El cable autoportante totalmente dieléctrico (ADSS) es un tipo de cable de fibra óptica lo suficientemente resistente como para sostenerse entre estructuras sin utilizar elementos metálicos conductores. Las empresas de servicios eléctricos lo utilizan como medio de comunicación, se instala a lo largo de líneas aéreas de transmisión existentes y, a menudo, comparte las mismas estructuras de soporte que los conductores eléctricos. [1] [2]
El ADSS es una alternativa a los cables OPGW y OPAC con un menor costo de instalación. Los cables están diseñados para ser lo suficientemente resistentes como para permitir la instalación de longitudes de hasta 700 metros entre torres de soporte. El cable ADSS está diseñado para ser liviano y de diámetro pequeño para reducir la carga sobre las estructuras de las torres debido al peso del cable, el viento y el hielo. [3]
En el diseño del cable, las fibras ópticas de vidrio internas están soportadas con poca o ninguna tensión, para mantener una pérdida óptica baja durante la vida útil del cable. El cable está revestido para evitar que la humedad degrade las fibras. La cubierta también protege los elementos de resistencia de polímero del efecto de la luz ultravioleta solar.
Utilizando fibras monomodo y longitudes de onda de luz de 1310 o 1550 nanómetros, es posible construir circuitos de hasta 100 km de longitud sin repetidores. Un solo cable puede transportar hasta 864 fibras. [4]
En los cables ADSS no se utilizan cables metálicos. Las fibras ópticas se encuentran sostenidas por tubos protectores sueltos o dispuestas en una configuración de cinta. Para evitar tensiones en las fibras, la mayoría de los tipos proporcionan a las fibras una longitud de holgura excesiva en comparación con la longitud del elemento de soporte. [3]
Para tramos más largos, el diseño más común obtiene su resistencia de los hilos de fibra de aramida , que están recubiertos para evitar la absorción de agua. El elemento de resistencia del hilo de aramida rodea un núcleo formado por múltiples tubos de protección , cada uno de los cuales contiene múltiples fibras, todas rodeando un núcleo de plástico. [4] [5] [6] [7] La funda exterior proporciona protección contra el agua y la luz solar. Otra versión consiste en un tubo central grande que contiene múltiples estructuras planas y delgadas llamadas cintas de fibra; estas consisten en 6 o 12 fibras laminadas entre capas de un material similar a una cinta. [4]
Otro tipo de diseño utiliza cuatro hilos de plástico reforzado con vidrio como elemento de resistencia y tubos de protección sueltos conectados mediante cables en un conjunto y protegidos por una cubierta.
Los accesorios que se utilizan con el cable ADSS pueden ser de tipo de tensión, utilizados en los extremos donde el cable termina o cambia de dirección, o pueden ser de tipo de suspensión, que solo sostienen el peso de un tramo y transmiten la tensión al siguiente tramo del cable. Las varillas de refuerzo se utilizan en los extremos y, a veces, pueden usarse en ambos lados de un soporte de suspensión. La vibración eólica inducida por el viento puede ser un factor en tramos más largos, ya que los cables ADSS tienen un peso ligero, una tensión relativamente alta y poca autoamortiguación. Se pueden instalar amortiguadores antivibración en cada tramo cerca de los puntos de soporte si es necesario. Los accesorios no se deben sujetar directamente al cable, sino sobre las varillas de refuerzo, para proteger el cable de daños eléctricos y mecánicos. Las cajas de terminación se utilizan para encerrar y proteger los empalmes entre el cable ADSS y los tramos de cable "dentro de la planta". [3]
El cable ADSS se puede instalar utilizando métodos de línea activa en una línea de transmisión energizada. Los cables de fibra generalmente se apoyan en los brazos transversales inferiores de la torre, lo que proporciona una buena distancia al suelo. Cuando las fibras se instalan en el medio de una torre, es poco probable que el cable de fibra golpee conductores energizados. Se utilizan pesos y fuerzas menores para la instalación, en comparación con los cables metálicos, por lo que se pueden utilizar equipos más livianos.
La técnica de instalación es similar a la instalación de conductores aéreos, teniendo cuidado de evitar curvas excesivamente pronunciadas del cable y ajustando la flecha de los tramos individuales como en el caso de los cables metálicos.
Los cables deben estar diseñados para las peores combinaciones de temperatura, carga de hielo y viento. Un cable instalado no debe tener una curvatura tan baja que pueda resultar dañado por el tráfico debajo de la línea. En tramos largos en los que las empresas de servicios públicos ya experimentan galopes en los conductores causados por vientos fuertes y sostenidos, es posible que también sea necesario instalar amortiguadores en el cable ADSS. Las especificaciones del cable deben permitir el funcionamiento a la temperatura más baja esperada.
Las líneas de transmisión a veces están expuestas a daños por disparos, especialmente en áreas rurales. Los perdigones de escopeta pueden, en ocasiones, cortar fibras o dañar la cubierta, lo que permite que entre agua en el cable. Esto suele ocurrir en áreas donde los cables ADSS están tendidos a baja altura sobre zonas conocidas de caza.
El vidrio bajo tensión y expuesto a ambientes ácidos pierde resistencia; esto se aplica tanto a las fibras ópticas como al refuerzo de vidrio de los polímeros. La cubierta del cable y el recubrimiento de gel de las fibras brindan protección contra ataques químicos.
El cable ADSS está suspendido en el campo eléctrico debido a los conductores de fase; esto varía desde un máximo en la mitad del tramo hasta cero en los soportes metálicos conectados a tierra del cable. En condiciones secas, no fluye corriente sobre la cubierta del cable, pero la humedad reduce el aislamiento de la cubierta. La distribución desigual de la humedad puede dar como resultado la formación de "bandas secas" de alta resistencia que tienen un voltaje relativamente alto a través de ellas. Las bandas secas tienden a formarse en los soportes. El voltaje a través de la banda seca puede provocar la formación de pistas de carbono y la erosión del material de la cubierta. Si el voltaje a través de la banda seca es lo suficientemente alto, se puede formar un arco que puede dañar la cubierta. El arco de banda seca es más probable para cables instalados bajo líneas de transmisión de mayor voltaje (220 kV y superiores). Incluso unos pocos incidentes de arco a lo largo de una banda seca pueden causar un daño permanente grave a la cubierta, lo que lleva a una falla posterior del cable. Las corrientes de arco sostenidas relativamente bajas de unos pocos miliamperios pueden causar una degradación eventual por envejecimiento del cable. La magnitud de la corriente disponible en un arco (y la probabilidad de daño) depende de la geometría de la instalación y no está simplemente correlacionada con el voltaje de la línea de transmisión. Las condiciones de humedad cerca de plantas industriales o agua salada tendrán un efecto más severo en la resistencia de la cubierta que en la lluvia o la niebla de agua dulce. Los dos medios habituales para proteger los cables de los daños por bandas secas en entornos de voltaje muy alto implican el uso de un material de cubierta de cable resistente a la formación de pistas y la reubicación del cable en lugares más favorables en la estructura.