocurrir una falla, aún cuando dichos ca-bles estén completamente sumergidos, En la práctica, la presión objetiva está dada en el orden de

60 g/cm2 (1 psig), por encima del valor de presión mínima. El procedimiento que se sigue para llegar al valor de presión mínima u objetiva, consiste en corregir suficientes fallas, durante la fase inicial de presurización. Mientras mayor condición de hermeticidad en los cables, se obtenga, mas altas pueden ser las presiones objetivo. Empero, manteniendo cierto nivel de perdida ya no resulta económico corregir escapes pequeños. El límite de seguridad lo fija, entre otros factores, las características climáticas de la región, la pro-fundidad máxima de las cámaras y el tipo e importancia de la red. Se debe diferenciar los criterios a adoptar ya fuesen cables para líneas de abonados, de enlace urbano o enlace interurbano En un sistema de alimentación estático, se debe impermeabilizar los cables lo antes posible, ce-rrando luego la alimentación, una vez obtenido el valor de presión de protección requerido. Como en caso de fuga, se dispone de menor cantidad de gas, que en el sistema continuo, conviene adoptar

un valor de 650 g/cm2

En un sistema de alimentación por flujo continuo, se puede adoptar una presión de inyección de 500

g/cm2. Se adopta este valor, pues toma en cuenta no generar turbulencias en el interior del cable, lo que origina mayor resistencia neumática con sus consecuentes inconvenientes de inyección del gas y en la rapidez para el accionar de las alarmas. Además no daña los cierres de empalmes por sobre presión y mantiene satisfactoriamente el valor

de presión de protección en el punto mas alejado de la red. Este último valor se fija en 350 g/cm2

para cable de abonados y de 400 g/cm2 para cable de enlace entre oficina (valores asignados por

Telefónica de Argentina).

A. 18. 6. 2. Capacidad neumática del cable La capacidad neumática de un cable varia en forma inversa al valor de la resistencia neumática. Para un mismo tipo de cable la capacidad neumática es directamente proporcional a la cantidad y al diámetro de los conductores. Podremos efectuar cálculos de la capacidad neumática en un cierto cable, mediante el uso de ta-blas que nos indican por ejemplo, la relación de la capacidad neumática lineal de un cable de 100 pares, en función del diámetro de sus conductores (Fig. 11), o la relación entre la capacidad por unidad de longitud, para distintas cantidades de pares y diferentes calibres en cable (Fig. 12). Los valores aproximados, para cables de otras características, se pueden hallar extrapolando, con la aplicación de la regla de proporcionalidad apropiada al caso.


A. 18. 6. 3. Flujo de protección Al proyectar la puesta bajo presión de una red de cables, es preciso conocer el flujo mínimo de gas que debe ser alimentado desde la fuente de gas o des-de el gas almacenado en el cable, para im-pedir que penetre humedad o agua en puntos de fuga de los cables, en el caso que estén circuns-tancialmente sumergidos. La relación empírica entre el diámetro de un orificio circular producido en la cubierta del cable y el flujo mínimo de protección esta dado en el gráfico de la Fig. 13.

Esta curva ha sido confeccionada con buen margen, considerando las peores circunstancias. Las fugas en forma alargada, como grietas, necesitan menos valores del flujo de gas para proporcionar la protección requerida.

Fig. 12 – Capacidad neumática vs capacidad y calibre

Fig. 11 – Capacidad neumática vs calibre para un cable de 100 prs

Fig. 13 – Flujo de protección mínimo vs diámetro del orificio de fuga


El valor del flujo de fuga, es función de la dimensión del orificio y de la diferencia de presión P .

Para orificios de pequeño diámetro (d) puede utilizarse para hallar el valor del flujo de fuga del gas q, la expresión: Donde: q g/min

d mm

P g/cm2

El caudal de régimen a un estado de carga constante, es el que permite en la parte mas distante, lograr la presión protectora establecida. El caudal de alarma, se podrá lograr en forma empírica, practicando una avería ficticia de 2,50 mm de diámetro, en un punto del cable en su ubicación mas distante desde la oficina central. A esta falta se la afecta de una columna de mercurio equivalente a una de agua de 1,50 m. Los valores de 2,50 mm y 1,50 m son parámetros fijados como promedio. Como ejemplo, para un cable de 600 pares, con conductores de calibre 0,90 mm y una longitud de 2500 m, se puede obte-ner: Caudal de régimen 20 l/h

Caudal de alarma 70l/h

Caudal de urgencia 100 l/h Suponiendo que en este cable se produjo una avería, resultará que transcurrido un dado tiempo se establecerá un consumo de: Para 1/2 hora 80 l/h

1 hora 90 l/h

2 horas 100 l/h

3 horas 105 l/h

Es decir que de la marcha del flujo podremos establecer el tipo de avería y su grado de urgencia. Como valores indicativos, podremos decir que un: Cable nuevo, recién instalada la presurización, se obtiene 0 l/h

Cable interurbano, de larga distancia 2 l/h

Cable entre centrales urbanas 5 l/h

Cable de abonado bien mantenido 8 l/h

Cable de abonado regular 11 l/h

A. 18. 6. 4. Flujo de fuga aceptable Desde un punto de vista económico, conviene admitir cierto flujo total de fuga, en una red de cables presurizados, pero a condición de que la presión no descienda en ningún punto, a un valor que no permita asegurar la protección o que dificulte la localización de faltas. En un sistema de alimentación a flujo continuo los gastos de localización y reparación de las fugas pueden ser superiores al costo de alimentación del gas que se pierde por esas fugas, por lo que éstas conviene tolerarlas. Lo importan-te es limitar este flujo, a un valor suficiente para mantener la presión mínima re-querida, en cualquier punto de la red. Conviene que la suma total de fugas, no supere comprometiendo al caudal necesario para situaciones de emergencia, en la central.

q = 22,1 d2 P


El valor del flujo admisible, depende del tipo y de la importancia del cable, de su longitud, del siste-ma de alimentación y del costo estimado para las reparaciones. Valores indicativos, para los distin-tos cables, son: 2 g/h por Km cables de enlace

10 g/h por Km cables de abonados En condiciones de temperatura y presión normales, 1 g/h corresponde a 0,013 l/min. Para cables con aislamiento en plástico, puede admitirse un valor de flujo de fuga mayor.

A. 18. 6. 5. Resistencia neumática de la fuga La resistencia que una fuga opone al flujo del gas depende, de las dimensiones de los orificios o grietas. Si se considera que las fugas se deben a orificios circulares de diámetro d, una relación empírica entre d y la diferencia de presiones, hidrostática externa y la gaseosa interna, necesaria para vencer la resistencia neumática del orificio, es la indicada por la Fig. 14.

Fig. 14 – Diámetro del orificio de fuga vs diferencia de presiones interna-externa necesaria

Del gráfico se puede inferir: a) La formación de burbujas se detiene, cuando la presión del gas es lo sufi-cientemente mas alta que la presión del agua.

b) Cuando el burbujeo se detiene, depende también del diámetro del orificio. A mayores diámetros corresponde mayores diferencias de presión.

c) El agua comienza a penetrar, cuando la presión del agua es suficientemen-te mas alta que la presión del gas.

d) El valor absoluto de la diferencia de presión, para el cual el agua comienza a penetrar, es el mismo que para el cual el burbujeo se detiene.

e) Si d es superior a un mm la presión es despreciable lo que equivale a decir que la resistencia neumática de la fuga lo es también. Si d es inferior a 1 mm, la resistencia neumática es grande y aumenta exponencialmente cuando d disminuye.


A. 18. 6. 6. Resistencia neumática del cable La resistencia neumática varía para los distintos calibres, por el número de pares y materiales del cable. Se ha visto que para los efectos prácticos todos los cables con núcleo de construcción similar tienen aproximadamente el mismo valor de resistividad neumática (RN), independientemente de su diáme-tro d. Por lo tanto, la resistencia neumática varía, al variar el diámetro del cable, aumentado su valor al disminuir el número de pares y el calibre de los conductores (Fig. 15).

Fig. 15 – Resistencia neumática vs calibre de los conductores Los cables con aislamiento de papel, ofrecen mayor resistencia que los aislados con material plásti-co (polietileno, por ejemplo). En condiciones de flujo la-minar, la resistencia neumática de los cables puede considerarse constante e independiente de la presión. Sin embargo, la resistencia neumática de un cable dista mucho de ser tan estable como la resistencia eléctrica de los conductores. Su va-lor varía mucho de un punto a otro cable y aún en el tiempo. Un mismo tipo de cable, con igual cantidad de pares y de calibres; por las condiciones de su insta-lación: cañerías rectas o curvas, libres u obstruidas, en pendiente, con empalmes parafinados semi-obstruidos o en cámaras congestionadas con curvaturas de diferentes radios, o valores de presión que provoquen turbulencias internas, etc. hacen variar en mucho el valor de la resistencia neumáti-ca del cable. Además, la resistencia neumática específica de los cables puede diferir sensiblemente según el fabricante, aún cuando los cables se construyan bajo especificaciones idénticas. Cuando se mide la resistencia neumática de un cable, es preciso referir a la presión atmosférica normal el valor medido del flujo de gas, tanto en volumen como en masa. A los fines de la planifica-ción, sin embargo, es necesario conocer el valor aproximado de la resistencia neumática específica. En las dos tablas siguientes se dan los valores de la resistencia neumática en URN, y de la resisti-vidad neumática (RN) por cada 1000 pies (300 m), de longitud para cables con aislamiento plástico y para cables con aislamiento de pulpa o papel, de uso en los USA.


RESISTENCIA Y RESISTIVIDAD NEUMÁTICA SEGÚN CAPACIDAD Y CALIBRE CABLE CON AISLACIÓN PLÁSTICA - LONGITUD 300 m

RESISTENCIA Y RESISTIVIDAD NEUMÁTICA SEGÚN CAPACIDAD Y CALIBRE CABLE CON AISLACIÓN DE PULPA O PAPEL - LONGITUD 300 m

Se considera como variaciones normales, el 50 % en la primera tabla y el 25% en la segunda. A fin de simplificar los cálculos en las dos siguientes tablas se proporcionan los valores de resisten-cia neumática total, por cada 100 m de longitud de cables, respectivamente con aislamiento de ma-terial plástico y de papel.


RESISTENCIA NEUMÁTICA TOTAL SEGÚN CAPACIDAD Y CALIBRE CABLE CON AISLACIÓN PLÁSTICA - LONGITUD 100 m

RESISTENCIA Y RESISTIVIDAD NEUMÁTICA SEGÚN CAPACIDAD Y CALIBRE CABLE CON AISLACIÓN DE PULPA O PAPEL - LONGITUD 300 m

A. 18. 6. 7. Régimen estacionario del cable El gas fluye de un punto de mayor presión (punto de alimentación) a un punto de menor presión (fuga). Se dice que el flujo está en régimen estacionario cuando la presión y la intensidad del flujo, en un punto cualquiera, permanecen constantes. La resistencia neumática de los cables, puede conside-rarse por lo tanto, constante e independiente de la presión. La Fig. 16 representa una fuente de gas a una presión constante PA que suministra al cable, cada segundo, un número constante de moléculas de gas (zona sombreada de la izquierda).


Fig. 16 – Estudio de la relación flujo - presión Esta masa de gas, se dilata a su paso por el cable, su velocidad aumenta y, al salir del cable por el extremo abierto o por una fuga, adquiera mayor longitud, aunque el número de moléculas del gas es el mismo.

El flujo de una columna de aire Q, depende de la diferencia de presión P entre sus extremos. Si

el flujo es laminar (exenta de turbulencias), la relación se hace prácticamente lineal: En los cables ordinarios: coaxiales y cables multipares (en pares o en cuadretes), puede admitirse que el flujo es laminar. En los cables especiales con gran sección de paso para el gas, el régimen de flujo puede ser distinto, El gradiente de presión varía a lo largo de todo el cable, incluso en régimen de flujo estacionario. La teoría y la experiencia demuestran que es proporcional a la velocidad de flujo, esto es, inversamen-te proporcional a la presión o proporcional al flujo en volumen Qvol :

Como el flujo en masa, es invariable en toda la longitud del cable, la presión no varía linealmente sino según una ley parabólica (Fig. 17).

Fig. 17 – Variación parabólica de presión con relación a longitud del cable La aplicación rigurosa de la ley parabólica, sería en la práctica muy complica-da. Por ello, si se prescinde del proceso de transición y solamente se tiene en cuenta el caso estacionario, en el que todas las presiones y corrientes de flujo se han estabilizado, se puede suponer que la distribución de presión es lineal.

Q = k P

DP ≡ V ≡ 1 / P ≡ Qvol


En este caso, la presión y el flujo de gas pueden describirse con ecuaciones lineales, de la misma manera que la tensión y la intensidad en una red de corri-ente eléctrica continua, con las siguientes equivalencias: Diferencia de presión Diferencia de tensión Intensidad de flujo en masa Intensidad de corriente Resistencia neumática Resistencia eléctrica Capacidad neumática Capacidad eléctrica

El proceso de transición resulta muy complicado matemáticamente. Los tiempos del proceso de transición pueden ser muy largos (días o semanas) y casi nunca son procesos netos, ya que duran-te este tiempo tan largo las condiciones, o sea la presión exterior del aire, la temperatura y la resis-tencia de la avería pueden cambiar. Es por esto que su cálculo no es directo. Solamente la constante de tiempo, para un proceso simplificado de transición resulta del mayor in-terés. Esto es, después de cuanto tiempo puede esperarse la condición de estado estacionario al abrir el cable en un punto.

A. 18. 6. 8. Constante de tiempo neumática El valor de la constante de tiempo, varía proporcionalmente al cuadrado de la longitud del cable y depende del tipo de cable y no de su número de pares. La variación de la constante de tiempo, para un Km. de longitud de un tramo de cable, en función del diámetro de sus conductores, se muestra en el gráfico de la Fig. 18.

Fig. 18 – Constante de tiempo vs calibre, para 1 Km de cable

A. 18. 7. Instalación - operación de los sistemas

A. 18. 7. 1. Puesta en servicio Con la finalidad que la red existente, o nueva, disponga con la máxima antelación de las condicio-nes de protección necesarias, es conveniente que la puesta en servicio del sistema de presurización se realice en el menor tiempo posible. Para proteger inmediatamente a los cables recién instalados, se debe comenzar por anular las posibles fugas que pudiesen tener los distintos cables a proteger.


Para ello se comienza por crear en cada cable una cámara neumática. Se deben taponar todos los extremos de cada rama, de cada cable, como así la subida al repartidor general. Instalar la válvula de inyección del gas y las válvulas para las pruebas. Se conecta la fuente de gas y los sistemas de alarmas, para seguidamente trazar un gráfico gradiente, localizar las fugas mayores y reparar-las, anulando estas perdidas de gas. Luego, se traza un nuevo gráfico gradiente, se localizan las fugas menores que se presenten y anulan reparándolas. Así se continúa hasta obtener un gradiente satis-factorio. Generalmente las fugas se presentan en cierres de empalme mal efectuado o daños en las cubier-tas, frecuentemente en subidas a manzana o postes (por raspones y/o pinchazos), o en el interior de las cámaras de registro, en su paso de acceso (por pisadas, producto de utilizar los cables como escalera). Las fugas también podrán estar ubicadas en tramos entre cámaras, en ese caso se evalúa el tama-ño de la pérdida y si fuese conveniente postergar su reparación, hasta tener la necesidad del cam-bio de este tramo. En cuanto se anulen las pérdidas mayores, se podrá obtener el valor de la presión a régimen esta-cionario. En tal circunstancia, se habrá creado en el cable, la cámara neumática requerida a la pro-tección del cable contra el ingreso de agua o humedad.

A. 18. 7. 2. Componentes internos y externos El sistema de presurización por el método de inyección continua, es el especialmente utilizado por las distintas administraciones debido a ser el mas útil a las diversas redes. Por ello, se tratará el detalle de una configuración refiriéndonos a tal método (Fig. 19). Al estudiar el esquema del sistema analizamos los componentes internos los que estarán ubicados dentro de una central y los externos fuera de ella. La fuente de gas estará constituida por el equipo compresor-secador, mientras que el sistema de alarma estará formado por caudalímetros, contacto-res y/o transductores. Los mismos los podremos diferenciar en internos y externos: Componentes internos:

Fuente de alimentación del gas seco

Panel de distribución y medición del flujo de alimentación

Válvulas de inyección

Tuberías de conexión

Panel de alarmas

Panel de transductores Componentes externos:

Válvulas para prueba de presión

Válvulas de paso

Sellos de taponamiento

Manóstatos

Transductores


Fig. 19 – Esquema general de un sistema con alimentación continua

A. 18. 7. 2. 1. Funcionamiento básico El equipo de alimentación, a través del panel de distribución, inyecta aire atmosférico comprimido

que se filtra y seca, a una presión especificada, 500 - 700 g/cm2, a cada uno de los cables que sa-

len de la central a la planta externa. La inyección de gas se realiza en la galería de cables, por me-dio de una válvula colocada en la cubierta de cada cable. El panel de distribución dispone de medidores de caudal, es decir que registran el volumen del gas que se inyecta por unidad de tiempo. Para convertir a los cables en cámaras neumáticas, en sus extremos se les provee de sellos a fin de bloquear la salida del gas. La supervisión de la presión dentro del cable, se realiza por medio de transductores y contactores colocados en diversos puntos a lo largo del cable y conectados respectivamente, al panel de trans-ductores y al panel de alarmas. Cuando la presión disminuye a un nivel mínimo predeterminado, el contactor activa un circuito de alarma que además localiza la sección donde se presenta la fuga. Los transductores por intermedio del panel respectivo, permiten medir a distancia la presión existente en los distintos puntos del ca-ble. Se pueden combinar ambas operaciones o integrar las mismas en un solo elemento.


También las válvulas distribuidas a lo largo del cable, posibilitan la toma de presiones en forma ma-nual, para los casos en que no se dispone de manóstatos, transductores o para aproximar la ubica-ción de la fuga. Mediante manómetros digitales de precisión, se puede medir en esas válvulas la presión interna del cable. Si se hace necesario salvar un sello, de modo que el gas pase de una sección a otra, de un cable a otro o se desee impedir el escape de gas en un tramo, que se esté interviniendo, por reparación o renumeración del mismo, se dispone en estos puntos, tubos de interconexión provistos de válvulas de paso ( by pass ).

Fuentes de alimentación del gas seco . Corrientemente se utilizan para mantener la presión interna de los cables gases como el nitrógeno o el aire atmosférico. Estos gases deben estar exentos de polvo o aceite, por lo que se efectúa su filtrado. Deben contener un máximo del 10 % de humedad, por lo que se extraerá completamente el vapor de agua que contenga. Deberán tener un punto de rocío inferior a -20 ºC, para que incluso con las mas bajas temperaturas ambientales que puedan presentarse, la humedad relativa del gas contenido en el cable, presente un valor reducido, con lo que el aislamiento del cable mantenga un valor aceptable. A un contenido de agua de 0,8 g en un kg de nitrógeno o aire corresponde, en un cable con conduc-

tores aislados en papel, un valor de aislamiento mayor a 104 M por cada Km., a 15ºC.

El gas seco a su paso por el cable deteriorado por la humedad, lo seca y re-habilita después de transcurrido un cierto tiempo. Este tiempo de rehabilitación dependerá de la cantidad de agua con-tenida en el cable, de la cuantía del flujo y de la temperatura reinante en el cable. El aire ambiente es el gas mas común, económico y fácil de proporcionar. Sin embargo al pasar por una resistencia neumática dada, produce una caída de presión mayor al que produciría el nitrógeno. Ambos gases son igualmente adecuados en el caso de cables aéreos. En cambio el empleo de nitrógeno en los cables en ductos puede resultar peligroso. Los escapes de gas y la acumulación de éste en cámaras de registro, crea el peligro de asfixia de los operarios que laboren en ellas. La fuente de gas puede estar constituida por cilindros de gas comprimido o por equipos compreso-res - secadores de aire.

Cilindros Los cilindros neumáticos de nitrógeno se emplean generalmente en los sistemas de alimentación estática, o en los sistemas de flujo continuo como fuente auxiliar cuando fallan los equipos compre-sores-secadores de aire o se interrumpa su servicio eléctrico. En el comercio se pueden encontrar cilindros de aire o nitrógeno comprimido. Su capacidad puede

ser entre 4 y 8 Kg., con una presión de 150 Kg./cm2. Se instalarán siempre acompañados de reduc-

tores de presión de dos pasos, para obtener el valor de presión deseado. El gas de cilindro se provee suficiente seco y libre de aceite, sin embargo es conveniente dejar un resto al final su utilización, así como los cilindros en su uso deben mantenerse siempre en posición vertical. Los cilindros tienen el inconveniente operativo de ser pesados, voluminosos y de difícil manejo. Se podrá prever una reserva de cilindros para asegurar la alimentación en casos de retrasos en su su-ministro para compensar el consumo suplementario de gas debido a fugas o a trabajos de emer-gencia Se considera operativamente antieconómico, cambiar los cilindros mas de una vez por mes, por lo cual será conveniente el empleo de cilindros de 4 Kg. o mayores, para las redes que consumen mas de 5 g/h.


Equipos compresores - secadores Estos equipos tienen la función de comprimir el aire ambiente, extraerle la humedad e inyectarlo en los cables a presión regulada. Distintos métodos pueden ser utilizados para el secado del aire ambiental:

Por compresión - descompresión,

Por compresión - refrigeración,

Por compresión - absorción,

Por compresión - refrigeración - absorción

-- Método por secado del aire a) Por compresión - descompresión Consiste en comprimir el aire a una presión elevada y descomprimirla luego a la presión requerida en el cable. Para obtener una humedad relativa del 8% en 20ºC, es necesario comprimir el aire a

mas de 30 Kg./cm2. Este método no resulta ser muy práctico, además sus equipos son ruidosos.

b) Por compresión - refrigeración

Consiste en comprimir el aire hasta presiones comprendidas entre 7 y 9 Kg/cm2 (120 y 150 psig),

elevándose su temperatura a mas de 100 ºC. Luego es enfriado pasando a través de un elemento radiador, con lo cual la humedad contenida en el aire se condensa y forma gotas de agua. El agua condensada es evacuada del depósito automáticamente. Con este proceso, se logra remo-ver hasta el 98 % de la humedad contenida en el aire a inyectar. Para refrigerar el aire, se lo envía a un tanque de refrigeración, donde se lo mantiene a una tempe-ratura de entre 0 y 3 ºC. Con este enfriamiento la humedad alcanza el valor de sobresaturación, se condensa y separa. Finalmente, mediante una primera válvula de reducción se disminuye la presión del aire a 2 ó 3

Kg./cm2 (30 ó 40 psig) y en una segunda válvula se reduce a la presión de inyección, que es de,

500 g/cm2 (7 psig). c) Por compresión - absorción Consiste en primero, comprimir y enfriar el aire ambiental, de la misma forma que el método ante-rior. Una vez comprimido, se lo hace pasar a través de un elemento radiador, con lo cual se logra condensar una gran parte de la humedad que contiene, la que es evacuada automáticamente. Lue-go el aire todavía húmedo se envía a unos recipientes que contienen sustancias granulosas des-hidratantes, materiales desecantes que tienen la propiedad de retener las moléculas de agua pre-sentes en el aire que las circunda. El aire así seco es enviado a un tanque de almacenamiento, a través de una válvula de control de

presión, con lo que se mantiene su presión en un valor fijo, aproximadamente 3 Kg./cm2 (42 psig). Finalmente, a través de una válvula de reducción, se disminuye la presión del aire al valor especificado para su inyección al cable. El proceso de absorción no da lugar a reacciones químicas y es favorecido por trabajar a bajas temperaturas y altas presiones. El material deshidratante cuando está saturado de agua, debe ser reemplazado o regenerado, para corregir su poder deshidratante, para ello se calienta el aire o se lo hace pasar por una corriente de aire a una presión apropiada.


Comercialmente existen desecantes de regeneración automática, con o sin elementos de caldeo. En general, comprenden dos columnas desecantes, usadas alternativamente. Mientras una está en funcionamiento para el secado del aire, la otra se regenera. En los desecantes con elementos de caldeo, la sustancia deshidratante se regenera por calenta-miento eléctrico. Cada columna funciona durante aproximadamente 8 horas (4 horas para su calen-tamiento y 4 horas para su posterior enfriamiento). La humedad que se desprende de la sustancia deshidratante, por efecto del calor, es evacuada por una pequeña corriente extraída de la columna activa, que atraviesa la columna en curso de regene-ración y se pierde en la atmósfera. En los desecantes sin elementos de caldeo, un pequeño porcentaje del aire seco, proveniente de la columna en funcionamiento, se hace pasar por la columna de regeneración y se pierde luego en la atmósfera. Como el aire es muy seco absorbe la humedad de la sustancia que se ha de regenerar (Fig. 20).

Fig. 20 – Columnas desecantes, vía en uso y en regeneración El ciclo de funcionamiento de estos desecantes es mucho mas corto, por lo general de 1 a 5 minu-tos. También se podrán emplear sistemas de una columna desecante. Esto es aplicable, cuando se requiera poca cantidad de aire. Con este sistema, hay que retirar la columna en servicio para susti-tuir o regenerar la sustancia deshidrante. Se encuentran sustancias cuyos gránulos cambian de color cuando la humedad que contienen aconseja reemplazarlas o regenerarlas. Las sustancias deshidratantes comúnmente empleadas, son gel de sílice, alúmina activada o una sustancia llamada criba molecular. La gelatina de sílice es mas frágil, mientras que la alúmina activada es menos frágil y puede regene-rarse a una temperatura superior y con menos riesgo de deterioro. La criba molecular tiene menor resistencia mecánica, es mas densa y a igualdad de masa su capacidad de desecación es mayor. Pero su ventaja principal estriba en que su vida útil es mucho mas larga, lo que normalmente evita reemplazar la carga inicial en el aparato de regeneración.


d) Por compresión-refrigeración-absorción

En este método, se comprime primero el aire, hasta que una presión de 4,2 kg/cm2 (60 psig), luego se lo enfría a una temperatura inferior al punto de saturación, para condensar la humedad. A conti-nuación para separar la humedad condensada se hace circular el aire a través de columnas dese-cantes. Finalmente se almacena el aire seco en un tanque de reserva, desde donde se su-ministra a los cables, con la presión especificada 500 g/cm2 (7 psig). Este método es de gran confiabilidad por presentar un doble sistema de secado.

Requisitos de los compresores - secadores

Para asegurar un suministro eficaz del aire seco, el compresor-secador deberá contar con carac-terísticas y dispositivos de seguridad, como los siguientes: a) La humedad relativa del aire de salida no deberá ser superior al 5 % en las condiciones ambien-tales de inyección. b) Contará con un sistema sensor de humedad, que active un dispositivo de alarma o interrumpa el funcionamiento del compresor, cuando el aire suministrado presente una condición de humedad mayor que la permitida. c) Deberá contar con un sistema sensor de valor de presión, regulable, que active una alarma cuando la presión de salida sobrepase ciertos límites, máximo o mínimo, preestablecidos. d) Poseerá un sistema automático que desvíe el aire húmedo hacia la atmósfera, evitando así su inyección en los cables. e) Deberá estar equipado con un sistema de conexión automática de cilindro auxiliar que actúe cuando se produzca el suministro incorrecto de aire húmedo o cuando el equipo deje de entregar gas por falla mecánica o falta de energía eléctrica. f) La presión de salida debe ser regulable. g) Dispondrá de la facilidad para probar rápidamente si el circuito detector de humedad está fun-cionando satisfactoriamente. h) Estará equipado con un filtro recambiable, que impida el paso de aceite o vapor de aceite, des-de la unidad compresora.

Panel de distribución y medición del flujo de alimentación En los sistemas de alimentación continua, el aire seco se suministra a los cables por intermedio de un panel de distribución, el cual tiene las funciones de: a) Distribuir entre los distintos cables el aire procedente del compresor-secador. b) Medir el flujo de aire que se suministra a cada cable o grupo de cables, a fin de determinar cuando es necesario realizar reparaciones en los cables. c) Medir el volumen total de aire suministrado en los cables. d) Proporcionar un conjunto de instrumentos de medición, ubicados en forma central, a fin que resulten de fácil accesibilidad para medir y registrar las condiciones de la red de planta externa.


Los instrumentos del panel de medidores se componen básicamente de: Medidor totalizador del volumen de aire inyectado Este instrumento mide y registra el volumen total del aire suplido por el equipo compresor-secador. La lectura viene dada en litros o pies cúbicos (cf), medidos a la presión de inyección. Para reducir estas lecturas a las condiciones estándar ver las expresiones y ejemplos desarrollados en el punto A. 18. .4. 5. Se pueden obtener paneles con medidores, que dispongan de lectura directa, en condiciones estándar. El medidor totalizador puede registrar volúmenes de aire que se suministren con valores de flujo no superior a un valor especificado, por ejemplo 120 l/h (250 cfh). Con caudales mayores a los especi-ficados las lecturas contendrán cierto error. Medidor de flujo Es esencial que el panel de distribución contenga un medidor de flujo (caudalímetro) por cada cable conectado al panel. Podrá contener también, un medidor general que permita medir el flujo total proveniente de equipo compresor-secador, con lo que se evitará la sobrecarga de éste. Es común que tal medidor lo provea el mismo equipo. El caudalímetro podrá ser del tipo electrónico. La medición del flujo indicará el flujo instantáneo del aire en l/min (scfh), que se suministra al cable,

a la presión de inyección 500 g/cm2 (7 psig). Si la inyección se hace a un valor de presión distinta, la lectura debe ser corregida. Cada medidor de flujo, debe estar provisto de un dispositivo eléctrico de alarma, que actúe en cuan-to el flujo sobrepase un valor prefijado. Este valor será determinado en forma empírica para cada cable en particular. En algunos sistemas, el aire se inyecta a las distintas secciones del cable, por medio de una resis-tencia neumática calibrada. La caída de presión medida entre los extremos de esta resistencia, indi-ca el flujo que penetra en el cable. Cuando esta indicación rebasa el valor especificado, un contacto acciona un dispositivo de alarma. La resistencia neumática calibrada sirve también, para limitar el flujo; en efecto su presencia impide que cualesquier fuga importante que se declare cerca del punto de inyección, provoque un flujo superior a la potencia del grupo compresor utilizado. El panel de distribución básico, se completa instalando por cada grupo de cables (10 - 40), un regu-lador de presión, un manómetro, una válvula para probar la presión y una válvula de corte, que permite cerrar la entrada general de aire. Otros modelos están provistos de válvulas de prueba de presión y de válvula de corte por cada cable conectado al panel.

Panel de distribución con dispositivo de alarma En los sistemas de alimentación continua con tuberías de alimentación a distancia, dada la baja resistencia neumática de dichas tuberías, la disminución de presión que se produce es relativamen-te pequeña cuando uno de los cables subterráneos alimentados tiene una fuga importante. Por ello, rara vez es posible comprobar eficientemente, por medio de un manómetro, esta variación de presión. En consecuencia, para detectar rápidamente una fuga, se efectúa la medición del flujo de consumo del gas, proveyendo en la fuente central del gas comprimido, un panel de distribución con dispositivos de alarma, por el que pasen todas las tuberías de alimentación a distancia. Así es posible aislar rápidamente los cables defectuosos y localizar debida-mente la avería, tan pronto como ésta se produce. De tal forma los efectos de una fuga grave en un cable subterráneo o en un ramal aéreo, quedan limitados a la sección del cable alimentada por esta tubería.


El panel de distribución con dispositivos de alarma, sirve para medir, supervisar y registrar el flujo del aire consumido. Eventualmente también la presión. Su aplicación es asimismo conveniente utili-zarla, en los sistemas de flujo continuo, que no empleen tuberías de alimentación a distancia. Este tipo de panel está especialmente concebido para: a) Distribuir el aire de una fuente central y regular la presión en cada tubería de alimentación. b) Medir, registrar instantánea y continuamente el volumen de aire dotado a cada tubería. c) Proporcionar una alarma, cuando el flujo de aire sobrepasa un valor normal preestablecido. De esta forma se indica una falla en la tubería de alimentación, en sus conexiones o una falla muy grande en la cubierta del cable. d) Facilitar el cambio de los niveles de flujo de alarma en cada tubería, cuando es necesario. e) Controlar directamente en los puntos de inyección la presión gaseosa reinante en los distintos cables. f) Cerrar la alimentación de gas de cada cable, cuando estos requieran de su reparación g) Proteger mediante válvulas de cierre automático, los cables y la tubería de alimentación, contra los efectos de las variaciones anormales del flujo o presión del gas. Estas válvulas permiten mante-ner una presión suficiente en las tuberías de alimentación aislando del punto de distribución, la tu-bería averiada.

Válvulas de inyección Las tuberías procedentes del panel de distribución se conectan a los cables mediante accesorios de unión, adaptables a sus cubiertas de plomo o de plástico. Las uniones acodadas permiten disponer en una orientación determinada los tubos, facilitando en algunos casos su instalación (Fig. 21).

Fig. 21 – Válvula con unión acodada

En otras administraciones se utilizan uniones tipo T, las cuales permiten disponer de una entrada para la inyección del aire y otra para instalar una válvula de toma de presión. Estas uniones T son montadas roscadas, sobre un conjunto: base-protección, el que se instala en la cubierta plástica de los cables (Fig. 22).

Fig. 22 – Unión T sobre conjunto base-protección


Para estos cables con cubierta plástica, este conjunto esta compuesto por una base moldeada en neopreno y por una protección mecánica, constituida por un fleje de acero inoxidable. La base, po-see inserto en su parte central un buje de latón o bronce con rosca interior para tornillo de 1/8", donde se instala roscado el conjunto T. El buje esta recubierto y termina en una pieza de nylon que se introduce en forma ajustada en un orificio que se practica en el cable, sirviendo de guía e impi-diendo que el material de sellado que lo rodea al instalarlo penetre y obture el pasaje del gas (Fig. 23).

Fig. 23 – Base – protección para una unión T En estos casos la perforación al cable, se efectúa con una herramienta sacabocado (Fig. 24):

Fig. 24 – Perforación para instalar unión T La cubierta de acero otorga rigidez mecánica y protege mecánicamente a la base y al cable, distri-buyendo las fuerzas, mientras se ajustan las abrazaderas tipo cremallera que mantienen al conjunto adherido al cable. Por último se rosca instalando la unión tipo T.

A. 18. 7. 2. 6. Tuberías de conexión neumática La interconexión del panel de distribución con el equipo compresor-secador se puede realizar me-diante tubos plásticos de 1/2 de diámetro, tipo policord. También se podrá utilizar tubos de cobre, en cuyo caso se utilizan de 3/8", si la capacidad del compresor es de 1500 SCFD o menos y de 1/2" de diámetro, si es mayor. El panel de distribución está provisto de accesorios para la conexión de los tubos. La salida de es-tos puede ser vertical, con sentido hacia arriba o hacia abajo según lo requiera el proyecto. La inter-conexión del panel de distribución con los cables se realiza mediante tubos plásticos individuales o multitubular (Fig. 25). Estos tubos se pueden proveer en diámetros de 4,35 y 6,35 mm (1/4" y 3/8"), con haces de 3, 5 y 10 tubos. También se pueden utilizar tubos de cobre de 4,35 mm de diámetro.


En los casos de requerirse minimizar la caída de presión entre el panel de dis-tribución y el punto de inyección en el cable, debe usarse la tubería de 3/8", con la que se obtiene una caída de presión

inferior de 70,3 g/cm2 (1 psig) en 30 m con un flujo máximo de 19 l/min (40 scfh).

Fig. 25 – Manguera multitubular

Panel de alarmas El panel de alarmas permite vigilar permanentemente el estado de un grupo de contactores ma-nométricos y el funcionamiento de uno o mas compresores-secadores, Los dispositivos de alarma del panel, visual o sonora, se ponen en funcionamiento al cerrarse un circuito de alarma de los con-tactores, cuando estos detectan una caída de presión en el cable. El panel comprende un puente de medición de resistencias, que conectado al bucle del circuito de alarma, permite identificar el contactor que ha entrado en funcionamiento y con ello la ubicación del mismo. En otros sistemas, el panel puede comprender dispositivos de alarma conectados eléctrica-mente a los manómetros y a los sensores de humedad del compresor-secador. Por cada cable presurizado se utiliza un par de alarma, en donde se conecta en paralelo todos los contactores. El par de alarma, se escoge entre los de la capa externa del núcleo del cable, con pre-ferencia el último par. Los pares de alarma se terminan en las regletas verticales del repartidor general. Desde allí median-te pares puentes se conectan a una regleta exclusiva de presurización. Esta regleta debe poseer la posibilidad de apertura del circuito, a fin de poder efectuar conexiones desde la mesa de pruebas sin perturbar al sistema de alarmas. Desde esta regleta para alarmas de presurización, se conectan los pares, mediante un cable al panel de alarmas. Si se utilizan contactores con posibilidad de comunicación telefónica, se re-quiere un par de servi-cio, el que se termina en una regleta vertical del repartidor general, desde donde se lleva por medio de un cable puente a un bloque especial de conversación y extender a la mesa de pruebas. Al igual que los pares de alarma, se utiliza un solo par de conversación por cable. El panel de alarmas se instala generalmente en un gabinete, el que se monta sobre una pared, ubi-cado preferentemente en un lugar visible al personal de guardia del mantenimiento. También se podrá ubicar en la sala de mesa de prueba a fin de detectar el accionar de las alarmas y dar aviso al personal en-cargado.

A. 18. 7. 2. 8. Panel de transductores La función principal del panel de transductores, es la de servir como punto de terminación de los pares conectados a todos los transductores instalados en los cables, a fin de medir la resistencia óhmica y hallar la presión equivalente en el punto de instalación de cada transductor. Cada circuito de transductor se conecta al puente de resistencia por medio de conmutadores individuales. El pa-nel de transductores por lo general se instala al lado del panel de alarmas.


Válvula para pruebas de presión Las válvulas para pruebas, tienen la finalidad de facilitar las mediciones rutinarias de presión en puntos bien determinados, a lo largo de cables presurizados. Mediante estos valores se podrá realizar el análisis del flujo de gas y confeccionar los gráficos de gradientes de presión. Eventualmente, en casos de emergencia, se podrán utilizar estas válvulas para, inyectar aire o nitrógeno a fin de recuperar la presión interna perdida por fallas o lograr su rápido restablecimiento. Podrá también facilitar la localización de fugas con el uso de gases marcados (helio), mantener con presión las secciones aisladas neumáticamente o probar cierres herméticos de mangas. Las válvulas de prueba se instalan en los cierres de empalmes o directamente sobre la cubierta de los cables. Son similares a las utilizadas en neumáticos para automóviles y se proveen en varios tipos, para instalar soldadas en cables con cubiertas de plomo o mediante manga termorretráctil (Fig. 26).

Fig. 26 – Válvula de instalación termorretráctil

Cuando se cuenta con válvulas de prueba ubicadas a corta distancia una de otra, se facilita consi-derablemente la localización de fugas. No obstante puede crear mas problemas que los que solu-cione, debido a que se deterioran o pueden ser dañados accidentalmente en su operación. También se pueden instalar directamente sobre la cubierta (Fig. 27), por intermedio del conjunto base-protección, ya descrito en la instalación de la válvula para inyección de gas.

Fig. 27 – Válvula de instalación base-protección Para los casos de instalar en cámaras de registro, para facilitar su acceso sin necesidad de bajar al interior de las mismas, sobre todo en casos de cámaras que se inunden, se ubican apartadas de los cables por medio de un tubo plástico, llevándolas hasta el brocal de entrada (Fig. 28).


Sellos de taponamiento A fin de obtener las cámaras neumáticas de los cables, el primer paso es preparar los sellos de blo-queo hermético. Para que cumplan este propósito, se obturan los extremos de los cables.

Fig. 28 – Prolongación mediante tubo plástico Los sellos se deben construir siempre en tramos rectos. Del lado oficina central, en la galería de cables, ubicados antes del empalme con los cables de forma, se elige un sector de bloqueo, prefe-rentemente cercano al frente del edificio, distanciados y coordinados con las válvulas de inyección del gas. Sobre el lado, extremo de ramales, en los puntos de subidas a los armarios, a rutas aéreas, a manzanas, o edificios con cableados internos. Sirven en muchos casos, para dividir una sección de cable de gran longitud, en secciones mas pequeñas cuando haya que localizar una fuga. En las subidas, se recomienda efectuarlos, ubicándolos a un metro de cualquier empalme, para evitar que se escurra resina a los mismos y los tapone. Para evitar esto, sobretodo en cables colo-cados en forma vertical, será necesario practicar un estrangulamiento en el cable. En los extremos de los ramales del cable se sellarán de forma que el centro del sello quede en los armarios de sub-repartición, a 40 cm del final de la cubierta (pares descubiertos), a 2,50 m desde el nivel del suelo para subidas a postes o fachadas de manzanas. En sótanos de edificios se ubican a un metro del armario interno. En los cables de fibras ópticas la presurización ayuda a la localización de daños en las cubiertas. En estos, los sellos se ubicarán en las bandejas de cables en la galería de cables, antes de su subida a la sala de multiplexación, alternándolos, respecto a los cables contiguos. Según el tipo de cable se utilizan distintos procedimientos y herramientas; según el aislamiento de los cables, se utilizan distintos materiales para confeccionar el bloqueo: resina epóxica en cables con aislamiento de papel, compuesto poliuretano en aislamiento de polietileno. Preparación del cable Antes de proceder a la confección del bloqueo, se debe realizar una serie de operaciones prepara-torias. Cuando el cable se halle engrampado en pared o poste, se debe desprender lo suficiente para poder trabajar con comodidad, para luego de efectuar el sello volver a acondicionar en forma apropiada. En caso de vano aéreo se debe separar el cable autosoportado de su suspensor en una distancia de 30 cm a ambos lados del centro del sello, luego se colocan para su terminación sepa-radores y grapas marcadoras. En caso de cable devanado se procede en forma similar. Cuando el procedimiento indique corte de la cubierta, se debe restablecer la continuidad del blindaje mediante cable de vinculación (Fig. 29).


Fig. 29 – Puente para continuidad de blindaje En este caso, se debe efectuar la prueba de continuidad eléctrica antes del llenado del sello. Es importante observar que la sección elegida del cable, para preparar el sello, no presenta aplasta-miento u otro defecto superficial de la cubierta. Estrangulaciones En cables con cubierta PAL (polietileno aluminio laminado), se deben confeccionar estrangulaciones sobre la cubierta, ubicando una a cada lado, a 20 cm del centro del sello. Se colocan en estos pun-tos tres vueltas de cinta aisladora de PVC. A continuación se ajusta una cinta de acero que se colo-ca mediante una herramienta tensora (Fig. 30).

Fig. 30 – Estrangulación mediante cinta de acero Se gira la manivela, un número de vueltas de acuerdo al diámetro exterior del cable y girando 180º su posición original, cortando luego el fleje. Se concluye la operación, doblando las orejas de la hebilla para retener el extremo doblado del fleje (Fig. 31).

Fig. 31 – Terminación de la instalación de estrangulación En cables con cubierta de plomo se preparan dos estrangulaciones mediante un acanalador de ta-maño adecuado, que produzca una profundidad de estrangulación según el diámetro del cable (Fig. 32).


Fig. 32 – Estrangulación en cubierta de plomo con acanalador La distancia entre estrangulaciones es de 15 cm, en todos estos casos. El acanalador se emplea girando sobre el cable y ajustándolo simultáneamente con la manija roscada. Finalmente se rellenan estas estrangulaciones con soldadura. Colocación de la boquilla Para efectuar el llenado del bloqueo se debe primero preparar al cable, colocando una boquilla para la inyección del compuesto o resina. En los cables con aislación de polietileno, se extrae la cubierta (9 cm en cables de hasta 52 mm y 15 en diámetros mayores), luego las envolturas que rodean al núcleo de conductores, se cortan y retiran las ataduras de los grupos de pares. A continuación se colocan los separadores (7 en cables de hasta 52 mm de diámetro y 12 en mayores). Con cinta ais-ladora de goma se confecciona a cada lado de la abertura, collares de 10 mm de altura. A su lado exterior, se confeccionan otros collares de menor altura. La boquilla de inyección se ubica sobre los primeros collares, después de retirar el papel siliconado que protege la superficie adhesiva de su base. Se asegura con 4 capas de cinta, superpuestas al 50 %, de su ancho. Sobre esta envoltura se colocan 2 capas de cinta aisladora de vidrio. Finalmente 2 capas de cinta de PVC. En los cables con aislación de papel, hasta un diámetro de 36 mm, se prac-tica un orificio en la cubierta con un sacabocado de 7 mm de diámetro y se coloca la válvula en-roscándola. Cuando la cubierta es de plomo, la válvula es sol-dada, En cables con cubiertas de plomo o PAL, mayores a 36 mm se aprovecha el acanalador para instalar la boquilla de inyección. Inyección del bloqueo En cables con aislación de polietileno, se utilizan para lograr el sello, un compuesto de poliuretano el que está provisto en bolsas plásticas, divididas en dos secciones soldadas, que separan los com-ponentes. Se efectúa el mezclado de los compuestos amasando el envase hasta lograr una colora-ción uniforme, en aproximadamente un minuto (Fig. 33).

Fig. 33 – Mezclado de compuestos


Se fija el pico de inyección de la bolsa, se pliega ésta y desliza en el interior de la pistola inyectora (Fig. 34).

Fig. 34 – Pistola inyectora y plegado de bolsa con compuesto poliuretano Se posiciona el pico y oprime el gatillo, comprimiendo la bolsa. Se introduce el pico en la boquilla del cable roscándola (5 vueltas). Se gatilla hasta completar el llenado (Fig. 35).

El lapso de inyección dura entre 10 y 30 minutos. El tiempo de fraguado depende del tipo de com-puesto, siendo conveniente realizar esta operación de fraguado entre 0 y 46 ºC. En cables con ais-lación de papel, se emplea resina epoxi, provista en dos pomos (resina y catalizador), en dos colo-res. Luego se rosca un pomo vacío para transvasar y lograr un color uniforme (Fig. 36).

Fig. 36 – Transvasado y mezclado de resina epóxi-catalizador

Fig. 35 – Posicionado de pistola inyectora


Mezclada la resina se vierte en el vaso parafinado que se introduce en el equipo de presión (Fig. 37).

Fig. 37 – Equipo de presión para inyección de resina epóxi Luego se inyecta mediante un tubo de gas nitrógeno que fuerza a la resina hacia la manguera co-nectada a la boquilla que se halla soldada a la cubierta si ésta es de plomo o mediante la ayuda de un acanalador si es PAL, introduciéndola en su interior (Fig. 38).

Fig. 38 – Boquilla soldada para cable existente con cubierta de plomo

La presión de trabajo es de 2 Kg./m2. La cantidad requerida de resina es estipulada por los distintos

fabricantes. El producto mezclado reacciona químicamente, comienza a fraguar, a partir de los 16 ºC. En algunos casos, debe llegarse a esta temperatura calentándose la masa resinosa, sumergiéndola en agua a una temperatura entre 30 y 40 ºC. El tiempo de fraguado depende de la temperatura am-biente y del tipo de resina empleada, generalmente de 24 a 48 horas. Bloqueo con cierre termocontraible Un método que permite obtener un tapón de bloqueo mas confiable, evita el efectuar estrangulacio-nes en el cable y que además no requiere efectuar el pro-ceso de inyección, es el realizado median-te el cierre de una manga termorretráctil. El procedimiento consiste en efectuar una apertura total de la cubierta del cable, en una longitud determinada por el diámetro del cable (Información correspondiente a la firma Raychem).


MÓDULO DE COMPUESTO A UTILIZAR SEGÚN

DIÁMETRO DEL CABLE Y LONGUITUD DE APERTURA A REALIZAR.

ø mínimo del cable ø máximo del cable apertura de cubierta

RPBS 1 15/25 15 mm 25 mm 100 mm

RPBS 1 25/50 25 mm 50 mm 150 mm

RPBS 1 50/70 50 mm 70 mm 200 mm

RPBS 1 70/100 70 mm 100 mm 250 mm

Luego retirar la envoltura del núcleo, las ataduras de grupos de los pares e instalar la continuidad de pantalla del cable (Fig.39). Aplicar dos vueltas de cinta sellador mastic, sobre el borde de la cubierta en ambos extremos de la abertura y con una rejilla plástica se cubre la abertura ajustando sus bor-des sobre el sellador mediante una cinta plástica (Fig.40).

Fig. 39 - Continuidad de pantalla Fig.40 - Rejilla protectora plástica Centrar una lámina de poliuretano sobre la rejilla, llevando sus extremos hacia arriba pegando los bordes sobre el sellador con cinta plástica, de manera que forme una bolsa (Fig.41). Mezclar el compuesto de poliuretano, y llenar la bolsa hasta el borde superior de la rejilla plástica. Masajear suavemente el compuesto para hacerlo penetrar entre los conductores (Fig. 42).

Fig. 41 – Preparación de la bolsa Fig.42 – Llenado de la bolsa El exceso de la bolsa se pliega sobre si misma asegurando sus extremos con cinta y abrazadera plástica (Fig. 43). Envolver luego con una cinta de polivinilo de 10 cm de ancho, aplicando 3 capas al 50 % de solape (Fig. 44).

Fig. 43 – Plegado de la bolsa Fig.44 – Envoltura con cinta de polivinilo


Aplicar una capa de cinta elástica, con un 50 % de solape, comenzando desde el centro hasta so-brepasar un cm el borde de cada uno de los extremos (Fig. 45). Por último se cubre con un cierre termocontraible (Fig. 46).

.Fig. 45 – Capa de cinta elástica Fig.46 – Cierre termocontraible En cable con doble cubierta se procede de forma similar, bloqueando la cubierta inferior y colocando luego un cierre termocontraible sobre la cubierta superior. En caso de tener que preparar un bloqueo en un cable colocado vertical, luego de pegar el borde inferior de la lámina de polietileno colocada sobre la rejilla plástica, asegurándola mediante dos vueltas de cinta plástica, se arrolla sobre-si mismo el sobrante formando una bolsa cilíndrica (Fig. 47). Entonces se asegura con una vuelta floja de cinta plástica sobre el centro y dos vueltas ajusta-das sobre el borde inferior (Fig. 48).

Fig. 47 – Formado de la bolsa de polietileno Fig.48 – Ajustes con cinta plástica Aplicar dos vueltas flojas de una cinta de poliuretano de 10 cm de ancho que se aseguran en la par-te inferior mediante una abrazadera plástica. Mezclar el compuesto de poliuretano y llenar hasta 5 cm del borde del sellador superior (Fig. 49). Masajear el compuesto de manera que penetre entre los conductores. Asegurándose luego con dos vueltas ajustadas de cinta plástica. Colocar la abrazadera plástica superior y terminar con tres capas de envolturas al 50 %, de cinta de polivinilo de 10 cm de ancho y una capa de cinta elástica, comenzando desde el centro hacia arriba, sobre un centímetro del sellador y luego desde el centro hacia el extremo inferior (Fig. 50). Se ter-mina con un cierre termocontraible.


Fig. 49 – Llenado hasta el borde superior Fig. 50 – Terminación con envoltura Identificación de los sellos Los sellos de bloqueo, una vez fijados en sus ubicaciones, pueden identificar-se pintando su super-ficie, entre estrangulaciones (encintado o cubierta externa del cable), con varias manos de pintura esmalte amarilla. Se debe tener en cuenta las separaciones normadas por métodos de instalación, ya fuese para instalación en cámara, manzana o ruta aérea (Fig. 51).

Fig. 51 – Instalación suspendida en ruta aérea

A. 18. 7. 2. 11. Puente de paso o derivación Los puentes de paso (by - pass) o también denominados conexiones de derivación, son dispositivos que permiten hacer pasar el gas de una sección estanca de cable a otra o hacerlo pasar mas allá de sellos de bloqueos. También se pueden utilizar como ayuda neumática entre cables, o servir como puntos de alimentación suplementarios para la inyección de gas en una sección de cable (Fig. 52).

Fig. .52 – Instalación de by pass


Por lo general, se utilizan para independizar neumáticamente a ciertas secciones de la red, a fin de facilitar la localización de fugas, la estabilización de presiones, las labores de mantenimiento, etc. Evitan con su derivación el bloquear las secciones a intervenir para reparaciones sin pérdidas y consumo excesivo de gas. Se instalan en los puntos de cambio de red subterránea a la aérea, secciones de cables muy largo, interconexión de cables nuevos con cables existentes que puedan requerir mucha labor de mante-nimiento. Estas válvulas vienen provistas de un tornillo regulador del paso abertura y cierre. Se pueden insta-lar en los brocales de entrada de las cámaras. En caso de cable con cubiertas de plomo la deriva-ción del gas se puede realizar por medio de un puente preparado por un tubo de plomo.

Bloqueo con derivación En los sistemas de presurización en la galería de cables, se deberá instalar luego del bloqueo, una válvula con el objeto de la alimentación del gas del sistema y para facilitar las mediciones de pre-sión. También en cada uno de los extremos de los ramales laterales del cable se debe proveer una válvu-la y un bloqueo, con similar función. El tapón de bloqueo consiste básicamente en un tapón de obtu-ración que dispone de cuatro válvulas y canales internos para poder efectuar puentes de interco-nexión (Fig. 53).

Fig. 53 - Tapón de bloqueo con puentes de derivación De tal forma, con solo este elemento, se permite bloquear el pasaje del gas y si se requiere alimen-tar con sobrepresión a una sección del cable o puentear neumáticamente distintas secciones (Fig. 54).

Fig. 54 – Bloqueo con puente neumático Además, permite restringir temporalmente la alimentación de una sección, tramo lateral, subida o muñón, aislándolo neumáticamente a los efectos de su intervención, sin perdida de presión del gas, que produce la desprotección del resto del cable y el consumo con exceso del caudal de alimenta-ción, evitando así las condiciones de trabajo con carácter de emergencia. Otras posibilidades son las de: a) Permitir la extensión de la ruta o lateral de la red sin necesidad de retirar el bloqueo existente, pudiendo extender la presurización en el momento deseado. b) Evita la acumulación de humedad residual entre las válvulas y los bloqueos (Fig. 55).


Fig. 55 – Método para la eliminación de humedad residual c) El secado de tramos de cables eventualmente con valores altos de humedad, para ello se sec-ciona este tramo, se abre uno de sus extremos y se le inyecta gas por el otro (Fig. 56).

Fig. 56 - Secado de tramos de cables Su instalación se efectúa, mediante la extracción total de la cubierta del cable, el esponjamiento de los conductores, el posicionamiento de tapas plásticas que sirven de molde, los puentes y llenado por inyección con resina poliuretánica (Fig. 57).

Fig. 57 – Instalación de bloqueo con puentes neumáticos

Manóstatos Los manóstatos, también llamados contactores, son elementos que instalados en distintos puntos del recorrido de un cable presurizado, detectan e informan la disminución de presión por debajo de un valor prefijado para una sección del mismo, activan un sistema de alarma y posibilitan la locali-zación de fugas de gas. Colocando contactores en puntos estratégicos a lo largo de las rutas del cable, pueden ser continuamente monitoreadas las presiones por secciones desde la oficina central. Es esencial emplazar en el diseño los manóstatos a intervalos convenientes, a fin de poder localizar las fugas antes de que la presión reinante en el cable descienda por debajo del nivel mínimo admi-sible.


Los manóstatos son interruptores eléctricos, accionados neumáticamente. Un contactor consiste básicamente en la combinación de un interruptor y de un mecanismo capaz de convertir variaciones de presión en movimientos mecánicos. En la Fig. 58 se muestra el diagrama esquemático típico de un manóstato; se observa que al dismi-nuir la presión en un resorte por debajo del punto al cual está calibrado, este se alarga y baja el con-tacto.

Fig. 58 - Diagrama esquemático típico de un manóstato El manóstato se calibra previamente a su instalación, de modo que el contacto del interruptor se mantenga abierto mientras la presión del cable, en el lugar de la instalación, esté por encima de un nivel preestablecido y se cierre cuando caiga por debajo de dicho nivel. Cuando se instala el contactor, el circuito del interruptor se conecta a un par del cable, par de alar-ma, el cual a su vez está conectado a un dispositivo de alarma visual o audible en el panel respecti-vo ubicado en la oficina central. Si el contactor es operado por un descenso en la presión del cable, pone en corto-circuito al par y activa el dispositivo de alarma. Los contactores son conectados en paralelo a un par del cable presurizado, de manera que cuando se activa el dispositivo de alarma es necesario identificar y determinar la ubicación del contactor que ha operado. Esto se efectúa midiendo la resistencia óhmica del bucle de par de alarma, desde el tablero de alarmas. Para individualizar los contactores deberá existir por lo menos una resistencia eléctrica entre ellos de 50 Ohm. Esta resistencia eléctrica estará dada por la resistencia del par, es decir por la separación física relativa entre los mismos. Se presentan en distintos tipos, según la aplicación a que se destinen. En particular pueden emple-arse para, cables en canalizaciones, enterrados o montarse en postes. Los manóstatos de uso subterráneo son completamente herméticos y se ubican dentro de las cáma-ras, en la parte más alta, ya que su receptáculo es fabricado en material bronce o estaño de gran resistencia a la corrosión. Están equipados con una tubería plástica, de cobre (o plomo) de 1,80 m de longitud, que provee la presión del cable hacia el contactor. Los contactores para el uso aéreo están provistos de orificios de respiración, que los inhabilitan para ser usados en sitios donde puedan quedar sumergidos. En redes urbanas alimentadas a flujo continuo, se utilizan manóstatos ajustables que se calibran al valor calculado para ese punto de instalación. Por esta razón se instalan externos a los empalmes. En redes interurbanas presurizadas en secciones estancas, al no permitírseles pérdidas importan-tes, el valor de la presión es prácticamente constante, por ello en su instalación se establece el valor de la presión atmosférica reinan-te, como presión de referencia. Así, calibrado se ubica en los em-

palmes. En estos casos, se proveen para valores de 200, 300 ó 400 g/cm2, para uso en cables sub-

terráneos o aéreos.


Algunos tipos de manóstatos, tanto subterráneos como aéreos, tienen terminales telefónicos, donde se conectan los pares de conversación. Estos contactores con facilidades de comunicación pueden ser más costosos, pero facilitan la operación del personal de mantenimiento. Otra diferenciación, radica entre los tipo denominados, compensados o no compensados. Los primeros son relativamen-te insensibles a los cambios de temperatura, y han mostrado ser los mas adecuados para aplicacio-nes en sistemas de alimentación estática. Los segundos, en cambio, proveen las características de operación más favorables para uso en sistemas de alimentación continua. Los manóstatos se utilizan en cables en las que no se prevea instalar sistemas de monitoreo con uso de transductores y que se desee obtener vigilancia rápida ante fallas graves. Se dispone de manóstatos que actúan por presión relativa o presión absoluta. Los primeros se utili-zan en redes interurbanas presurizadas, cuando se trabaje con secciones estancas, donde la pre-sión de accionamiento de la alarma es de un valor fijo inmodificable. Los segundos se utilizan en redes urbanas presurizadas a flujo continuo, debido a que en estos sistemas, las presiones no son uniformes a lo largo del cable. Estos se ajustan, según su punto de instalación en el recorrido del cable, a un valor comprendido dentro de un rango máximo admisible. El mecanismo de operación de estos elementos sensores, consiste básica-mente en un interruptor eléctrico, de ruptura brusca, que acciona por expansión de un fuelle, que actúa según la variación de presión del gas ejercida sobre su superficie (Fig. 59).

Fig. 59 - mecanismo de operación de un manóstato

A. 18. 7. 2. 14. Transductores Los transductores son dispositivos electroneumáticos que permiten determinar a distancia, la pre-sión gaseosa existente en los cables en un lugar dado. Las indicaciones de los transductores permiten determinar además la rapidez con que desciende la presión en una sección del cable cuando existe una fuga. Estas indicaciones son útiles sobremane-ra para la vigilancia de un sistema de flujo continuo, donde no es posible utilizar el sistema de manóstatos. Permite así, determinar el grado de protección gaseosa asegurada sin necesidad de efectuar las mediciones y verificaciones sobre el terreno. El transductor opera enviando una señal a la Oficina Central, la que indica un código de identifica-ción para su ubicación y seguidamente el valor de la presión interna donde se halla instalado (ver A. 18. 9. 7. 4). Este dispositivo convierte la presión reinante en el interior del cable en un valor de re-sistencia eléctrica, el cual es transmitido codificado en forma digital, (Fig. 60).


Fig. 60 – Esquema del transductor El transductor viene provisto de un tubo generalmente de cobre de 1,80 m de longitud que somete a la presión gaseosa del cable a un compartimiento interno herméticamente cerrado. Dentro del tubo se encuentra un par de conductores, que se conecta a un par del cable que está conectado al panel de transductores en la oficina central. Por cada transductor se utiliza un par de conductores de la capa exterior del núcleo de cable. El transductor posee además una válvula de prueba para chequear la presión en el lugar donde está instalado, durante la rutina de mantenimiento, la que se instala en la parte más alta de la cáma-ra. La curva que muestra la variación de la resistencia eléctrica en relación con valores de presión, de un transductor típico, se muestra en la Fig. 60.

Fig. 60 - Variación de la resistencia eléctrica en relación a la presión

A. 18. 8. Localización de las fugas Al detectar una fuga por medio de alguno de los dispositivos del panel de alarmas, se puede locali-zar la posición de esta pérdida del gas, por cualquiera de los métodos tratados en este apartado. Estos métodos se aplican en esencial, a las fugas equivalentes a un orificio circular de diámetro inferior a 0.5 mm.


A. 18. 8. 1. Criterios de actuación El valor de la presión interna en los cables nos define el grado de la avería producida, su carácter protectivo y los criterios de actuación que optaremos por adoptar. En el sistema estático, se considera la existencia de una avería en un tramo estanco de 25 Km,

cuando la pérdida excede de 100 g/cm2 al mes.

Cuando la pérdida diaria esta comprendida entre 3,5 y 110 g/cm2 la avería se considera poco ur-

gente pudiendo demorarse su localización y reparación, siempre que no dejemos descender la pre-

sión bajo el valor protectivo. Si la pérdida de presión es superior a 10 g/cm2, al día, la avería se

considera de reparación urgente, procediéndose a su localización y reparación inmediata. En el sistema de flujo continuo, se considera la existencia de una avería de carácter menor, cuando el consumo de gas es de 0,5 litro / minuto. Cuando el consumo es superior a 2 l /min, la avería pue-de ser importante, aunque esta estimación depende de la proximidad de la avería al punto de ali-mentación, de que tipo de cable se trata, su longitud, el estado de mantenimiento y la edad del mismo. Con estas consideraciones se establecen los valores del caudal de alarma y de urgencia. (Ver A. 18. 6. 3). En cables de enlace se procede a la localización de la avería y su reparación, en todos los casos Con los valores del consumo de gas se calibran los caudalímetros, mientras que con los valores de presión de alarma se calibran los manóstatos. El CCITT recomienda como límite de tiempo de ac-tuación un lapso máximo de 8 horas. Esto equivale a 1,25 Km. de distancia a ambos lados de un manóstato, lo que nos indica una separación entre ellos de 2,5 Km.

A. 18. 8. 2. Curvas gradientes La variación longitudinal de la presión gaseosa reinante en un cable, para un sistema de alimenta-ción continua se representa mediante curvas que se denominan gradientes de presión (Fig. 62).

Fig. 61 - Curva gradiente de presión En este gráfico, la ordenada representa la presión de gas y la abscisa la distancia longitudinal que desarrolla el cable en cuestión. No se podrá crear un gráfico que cuente con la variación de la resis-tencia neumática del cable y trabajar con él, pues este valor es muy variable e impreciso su utiliza-ción. La existencia de una fuga se manifiesta por la discontinuidad angulosa de la curva manométrica. El valor mas bajo es el punto de la fuga. En este sistema debido a su continua alimentación, se man-tiene el valor de presión en este punto, luego se describe un trazado casi rectilíneo hasta el punto de fuga y desde allí un valor mínimo constante, Fig. 63. En caso de escape importante su valor constante puede llegar a un valor nulo.


Fig. 63 – Ubicación del punto de fuga

Las características del estado estacionario permanecerán constantes mientras permanezca invaria-ble el valor de la presión de inyección y la magnitud del escape. En el estado transitorio, antes de alcanzar el régimen estacionario o en un sistema de alimentación estática, el trazado de la curva toma la forma de la Fig. 64.

Fig. 64 - Punto de fuga para un estado transitorio

Del simple análisis de las curvas dadas, se observa que resulta mas sencilla la medición y evalua-ción luego de haber alcanzado el estado estacionario. Mientras que en el estado transitorio las ca-racterísticas varían en el tiempo. La ubicación del punto ángulo en la curva, puede sin embargo ser encubierto al tomar la curva gradiente diferentes concavidades (Fig. 65). Una de ellas es producto por efectos de mayor fricción establecida por alta resistencia neumática propia del cable, la que crea una diversa concavidad en la curva (2). Bajo ciertas condiciones de presión un mayor orificio en la cubierta del cable puede aumentar una velocidad del flujo cerca del mismo provocando una circulación turbulenta con su curva característica (3).

Fig. 65 – Diferentes trazas de su gradiente


El taponamiento por haber un empalme lleno de parafina, o por estrangulación del cable, etc., pro-duce en el trazado de la curva una variación de su pendiente en este punto de obstrucción (Fig. 66).

Fig. 66 - Efecto por taponamiento o estrangulación del cable Para definir la posición de una fuga se comienza por emplear el método de determinación aproxi-mada, para hallar su posición exacta, puede ser necesario aplicar luego, un método de localización precisa. Los métodos de localización de fugas aproximadas, difieren según se trate de alimentación continua o estática. Los métodos de localización precisa son idénticos en ambos casos, difiriendo solo del tipo de red que se trate: aérea, subterránea etc.

A. 18. 8. 3. Trazado del gráfico gradiente Para confeccionar un gráfico gradiente de presiones, correspondiente a un cable en particular, se toma un papel milimetrado y se traza en ordenadas los valores, en escala, de las presiones normali-

zadas (500 g/cm2) para el punto origen, ubicación de la oficina central y los valores mínimos de pre-

sión que deberá tomar en el final del trayecto del cable (350 g/cm2).

En abscisas se trazan los valores de las distancias desde la central, en que se hallan cada una de las cámaras de registro que dispongan de válvulas para toma de la presión del cable. Es importante la escala a adoptar, esta debe resultar cómoda para determinar la curva y debe resul-tar lo suficientemente precisa a la determinación de las ubicaciones de las posibles fallas. Se podrá

adoptar para el eje de las presiones una escala de 1 mm : 2 g/cm2 y para el eje de las distancias 1

mm : 2 m ó en escala 1 mm : 5 m. Tomando las mediciones de presión en cada una de las cámaras de registro y en la galería de ca-bles, se llevan al gráfico estos valores en correspondencia con su distancia a la central.

A. 18. 8. 4. Método del gradiente de presión Al producirse la señal de alarma por avería del cable, detectada por contactor, transductor y/o cau-dalímetro, se procede a la ubicación de la falta. Esta podrá ser determinada en forma automática o manual según el equipo a disponer. En caso que procedamos a su localización en forma manual, luego de transcurrido un determinado tiempo para la estabilización del sistema, que dependerá del tipo de pérdida (caudal de alarma o emergencia), se toma el valor de presión en la válvula mas alejada o ubicada en el último tercio del trayecto del cable. Luego se efectúan otras tres mediciones, una en la válvula ubicada en la galería de cables de la central, y las otras dos en cámaras de registro intermedias, para luego llevar estos valores y sus distancias desde la central a un papel milimetrado, donde se traza el gráfico gradiente original (en régimen normal) y su correspondencia con las rectas que determinan estos valores hallados. La intersección de ambas rectas define el punto de escape (Fig. 67).


Fig. 67 - Definición del punto (F) de escape Generalmente se obtienen resultados mas complejos. En la Fig. 68, la curva C nos indica un escape de gas en el punto FC, con presión cero en el resto del cable, lo que nos define una falla de gran tamaño. Mientras que del análisis de la curva D, resultan dos escapes, de los cuales debe repararse primero el mayor o el mas cercano a la oficina para que el menor, describa un gradiente con mayor inflexión y pueda localizarse con suficiente exactitud.

Fig. 68 - Punto (FC) de una falla de gran tamaño

A. 18. 8. 5. Mediciones sucesivas Es de destacar que la exactitud de la localización de las faltas, es función di-recta de la rapidez en que se tomen los datos de la presión, pues ellos están dados teóricamente, para un único instante. En el caso de una fuga en un sistema con alimentación estática, como la presión continua disminu-yendo, mientras se están realizando las mediciones a lo largo del cable, la curva manométrica tra-zada en base a estos valores sufrirá un descenso y con ello una deformación. Por esta circunstancia su valor de inflexión mínimo podrá sufrir un corrimiento y producir un error de apreciación en la determinación de la posición de la fuga (Fig. 69).


Fig. 69 - Trazado de la curva correcta en alimentación estática A fin de determinar la posición final de la fuga se debe trazar otra curva y con ello se hallará otro valor mínimo. Del análisis de sus posiciones, podremos deducir su ubicación real.

A. 18. 8. 6. Mediciones simultáneas En este método se mide simultáneamente en tres o mas puntos la presión, con lo que se evita el error inherente a la curva por el trazado con mediciones sucesivas. Se comienza la serie de tres mediciones por el extremo que se supone se halla la fuga. La próxima serie se realiza de manera que la ubicación de la medición mas alejada a la central coincida con la mas cercana, en la medi-ción precedente. Se continúa hasta cubrir la sección de cable. En el gráfico gradiente se llevan todos los valores de las mediciones halladas, uniendo las series por segmentos de recta. A continuación se prolonga la línea quebrada correspondiente a la primera serie, con una paralela a la segunda línea quebrada obtenida, luego por otra quebrada correspon-diente a la tercera serie y así se continúa hasta completar la curva manométrica continua (Fig. 70). Si la fuga se halla entre dos puntos de medición adyacentes, la línea intersección se obtiene prolon-gando las líneas quebradas.

Fig. 70 - Método en serie de tres mediciones


A. 18. 8. 7. Corrección de las mediciones Se comprobará con frecuencia que se deberán efectuar ciertas correcciones a las lecturas realiza-das. Estas se considerarán cuando fuesen lo suficientemente grandes para que no se estimen des-preciables.

A. 18. 8. 7. 1. Corrección barométrica La presión gaseosa reinante en el interior de un cable se mide con un manómetro de precisión, pero que indica la presión en relación a la presión atmosférica reinante en ese sitio. Para que estas me-diciones fuesen comparables, es necesario corregirlas sumando o restando a esa medición obteni-

da, el valor de desviación respecto a la atmosférica normalizada de 1013 mbar (g/cm2), resultando

así el valor expresado a la presión absoluta. En el cuadro se indica en ambas unidades, el valor de corrección para cada presión medida.

VALOR DE CORRECCIÓN A LOS VALORES DE PRESIÓN MEDIDO

Presión atmosférica

Desviación en relación a

la presión normal


Desviación en relación a la presión

normal


Desviación en relación a la presión

normal

mbar g/cm2 mbar mbar g/cm

2 mbar mbar g/cm

2 mbar

940 941 942 943 944 945 946 947 948 949 950 951 952 953 954 955 956 957 958 959 960 961 962 963 964 965 966 967 968 969

960 961 962 963 964 965 966 967 968 969 970 971 972 973 974 975 976 977 978 979 980 981 982 983 984 985 986 987 988 989

-73 -72 -71 -70 -69 -68 -67 -66 -65 -64 -63 -62 -61 -60 -59 -58 -57 -56 -55 -54 -53 -52 -51 -50 -49 -48 -47 -46 -45 -44

970 971 972 973 974 975 976 977 978 979 980 981 982 983 984 985 986 987 988 989 990 991 992 993 994 995 996 997 998 999

990 991 992 993 994 995 996 997 998 999 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019

-43 -42 -41 -40 -39 -38 -37 -36 -35 -34 -33 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14

1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 1022 1023 1024 1025 1026 1027 1028 1029

1020 1021 1022 1023 1024 1025 1026 1027 1028 1029 1030 1031 1032 1033 1034 1035 1036 1037 1038 1039 1040 1041 1042 1043 1044 1045 1046 1047 1048 1049

-13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 -0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

A. 18. 8. 7. 2. Corrección termométrica La presión gaseosa interna de un cable varía proporcionalmente a la variación de temperatura rein-ante, con respecto a la temperatura absoluta. Es pues conveniente para comparar presiones gaseo-sas en distintas mediciones efectuar las correcciones termométricas. Estas variaciones sin embargo son generalmente pequeñas y pueden despreciarse para la mayoría de los casos.


Conociendo la presión Pta (milibar) de un gas medida a una temperatura Ta (ºC), se puede calcular la presión (milibar) que tendría a la temperatura normalizada de 20 ºC (293 ºK), aplicando la si-guiente expresión:

A. 18. 8. 7. 3. Corrección altimétrica y termométrica Cuando una sección de cable se encuentra en un terreno con grandes variaciones de altitud y tem-peratura, por ejemplo cuando varia en 200 m, a lo largo de un kilómetro de cable, resulta convenien-te introducir en las medidas de presión una corrección altimétrica y eventualmente termométrica, sobre todo cuando la fuga que se trata de localizar es de escasa dimensión. La presión atmosférica y la presión gaseosa interna en el cable disminuyen ambas al aumentar la altura. Sin embargo la presión interna en el cable disminuye con mas rapidez que la presión at-mosférica, porque la presión del gas contenido en el cable es mayor, de modo que su densidad es superior a la del aire exterior.

Para un cable conteniendo gas aire, la variación de la presión interna (Pa’), entre la obtenida a una cierta altitud (Ha) y referida al nivel del mar, a 20ºC, se halla considerando la variación de la presión

atmosférica Pa y de la temperatura Ta, por variación de esa altitud Ha:

Pa Variación de presión atmosférica debida a la variación de altitud suponiendo que la presión atmosférica al nivel del mar es 1013 mbares y a la temperatura de 20 º C.

fa Coeficiente de presión/temperatura (en mbares/ºC). La temperatura de la atmósfera disminuye a medida que se asciende en altitud, según:

Ta Diferencia entre la temperatura de la atmósfera en altitud Ha, expresada en metros, y la temperatura al nivel del mar a 20 º C.

Para presurización por aire, de la tabla siguiente se obtienen los valores Pa y fa para diferentes

valores de altitud, mientras que el valor Ta se calcula mediante la expresión: Veamos un ejemplo con la aplicación de este cálculo, para convertir los valores de las mediciones realizadas a cierta altitud, a las condiciones de presión de gas al nivel del mar y de las temperaturas a 20ºC. Proponemos como ejemplo considerar valores como:

Ha (altitud) = 430 m

Pm (presión medida del aire del cable a los 430 m) = 350 mbares

Temperatura ambiente (a 430 m) = 11 ºC

Conforme a la tabla incluida a continuación obtonemos:

Para Ha = 400 m es, Pa = 46.3 mbar; gradiente = 11.2 mbar y fa = 0.16 mbar/ºC

Para Ha = 500 m es, Pa = 57.5 mbar y fa = 0.20 mbar/ºC

P20 = Pta 293 / 273 + Ta (1)

Pa’ = Pa - fa Ta (2)

Ta = Ta + 0,0065 (Ha / 2) -- 20 (3)


Luego para Ha = 430 m será, Pa = 46.3 + 11.2 (30 / 100) = 49.7 mbar

Análogamente, fa = 0.16 + 0.04 (30 / 100) = 0.17 mbar / ºC

Reemplazando en la (3), Ta = 11 + 0.0065 430 / 2 - 20 = -7.6 ºC

Reemplazando en la (2), P'a = 49.7 – 0.17 (-7,6) = 51 mbar Obteniendo Pc = 350 - 51 = 299 mbares.

Disminución de Presión Atmosférica ∆Pa (mbar), Gradiente Barométrica (mbar) y

Coeficiente Barotérmico (fa), en función de la Altura (Ha)

Altura (Ha)

Presión Atmosférica ∆pA

Gradiente Barométrica

Coeficiente Barotérmico (fa),

m mbar mbar mbar/ºC

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

11.8 23.4 34.9 46.3 57.5 68.7 79.6 90.5 101.2 111.8 122.3 132.7 142.9 153.0 163.0 172.9 182.7 192.3 201.9 211.3

11.6 11.6 11.5 11.4 11.2 10.9 10.9 10.7 10.6 10.5 10.4 10.2 10.1 10.0 9.9 9.8 9.8 9.6 9.6 9.4

0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.23 0.27 0.31 0.35 0.38 0.42 0.45 0.49 0.52 0.56 0.59 0.62 0.66 0.69 0.72

Para el caso que el gas contenido en el cable fuese nitrógeno se empleara la expresión:

De la tabla siguiente se obtienen los valores de los coeficientes Pg y fg.

Disminución de Presión en el cable ∆Pg (mbar), Gradiente Manométrico (mbar) y

Coeficiente Manotérmico (fg), en función de la Altura (Ha)

Altura (Ha)

Presión en el cable ∆pA

Gradiente Manométrico

Coeficiente Manotérmico (fa),

m mbar mbar mbar/ºC

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

11.4 22.6 33.7 44.7 55.6 66.3 76.9 87.4 97.8 108.1

11.2 11.2 11.1 11.0 10.9 10.7 10.6 10.5 10.4 10.3

0.04 0.08 0.12 0.15 0.19 0.23 0.26 0.30 0.33 0.37

P'g = (Pg - fg + Tg) 1013 + Pc / 1013 (4)


Es necesario conocer la diferencia de altura entre dos puntos del cable y evaluar su temperatura medida.

A. 18. 8. 8. Análisis de las curvas Como hemos visto, del análisis de las curvas manométricas podemos determinar la ubicación aproximada de una fuga, en una sección de cable. La pendiente en cada punto de la curva esta dada en función del flujo de gas, de la resistencia neumática y de la distancia medida a lo largo del cable entre un punto dado y la fuga. En razón de la compresibidad del gas, la curva manométrica toma la forma convexa. En la práctica, sin embargo, para trazar estas curvas se marcan en un gráfico los puntos correspondientes a las presiones medidas y se unen los puntos adyacentes por segmentos de rectas. De este modo, se obtiene una línea quebrada que introduce cierto error en la estimación de la posición de la fuga. Es importante recordar que la pendiente en un punto cualquiera de éstas curvas, es tanto mayor, cuanto mayor es la resistencia para un flujo de gas dado. Se vio que esta resistencia es mas eleva-da cuanto menor sea la capacidad en pares del cable y mas pequeño el diámetro de sus conducto-res. Por otra parte, un cable pequeño cuyos conductores tienen aislamiento de material plástico ofrece una resistencia neumática menor que un cable, cuyos conductores están aislados con papel. A titulo de ejemplo, se muestra en la Fig. 71 algunas curvas trazadas para un cable coaxial de enla-ce, mantenido bajo presión estática, en el cual se ha creado artificialmente una fuga. Como se ob-serva, las líneas quebradas, aproximación de las curvas exactas, origina un error de 400 m entre la posición real de la fuga y la determinada por el gráfico. Si se desea determinar esta posición con mayor precisión, es necesario efectuar mediciones adicionales en el cable, a cada lado del punto correspondiente a esta posición.

Fig. 71 - Trazas para un cable coaxial de enlace, bajo presión estática Veamos algunos ejemplos de curvas trazadas en base a los valores medidos en un cable de abo-nado mantenido bajo presión gaseosa con un sistema de alimentación de flujo continuo (Fig. 72). La curva de trazo continuo corresponde a un cable con flujo de alimentación de 14,5 g/h, en el mismo se ha practicado una fuga en un punto próximo a la extremidad de una sección de cable.


Se advierten dos puntos angulosos a y c donde la pendiente de la curva sufre un cambio de conti-nuidad. Estos corresponden a los puntos de empalmes de cables de diferentes diámetros. La curva de trazos, corresponde a las condiciones de, obturación del extremo de la sección de cable mas distante, existencia de dos fugas en los puntos intermedios A y B y flujo de gas de 58 g/h en la sec-ción OA y de 14,5 g/h en la sección AB.

Fig. 72 - Análisis de fugas sobre cables de abonados En el ejemplo de la Fig. 73, la presión gaseosa se tomó en los puntos O, A, B, D, G, y H. Para trazar la curva, hay que tener en cuenta en este caso la diferencia existente entre las resistencias neumá-ticas lineales de las secciones de cable AC y CH. Como se advierte el gradiente de presión es cons-tante en la sección AC, luego la rama correspondiente de la curva puede estar representada en ella por un segmento de recta ab y por su prolongación bc, siendo el punto c la intersección de la pro-longación del segmento ab con una vertical de abscisa de ese punto C.

Fig. 73 - Análisis de fugas considerando distintos calibres de conductores


Para la sección CH, la curva manométrica está constituida por el segmento de recta cd prolongando hasta e y un segmento horizontal egh. Es el punto e el que representa la posición correctamente determinada de la fuga. De no haber-se tenido en cuenta la diferencia existente entre las resisten-cias neumáticas específicas de las dos secciones del cable, se habría obtenido como curva mano-métrica la línea quebrada O, a, b, f, h, y como punto correspondiente erróneo, la posición de la fuga el punto f. En la Fig. 74 se muestra otro ejemplo de curva del que se desprende la importancia de tener en cuenta la resistencia neumática lineal. Se efectúan medidas de presión en los puntos O, A, D, E, y F. De ser el cable homogéneo en toda la longitud de la sección OD, el punto que correspondería a la posición estimada de la fuga sería C.

Fig. 74 - Análisis de fugas considerando distintas capacidades de cables En realidad el empalme en el punto A se realiza con cables de diferentes diámetros y la curva tendrá una mayor pendiente mas allá de ese punto que en la sección OA anterior a él. De allí que el punto correspondiente a la posición de la fuga se encuentre entre los puntos A y C. Puede calcular-se la pendiente del segmento de recta AB y con ello la posición real de la fuga en el punto, siempre que se conozca la resistencia neumática lineal respectiva de las secciones de cable OA y AD.

A. 18. 8. 9. Localización precisa de una fuga Aplicando esmeradamente los métodos expuestos para la localización de fu-gas, podrá indicarse la posición de estas con una aproximación de unas decenas de metros. Si se alcanza a oír el ruido generado por el gas que escapa de la fuga o ver las burbujas de gas, en el caso de un cable su-mergido en el agua, podrá localizarse con exactitud la posición de la fuga; de no ser esto factible, habrá que apelar a uno o varios de los medios siguientes: a) Solución jabonosa

b) Detector de frecuencia ultrasonora

c) Inyección y detección de gas halogenado (freón, aretón, difrón)

A. 18. 8. 10. Medición de la presión por los extremos de una sección Este método se aplica expresamente en los cables directamente enterrados, cuando no hay en ellos ningún punto intermedio accesible para los efectos de las mediciones manométricas.


Consiste en determinar la posición de una fuga a base de mediciones de presión efectuadas en las dos extremidades de la sección de cable considerada. Su análisis se limita al caso en que la sección esté constituida por un cable homogéneo, provisto de tapones de estanqueidad en sus dos extremos. Se aplica una presión constante PDS a un extremo

A de la sección de cable inspeccionado (Fig. 75) durante un período lo suficientemente largo para que el flujo del gas alcance un régimen estacionario.

Fig. 75 - Método de posicionado de una fuga en cables enterrados Seguidamente, se mide la presión reinante en el otro extremo B del cable, o sea, PBR. En estas

condiciones, la curva manométrica correspondiente presenta la forma de la curva de trazo continuo. La presión PBR que se obtiene en el extremo opuesto a aquél en que se aplica la presión, es igual a

la presión en el punto de fuga. En una segunda fase, se procede en sentido inverso, aplicando en el extremo B una presión constante PBS. Se espera a que se haya establecido un régimen estaciona-

rio y se mide la presión en el extremo A. La curva manométrica correspondiente presenta la forma de la curva de trazo discontinuo, en este caso la presión PAR será igual a la presión en el punto de

fuga. En la hipótesis citada, pueden aplicarse las siguientes relaciones: Donde: PSA, PBS = Presión en el extremo de alimentación

PAR, PBR = Presión en el extremo opuesto al de alimentación.

Pa = Presión atmosférica

LA = Distancia entre el extremo A y el punto de fuga

LB = Distancia entre el extremo B y el punto de fuga

LA (PAS + PA)2 - (PBR + PA) PAR

------ = -------------------------------------- ---------

LB (PBS + PA) - (PAR + PA)2 -PBR

L LA = ----------------------

1 + LB / LA

L LB = ------------------------

1 + LA / LB


A. 18. 8. 11. Análisis del flujo gaseoso Este método analítico se aplica a la localización de una fuga, en una sección de cable homogénea, mantenida bajo presión gaseosa por un sistema de flujo continuo. Cuando en una sección de cable, alimentada por una sola fuente de gas a presión constante y cuando el flujo de gas adquiere un régimen estacionario (Fig. 76), pueden aplicarse las relaciones siguientes:

Donde: Q = Flujo de gas en la sección de cable en la que hay fuga

Pl, P2 = Presión medida en dos puntos del lado de alimentación

P3 = Presión medida en el otro extremo del cable

W = Resistencia neumática del cable por unidad de longitud

L01 = Distancia entre los dos puntos en los que se han medido P1 y P2

L2 = Distancia entre el punto P1 y la fuga

Pa = Presión Atmosférica

Cuando se conocen los valores de P1, P2, L01 y W, puede calcularse el flujo Q; cuando se conoce,

además, el valor de P3, puede calcularse la distancia L2 entre el extremo de alimentación y la fuga.

Fig. 76- Determinación de la ubicación de una fuga por método analítico

(Pl + Pa) - (P2 + Pa)2

Q = ------------------------------------------- W x L01

(P1 + Pa) - (P2 + Pa)

L2 = --------------------------------------- L0l

(Pl + Pa) - (P2 + Pa)


A. 18. 8. 12. Medición de la resistencia neumática En una red en que la sección de cable está alimentada a través de un orificio el que está calibrado, o sea, con una resistencia neumática calibrada y en la que se conoce la resistencia neumática lineal del cable, es posible calcular de manera aproximada la distancia entre el orificio calibrado y la fuga. La precisión que se obtenga, dependerá principalmente del grado de precisión con que se conozca la resistencia neumática del cable, con relación al valor de la resistencia neumática calibrada. Por consiguiente, se recomienda medir esta relación, en el momento de tenderse cada cable, para los puntos apropiados de éste.

A. 18. 8. 13. Supervisión por telemedición La supervisión a distancia denominada telemedición, puede realizarse mediante uno de dos méto-dos: el sistema de manóstatos llamado también de contactores, o el de transductores de presión. Si instalamos manóstatos a intervalos convenientes a lo largo de un tramo de cable, puede admitir-se que el primer manóstato que entra en funcionamiento es el más próximo a la fuga, con lo que determinamos el estado de alarma y a su vez hallamos su posición. Este contactor puede localizarse fácilmente mediante el valor de la resistencia eléctrica del circuito de alarma correspondiente. Este método se aplica especial-mente a los sistemas de mantenimiento bajo presión gaseosa de tipo estático y se localiza el contactor antes de que se ponga en funciona-miento otro contactor. Los valores de resistencia, su equivalencia a longitud y localización de fuga pueden ser medidos y analizados en sistemas automáticos programados por computadoras. Los transductores indican los valores de presión en cada una de sus posiciones. El valor de presión es enviado a la central en forma de frecuencia, mientras que su posición se representa según una codificación digital. Allí una computa-dora procesa el total de la información recibida, traza la curva manométrica del gradiente, la compara con la curva gradiente en régimen estacionario, produce la alarma en caso de fuga, halla su posición e indica la distancia de la falla hasta la central.

A. 18. 9. Diseño de un sistema de presurización

A. 18. 9. 1. Criterio para la selección de un sistema La adopción de un método o combinación de ellos y elección de un sistema de presurización se basa en las características que presentan la red existente o red proyectada a construir. Entre estas características figuran el tipo de estructura a proteger, la extensión y longitud de sus cables y el grado de protección a obtener. Las redes pueden estar dedicadas a enlace entre oficinas, líneas de abonados, locales para edifi-cios o instalaciones en particular. Cada una de ellas posee una estructura particular. Dentro de esta tipificación su tipo de construcción puede variar, por ejemplo cables totalmente subterráneos y/o aéreos, etc., su tecnología de los materiales utilizados, cables de fibras ópticas, coaxiales o multipa-res, además su extensión puede hacer variar también en mucho al proyecto, aún siendo dedicadas a una sola función, poseer un estructura determinada y un tipo dado de construcción. Por otra parte se debe tomar en cuenta el costo de la inversión a realizar, la facilidad para la provi-sión de los equipos y el tipo de mano de obra requerido y disponible, tanto para su instalación como para la operación y mantenimiento. Será necesario organizar y disponer un programa de las opera-ciones. En su caso, se requerirá preparar y dictar cursos de capacitación. Podremos bosquejar ciertos patrones de operación, seleccionando algunos de ellos o combinándo-los. En áreas monocéntricas de pequeñas o medianas poblaciones, el sistema de presurización podrá ser de alimentación estática ubicada en su propia central y supervisada en un centro de con-centración para el mantenimiento de un área de varias centrales.


En este último caso, de centrales no atendidas, las alarmas son extendidas a la central madre. Para las redes de monoáreas extensas y áreas multicentrales, se podrá adoptar el sistema de ali-mentación continua y según la cantidad de líneas a proteger se podrá optar por la alimentación des-de su central, concentrando en otra ubicación, el grupo de personal asignado para su operación y mantenimiento. Otro patrón para la operación, podrá ser la adopción o no de la integración o diferenciación para el mantenimiento de las redes de abonados, de enlace urbano y enlaces de larga distancia. La crea-ción de centros regionales o grupos separados para el tratamiento, según la envergadura de las redes en cuestión y su grado de protección dedicada. En áreas monocéntricas con redes existentes constituidas por líneas de abonados de longitud redu-cida (1 a 2 Km), se podrá adoptar el método de presurizar mediante alimentación estática. Mientras en redes a construir se podrá optar por este sistema o la posibilidad de efectuar un proyecto con utilización de cables rellenos. Una u otra alternativa será definida calculando los costos alter-nativos de ambas instalaciones. Para el caso del uso de cables rellenos intervendrá en los sobrecostos de-bidos a la diferencia entre los precios de cables sin relleno y con relleno. Para el caso de proveer presurización se deberán incluir no solo los necesarios a su instalación, sino también los de su ope-ración y al de su mantenimiento, calculándolo para su correspondiente período de vida útil. En estas áreas, la necesidad de sostener en operaciones un equipo de personal exclusivo, hace inclinar la decisión por el uso de cables rellenos. Sin embargo, en áreas múltiples o monoáreas con redes para líneas de abonados con gran extensión, según la política constructiva de la administra-ción, la decisión se podrá inclinar por los sistemas de presurización. Una vez seleccionado el sistema a operar, deberá definirse el método de inyección a adoptar y to-mar decisiones respecto a: a) El tipo y el tamaño del equipo compresor-secador

b) El tipo y tamaño de los tableros distribuidor y de energía eléctrica

c) El servicio de alarma

d) La ubicación e instalación de los equipos en el edificio de la central

e) La ubicación de los bloqueo, válvulas inyectoras y para mediciones

A. 18. 9. 2. Elección del método de inyección Por lo ya tratado, para las redes de abonados en áreas de extensiones reducidas, la alimentación para líneas de abonados, será establecido efectuar desde la oficina central, inyectando el gas a los cables en la galería de cables o en su cámara frente a oficina. Quedando a determinar su forma de supervisión local en cada oficina central o centralizando en un solo punto regional, ello se definirá de acuerdo al organigrama establecido por la administración según su esquema de operación y mantenimiento. En áreas con extensiones mayores y para cables de enlace, la inyección se estudiará realizar, des-de un solo punto de inyección o mediante inyección por varios puntos. Para las redes de abonados se podrá optar por alimentación con ayuda de tuberías, que lleven el gas a grandes longitudes. En la alimentación continua con ayuda de tuberías, su técnica queda restringida a planteles sub-terráneos que dispongan de conductos preparados a su instalación. En este caso, como alternativa de reemplazo se podrá optar por el uso de alimentación a flujo continuo con el aporte de alimenta-ción estática, inyectada en los puntos alejados requeridos. Para cables de enlace es conveniente la inyección por ambos extremos del cable, ya que de acuer-do a esto, logramos mayor caudal y presión de protección, delimitamos a su vez la influencia de cada alimentación hasta el mismo límite de central


A. 18. 9. 3. Valores de adopción Para el cálculo de un proyecto de un sistema de presurización, se tendrá en cuenta las condiciones a las que deben estar sometidos los distintos puntos de las instalaciones. Las rutas de cables aéreos están sometidas a variaciones diarias de temperatura, que podrán pre-sentar máximos de 20 a 30 ºC, cuando se observa en un punto descubierto, expuesto directamente

al sol. Esta variación de temperatura provoca una variación de presión superior a 150 g/cm2, con relación a la presión atmosférica. Esto provoca el efecto: respiración del cable, con la consiguiente penetración de agua, a través de microfisuras de las cubiertas de los cables o los empalmes. Estas variaciones de presión hacen a la dificultad de presurizar estos cables, por lo que los valores a

adoptar deben ser mayores al valor de 150 g/cm2. En los cables subterráneos se presenta la factibilidad de que las canalizaciones puedan estar su-mergidas, totalmente anegadas en agua. Ello lleva a considerar posibilidades de soportar en cáma-ras de registro, columnas de agua iguales o superiores de 2,50 m. Esta altura del agua ejerce sobre el cable una presión de 1 g por cada cm. de profundidad, por ello deberemos en ese punto disponer

por lo menos de una presión de interna de 250 g/cm2.

Debido al tiempo de respuesta de los elementos físicos de la planta puestos en juego, la longitud del cable, del instrumental de medición utilizado y del personal a cargo, podrá tomarse un margen de seguridad determinado, por ejemplo en una tolerancia del 50 %, es decir llegar a un valor de 350

g/cm2.

Según el grado de protección a proveer, resistencia neumática y longitud del cable desde la central al punto mas alejado se determina el caudal y presión de inyección. La presión adoptada podrá ser

de 500 g/cm2 o mayor (700 g/cm

2), dependiendo de la estructura y extensión de la red, es decir de

los kilómetros de cubierta a proteger, contando el total de sus ramales laterales. Adoptar presiones de alimentación mayores, pueden producir daños a los elementos conectados al cable: cierres de empalmes, bobinas de pupinización, amplificadores o regeneradores de pulsos, etc. También estas presiones llevan a obtener valores de flujo de alimentación mayor y en conse-cuencia a producir efectos de turbulencias internas, que resulta en valores de resistencia neumática perjudiciales a la hora de tomar mediciones, para la detección de faltas en las cubiertas de los ca-bles. Generalmente el punto mas desprotegido se encuentra en la periferia de la red, por ello se debe cuidar en estos puntos que la presión no descienda a valores mas bajos que los considerados como de protección mínima. Respecto al caudal consumido en la fuente, puede determinarse mediante reglas empíricas, lo que

podrá establecer un valor estimado de 60 g/h, equivalen-te aproximadamente a 0,05 m3/h para ca-da cable instalado, mas una reserva potencial del 50 % para casos de emergencia. Para el método de alimentación continua con ayuda de tuberías, ya que la resistencia neumática disminuye, de-be duplicarse el flujo total de producción de aire seco determinado para el método anterior, de manera que en una emergencia se disponga de la suficiente re-serva de gas. Con mayor exactitud podremos calcular el consumo de la fuente tomando la longitud total de la red de cables a proteger, considerando en esta sus laterales (longitud de la cubierta a proteger). Una vez obtenidas las dimensiones en Km. totales, se multiplica este valor hallado por 8 g/h (0,007

m3/h). Se toma este valor considerando un alto consumo, en situación de emergencia, el que llegará

a valores de 4 g/h, por Km., una vez reparadas las eventuales fugas. También se podrá estimar un consumo máximo por cada Km., de cada cable en aproximadamente 12 l/h. Si tuviésemos 15 cables de 10 Km. cada uno tendremos un consumo de 1800 l/h. Como se deberá considerar las necesidades para un período amplio de vida útil de la central, debe-remos optar por un equipo que nos provea un mínimo de 5000 l/h, aún cuando se podrán utilizar equipos con capacidades menores: 600 l/h, 3500 l/h o de 3400 l/h. No es conveniente la elección de las capacidades menores pues no satisfarían las posibles ampliaciones a realizar.


Es conveniente normalizar el uso de equipos en capacidades de 2500 l/h para oficinas centrales de 20 cables como máximo y 5000 l/h en centrales de has-ta 40 cables. Para mayor cantidad de cables se instalará otro equipo. Sin embargo en EUA, el criterio es disímil ya que se emplean generadores con gran caudal (20.000 l/h), lo que permite disponer reserva de aire suficiente, para mantener ca-bles con un valor mayor de averías. Determinado el consumo total de gas de la red considerada, se debe seleccionar la fuente que dis-ponga de la potencia que satisfaga la producción de aire comprimido seco requerido.

A. 18. 9. 4. Tapones de bloqueo - válvulas de inyección La creación de la cámara neumática en cada cable es posibilitada por la hermeticidad dada por la cubierta del mismo cable y los tapones de bloque. Estos se ubican sobre un extremo, en la oficina central y sobre el otro extremo en cada final, de cada ramal. En la central, se ubica en la galería de cables, bloqueando el cable antes del empalme de forma y luego de la válvula de inyección del gas. Será conveniente crear un sector para ubicar en él todos los tapones de bloqueo de los cables y otro sector para ubicar, todas las válvulas de inyección En caso de cables subterráneos en cañerías, los bloqueos se realizan en cada final de ramal. Podrán ubicarse en el interior de la cámara, luego del último empalme subterráneo, en la subida a manzana, sobre la fachada del edificio o luego del primer empalme de manzana. En el caso de subidas a ramales aéreos, se ubicarán sobre el mismo poste o luego del primer em-palme. Cuanto mas nos extendamos sobre las instalaciones de manzana o aéreas se pierden las ventajas de trazar los gráficos gradiente con precisión. La elección de esta ubicación se adoptará de acuerdo al grado de protección que queramos dotar a las curvas en las subidas. Estos puntos, curvas y subida, son susceptibles de daños por mala insta-lación de los cables, introducción de tierra y/o agua o por daños intencionales en la misma subida, mas arriba de su protección. En los casos que se disponga de cables muñones en la cámara, una alterna-tiva aconsejable es la de instalar los bloqueos en el mismo muñón, pero a su vez proveer un tubo de derivación con llave de paso (by pass), para suspender o no la alimentación de gas a la subida, con lo que se permite operar en ella, sin pérdida de gas en el cable principal, con lo que lo mantendremos siempre bajo protección cuando debamos efectuar arreglo o modificación en alguno de sus laterales. En subidas a los armarios de subrepartición, los bloqueos se realizan siempre en su interior, centí-metros antes del corte de su cubierta. En los armarios internos de edificios, ubicados en sus sóta-nos, los bloqueos se realizan con una separación de un metro del mismo. Se debe tener en cuenta instalar cables rellenos en cruces subterráneos de carreteras (sifón), subi-das a manzana a postes, armarios y en toda instalación de cable directamente enterrado. En el ca-so de preparar bloqueo en cable de enlace sobre el límite de área de las centrales que vincula, a fin de dividir las respectivas responsabilidades juridiscionales de la operación y el mantenimiento, se deberá proveer una válvula de derivación (by pass), para posibilitar el aporte de gas en situación de produ-cirse una avería en algunas de las dos secciones.

A. 18. 9. 5. Válvulas para medición Los cierres de empalmes generalmente están provistos de válvulas para poder efectuar las medi-ciones de presión, con el fin de confeccionar los gráficos gradientes y/o detectar la ubicación de una eventual falta con ayuda del mismo o aproximarse a ella después de su trazado. Las válvulas de inyección ubicada en la galería de cables de la central, o en distintos puntos de la ruta, dispone también de la posibilidad de efectuar estas pruebas. Sin embargo será necesario pre-parar algunos otros puntos para esta función. Estos son necesario disponerlos, en los extremos de cada ramal, antes del tapón de bloqueo: subidas a manzana, a rutas aéreas, a los armarios de sub-repartición o internos de edificios.


Eventualmente se podrán utilizar estas válvulas, para inyectar aire seco o nitrógeno a fin de recupe-rar la presión interna perdida por alguna falla, o lograr su rápido restablecimiento luego de subsana-da la falla. También se pueden utilizar en casos de emergencia, en cuanto se deban intervenir em-palmes de cables para efectuar reparaciones, con lo cual se mantiene suficiente presión de protec-ción en la sección neumática, mientras dure esta apertura. La primera válvula mas cercana a la central, deberá estar ubicada a no mas de 200 m, a los efectos de poder obtener un punto próximo para la confección de un gradiente. Las restantes válvulas, para tal fin, no deben de estar distanciadas a mas de 500 m, ubicándose de preferencia en bifurcaciones y/o cambios de resistencia neumática. Siempre se debe instalar válvula de medición en los finales de rutas presurizables.

A. 18. 9. 6. Ubicación de los componentes internos Nos referimos como componentes internos a los equipos compresor-secador y a los tableros de distribución / alarmas y al de energía eléctrica. Hemos visto que para producir aire seco se comprime el aire ambiente, luego se lo expande, con lo que el gas se enfría condensando la humedad, luego para extraerle la humedad residual se lo hace pasar por elementos desecantes: silicagel, carbón activado o criba molecular. Al aire seco obtenido se lo almacena en tanques de reserva, desde donde se lo envía a un panel distribuidor por me-dio de un tubo colector de hierro o cobre. Este tablero distribuidor dispone de caudalímetros individua-les para cada cable, provistos con sistemas de alarma. Desde cada caudalímetro se distribuye a cada cable, mediante tubos plásticos, en donde se conectan mediante conectores tipo T los que disponen de válvulas para poder efectuar la toma de valores de presión. El ambiente necesario a la instalación de los componentes internos, deberá disponer de las dimen-siones óptimas a los equipos y al desenvolvimiento correcto de las tareas a desarrollar. Además deberá ser aislante de ruidos y vibraciones. La determinación del espacio requerido para el empla-zamiento del equipo compresor-secador, tableros de distribución y caudalímetros, para el control de la energía eléctrica, etc. dependerá de los requerimientos necesarios a la red propuesta, que debe-remos calcular. Mientras que el lugar a destinar dependerá de la disponibilidad del edificio de la ofi-cina central y del tipo de distribución que presente. Hay que recalcar que en el caso de una red en proyecto a construir, se tomará en cuenta las futuras extensiones, considerando el total de vida útil. En redes existentes, en cuanto no disponga el edificio de la central del espacio requerido, se podrá optar por ubicar los equipos y tableros en la galería de cables. En tal situación, es conveniente, de ser factible, separar mediante una mampara de alambre tejido su operatividad, reservándolas de otras propias del túnel. Tal solución no es del todo conveniente pues tal ambiente no satisface las condiciones de atmósfera necesaria a un óptimo servicio: suficiente aireación, poca humedad y temperatura, libre de polvo y humo. Además requiere poseer un fácil acceso al personal y al equipo requerido para su operación. Por otra parte, aún cuando los equipos compresores-secadores modernos no producen un nivel alto de ruido, podrán molestar el desarrollo de otras tareas. Sobremanera antiguos equipos, presentan la particularidad de producir una pequeña explosión al terminar su ciclo de compresión, con el fin de activar el se-cado del desecante que posee. Por otra parte estos equipos suelen tener pérdidas de agua o aceite, lo que origina suciedad y molestias. Para proyectos a ejecutar, se deben calcular las dimensiones de la habitación reservada a los ele-mentos a instalar. De acuerdo a la capacidad de flujo gaseo-so a proveer por el equipo compresor-secador, a su potencia y tipo constructivo elegido, se requerirán ciertas dimensiones de planta en

ancho y largo, mínimo de 6, hasta 18 m2, o mas, según requerimientos de los equipos.

A esta superficie se le debe adicionar una cierta longitud de separación respecto a la pared poste-rior y laterales a fin de que el equipo pueda ejecutar sus operaciones de absorción de aire y com-presión correctamente. Lo mismo con respecto a los tableros, en lo que respecta a su separación a las paredes laterales y equipos.


Ambos panel y equipos deberán disponer sobre su frente una distancia mínima de un metro para operar los mismos. Se podrá combinar es-tas superficies, compartiendo el espacio para los paneles y equipos. La altura para la ubicación de los tableros debe mantener cierta distancia al piso, acordes a una correcta lectura de los instrumentos. Deberá proveerse al local, de los valores óptimos para una buena iluminación eléctrica. Tal ambiente debe ubicarse respecto a la planta del edificio, solventan-do los siguientes requisitos: a) Disponer de las dimensiones mínimas requeridas

b) Estar ubicado lo mas cerca posible de la galería de cables

c) Estar ubicado lo mas cerca posible del frente del edificio

d) Poder disponer de una toma de aire correcta a las especificaciones de calidad y cantidad de flujo requeridas

e) Tener fácil acceso desde la calle

f) Posibilitar de la correcta evacuación de agua

g) Disponer de la alimentación de energía eléctrica requerida

h) Estar ubicado no alejado del salón de mesa de prueba En el esquema de la Fig. 77, se indican medidas referenciales, las que deben ser modificadas, de acuerdo a las posibilidades del proyecto del edificio o a los espacios existentes en los lugares asig-nados para tal fin. Fig. 77 -

Ubicación de panel de alarmas y protectores eléctricos Los sistemas de alarma cuentan con señales auditivas y/o visuales. Las mismas deben ubicarse en habitaciones fuera del cuarto donde están ubicados los equipos compresor-secador. Preferente-mente en locales donde permanezca habitualmente personal operativo o de guardia, pudiendo ser el salón del repartidor general o el salón de mesas de prueba (Fig. 78). Deberá analizarse su ubicación y los apropiados recorridos de sus cables, desde los paneles de caudalimetros o procesador de las alarmas, según su caso, hasta los paneles con las señales de alarma.

PLANTA


Fig. 78 - Ubicación de compresor-secador en túnel de cables Se deberá estudiar los recorridos de bandejas porta tubos alimentadores de aire seco desde los caudalímetros hasta las válvulas de inyección en los cables. Se debe indicar los pases de paredes internas a preparar. También se estudiarán los recorridos de ductos toma de aire desde el exterior, la ubicación de ex-tractores y de los filtros necesarios El sistema de presurización debe contar, como apoyo del servicio de operaciones y del manteni-miento, con equipos portátiles de generación de gas, para la alimentación suplementaria. Estos equipos pueden estar representados por una fuente transitoria de apoyo para lograr pronta-mente el estado de régimen una vez subsanada alguna avería importante, también se pueden utili-zar como alimentación inicial en un sistema estático. Los equipos portátiles de generación de gas pueden operar, según el campo de su aplicación con motores a explosión (Fig. 79) o con motores eléctricos (Fig. 80).

Fig. 79 - Equipo portátil de generación de gas con motor a explosión


Fig. 80 - Equipo portátil de generación de gas con motor eléctrico Para su uso particular, como ser la alimentación de una guía de onda, se podrán utilizar minicom-presores (Fig. 81).

Fig. 81 - Minicompresores para alimentación de guía de onda

A. 18. 9. 7. Sistemas de supervisión por telemedición Las tareas de operación y mantenimiento de cables presurizados se pueden clasificar en cuatro pasos diferenciados: a) Inspección y análisis de las mediciones de alimentación del gas

b) Detección de la caída de presión en el cable

c) Localización del punto de fuga del gas

d) Reparación del punto de avería La reparación de una falla involucra la mayor parte del proceso descrito, mientras que la localización de una falla ocupa la mayor cantidad de mano de obra requerida.


El procedimiento convencional se desarrolla con los siguientes pasos: a) Reportando la avería, el personal asignado a la reparación, evalúa el tiempo en que se alcan-zará los valores de alarma y de emergencia del flujo de alimentación.

b) A continuación toma los valores de presión a lo largo del recorrido del cable. En esta operación, se requiere en promedio 30 minutos por cada punto de medición.

c) Luego, lleva a un gráfico estos valores, trazando el gradiente de presión y hallando la ubicación del punto de fuga. Como en el transcurso de este procedimiento, la presión continua disminuyendo, hace que el traza-do del diagrama resulte inexacto, requiriendo en muchos casos repetir el proceso, lo que resulta una pérdida de esfuerzos, sobre-manera en áreas urbanas céntricas con alto tráfico vehicular, que hace mas dificultosa esta tarea para válvulas situadas en las cámaras de registro. Por esta razón y debi-do a las pérdidas de eficiencia y a los altos costos de operación se han ideado los sistemas de su-pervisión por telemedición de la presión. En estos sistemas los valores de presión se toman en equipos detectores ubicados en la central. Prácticamente estos valores se obtienen todos a un mismo tiempo, resultando la obtención de ma-yor exactitud, en la reducción del tiempo de localización de la falla y el aumento del rendimiento de la mano de obra utilizada. Además, la presión del gas a lo largo del recorrido del cable es continua-mente medida y supervisada, detectando así rápidamente la falla y evitando recorrer la canalización subterránea. La estructura general de este sistema, se puede apreciar en el esquema de la Fig. 82.

Fig. 82- Estructura general de supervisión por telemedición

A. 18. 9. 7. 1. Supervisión de alarmas Todo sistema de protección mediante gas a presión una vez instalado, re-quiere del soporte de una vigilancia permanente. Esto supone la utilización de métodos y dispositivos que verifiquen el estado del sistema y detecten cualquier anomalía producida antes que pueda dar lugar a un descenso peli-groso de la presión en los cables.


Esta vigilancia se realiza por intermedio de manóstatos o transductores que informan al personal de supervisión ubicado en la central o en un centro de mantenimiento. Tales datos se reciben como señal óptica y/o acústica, con los correspondientes datos de la ubicación del punto afectado y/o de los valores leídos de régimen, alarma o urgencia, registrados en un panel de alarmas o en una Uni-dad de Adquisición de Datos (UAD). En este último caso, se puede transferir a una computadora que centraliza la información en el cen-tro de mantenimiento. En los sistemas con manóstatos, el panel de alarmas concentra a todos los pares de alarma. La cantidad y disposición de los dispositivos que lo compone de-pende de la capacidad de los cables a supervisar. El incremento de centrales con la categoría de no atendidas, en las que existen cables presuriza-dos, crea la necesidad de disponer de un terminal centralizado de supervisión de alarmas. Este es ubicado en una central atendida hasta donde se extienden las señales y datos del sistema. Tal información indica si es el compresor, el secador o algún cable el afectado ya fuese de líneas de abonados o de enlace urbano o interurbano y a que central pertenece. Esta información podrá con-trolar parámetros como, temperatura del motor, temperatura ambiente humedad relativa del aire comprimido, caudal del aire inyectado, tiempos de marcha y parada, presión del tanque de reserva, alarmas de falta de alimentación eléctrica de la red, así como el relevamiento de los valores de los caudalímetros y de los equipos electrónicos de distribución automática del aire. El envío de las señales y datos podrán ser transmitidos por línea directa exclusiva, utilizando para ello equipos transmisores en las centrales remotas y unidades receptoras en los centros de supervi-sión. Otra forma de operar es creando un sistema de interrogación comandado mediante una com-putadora centralizadora, Unidad de Control Central (UCC), a-signando números telefónicos a cada unidad de adquisición de datos remota. Una configuración típica para un sistema de monitoreo me-diante transductores de presión esta constituida por una estructura de tres niveles, como se exporte en el esquema de la Fig. 83. El primer nivel está compuesto por las unidades detectoras de toma de datos de valores de presión, denominados corrientemente como Transductores de Presión (TP). Estos están emplazados distri-buidos a lo largo del recorrido del cable (Fig. 84). Existen transductores que si se requiere podrán enviar otros tipos de información, como ser el grado de humedad, la temperatura, etc. El segundo nivel está constituido por las Unidades de Adquisición de Datos, UAD, ubicadas en cada una de las centrales equipadas con sistemas de presurización (Fig. 85).

Fig. 83 - Estructura de tres niveles para un sistema con control central


Fig. 84- Unidades Transductores de Presión (TP)

Fig. 85- Unidades de Adquisición de Datos (UAD) Asimismo, las Unidades de Adquisición de Datos tienen por finalidad el control y la administración de la transmisión, recepción y elaboración de los datos obtenidos de los TP, de los generadores de aire seco, de los distribuidores y de las alarmas. Su función se refiere también al control y a la ad-ministración correcta de los flujos de alimentación a cada uno de los cables del servicio. Cada UAD puede operar desde 30 hasta 100 cables, según la tecnología aplicada, aumentando su capacidad trabajando en paralelo. Es posible acceder a la misma, en forma local, mediante pantalla y teclado que permiten entrar coman-dos de medición, visualizar datos, programar límites de valores de alarmas, etc. Podrán administrar asimismo, a otras UAD remotas, satélites de estas. También es posible acceder a ellas, en operación remota, por intermedio de un módem interfaz. Los valores asignados como límites del accionar de alarmas, se pueden establecer según tres niveles posibles, a saber: a) Cuando se supera el valor de alarma del primer nivel, es posible postergar las tareas de repara-ción programándolas en coordinación con otros trabajos.

b) Cuando se superan los valores de alarma del segundo nivel, aunque permite postergar los traba-jos, estos no deben ser demorados.

c) Cuando se superan los valores asignados como de tercer nivel, se requiere la intervención inme-diata a fin de salvar riesgos de severos daños a la planta, por lo que se debe postergar cualquier tarea en ejecución.


El tercer nivel del sistema de telemedición, comprende la Unidad de Gestión Central (UGC). Esta está constituida por una computadora, monitor, teclado e impresora, que mediante un programa de telegestión centraliza los registros de actividades y de alarmas de los sistemas pertenecientes a las centrales controladas. La información enviada esta asociada con la configuración de sus instalacio-nes, según un diagrama de recorrido geográfico de las rutas de cada cable. Los valores registrados de actividades y alarmas enviadas por las UAD, son catalogadas y elaboradas, representando la sinopsis funcional del estado de la red en tiempo real. La UGC podrá asimismo realizar la progra-mación de las tareas a realizar por todas las UAD controladas; elaboración de las estadísticas de los datos por cada central, cable o TP; localización de faltas o presentación de los gráficos gradien-tes (Fig. 86).

Fig. 86 - Localización de faltas de una Unidad de Gestión Central (UGC) En cada central, podrá instalarse un sistema similar, cuando la importancia de la red supervisada así lo indique. La comunicación se puede efectuar a través de una red, vía modo X. 25. Este sistema, se puede concebir con una estructura de supervisión que incluya un nivel superior, la Unidad de Control Central, UCC (Fig. 87).

Fig. 87- Estructura de supervisión con Unidad de Control Central (UCC)


En este cuarto nivel, se podrán toman los datos mas representativos deriva-dos de varios centros de mantenimiento y elaborar información, en base a los mismos que posibiliten la programación de las tareas y sea útil al control de los resultados de la gestión y la elaboración de las políticas empre-sariales que logren un mantenimiento integrado. Este nivel concentra todos las UGC, resultando el centro de concentración de los datos históricos, de las averías acaecidas en esa área.

A. 18. 9. 7. 2. Vía neumática La cámara neumática formada en un cable presurizado mediante el tapona-miento de sus extremos, deberá ser analizada, en el método de alimentación continua, como ruta o rutas neumáticas a lo largo de su recorrido. Esto se rea-liza con el fin de estudiar la cantidad de elementos detectores de presión a colocar y de la posición a ubicar dentro de éste, para un sistema de supervisión por tele-medición de presión. Tal método de alimentación continua de gas, se realiza en cables de recorridos extensos, donde se encontrarán inevitables pérdidas, producidas por fugas distribuidas, debido a cierres de empalmes o conexiones no totalmente estancos y en fisuras o por simple difusión a través de su cubierta. Estas fugas de gas producen una disminución continua en los valores de la presión interna, desde el pun-to de inyección hasta sus extremos. La caída de presión, gradiente, crea un flujo continuo interno que forma caminos o vías neumáticas (VN). Los cables de enlace entre centrales, instalados con alimentación desde sus extremos, taponados en sus puntos medios y generalmente sin derivaciones, forman una sola vía neumática, distinguida como Vía Neumática Principal (VNP) (Fig. 88).

Fig. 88 - Vía Neumática Principal (VNP)

Los cables para líneas de abonados, por disponer de ramificaciones, crean derivaciones a la vía neumática principal. Para estos casos definimos entonces las Vías Neumáticas Secundarias (VNS). Las VNP están constituidas por los cables de máxima capacidad en pares y se extiende desde la central, hasta el tramo que lleve la numeración mas baja de los pares. Las VNS están constituidas por los ramales, incluyendo en su estudio a la parte utilizada de la VNP, de la cual parten. Las VNS se clasifican por orden alfabético, según su importancia en capacidad de pares y de su servicio. En la Fig. 89 se muestra un ejemplo de cable con siete rutas neumáticas.

Fig. 89 - Vía neumática principal (VNP) y vías neumáticas secundarias (VNP)


Resultando así: 1 VNP C1 C2 C3 C4 C5 C6

2 VNS jerarquizada C1 C2 C3 C4 C5 a

3 VNS C1 C2 C3 b

4 VNS C1 C2 C3 C4 d

5 VNS C1 e

6 VNS C1 C2 f g

7 VNS C1 C2 f h

A. 18. 9. 7. 3. Ubicación de los manóstatos El valor del flujo de aire seco, es decir el caudal, a lo largo de una sección de cable telefónico, esta relacionado con la caída de presión y la resistencia neumática, entre los extremos de dicha sección. Estos factores influyen en la ubicación de los contactores El tiempo de operación se refiere al tiempo que transcurre entre el instante en que ocurre una falla y el momento en que opera el contactor mas cercano. Este tiempo de operación, junto con la resis-tencia óhmica de los conductores involucrados y el costo de los contactores, son los factores que influyen en la determinación de la ubicación de los contactores. Definimos como alcance de operación, a la longitud desde el contactor al punto de falla que man-tenga a la sección protegida. Esta longitud se mide en unidades de resistencia neumática (URN) y es función del tiempo de operación, de la ubicación del contactor y su relación a la ubicación del contactor próximo cercano. Si analizamos en un sistema de flujo continuo, la primera sección del cable es decir la comprendida entre el suministro de gas y el primer contactor, veremos que dispone de un alcance de supervisión infinito, lo que significa, que estará siempre protegido mientras no se suspenda la inyección del gas (Fig. 90).

Fig. 90- Primera sección neumática del cable Cuando ocurre una falla en un cable presurizado, la pérdida de presión se propaga en forma pro-gresiva desde el punto de fuga hacia ambos lados. La velocidad de propagación depende del tama-ño de la rotura y la resistencia neumática del cable.

C = P/R


Si la separación entre contactores es grande, en términos de su resistencia neumática, puede ocu-rrir que un sector quede desprotegido penetrando la humedad antes que opere el contactor mas cercano (Fig. 91). Asimismo, si la separación fuese pequeña podrá accionar casi simultánea-mente mas de un contac-tor, no pudiéndose precisar la ubicación exacta de la falla, Por ello deberemos efectuar un cálculo de distancia, en unidades de resistencia neumática y calibrar los contactores al nivel de presión ne-cesario para obtener el tiempo de operación deseado.

Fig. 91 - Sección entre contactores

Si calibramos los contactores a un nivel de operación de 70,3 g/cm2 (1 psig), nivel de presión esta-ble en ese punto, se podrá detectar cualquier falla que su-ceda dentro del alcance de supervisión definido en aproximadamente 20 URN, con un tiempo de operación de no mayor a 8 horas (Fig. 92).

Fig. 92 - Valor de calibración de contactores a un nivel de operación Se denomina nivel de operación, aquel que hace que se inicie el envío de la señal de alarma, al cerrarse los contactos del manóstato, al disminuir la presión por debajo de ese nivel preestablecido. Con los valores de las resistencias neumáticas dadas por los cables en cuestión, mediante las ta-blas de URN, según sus distintas características, determinamos las ubicaciones óptimas de los con-tactores. La resistencia neumática de un cable es inversamente proporcional a su sección y por lo tanto al número y diámetro de sus conductores. Debido a que el di-seño de un sistema de telemedición se basa principalmente en los valores de URN de las diferentes VN, se requeriría conocer para el pro-yecto el valor teórico para cada tipo de cable. Sin embargo debido a la dispersión de valores según los distintos proveedores, no se podrá efectuar los diseños en base a estos da-tos, no obstante ello se puede, a titulo referencial, presentar una tabla de valores que consigna la resistencia neumática específica (URN / Km.) para diferentes tipos de cables.


VALOR URA PARA DISTINTAS CAPACIDADES Y CALIBRES

Aislamiento de los

conductores

Número de pares

Calibre de los conductores (mm)

0.91 0.64 0.51 0.405

Pulpa o papel

2424 2121 1818 1515 1212 909 606 455 404 303 202 152 101 76 51 26 16 11

3.90 5.70 6.51 6.14 12.21 11.29 24.42 32.56 48.84 81.40 122.10 162.80

6.60 8.14 12.21 14.65 14.20 24.42 32.56 40.70 61.05 81.40 122.10 203.50 325.60 407.00

7.60

12.21 15.47 20.35

32.56 40.70 65.12 81.40 105.82 130.22 162.80 325.60 407.00 484.40

10.53 10.58 13.02 14.65 17.91 24.42 36.63

40.84 61.05 93.61 122.10 162.80 203.50 325.60 407.00 651.20 732.60

Plástico

909 606 455 404 303 202 101 76 51 26 16

0.81 1.63 2.44 4.07 5.70 9.95 23.61 47.21

1.63 2.44 3.26 4.22 6.51 9.77 13.84 21.38 48.84 51.40

1.63 2.44 4.07 5.70 9.95 12.21 19.54 26.56 41.52 89.54 146.52

4.89 6.51 9.77

13.84 20.35 27.43 40.70 54.54 61.40 162.80 260.40

Podremos adoptar en principio, una separación de 40 URN, no debiendo en ningún caso ser ésta inferior a 5 URN. En cables que dispongan de una sola VNP, es decir para cables entre centrales urbanas, se aplicará el siguiente criterio. Si se cumple que: RN ≤ 5 URN no llevará manóstato alguno en el cable. 5 URN < RN ≤ 40 URN llevará sobre la mitad del recorrido. 40 URN < RN ≤ 4000 URN llevará 2 manóstatos a 50 URN de la mitad

de su recorrido. 400 URN < RN llevará n manóstatos, con n = [ (RN - 400) / 100) ] + 2 Tomando como resultado el valor con aproximación por exceso. Si resulta un número impar se co-loca un manóstato en la mitad de su recorrido, luego uno cada 100 URN (Fig. 93).

Fig. 93 - Instalación de número impar de manóstatos Si resulta un número par se coloca un manóstato a cada lado de la mitad del recorrido separados a 50 URN, continuando con uno cada 100 URN (Fig. 94).


Fig. 94 - Instalación de número par de manóstatos El sistema de vigilancia por manóstatos es complementado por la señales da-das por los caudalí-metros colocados en las centrales, por lo que no se instalan manóstatos, a menos de 3 URN de la central. Para los casos del diseño sobre cables con VNS, como lo son los de líneas de abonados, se consi-dera primero la VNP y luego las VNS, según su importancia. Veamos el criterio a emplear en una VNP. Si se cumple que: RN ≤ 3 URN no lleva manóstato alguno 3 URN < RN ≤ 200 URN lleva un manóstato al final de la VNP y otro entre

1/2 RN y 3/4 RN, contando desde la central. Se seleccionará el punto que coincida con una derivación y que deje la mayor cantidad de otras derivaciones hacia el final de ruta

200 URN < RN lleva n manóstatos, con n = [ ( RN -200 / 100 ) ] + 1 . situándolos comenzando desde el final de la ruta a

50 URN y con intervalos de 100 URN los siguientes. Para el estudio de las VNS se debe distinguir primero entre vías neumáticas dependientes y vías neumáticas independientes. Se considera una VNS dependiente, la originada en una VNP a una distancia desde el punto de alimentación mayor a 3 URN, cuya RN es menor a 20 URN. Estas vías no llevan manóstatos de-pendiendo su vigilancia de la VNP. Se considera una VNS independiente la originada en una VNP a una distancia desde el punto de alimentación no mayor a 3 URN. En este caso si: RN ≤ 3 URN no lleva manóstato alguno 3 URN < RN ≤ 20 URN, lleva un manóstato en el punto cuya RN desde la

central sea 3/4 de la total para esa VNS. 20 URN < RN ≤ 200 URN, lleva un manóstato en el punto cuya RN desde

la central es 3/4 de la total para esa VNS. 200 URN < RN lleva n manóstatos, con n = [ ( RN - 200 ) / 100 ] + 1 Este último caso es poco probable que se presente en la práctica. Cada VNS se considera ana-lizándola por separado, con las consideraciones dadas. En todos los casos se toma el valor de la RN desde su punto de bifurcación, VNP o VNS. También se considera como VNS independiente la mayor a 3 URN, cuya RN es igual o mayor a 20 URN.


En este caso si: 20 URN < RN ≤ 200 URN lleva un manóstato en el punto cuya RN desde la

central es 3/4 de la total para esa VNS. 200 URN < RN lleva n manóstatos, con n hallado según la

expresión anterior. Una vez operado el contactor provocando un cierre en el circuito, su individualización se efectúa hallando su resistencia óhmica mediante un puente de resistencias. Por esto, el valor de la resisten-cia óhmica entre contactores también debe de tenerse en cuenta, a la hora de definir la ubicación de los contactores. Como los manóstatos se hallan conectados en paralelo, para poder individualizarlos y definir así su ubicación y con ello la de la falla, deberá existir por lo menos una resistencia eléctrica de 50 Ohm (Fig. 95).

Fig. 95 - Separación entre contactores Si el valor de la resistencia eléctrica, para la ubicación de un contactor, tomado desde el equipo detector de las alarmas en la central u otro contactor, determinara la coincidencia de dos o mas puntos sobre distintos ramales, sin salir de los límites de resistencia neumática, se podrá diferenciar la resistencia eléctrica mínima de 50 Ohm, conectando resistores eléctricos en serie al circuito de alarma, logrando así la diferenciación de los contactores. El valor de resistencia óhmica, lo hallamos mediante el uso de la siguiente tabla:

RESISTENCIA ÓHMICA Y SEPARACIÓN MÍNIMA ENTRE CONTACTORES

Calibre Resistencia óhmica por cada

100 m de cable Separación mínima entre

contactores

AWG mm Ohm m

19 0.91 5.42 900

22 0.64 12.20 400

24 0.51 17.56 300

26 0.41 27.40 200

Mediante las alarmas de los caudalímetros conectados en la central, podremos detectar fallas de hasta 12 URN. Sin embargo, los contactores mas próximos a la central no operarán, pues el com-presor mantendrá en esta sección al-tos valores de presión, aunque aumente el flujo de falla. Por esta razón, es conveniente que el primer contactor esté ubicado entre valores de 8 y 15 URN, medi-dos desde la central.


En los extremos finales de las rutas de cables, por estar estos muy alejados del equipo alimentador de gas, se deberá extremar la protección y disponer de mayor grado de supervisión. El tiempo de operación se verá reducido, pues es mayor el tiempo de retardo producido por el caudal del gas que allí llega. Debido a esto, se recomienda como norma colocar siempre un contactor, en los finales de ruta. Se podrá tomar como regla general instalar contactores en los empalmes de derivación a ramales laterales, disminuyendo asimismo el número de contactores en las secciones rectas del cable (Fig. .96).

Fig. 96 – Ubicación de contactor en empalme de derivación y final de ruta

A. 18. 9. 7. 4. Transductores de presión Este sistema consiste en instalar en los empalmes del cable sensores, llamados transductores de presión (TP), que transforman los valores de presión allí reinante, en valores eléctricos y en la transmisión de los mismos hacia la central, donde se registra una curva gradiente de presiones, detectando y ubicando la falla, si esta la hubiese. La utilización de este método cuenta con un cierto error en la determinación exacta de la localiza-ción de las faltas, por ello se deberá complementar el mismo con otro complementario, por ejemplo la utilización de gas detector, por ejemplo helio o investigando en el terreno las instalaciones exis-tentes. El mismo se utiliza en aquellos casos donde se provean sistemas de moni-toreo, resultando su fuente de información. Remplaza a los sistemas con manóstatos para cumplir con ventajas las fun-ciones de aquellos. Están constituidos por un sensor de presión absoluta y un circuito electrónico. Los que procesa y envía a la central la información de presión, como señal analógica de tensión eléctrica. Esta señal es una frecuencia modulada, sobre el nivel de corriente continua de operación del transductor. El valor de la frecuencia en-viada es proporcional a la presión absoluta en ese punto, en relación de un Hectopascal igual a un Herz (1 Hp = 1 Hz). Siendo un Hectopascal igual a un mili-bar. Existen otros sistemas con diversas relaciones presión-frecuencia. Los TP se instalan dentro de empalmes o fuera de ellos en cápsulas especia-les protegidas, con un tubo conectado al empalme, con acceso al mismo como otro cable auxiliar. Su disposición y dimen-siones aproximadas se muestran, como ejemplo, en la Fig. 97.


Fig. 97 - Dimensiones de un transductor de presión (TP) Los TP son sensores electrónicos de estado sólido. Su principio de funciona-miento se basa en el efecto piezoresistivo de un elemento semiconductor. Funcionan como un dipolo pasivo de corriente, conectado a un par del cable a proteger. La presión interna produce la variación de una resistencia de un puente de Wheathstone, cuyo desbalance se convierte en una frecuencia, que es enviada, a su turno, de acuerdo a su código, hacia al equipo de monitoreo y control, según su ubicación. La transmisión de cada TP es secuencial disponiendo el código de identificación programable, en función de su ubicación, contando esta distancia desde el centro de control. El rango de presión a medir es de 800 / 2000 Hp. Otros sistemas cuentan con direccionamiento automático, uno a uno, según su proximidad a la central. El dipolo actúa según dos estados operativos: de reserva y de medición. En el estado de reserva, es alimentado por una corriente de bajo consumo Ir (del orden de los mA), suficiente para comandar los circuitos de codificación. El estado de medición comienza luego de un tiempo de retardo Ta llamado de direccionamiento y dado por el código programado, según su número de posición en el sistema de cables, en los sis-temas de tipo secuencial. A partir del direccionamiento, se alimenta el circuito con una corriente Im de operación con un valor de 4 a 5.5 mA y con una duración de Tm, prefijada en 1.5 seg (Fig. 98).

Fig. 98 – Gráfico con valores del estado de reserva y de medición Direccionamiento significa selección. En los sistemas vistos, llamados por ventana de tiempo, la direccionabilidad está dada en forma secuencial, sin embargo en sistemas mas desarrollados, la selección del TP o de una serie de TP, para conformar una ruta, dentro de un cable, con el fin de analizar distintos gradientes, se puede efectuar mediante ordenes dadas por computadora. Así, se podrá, por ejemplo, subdividir un cable, llamándolo #18A y #18B.


La programación de la ubicación del TP en el recorrido del sistema de cables se efectúa insertando puentes en los peines del mismo TP. Estos puentes re-presentan en código binario la numeración definitiva que define su ubicación en el conjunto de cables. También se proveen sistemas que cuen-tan con la asignación de códigos mediante llaves o también en forma remota, mediante computado-ras.

Ubicación de los transductores La precisión de los valores obtenidos de presión en un punto del recorrido de un cable o en obtener la ubicación de una fuga por método gráfico o algoritmo matemático, estará en relación directa con la cantidad de TP instalados. El estudio de la cantidad y ubicación de transductores se realiza diferenciando y aplicando en las VNP y VNS. En las VN uniformes, es decir cables para líneas entre centrales, el criterio aplicado será: a) Cada cable llevará como mínimo 5 TP. El primero y el último se colocan en las galerías de ca-bles. El segundo y penúltimo en la cámara siguiente, entre 100 y 150 m.

b) En cables con longitud de hasta 1 Km., se intercala un TP en su punto me-dio.

c) En cables con longitud mayor a 1 Km., se agrega a los indicados en (a) y (b), otros intermedios con una separación regular entre 250 y 500 m.

d) En cables extremadamente extensos, la separación entre TP intermedios podrá ser de hasta 800 m.

En las VN no uniformes, es decir en cables para líneas de abonados, el criterio aplicado será dife-renciado para VNP y VNS: Para VNP: a) El primer TP se ubica en la galería de cables. b) El segundo TP se ubica en la cámara siguiente a una distancia entre 250 y 500 m. c) El último TP se ubica en el último empalme subterráneo. d) Los TP intermedios se ubican a una distancia entre 250 y 500 m para tramos homogéneos, tra-tando de instalarlos en cambios de capacidad en pares y/o cambios de calibres de los conductores, esto a fin de diferenciar los distintos valores de RN. e) En cada punto de derivación, en caso de derivación múltiple con muñones, se instala en el em-palme mas cercano a la central. Para VNS a) Si el lateral tiene menos de 100 m de longitud se instala un TP al final de esta VNS. b) Si el lateral tiene mas de 100 m y menos de 400 m se instala un TP en el punto final de la VNS y otro en el empalme siguiente próximo a éste. También se instala un TP en cada cambio de capaci-dad y/o de calibre por variación de la resistencia neumática. c) Si el lateral tiene mas de 400 m, además de los anteriores indicados en los puntos (a) y (b), se ubican TP intermedios repartidos, de modo que la distancia máxima entre TP resulte de aproxima-damente de 400 m. En todos los casos, aún cuando no se indique instalar TP en los extremos de una VNS es conveniente su adición.


Numeración y codificación de los sensores Para obtener el máximo rendimiento de la Unidad de Adquisición de Datos, del sistema, deberá ar-bitrarse los medios para cargar uniformemente la totalidad de sus entradas en lo que respecta a la cantidad de transductores y a la jerarquía de los cables que estos representan. Este procedimiento dependerá de la arquitectura de la red, como de la filoso-fía y estructura del sistema de supervisión que se adopte, por lo que solo indicamos algunos principios generales de aplicación. Se comienza por el análisis de un cable, identificando la VNP y las VNS que tuviese, determinando la cantidad y ubicación de los sensores de televigilancia. Este método se aplica tanto para transductores de presión como para manóstatos. Se comienza por establecer una numeración provisoria de los sensores, identificando tanto la VNP como las VNS, considerando el orden de la jerarquía que hayamos establecido, contando a partir del extremo mas próximo a la central (Fig. 99). Donde: VNP = 1 - 6 VNSa = 7 . VNSb = 8 VNSd = 9 - 10 Para el caso de los TP, esta numeración provisoria de cada cable, será la base para efectuar la nu-meración definitiva para el sistema y de la codificación correspondiente a establecer.

Fig. 99 - Numeración provisoria de los sensores El número de transductores que la Unidad de Adquisición de Datos (UAD) puede gestionar está muchas veces limitado por su memoria RAM. El cociente de dividir el número total de transductores que la UAD puede gestionar, al número de entradas, nos dará la cantidad de transductores posibles de conectar a cada entrada, para la condición de carga uniforme. Normalmente el número de TP es de 127. Puede darse el caso que una entrada tomada aisladamente acepte la conexión de un número mayor de transductores. Del estudio de los cables se determina el promedio de TP por cable completo, y se divide al número de transductores en cada entrada para la condición de carga uniforme a este promedio, cociente que nos indica el número de cables promedio a supervisar por cada entrada. Luego se jerarquizan los cables ordenándolos en tantos grupos como el valor de este último promedio. Por ejemplo en grupos de cable de enlace, capacidad del cable, proporción de abonados jerarquizados, estados críticos, etc.


Se define por último los conjuntos de cables cuyos TP se conectan a una entrada, formando cada conjunto tomando un cable de cada grupo. Se cumple así la segunda condición de uniformidad de carga. Debe verificarse que la totalidad de los TP, no supere el valor que corresponde al valor de carga uniforme. En ese caso deberán redefinirse los conjuntos de cables, hasta que todos cumplan esa condición. Todos los transductores correspondientes a un cable se conectarán a una misma entrada, es decir que se evitará repartir el control de un cable en varias entradas. Puede ser útil tomar un número ligeramente menor de TP por UAD, lo que permite tener una mayor flexibilidad a la hora de definir los conjuntos de cables conectados a una entrada. Cumplido esto, se analiza cada entrada, ordenando los cables por conjunto y jerarquía decreciente, procediendo luego a efectuar la numeración definitiva para el sistema. De tal forma, el cable de mayor jerarquía con-servará la numeración inicial, el que le sigue en jerarquía renumerará sus TP, manteniendo su or-den original pero con numeración sucesiva y así hasta completar la cantidad de TP a conectar a cada entrada. Luego, se procede a la codificación de cada TP, es decir a la numeración definitiva asignada se la representa en código binario por medio de puentes colocados en los pines de cada TP. La valorización de cada par de pines es equivalente a: 1, 2, 4, 8, 16, 32 y 64 (Fig. 100).

Fig. 100 - Codificación de cada TP por medio de puentes El número binario consta de siete dígitos, cada uno representado por un 1 o un 0, por ejemplo el número 39 es representado por el número digital 1 1 1 0 0 1 0. Este se obtiene puenteando en el TP, los pines que representan los valores 1 + 2 + 4 + 32 es decir el primero, segundo, tercero y sexto, siendo no puenteado el cuarto, quinto y séptimo pin (Fig. 101).

Fig. 101 – Valorización del número 39 mediante puentes


Instalación de los sensores Los manóstatos se instalan en todos los casos fuera de los empalmes en cajas estancas de estaño, resistentes a la corrosión y golpes. Motiva este método la necesidad de ajuste para adecuarlos a los valores neumáticos característicos de ese punto de la vía. Dentro de la caja hermética debe existir la misma presión que en el interior del cable, para ello se dispone un tubo plástico para efectuar la conexión neumática con el cable. Por ese mismo conducto se envía el par de alarma que se conecta al par asignado en el cable. Además de este par se podrá enviar otro par llamado de conversación o de órdenes para uso de los operarios. Se tiene para ambos, acceso desde el exterior. Este último par se conectará al par piloto del cable. En los casos de ubicarse en finales de rutas subterráneas, cuando se deba instalar en exteriores, como ser en postes o fachada de edificio se preferirá colocarlos en el interior de la cámara de regis-tro sobre un soporte de montaje múltiple, llevando su par de alarma al respectivo empalme. En los casos de instalar en armarios de subrepartición o armarios para cableados internos de edificios, se ubicarán en el interior del gabinete. Para el ajuste del punto de operación se deberá conocer el valor de la presión normal en ese punto para el estado de régimen, fijando un valor algo por encima de este valor. Idéntico procedimiento se emplea para el ajuste de los caudalímetros en las centrales. Cuanto mas próximo se adopte el pun-to de operación al del valor normal de funcionamiento, se tendrá mejor grado de vigilancia. No obs-tante ello, debido a la existencia de fluctuaciones neumáticas, es necesario mantener una diferencia adecuada para un funcionamiento seguro. Para los caudalímetros se fija una diferencia entre 5 y 10 l/h. En cuanto a los TP, en los casos de cable a instalar se preverán instalar en el interior de los empal-mes, mientras que en cables existentes se tratará de ubicar la mayor cantidad en los empalmes, dejando los casos restantes para los que por insuficiencia de espacio, no se puedan ubicar en es-tos. En un vía neumática no deberán coexistir TP, instalados en interiores con ex-ternos. En ambos ca-sos se utilizan el mismo tipo de TP, diferenciándose solo por la instalación. Los externos se ubican en cajas con similares cualidades que las utilizadas para instalar los manóstatos. En armarios sub-repartidores o para cableados internos se instalarán TP externos conectándolos a los bornes del par correspondiente dedicado a esta función. Los TP se instalan en los empalmes en medio de los grupos de pares, vendándolos de forma tal que no hagan contacto con la cubierta. Se debe evitar el secado por calor y pruebas de presión que superen 100 Hp para no dañarlos por sobrepresión. Los empalmes que contengan TP deberán de señalizarse identificándolos con una etiqueta que indique su número de código.

A. 18. 9. 7. 8. Pares de medición /alarma El sistema de alarmas recibe las señales detectadas por los sensores mediante pares de alarma. Se puede utilizar un par por cada VN de cable. Para los TP el par no puede estar pupinizado. Estos pares conectan en paralelo todos los detectores de un cable. En toda caja terminal, repartidor, etc. debe estar señalizado el par utilizado. El par a escoger, se selecciona entre los pares de la última capa externa del núcleo, con preferencia el último par de cada ramal principal y laterales. Algunas administraciones adoptan el uso del par número 100 para estos fines. Los pares de alarma, terminan en las regletas verticales de cada cable del re-partidor general de la central. Desde estos puntos, se llevan mediante alambres puente a una regleta de alarma, colocada sobre el lado de regletas horizontales y luego desde allí, mediante un cable, al sistema detector de alarmas.


En los ramales laterales se conectan los pares de numeración mas alta, conectándolos al par de numeración mas alta del ramal principal. Esta conexión es preferible de efectuarla multiplicando el par en el repartidor general y no en el empalme (Fig. 102).

Fig. 102 - Par de alarma por cada VN de cable Otra alternativa en caso de no disponerse de pares libres en redes existentes, es utilizar un par de abonado funcionando, colocando en serie al contactor una resistencia eléctrica de 250.000 a 300.000 Ohm. Como deberemos diferenciar en la situación de alarma, a los distintos contactores, se deberá asignar resistencias eléctricas diferenciadas en pasos de 10.000 Ohm. Los pares seleccionados para el uso de alarmas deben satisfacer ciertos requisitos de valores eléc-tricos, como ser de resistencia óhmica máxima admisible dada por la expresión: Donde R resistencia máxima admisible del loop V min tensión mínima para la activación del TP N cantidad de TP del cable a medir I x corriente máxima del TP, con tensión pero no activo I y corriente máxima del TP con tensión y activo Los valores típicos son los dados en la tabla 15

VALORES ELÉCTRICOS TÍPICOS DE UN PAR DE ALARMA

Transductor Vmin Ix Iy

Volt mA mA

RAD TP 204/M 25 50 5.5

MK 206 PF 15 15 80 4

Respecto a los valores de atenuación, a la frecuencia de 1700 Hz, con una resistencia de 600 no

debe ser superior a 40 dB. La relación señal / ruido debe ser de 10 dB en la entrada de la Unidad de Adquisición de Datos (UAD), con un nivel de salida en los TP de 0 dBm, y en función del valor de atenuación en dB / Km.,

a 1700 Hz y 600 . Supongamos un par con una atenuación de 1 dB / Km., podremos permitir un nivel de ruido de -50 dBm para un TP ubicado a 40 Km. de distancia:

V min R = ---------------------------------------

N I x 10 -6 + I y 10 -3


Señal a la entrada de la UAD = 0 dBm – (1 dB / Km * 40 Km) = -- 40 dBm

S / R = - 40 dBm - ( - 50 dBm ) = 10 dB O también un nivel de ruido de -20 dBm para un TP a 10 Km. de distancia Señal a la entrada de la UAD 0 dBm - ( 1 dB / Km.) = -10 dBm

S / R = - 10 dBm - ( - 20 dBm) = 10 dB

Pares de conversación Los sensores pueden proveerse previstos con terminales para efectuar conexiones telefónicas. Es-tos permiten facilitar la vinculación del personal en cámaras de registro, con el de la mesa de prue-bas. Para efectuar esta vinculación se requiere el uso de un par llamado para comunicaciones, ge-neralmente se utiliza el par piloto del cable. Al igual que para el par de alarma se escogerá un par periférico y su conexionado será en paralelo. Este par termina en la central, en la regleta vertical correspondiente, desde donde se realizará un puente hasta una regleta dedicada a ese fin, llamada de comunicaciones para presurización. Luego se instala un cable puente desde el repartidor general extendiéndolo hasta la mesa de pruebas

A. 18. 9. 8. Documentación técnica Para diseños de un proyecto, ingeniería de detalle, se debe proveer una cuidada documentación técnica. Esta deberá incluir los esquemas que indiquen las distintas secciones de RN de cada VNP y cada VNS, sus cálculos eléctricos y neumáticos, ubicación de los TP o manóstatos, válvulas de inyección, tapones de bloqueo, by pass y todo elemento a instalar en obra. Se puede optar, y algunas administraciones así lo hacen, por preparar un esquema de presuriza-ción, plano para cada cable, e indicar en él todos los detalles del sistema de presurización (Fig. 103).

Fig. 103 - Esquema general de presurización para cada cable


Además se deberán confeccionar los diagramas de los gradientes, uno por cada cable habilitado. Otra opción, es la de incluir en cada plano del proyecto para la instalación de los cables subterráne-os, los detalles del sistema de presurización provisto. Se podrán aprovechar los dibujos de los planos preparados para indicar en ellos, la ubicación y co-locación de los elementos requeridos para el sistema de presurización. Es necesario destacar la conveniencia de efectuar el cálculo de la resistencia óhmica y las unidades de resistencia neumática de cada cable, valores resultantes que deberán ser incluidos en el mismo plano, al igual que el detalle de estos cálculos.

A. 18. 9. 9. Simbología A fin de poder facilitar los trazados e indicar los detalles de los elementos a instalar para un sistema de presurización, a especificar en los planos de los distintos proyectos, se han creado una serie de símbolos que representan los diferentes elementos a emplear para los distintos sistemas de presu-rización. En las tablas siguientes se muestran algunas opciones de símbolos utilizados por algunas administraciones.

SIMBOLOGÍA EMPLEADA POR TELEFÓNICA DE ARGENTINA

SIMBOLOGÍA EMPLEADA POR TELECÓM ARGENTINA


SIMBOLOGÍA EMPLEADA POR CPTSA DEL PERÚ

SIMBOLOGÍA EMPLEADA POR ENTEL DE ARGENTINA

Tal simbología es empleadas por Telefónica de Argentina y Telecom Argentina, incluso las que em-pleaban ENTel Argentina y CPTSA de Lima, Perú y que se han utilizado en algunos ejemplos des-arrollados en el texto. BIBLIOGRAFÍA EMPLEADA

Protección de los Cables de Telecomunicaciones Mediante Gas a Presión (UIT y CCITT). Sistemas de Presurización en Cables Telefónicos. Cursos de INICTEL de Perú Normas de Presurización, de Telefónica de Argentina y de Telecom Argentina.

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