Cable de tierra óptico

Un cable de tierra óptico (también conocido como OPGW o, en el estándar IEEE, cable de tierra aéreo compuesto de fibra óptica ) es un tipo de cable que se utiliza en líneas eléctricas aéreas . Este cable combina las funciones de puesta a tierra y telecomunicaciones . Un cable OPGW contiene una estructura tubular con una o más fibras ópticas en su interior, rodeada por capas de alambre de acero y aluminio . El cable OPGW se instala entre las torres de alta tensión . La parte conductora del cable sirve para conectar las torres adyacentes a tierra y protege los conductores de alta tensión de los rayos . Las fibras ópticas dentro del cable se pueden utilizar para la transmisión de datos a alta velocidad, ya sea para los propios fines de protección y control de la línea de transmisión de la compañía eléctrica, para la comunicación de voz y datos de la propia compañía , o pueden arrendarse o venderse a terceros para servir como interconexión de fibra de alta velocidad entre ciudades. ^{[ 1 ]}

La fibra óptica en sí es un aislante y es inmune a la inducción de líneas de transmisión de energía y rayos , ruido eléctrico externo y diafonía , aunque los rayos pueden inducir problemas de seguimiento con sistemas ópticos coherentes debido a eventos de aceleración del estado de polarización (SOP). ^{[ 2 ]} Por lo general, los cables OPGW contienen fibras ópticas monomodo con baja pérdida de transmisión, lo que permite la transmisión a larga distancia a altas velocidades. La apariencia externa del OPGW es similar a la del cable reforzado con acero y conductor de aluminio (ACSR), que se usa habitualmente para cables de apantallamiento.

Un cable OPGW fue patentado por BICC en 1977 ^{[ 1 ]} , y la instalación de cables de tierra ópticos se generalizó a partir de la década de 1980. En el año pico de 2000,  se instalaron alrededor de 60 000 km de OPGW en todo el mundo. Asia, especialmente China, se ha convertido en el mayor mercado regional para OPGW utilizado en la construcción de líneas de transmisión. ^{[ 3 ]}

Se fabrican varios estilos diferentes de OPGW. En un tipo, entre 8 y 48 fibras ópticas de vidrio se colocan en un tubo de plástico. El tubo se inserta en un tubo de acero inoxidable, aluminio o acero recubierto de aluminio, dejando cierta longitud de fibra floja para evitar la tensión en las fibras de vidrio. Los tubos amortiguadores se llenan de grasa para proteger la unidad de fibra del agua y el tubo de acero de la corrosión; los intersticios del cable también se llenan de grasa. El tubo se trenza en el cable con hilos de aluminio, aleación de aluminio o acero, de forma similar a un cable ACSR. Los hilos de acero proporcionan resistencia y los de aluminio, conductividad eléctrica. Para un número muy elevado de fibras, hasta 144 en un solo cable, se utilizan varios tubos.

En otros tipos, una varilla de aluminio presenta varias ranuras espirales en su exterior, en las que se colocan las fibras de los tubos amortiguadores. La unidad de fibra está recubierta con una cinta de plástico o acero, y todo el conjunto está rodeado de filamentos de aluminio y acero.

Las fibras individuales pueden estar en tubos con "amortiguador suelto", donde el diámetro interior del tubo es mayor que el diámetro exterior de la fibra, o pueden estar en "amortiguador ajustado", donde el amortiguador de plástico está recubierto directamente sobre el vidrio. Las fibras para OPGW son de tipo monomodo . ^{[ 1 ]}

Las empresas de servicios públicos utilizan fibras ópticas como alternativa a los sistemas privados de microondas punto a punto, las líneas eléctricas de transmisión o los circuitos de comunicación en cables metálicos.

El cable OPGW, como medio de comunicación, presenta algunas ventajas sobre el cable de fibra óptica enterrado . El coste de instalación por kilómetro es inferior al de un cable enterrado. Los circuitos ópticos quedan protegidos de contactos accidentales por los cables de alta tensión subterráneos (y por la elevación del OPGW respecto al suelo). Es improbable que un circuito de comunicaciones transportado por un cable OPGW aéreo sufra daños por excavaciones, reparaciones de carreteras o la instalación de tuberías enterradas. Dado que las dimensiones y el peso totales de un OPGW son similares a los de un cable de puesta a tierra convencional, las torres que soportan la línea no experimentan cargas adicionales debido al peso del cable, el viento o el hielo.

Una alternativa al OPGW es el uso de los cables de alimentación para soportar un haz de fibra instalado por separado. Otras alternativas incluyen conductores de alimentación compuestos con fibra (OPCC), cable de fibra óptica envuelto ( SkyWrap u OPAC ) o el uso de torres de transmisión para soportar un cable de fibra autoportante totalmente dieléctrico independiente sin elementos conductores.

Una empresa de servicios públicos puede instalar muchas más fibras de las que necesita para sus comunicaciones internas, tanto para cubrir necesidades futuras como para arrendarlas o venderlas a empresas de telecomunicaciones. Los ingresos por el alquiler de estas " fibras oscuras " (fibras de reserva) pueden constituir una valiosa fuente de ingresos para la empresa eléctrica. Sin embargo, cuando se han expropiado los derechos de paso para una línea de transmisión a los propietarios de terrenos, las empresas de servicios públicos se han visto ocasionalmente restringidas en la celebración de dichos contratos de arrendamiento, basándose en que el derecho de paso original solo se concedió para la transmisión de energía eléctrica. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La tecnología OPGW permite la detección distribuida de temperatura, lo que ayuda a identificar posibles puntos problemáticos en las líneas eléctricas. Esto resulta fundamental para detectar y localizar fallas, como puntos calientes o secciones dañadas, antes de que provoquen problemas más graves. Las fibras ópticas integradas en la tecnología OPGW permiten a las compañías eléctricas monitorizar el estado y el rendimiento de las líneas. Estos datos en tiempo real son cruciales para la detección temprana de fallas o posibles problemas, lo que posibilita tiempos de respuesta más rápidos y un mantenimiento preventivo eficaz.

OPGW facilita la implementación de tecnologías de redes inteligentes al proporcionar una infraestructura de comunicación. Permite el intercambio de datos entre los distintos componentes de la red eléctrica, lo que posibilita una mejor monitorización y control para una mayor eficiencia y fiabilidad.

Las líneas de distribución de baja tensión también pueden llevar cables OPGW para conexión a tierra y comunicaciones; sin embargo, las compañías eléctricas también pueden instalar cables autoportantes totalmente dieléctricos (ADSS) en las líneas de postes de distribución. Estos cables son similares a los que se utilizan para la distribución de telefonía y televisión por cable.

Si bien la instalación de OPGW en construcciones nuevas es sencilla, las compañías eléctricas consideran que la mayor capacidad de la fibra es tan útil que se han desarrollado técnicas para reemplazar los cables de tierra con OPGW en líneas energizadas. Se utilizan técnicas de trabajo en líneas energizadas para volver a cablear las torres con OPGW, reemplazando los cables de guarda aéreos totalmente metálicos. ^{[ 6 ]}

La instalación de OPGW requiere una planificación adicional, ya que no es práctico empalmar un cable OPGW a mitad de tramo; las longitudes de cable adquiridas deben coordinarse con los tramos entre torres para evitar desperdicios. Cuando se requiere unir fibras entre tramos, se instala una caja de empalme resistente a la intemperie en una torre; una caja similar se utiliza para la transición del OPGW a un cable de fibra óptica de planta exterior para conectar las fibras al equipo terminal. ^{[ 7 ]}

• "IEEE 1138 Norma para la construcción de cables de tierra aéreos de fibra óptica compuesta (OPGW) para su uso en líneas eléctricas de servicios públicos" . 17 de marzo de 1994. Consultado el 7 de agosto de 2009 .