La fibra monomodo tiene un núcleo muy delgado, del orden de 9 µm, y lleva la luz en un solo modo, por lo que alcanza decenas de kilómetros; se usa entre subestaciones y en patios grandes. La multimodo tiene un núcleo de 50 o 62,5 µm, es más tolerante con conectores y transceptores económicos, pero su alcance a altas velocidades es de cientos de metros. En una subestación la elección depende de la distancia, la velocidad, los puertos de los equipos y la previsión de crecimiento.
Por qué la fibra en una subestación
Una subestación es uno de los ambientes electromagnéticos más hostiles para una red de datos: transitorios por maniobra de seccionadores, corrientes de falla, elevaciones del potencial de tierra y campos intensos cerca de los equipos de potencia. La fibra óptica no conduce corriente ni capta esas perturbaciones, y aísla galvánicamente los equipos que une.
Por eso, entre el patio y la casa de control, entre tableros y entre subestaciones, los enlaces se hacen en fibra. El cobre queda para conexiones cortas dentro de un mismo tablero. La guía de ingeniería de redes de subestación IEC TR 61850-90-4 parte de esa base al tratar el medio físico. La pregunta práctica es qué tipo de fibra usar.
La diferencia física
Una fibra tiene un núcleo, por donde viaja la luz, rodeado por un revestimiento de 125 µm de diámetro.
- Monomodo. Núcleo muy delgado, del orden de 9 µm. La luz viaja en un solo modo, casi en línea recta, sin dispersión entre caminos. Trabaja en las ventanas de 1310 y 1550 nm. La norma de referencia de la fibra monomodo estándar es ITU-T G.652.
- Multimodo. Núcleo de 50 µm o de 62,5 µm. La luz viaja por muchos caminos (modos) de distinta longitud, que llegan en tiempos distintos y ensanchan el pulso. Esa dispersión modal limita el alcance a altas velocidades. Trabaja sobre todo en 850 nm y en 1300 nm. Se clasifica en categorías OM: la OM1 es de 62,5 µm y las siguientes de 50 µm, con más ancho de banda.
Las fibras y los cables para telecomunicaciones se especifican en las series IEC 60793 (fibras) e IEC 60794 (cables).
Distancias y velocidades
El alcance depende de la combinación de fibra y transceptor. Para Ethernet a 1 Gbit/s, IEEE 802.3 especifica:
| Interfaz | Fibra | Longitud de onda | Alcance especificado |
|---|---|---|---|
| 1000BASE-SX | Multimodo 62,5 µm | 850 nm | Unos 275 m |
| 1000BASE-SX | Multimodo 50 µm | 850 nm | Unos 550 m |
| 1000BASE-LX | Monomodo | 1310 nm | 5 km |
| 1000BASE-LX | Multimodo 50 o 62,5 µm | 1310 nm | 550 m |
Los fabricantes ofrecen transceptores monomodo de mayor alcance, fuera de la especificación básica, que se eligen según el presupuesto óptico del enlace. A 100 Mbit/s, la velocidad de muchos IED, el alcance en multimodo es mayor que a 1 Gbit/s; el dato exacto se toma de la hoja de datos del puerto.
Para teleprotección, la interfaz IEEE C37.94 usaba en su primera edición fibra multimodo para tramos de unos 2 km, y la edición de 2017 agregó fibra monomodo para distancias mayores.
Conectores y presupuesto óptico
En subestaciones se ven sobre todo conectores LC en switches y transceptores SFP, ST (BFOC/2,5) en equipos de protección y teleprotección más antiguos, y SC en algunos distribuidores de fibra. Las conversiones entre tipos se hacen con cordones adecuados, nunca forzando adaptadores.
Cada enlace tiene un presupuesto óptico: la potencia que entrega el transmisor menos la sensibilidad del receptor. Ese margen debe cubrir, en términos generales:
- La atenuación de la fibra por kilómetro, mayor en multimodo que en monomodo.
- La pérdida de cada conector y de cada empalme.
- Un margen para envejecimiento, suciedad de conectores y reparaciones futuras.
Un enlace que funciona con el margen justo empieza a fallar cuando un conector se ensucia o se agrega un empalme. La medición con reflectómetro (OTDR) y con fuente y medidor de potencia es parte de la puesta en servicio de la red de comunicaciones.
Cuál se usa en cada tramo
- ¿El enlace sale de la subestación o supera unos cientos de metros?
- SíMonomodo, dimensionada con el presupuesto óptico del enlace
- No¿Los equipos de ambos extremos tienen puertos multimodo y la velocidad prevista lo permite?
- SíMultimodo es aceptable; conviene dejar fibras monomodo de reserva si se prevé crecer
- NoMonomodo, o el tipo que exijan los puertos de los equipos
En la práctica:
- Entre subestaciones, por OPGW o ADSS, siempre monomodo. El multiplexor y la red de fibra óptica se diseñan sobre ella.
- En patios grandes de alta y extra alta tensión, donde las distancias entre casetas y la casa de control crecen, y en el bus de proceso con enlaces de 1 Gbit/s, la monomodo evita quedarse corto.
- Dentro de la casa de control y en subestaciones compactas, la multimodo sigue siendo común, sobre todo cuando los IED solo tienen puertos multimodo.
Muchos proyectos optan por monomodo en todo el patio para no mezclar tipos y no limitar velocidades futuras, y usan multimodo solo donde el equipo lo exige. Lo que se evita siempre es mezclar tipos en un mismo enlace.
Errores frecuentes
- Un cordón multimodo en un enlace monomodo, o al revés: el enlace no sube o tiene errores intermitentes.
- Conectores sucios, que agregan pérdida y reflexión.
- Radios de curvatura excesivos en bandejas y tableros.
- Documentar mal qué fibra del cable va a qué puerto, lo que convierte cada mantenimiento en una búsqueda.
- Transceptores de alcance distinto en cada extremo, que saturan un receptor en enlaces cortos.
- Empalmes de fusión deficientes en la caja de llegada, que solo aparecen cuando se mide el enlace completo con un reflectómetro.
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Referencias
- ITU-T G.652, Characteristics of a single-mode optical fibre and cable.
- IEC 60793 (fibras ópticas) e IEC 60794 (cables de fibra óptica).
- IEEE 802.3, Standard for Ethernet (interfaces 1000BASE-SX y 1000BASE-LX).
- IEEE C37.94-2017, Standard for N Times 64 kbps Optical Fiber Interfaces between Teleprotection and Multiplexer Equipment.
- IEC TR 61850-90-4:2020, Network engineering guidelines.
Preguntas frecuentes
¿Se puede conectar un puerto monomodo con uno multimodo?
No directamente. El tamaño del núcleo, la longitud de onda y la potencia de los transceptores son distintos, y el enlace no funciona o funciona con pérdidas impredecibles. Los dos extremos y el cable deben ser del mismo tipo, o se usa un convertidor de medios.
¿Cuál es la distancia máxima de la fibra multimodo?
Depende de la velocidad y del tipo de fibra. A 1 Gbit/s con 1000BASE-SX, IEEE 802.3 especifica unos 275 m en fibra de 62,5 µm y 550 m en fibra de 50 µm. A velocidades menores el alcance es mayor, y a velocidades mayores, menor.
¿Por qué se usa fibra y no cable de cobre dentro de la subestación?
Porque la fibra no conduce corriente ni capta interferencia electromagnética. En el patio hay transitorios de maniobra, corrientes de falla y diferencias de potencial de tierra que pueden dañar puertos de cobre o corromper datos. El cobre se limita a tramos cortos dentro de un mismo tablero.