Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones
TRABAJO DE DIPLOMA
Herramienta informática para localizar puntos de fuga
en la red de cables de cobre presurizada
Autor: Nelson Benítez Méndez
Tutor: Ing. Alain Yumar Hernández
Consultante: MSc. Carlos Rodríguez López
Santa Clara
2012
“Año 54 de la Revolución "
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones
TRABAJO DE DIPLOMA
Herramienta informática para localizar puntos de fuga
en la red de cables de cobre presurizada
Autor: Nelson Benítez Méndez
E-mail: [email protected]
Tutor: Ing. Alain Yumar Hernández
Especialista C en Telemática. Dirección Territorial de ETECSA en
Camagüey.
E-mail: [email protected]
Consultante: MSc. Carlos Rodríguez López
Prof. Dpto. de Telecomunicaciones y Electrónica.
Facultad de Ingeniería Eléctrica. UCLV.
E-mail: [email protected]
Santa Clara
2012
“Año 54 de la Revolución "
Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta
Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería
en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución,
para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá
ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.
Firma del Autor
Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la
dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de
esta envergadura referido a la temática señalada.
Firma del Tutor
Firma del Jefe de Departamento
donde se defiende el trabajo
Firma del Responsable de
Información Científico-Técnica
i
PENSAMIENTO
Nada sugiere tanta y tan hermosa Literatura como un párrafo de ciencia.
José Martí
ii
DEDICATORIA
A mis abuelos, que son mi fuerza espiritual.
A mis padres, que me enseñaron a amar esta ingeniería.
iii
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo de diploma no es la simple culminación de mi carrera universitaria, es la
coronación de cuanto hasta aquí he vivido. Agradezco a todos los que han tomado
participación en mi vida desde el mismo momento que nací.
GRACIAS.
iv
TAREA TÉCNICA
1. Realización de una búsqueda bibliográfica para conformar el marco teórico de la
investigación.
2. Estudio del sistema de presurización de las redes de cables de cobre de ETECSA.
3. Caracterización del sistema de monitoreo y gestión de las redes de cables de cobre
presurizadas de ETECSA.
4. Revisión de los métodos existentes para localizar manualmente el punto de fuga.
5. Análisis del procedimiento matemático necesario para modelar computacionalmente el
método de localización de fuga escogido para implementar una herramienta informática,
que permita localizar puntos de fuga en los cables telefónicos presurizados.
6. Estudio del software que permitirá implementar la herramienta informática, dada sus
exigencias matemáticas.
7. Implementación de la herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de
cables de cobre presurizada.
8. Comparación entre los resultados obtenidos con la aplicación de la herramienta
informática y los arrojados por el sistema de monitoreo y gestión de la presurización de
ETECSA.
9. Elaboración del informe de tesis.
___________________ ___________________
Firma del Autor Firma del Tutor
v
RESUMEN
La presurización de cables telefónicos constituye hoy el método más utilizado para preservar los
parámetros eléctricos de los pares conductores, su implementación debe ser complementada con
métodos apropiados de monitoreo y gestión. En los últimos años el sistema de gestión de la
presurización en ETECSA ha presentado inestabilidad, por tal motivo se realizó una
investigación con el objetivo de desarrollar una herramienta informática para localizar puntos de
fuga en la red de cables de cobre presurizada. La misma se nombró LP_Fuga y se encuentra en
fase de prueba en la Dirección Territorial de ETECSA en Camagüey. Constituye una aplicación
que brinda un grupo de ventajas que no presenta el sistema de gestión y monitoreo de la
presurización NiDA 2 utilizado por esta empresa tales como: la localización eficaz de puntos de
fugas; permite la introducción manual de los valores de presión, lo que posibilita analizar las
corazas existentes en regiones que no cuentan con sistemas de gestión y en casos de fallas del
mismo; se puede instalar sin restricciones en una PC común; facilita el trabajo del operario y lo
provee de una nueva herramienta, además su uso pudiera extenderse a otros territorios.
vi
TABLA DE CONTENIDOS
PENSAMIENTO ............................................................................................................................... i
DEDICATORIA .............................................................................................................................. ii
AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................. iii
TAREA TÉCNICA ......................................................................................................................... iv
RESUMEN ....................................................................................................................................... v
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1
Organización del informe ........................................................................................................... 3
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE
PRESURIZACIÓN .......................................................................................................................... 4
1.1 Reseña histórica acerca de los sistemas de presurización............................................ 4
1.2 Objetivos y ventajas de la presurización ..................................................................... 5
1.3 Limitaciones ................................................................................................................ 7
1.4 Definiciones y unidades de medida ............................................................................. 8
1.4.1 Presiones ..................................................................................................................... 8
1.4.2 Capacidad neumática .................................................................................................. 9
1.4.3 Flujo gaseoso ............................................................................................................ 10
1.4.4 Resistencia neumática .............................................................................................. 11
1.5 Componentes de un sistema de presurización ........................................................... 12
1.5.1 Fuente de alimentación ................................................................................................ 13
1.5.2 Panel de distribución ................................................................................................ 14
1.6 Sistemas de monitoreo y gestión de la presurización ................................................ 14
vii
1.6.1 Transductores ............................................................................................................... 15
1.6.2 Unidades de adquisición de datos ............................................................................ 16
1.6.3 Unidad central de procesamiento ............................................................................. 16
1.6.4 Los sistemas de monitoreo y gestión de la presurización en el mundo .................... 17
1.7 Localización de fugas ................................................................................................ 18
1.7.1 Régimen estacionario ............................................................................................... 18
1.7.2 Variación de presión en el cable .............................................................................. 19
1.7.3 Curvas gradientes ..................................................................................................... 20
1.7.4 Métodos de localización de fugas ............................................................................ 21
1.7.4.1 Gradiente de presión ........................................................................................ 21
1.7.4.2 Mediciones sucesivas ...................................................................................... 22
1.7.4.3 Mediciones simultáneas .................................................................................. 22
1.7.4.4 Medición de la presión por los extremos de una sección de cable .................. 23
1.7.4.5 Análisis de flujo gaseoso ................................................................................. 24
1.7.4.6 Medición de la resistencia neumática .............................................................. 25
1.7.4.7 Supervisión por telemedición .......................................................................... 25
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS ......................................................................... 26
2.1 Estado actual del sistema de presurización en ETECSA ........................................... 26
2.1.1 El TP 204M .............................................................................................................. 28
2.1.2 El MiniDAS 2400 ..................................................................................................... 29
2.1.3 El terminal portátil LC442/DP3 ............................................................................... 31
2.1.4 Unidad Central NiDA ............................................................................................... 32
2.2 Sistema de monitoreo y gestión de la red de cobre presurizada NiDA 2 .................. 32
2.2.1 Topología del sistema NiDA 2 y configuración utilizada por ETECSA ................. 33
2.2.2 Localización de fugas NiDA 2 ................................................................................. 35
2.2.2.1 Localización de fugas mediante el Diagram ................................................... 36
2.2.2.2 Representación esquemática de las fugas en el Synoptic ................................ 36
2.2.3 Limitaciones del sistema de monitoreo y gestión de la presurización en ETECSA 37
viii
2.3 Propuestas de procedimientos para localizar aproximadamente puntos de fuga ....... 39
2.3.1 Propuesta de procedimiento basada en el análisis de la resistencia neumática del
cable .................................................................................................................................. 39
2.3.2 Propuesta de procedimiento basada en la modelación computacional del método del
gradiente de presión .............................................................................................................. 40
2.4 Desarrollo del procesamiento matemático necesario para la modelación
computacional del método del gradiente de presión ................................................................ 41
2.4.1 La recta ..................................................................................................................... 42
2.4.2 La derivada ............................................................................................................... 43
2.4.3 La interpolación ........................................................................................................ 44
2.5 Implementación de la herramienta informática para localizar puntos de fuga .......... 45
2.5.1 Utilización de la función plot ................................................................................... 47
2.5.2 Utilización de la función fit ...................................................................................... 48
2.5.3 Utilización de la función differentiate ...................................................................... 48
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA
INFORMÁTICA ........................................................................................................................... 49
3.1 Presentación de la herramienta informática ............................................................... 49
3.1.1 Escenario .................................................................................................................. 49
3.1.2 Descripción de las funciones .................................................................................... 50
3.2 Resultados .................................................................................................................. 52
3.3 Ejemplos de los resultados obtenidos ........................................................................ 55
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................. 61
Conclusiones ………………………………………………………………………………..61
Recomendaciones ..................................................................................................................... 62
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 63
ANEXOS ........................................................................................................................................ 65
Anexo I Ambiente de NiDA 2 ................................................................................................. 65
ix
Anexo II Ambiente de LP_Fuga ............................................................................................... 67
Anexo III Código principal de los botones Entrar Datos y Analizar ............................... 67
INTRODUCCIÓN 1
INTRODUCCIÓN
El uso de redes de fibra óptica logra una eficiencia superior a las de cobre, sin embargo su costo
es mucho más alto. En Cuba ha sido solo instalada en la red de transporte. El desarrollo de
tecnologías RDSI (Red digital de servicios integrados) y xDSL (x Digital Suscriber Line) en sus
múltiples variantes, ha permitido que el par de cobre no sólo sea utilizado para telefonía básica,
hoy esta prestación constituye una más dentro de la gama de servicios que se ofrecen utilizando
este medio, aprovechándose así la infraestructura instalada.
La necesidad de brindar un soporte confiable a todos los servicios que transitan por los pares de
cobre, resalta la importancia de conservar sus características eléctricas. Las interrupciones de
estos conductores generalmente provocan una demora prolongada en su restablecimiento,
ocasionando molestias a los abonados y afectando sus prestaciones.
Con el objetivo de proteger los cables telefónicos (denominados corazas) de la entrada de agua o
humedad se institucionaliza en los años 40 del pasado siglo la presurización, técnica que consiste
en inyectar dentro del cable un gas seco, generalmente aire, para mantener en su interior una
presión mayor a la del medio a que está sometido. Hoy constituye el método más importante para
preservar los parámetros eléctricos de los pares de cobre.
A partir de 1990 surgen los sistemas de monitoreo y gestión de la presurización, reduciendo los
tiempos de localización de fugas y los costos de mantenimiento. El costo de una reparación
cuando la falla en una coraza es localizada con precisión por un sistema de monitoreo y reparada
antes de que los clientes sean afectados, comparado con el costo de reparación y tiempo fuera de
servicio si esta se humedece y se interrumpe, puede calcularse en cientos de miles de pesos como
resultado directo de la eliminación de emergencias (Pascual, 2007).
Con la creación de la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba S.A. (ETECSA) en 1994 se
extendió el uso de la presurización a todas las provincias del país. Sin embargo, no fue hasta el
INTRODUCCIÓN 2
año 2001 que se logró introducir el sistema de monitoreo y gestión de la presurización NiDA
1.15q y luego NiDA 2 desde el 2009, en las Direcciones Territoriales de La Habana, Matanzas,
Villa Clara, Cienfuegos, Camagüey, Holguín y Santiago de Cuba, quedando actualmente sin ser
monitoreados el 42 % de los cables presurizados.
El actual sistema de supervisión presenta un conjunto de limitantes que merecieron el
planteamiento de la siguiente situación problémica: el sistema de monitoreo y gestión de la red
de cables de cobre presurizada en ETECSA ha presentado inestabilidad en los últimos años. En
períodos de interrupción del sistema y además en aquellas redes que no están gestionadas, la
determinación del punto de fuga se realiza manualmente, lo que implica poca exactitud y dificulta
el trabajo del operador.
Surge así la necesidad de preguntarse: ¿Cómo desarrollar una herramienta informática que
permita localizar puntos de fuga en los cables telefónicos presurizados y facilite la labor del
operador?
Para dar respuesta al problema científico planteado se propone como objetivo general:
Desarrollar una herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cables
de cobre presurizada.
Del objetivo general se derivan los siguientes objetivos específicos:
Seleccionar el método más apropiado para localizar puntos de fuga en el sistema de
presurización de ETECSA.
Desarrollar el procesamiento matemático necesario para modelar computacionalmente el
método seleccionado.
Implementar la herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de cobre
presurizada.
Comparar los resultados que se obtienen mediante la aplicación de la herramienta
informática con el software propietario NiDA 2.
A partir de los objetivos surgen como interrogantes científicas:
¿De los métodos existentes para localizar manualmente fugas, qué método seleccionar para
desarrollar la herramienta informática?
¿Qué procedimientos matemáticos se necesitan para lograr la modelación computacional del
método seleccionado?
INTRODUCCIÓN 3
¿Qué software utilizar para implementar la herramienta informática, una vez conocidas sus
exigencias?
¿Qué beneficios se obtienen con la aplicación de la herramienta informática?
Como resultado de este trabajo de diploma, se pretende obtener una aplicación que permita
localizar puntos de fuga en la red de cobre presurizada, antes que el servicio resulte afectado. De
este modo el operario del sistema de monitoreo y gestión dispondrá de una herramienta
alternativa ante posibles fallas, además podrá determinar las averías en las redes presurizadas que
no cuentan con dicho sistema. Su uso se podría extender a otros territorios del país.
Organización del informe
El informe de la investigación se estructurará en introducción, capitulario, conclusiones,
recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos.
Introducción: Se define la importancia, actualidad y necesidad del tema que se aborda, además de
los objetivos propuestos.
Capítulo I: Expone un estudio general de los sistemas de presurización de los cables de cobre y
de los métodos existentes para localizar puntos de fuga.
Capítulo II: Se analiza todo el sistema de presurización instalado en Cuba, incluyendo el sistema
de monitoreo y gestión. Se selecciona el método de localización de fuga utilizado para
implementar la herramienta informática y se desarrolla el procesamiento matemático necesario
para modelar dicho método. Por último se explica el algoritmo fundamental seguido en la
implementación.
Capítulo III: Se expone como quedó implementada la herramienta informática y se comparan
los resultados de su aplicación práctica con los arrojados por el NiDA 2.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 4
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS
GENERALES DE PRESURIZACIÓN
La existencia de miles de kilómetros de cables de cobre en las redes de planta exterior exige
optimizar su uso para servir como soporte fiable a las nuevas necesidades de ancho de banda de
los clientes, siendo necesario que los pares telefónicos mantengan en buen estado sus parámetros
eléctricos. Como resultado de esta necesidad se han creado varios métodos de protección, de
acuerdo a la época y al desarrollo tecnológico que se alcanza en esta. Ejemplo de ellos han sido
el uso del rectificador catódico (Labrado, 2010), más tarde se utilizó el cable de cobre con
cubierta protectora de PVC rellenos con gel y luego surge el método de presurización. El mismo
se perfecciona con la utilización de sistemas de supervisión a distancia. Hoy la presurización
constituye la técnica más utilizada para la protección de los pares de cobre
En el presente capítulo se realiza un análisis teórico de los sistemas de presurización, sus
objetivos, ventajas y limitaciones. Además se hace un estudio de los conceptos y unidades de
medidas necesarias para una correcta comprensión del tema, se refieren sus principales
componentes y los sistemas de monitoreo y gestión de estas redes. Por último se detallan los
aspectos relacionados con la localización de fugas en los cables y los métodos empleados para
este fin.
1.1 Reseña histórica acerca de los sistemas de presurización
La presurización de cables telefónicos fue instituida por primera vez en la década del 40 del siglo
XX, con el fin de proteger los cables telefónicos de la entrada de humedad (Plath, 2006).
Hasta finales de los 70 la mayoría de los cables presurizados eran supervisados por medio de
llaves de presión instaladas a lo largo del cable a intervalos prefijados, de manera que cuando la
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 5
presión descendía por debajo de un cierto umbral, se enviaba una alarma a la central telefónica
(Puregas, 2002).
Al detectarse una alarma el personal de mantenimiento debía enfrentarse a la siguiente situación
(Puregas, 2002) :
Se suponía que la fuga debía encontrarse aproximadamente a la mitad de la distancia entre
las llaves de presión anterior y posterior a la que resultase la alarma.
Sin importar el momento el personal de mantenimiento debía partir a solucionar la falla.
Se requerían de 3 a 4 días para reparar la avería.
Para lograr cambiar este modo de operación, comenzó la búsqueda de un sistema eficiente de
monitoreo que detectara rápidamente cualquier anomalía e identificara precisamente y en tiempo
la ubicación de la falla. A partir de los años 90 surgen los sistemas automatizados de monitoreo y
gestión de la presurización, que basan su funcionamiento en la información ofrecida por
transductores de presión instalados en los cables.
A lo largo de los años se ha difundido el uso de la presurización para abarcar otros tipos de
transportadores de comunicación tales como: cable Fibra Óptica, Cable coaxial y guías de ondas
(Plath, 2006).
1.2 Objetivos y ventajas de la presurización
Presurizar un cable telefónico consiste en inyectar un gas seco a presión en su interior, con el
propósito de mantener dentro del mismo, una presión superior a la atmosférica y/o hidráulica a la
que está sometido, evitando la penetración de humedad o agua en caso de presentar una falta en
su cubierta protectora, o en algún cierre de empalme (figura 1.1) (Belleza y Szymancyck,
1995).Idealmente lo que se persigue es mantener a lo largo del cable una presión constante y que
el consumo de gas sea cero (Pascual y Bocalandro, 2009).
La utilización de esta técnica en las empresas de telecomunicaciones ha demostrado que reduce la
cantidad de averías de circuitos, asegurando la continuidad del servicio y la consiguiente
disminución de quejas de abonados.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 6
Figura 1.1. Esquema de un cable presurizado.
En muchas ocasiones el agua no logra introducirse por la cubierta de un cable, pero no ocurre lo
mismo con la humedad o vapor de agua contenido en el aire, que siempre lo consigue al
producirse una succión capilar denominada respiración del cable. La misma es causada por los
cambios de temperatura en su interior (Belleza y Szymancyck, 1995).
El agua, con su alta constante dieléctrica, altera la capacidad mutua entre pares y genera pérdidas
dieléctricas que se incrementan conforme aumenta la frecuencia transmitida. El fenómeno de la
electrólisis estará presente acentuando el deterioro (SEC-VAC, 2010). Mientras más humedad se
absorbe, más se degrada el aislamiento eléctrico. La circulación de gas seco permite el secado
permanente del interior del cable, conservando intactas sus características de aislamiento, así
como su vida útil. De esta forma se conservan los parámetros eléctricos de los cables.
La presurización también evita la sustitución de secciones enteras de cables, así como tener que
abrir su cubierta o mangas de empalmes; permitiendo que tanto la localización, como la
reparación de fallas, puedan desarrollarse en el menor tiempo posible y mediante procedimientos
sencillos, antes que los circuitos sufran interrupciones o se vea afectado el servicio (Jorge, 2011).
La protección que brinda la presurización a la red de cobre, aumenta la disponibilidad del sistema
telefónico, con una sensible disminución en la interrupción del servicio y por consiguiente, de la
pérdida de ingresos por disminución del tráfico (Puregas, 2002).
Con esta técnica se logra una mejor organización de las labores de mantenimiento, permitiendo
dilatar en el tiempo y programar convenientemente, aquellas intervenciones correctivas relativas
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 7
a fallas pequeñas; cuya dinámica no sea preocupante, que podrán ser ignoradas y aplazar su
reparación indefinidamente, enfocando la atención en las averías más urgentes.
Estas fallas pequeñas son averías que consisten en pequeños agujeros o grietas que no pueden ser
detectados por ningún otro sistema de control, pero que se ponen en evidencia por la aplicación
de la presurización; con el paso del tiempo el servicio telefónico no se verá comprometido
(Puregas, 2002).
La presurización permite que las reparaciones se puedan programar en jornadas normales de
trabajo y en épocas favorables, en lugar de tener que acudir a estas en condiciones de emergencia.
Garantizándose la estabilidad del servicio bajo cualquier condición ambiental (Belleza y
Szymancyck, 1995). Todas las ventajas mencionadas contribuyen a la reducción de los costos de
mantenimiento y los gastos de mano de obra, productos de la atención del sistema y la
reparación de averías.
1.3 Limitaciones
Mantener un cable presurizado no imposibilita que se produzcan averías en los circuitos, como
consecuencia de daños importantes en las cubiertas de los cables (Pascual y Bocalandro,
2009).Estos daños pueden ser ocasionados por fatigas del material, porosidades de las soldaduras,
cortaduras, perforaciones y roturas provocadas por máquinas excavadoras, fuego, roedores, rayos,
corrosión por derramamiento de químicos o corrosión electrolítica (Labrado, 2010). Los cables y
accesorios que se presurizan deben resistir la presión interna máxima prevista. Cuando por
desperfectos, la presión existente dentro de una coraza presurizada cae por debajo de la existente
en el exterior, se revierte el proceso y se absorbe el agua.
Para la aplicación de este sistema, en la red no pueden existir empalmes no presurizables o
bloqueados, con parafina u otro material, que impida la libre circulación del gas (Pascual y
Bocalandro, 2009). Además se debe velar porque los equipos de deshidratación de aire no bajen
su rendimiento, el aire inyectado tendría un alto contenido de humedad (Domínguez, 2009).
Su implementación debe ser complementada con métodos apropiados de monitoreo, que
incluyan, la medición precisa de la presión y flujo de gas, así como que permitan localizar y
reparar las fugas antes que el servicio pueda ser afectado.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 8
La distancia entre el punto de inyección y el punto más alejado de la red debe limitarse, de
modo que se garantice la protección a todo lo largo del cable y, en caso de fuga, la presión no
descienda por debajo de lo previsto sin que se accione el dispositivo de alarma (Bocalandro,
2005).
1.4 Definiciones y unidades de medida
Es necesario precisar conceptos y unidades de medidas, fundamentales para una mejor
comprensión de estos sistemas. Las unidades que corrientemente se utilizan, son realmente
múltiplos y submúltiplos de las unidades fundamentales, con el propósito de facilitar su empleo y
que los resultados de las mediciones puedan ser expresados en pocas cifras.
1.4.1 Presiones
Presión
Magnitud física que expresa la fuerza ejercida por un cuerpo sobre la unidad de superficie.
Presión neumática
La presión neumática es la fuerza que ejerce un gas comprimido sobre las paredes del recipiente
que lo contiene y se expresa en libras por pulgada cuadrada psi (pound per square inch) o en
g/cm² en el sistema internacional de unidades (Jorge, 2011).
Presión relativa
La presión relativa es la medida en un cable con un manómetro respecto al valor de la presión
atmosférica ambiente. Es decir, es la diferencia entre la presión interna del cable y la exterior en
ese punto. Se expresa en g/cm² M (manométrica) o libras por pulgada cuadrada manométrica psig
(pound per square inch- gauge) en unidades inglesas (Jorge, 2011).
Presión absoluta
La presión absoluta es la medida en el interior de un cable con relación a la atmósfera más la
presión atmosférica existente en ese punto. En unidades decimales se expresa en g/cm² A y en
unidades inglesas se expresa en psia (pound per square inch- absolute).
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 9
El sistema de unidades decimales, define como condiciones normales de presión 103.33 g/cm²
y temperatura 20°C, al nivel del mar (Belleza y Szymancyck, 1995). La relación entre lecturas
absolutas y relativas es:
kg/cm² A= kg/cm² M+1.033
En el sistema de unidades inglesas se define como condiciones normales 14.7 lb/pulg² (psi) y 68
F (20°C), al nivel del mar (Belleza y Szymancyck, 1995). La relación entre lecturas absolutas y
relativas en unidades inglesas está dada por:
psia= psig+14.7
Presiones recomendadas
Para garantizar el correcto funcionamiento de los cables telefónicos presurizados y no producir
daños a su integridad, existen valores de presión reglamentarios para garantizar su protección en
dependencia del tipo de instalación:
La presión de salida de aire del compresor 10 psig.
Se requiere de 0.5 psig por cada 0.3 metros de profundidad para desplazar el agua a la
profundidad que se halle el cable.
Los cables soterrados hasta una profundidad de 3.5 metros deben tener una presión
mínima de 6.5 psig.
Los cables enterrados no más de 1.5 metros deben tener una presión mínima de 3 psig.
Los cables aéreos deben tener una presión mínima de 1 psig (Pascual y Bocalandro,
2009).
1.4.2 Capacidad neumática
La capacidad neumática de un cable es el volumen total del espacio libre dado por la diferencia
entre el volumen interior de la cubierta y el espacio cubierto por conductores, material aislante.
Varía en relación directa con el total de pares y el calibre de los conductores. En unidades
decimales se expresa en litros o m³, en unidades inglesas en pies cúbicos ft³ (Jorge, 2011).
Para un mismo tipo de cable la capacidad neumática es directamente proporcional a la cantidad y
al diámetro de los conductores. La figura 1.2a muestra como se incrementa la capacidad
neumática cuando aumenta el diámetro de los conductores, en un mismo cable. En la figura 1.2b
las zonas en blanco representan el espacio libre dentro del cable, note como disminuye cuando
para una misma Coraza x disminuye el diámetro de los conductores a y/2.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 10
La capacidad neumática específica del cable es la capacidad neumática por unidad de longitud.
Es la masa de gas que puede inyectarse en una cierta longitud del cable para aumentar una unidad
de presión aplicada. En unidades decimales se expresa litros/metro (Belleza y Szymancyck,
1995).
1UCN = 1litro / (1g / cm²)
(a) (b)
Figura 1.2. (a) Capacidad neumática contra calibre para un cable de 100 pares. (b) Capacidad
neumática contra calibre.
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 normales, su presión aumenta en 1 g/cm² (Belleza y Szymancyck,
1995).
1.4.3 Flujo gaseoso
El flujo o caudal gaseoso es la relación entre el volumen de gas que se traslada en un cable, con
respecto al tiempo que tarda en hacerlo. Se expresa en pies cúbicos por hora CFH (cubit feet per
hour) (Bocalandro, 2005).
Se puede hablar de dos tipos de flujos (Bocalandro, 2005):
El flujo másico: se refiere a la masa de gas que pasa por un punto dado del cable por
unidad de tiempo (g/min).
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 11
El flujo volumétrico: refiriéndose al volumen que pasa por unidad de tiempo (l/h ó
m³/día).
En la práctica para la determinación de la gravedad de una eventual falla en la cubierta de un
cable, es importante conocer el valor de la velocidad de desplazamiento del volumen de gas que
ocupa su capacidad neumática.
Al proyectar la puesta bajo presión de un cable, es preciso determinar un flujo de protección
mínimo de gas que debe ser alimentado desde la fuente, para impedir que penetre agua o
humedad, asumiendo condiciones críticas del medio donde se encuentra el cable.
1.4.4 Resistencia neumática
La resistencia neumática (Rn) es la resistencia opuesta por el cable al paso del gas y es debida
principalmente a la fricción del aire en movimiento contra las paredes de los canales del cable.
Estos canales son los pequeños espacios en que dividen los conductores el espacio libre al paso
del gas, que según el tipo y fabricación del cable es entre el 50% y el 70% de su interior. Las
características estructurales del cable determinan la cantidad, el tamaño y la configuración de
estos canales y estos factores pueden determinar a su vez la resistencia neumática (Pascual y
Bocalandro, 2009).
Por definición, Rn es la resistencia que una longitud de cable opone al paso de un gas en régimen
estacionario; es proporcional a la diferencia de presión que existe entre los extremos de dicha
longitud e inversamente proporcional al flujo del gas.
Rn=∆P/Q
Donde: Rn= Resistencia neumática.
∆P= Diferencia de presión en la longitud considerada.
Q= Caudal (Flujo volumétrico o másico).
La resistencia neumática específica, es por definición, la resistencia neumática de un cable por
unidad de longitud (1 Km).
Rne=Rn/L
Donde: Rne= Resistencia neumática específica.
Rn= Resistencia neumática.
L= Longitud.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 12
Rn varía al cambiar el calibre de los conductores y la cantidad de pares, aumentando su valor
al disminuir estos parámetros (figura 1.3). Es dependiente también de los materiales que
componen el cable, los que tienen aislamiento de papel, ofrecen mayor resistencia que los
aislados con material plástico (Belleza y Szymancyck, 1995).
Figura 1.3. Resistencia neumática contra calibre de los conductores.
1.5 Componentes de un sistema de presurización
Un sistema de presurización (figura 1.4) aplicado en una central telefónica, está formado por
componentes internos, ubicados en la central y que forman parte del Sistema de Suministro de
Aire, tales como: una fuente de alimentación de gas seco, panel de distribución con sus
medidores de flujo de gas, juego de tuberías de conexión y sistema de alimentación al cable. Lo
forman también componentes externos, accesorios de presurización que forman parte del sistema
y se encuentran fuera de la Central, tales como: mangas termocontraíbles o mecánicas y tapones.
En la figura 1.4, se aprecia como la válvula de alimentación se instala en el punto de inyección,
permitiendo la conexión de la tubería de polietileno de 3/8 pulgada de diámetro, que conecta el
panel de distribución a dicha válvula. Los paneles están normalizados para este tipo de tubería.
Dentro de los elementos de la válvula, se utiliza un cheque para evitar que en caso de ruptura
pueda escapar el aire. Los tapones de aire se emplean para evitar que el aire que se encuentra
dentro de las corazas se escape.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 13
on
off
PUREGAS
HTL 2500
on
off
Secador Panel de Flujo
Llave de bola
Tubo ½ ´´
Tubo 3/8 ´´
Tapón TapónVálvula Cheque
Flange FittingCable
Figura 1.4. Esquema general de un sistema de presurización.
1.5.1 Fuente de alimentación
Existen tres métodos fundamentales para mantener la presión gaseosa en las redes de
telecomunicaciones (Jorge, 2011):
1. Método de alimentación estática: consiste en la inyección de gas seco comprimido
proveniente de cilindros neumáticos de nitrógeno.
2. Método de flujo continuo: consiste en la inyección permanente y a presión constante de
gas seco. Las fuentes están constituidas, por compresores, secadores y filtros de aire.
3. Método de flujo continuo por tuberías: consiste en la inyección permanente de gas seco
por medio de tuberías instaladas paralelamente a los cables.
Se prestará especial atención al caso dos, que es el mayormente utilizado, porque no necesita un
alto grado de hermeticidad de las corazas, permite ignorar fugas pequeñas y puede mantener la
presión de protección mínima requerida (Pascual y Bocalandro, 2009).
El compresor secador (figura 1.4) es el encargado de suministrar el aire seco que será inyectado a
los cables. Su funcionamiento se basa en filtrar, comprimir y extraerle la humedad al aire del
ambiente.
Un buen compresor debe ser capaz de sustituir el volumen de gas que haya escapado de la red de
cable bajo presión, mantener los valores de presión especificada en todos los cables de la red,
poder alimentar la red de cable aun cuando se realicen ampliaciones previstas y suministrar la
cantidad suficiente de gas a una sección cualquiera de la red, de forma tal, que en caso de ocurrir
una fuga la presión garantice protección (Labrado, 2010).
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 14
1.5.2 Panel de distribución
El panel de distribución o panel de flujo (figura 1.4), se utiliza para la
distribución y monitoreo del aire procedente del compresor que es inyectado en los distintos
cables. Permite medir el flujo de aire suministrado a cada uno de estos y el volumen total
entregado por el compresor. Pueden tener 5, 10 ó 20 salidas.
Para desarrollar estas funciones cuenta con instrumentos básicos, que resultan de fácil
accesibilidad y que permiten analizar y llegar a conclusiones previas sobre el funcionamiento de
la red presurizada:
El contador de volumen: es el encargado de registrar el control de volumen total de aire
suministrado por el compresor. La lectura viene dada en pies cúbicos por hora CFH
(cubit feet per hour), medidos a la presión de inyección.
El medidor de flujo o rotámetro: mide constantemente el aire que se suministra a cada
cable. Son unidades individuales de medición y control del flujo de los cables. Cada uno
está provisto de una llave de paso, de modo que si se desea, se corta la alimentación de
aire a un cable determinado (Pascual y Bocalandro, 2009).
Existen en la actualidad modernos paneles de flujo con tecnología digital, de menores
dimensiones y que pueden ser encuestados directamente vía PSTN o TCP/IP por los sistemas de
monitoreo de la presurización (Puregas, 2010a).
1.6 Sistemas de monitoreo y gestión de la presurización
Un sistema de presurización, debe ser complementado con métodos apropiados de gestión que
permitan monitorear el funcionamiento del sistema en tiempo real, conocer las mediciones
precisas de la presión y el flujo de gas en los cables, así como detectar anomalías en las cubiertas
de las corazas que pudieran ser fuente de fugas, permitiendo realizar las labores de reparación y
mantenimiento antes que pueda ser afectado el servicio. Los sistemas de monitoreo y gestión de
la presurización son los encargados de supervisar y controlar constantemente la red presurizada,
también son denominados sistemas de supervisión por telemedición.
La inversión de cualquier tipo de sistema de monitorización tiene un alto valor inicial, pero sus
resultados son sustanciales a mediano plazo. La realización del mantenimiento preventivo genera
altos beneficios, evitando la sustitución de secciones enteras de cables y las pérdidas
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 15
consecuentes a la interrupción del servicio. De acuerdo con (Pascual, 2007), estudios
realizados demuestran que el costo de mantenimiento preventivo, como promedio, es de un tercio
del costo de mantenimiento correctivo debido a los ahorros continuados.
Estos sistemas basan su funcionamiento en tres niveles fundamentales (Pascual, 2007):
Nivel 1 Transductores.
Nivel 2 Unidades de Adquisición de Datos.
Nivel 3 Unidad Central de Procesamiento.
1.6.1 Transductores
Un transductor es un dispositivo al que se aplica una energía de entrada y devuelve una energía
de salida; esta energía de salida suele ser diferente al tipo de energía de entrada. Transforma una
magnitud física en otra diferente. Debido a la facilidad con la que se transmite y amplifica la
energía eléctrica, los transductores más utilizados son los que convierten otras formas de energía,
como calor, luz o sonido, en energía eléctrica.
Los transductores de presión (TP) son dispositivos electrónicos que transforman la presión en una
magnitud eléctrica, en los sistemas presurizados en frecuencia. Con una relación de conversión
Presión/ Frecuencia:
1 mbar= 1 Hz.
Dichos transductores son instalados convenientemente, en los registros, lugares de fácil acceso,
en empalmes donde existan cambios de calibre, derivaciones o ramificaciones del cable
telefónico (vía neumática), en el comienzo y terminación de los cables. Se separan a distancias
que garanticen el cálculo del punto de fuga, para cables con derivación generalmente entre 200 y
350 metros. En largos tramos de corazas sin derivaciones, se pueden espaciar aun más los TP.
Centro
Telefónico
Ruta 1: C1,C2,C3
Ruta 2: C1,C2,b
Ruta 3: C1,a
C1 C2
a
C3
b
Armario
Distribuidor
Figura 1.5. Representación de vías neumáticas.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 16
Es importante señalar que una vía neumática (figura 1.5) es el recorrido o ruta que sigue el aire
a lo largo de la sección de cable, desde el punto de inyección y hasta cada una de sus
terminaciones (Pascual y Bocalandro, 2009).
Los TP se conectan mediante un par de conductores (par telefónico) a la unidad de adquisición,
de la cual reciben alimentación y hacia la cual envían un tono de una frecuencia proporcional a la
presión. Se instalan dentro de los empalmes o en colectores, denominados “housing” en la
bibliografía en inglés. Son usados también transductores de flujo, de temperatura y de humedad.
1.6.2 Unidades de adquisición de datos
Una unidad de adquisición de datos realiza continuamente un lazo de exploración de un sensor y
anota el valor actual de esa medida. Atienden también a órdenes periódicas de muestreo desde la
unidad de registro, a las que responderán con los valores actuales anotados de las medidas.
La unidad de adquisición de datos del sistema de gestión de la presurización alimenta e interroga
los transductores utilizando una rutina cíclica y recibe sus respuestas en frecuencia, almacena y
controla los valores recibidos comparándolos con umbrales programados, verificando si existe
alguna condición de alarma. Si esta condición se manifiesta, la unidad efectúa una transmisión de
alarma hacia la unidad central de procesamiento, utilizando una línea telefónica, además
interactúa con esta para recepcionar los parámetros programados en ella (Puregas, 2002).
1.6.3 Unidad central de procesamiento
Es una estación de trabajo (Nicotra_Sistemi, 2002a), PC con un software capaz de realizar las
funciones de programación y visualización de la arquitectura de la red de cables presurizados,
interroga periódicamente o por pedido del operador a la unidad de adquisición asignada, para
mantener un conocimiento permanente del estado del sistema y verificar su correcto
funcionamiento, además localiza puntos de fuga utilizando gráficas y almacena eventos para
análisis estadísticos.
En las versiones más avanzadas de monitoreo de la presurización existen cuatro niveles, de
manera que el tercer nivel se encarga de la supervisión regional y el cuarto nivel de la supervisión
de los niveles regionales, de la redundancia de datos, de la carga de trabajo distribuida y del
respaldo ante el fallo de una unidad de procesamiento del tercer nivel.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 17
1.6.4 Los sistemas de monitoreo y gestión de la presurización en el mundo
Según la bibliografía revisada entre los sistemas de monitoreo de la presurización más difundidos
en el mundo se encuentran:
El Sistema de Monitoreo Unificado UMS (Unified Monitoring System) de Lancier,
producido y comercializado por NATELCO S.A.C.I. Ver información sobre el tema en
(Pascual, 2007), (Jorge, 2011) y (Lancier, 2007). Este sistema es utilizado por Deutsche
Telecom, Telecom Argentina y Telefónica de Brasil.
La Solución de Monitorización de la Presurización de Cables CPMS (Cable Pressure
Monitoring Solution) desarrollado por Monitronix Europa. Algunos de los clientes que
utilizan las soluciones de Monitronix son: Telstra, Cable & Gíreles Comunications,
Telecom, Batelco, Tella, TELIKOM PNG, Eircom y China Telecom. Consultar (Jorge,
2011) y (Europe-Monitronix, 2012)
Sistema de Supervisión de Cables Presurizados producido y comercializado por
INELCOM. Es un software privado de Telefónica de España y se encuentra en
explotación en ese país y sus Filiales desde 1988. Una información bastante completa
sobre el tema se puede encontrar en (INELCOM, 2005), (Jorge, 2011) y (Pascual, 2007).
El Pressure MAP (Management Analysis Program), Programa de Análisis de Gestión de
la Presurización desarrollado por la compañía privada norteamericana System Studies
Incorporated (Jorge, 2011). El sistema se encuentra instalado en las principales
operadoras telefónicas de Estados Unidos y en varias compañías de telecomunicaciones,
entre las que podemos mencionar (Airtalk, 2012): BellCanada, SaskTel Telia (Suiza),
Korea Telecom, Columbia Ministry of Communication (Kuwait), Elisa (Finlandia), entre
otras.
El Sistema PVMS de sus siglas en inglés Pure View Management System, desplegado por
la firma canadiense Puregas (Puregas, 2010b) y (Puregas, 2012).
El Sistema de Adquisición de Datos Nicotra NiDA (Nicotra Data Acquisition), fabricado
por la firma Italiana Nicotra Sistemi S.P.A y comercializado por Canadian Puregas
Equipment Limited. El Sistema de Nicotra con NiDA 2 se encuentra instalado en
numerosas compañías telefónicas, entre ellas se encuentran: Brasil (CTBC Telecom,
Telefónica SP y Telemar-BA); Canadá (Quebec Telecom, New Foundland Telecom, New
Brunswick Telecom, Unitel Bell); China (China Telecom, MOR- Railways, CESEC-
Military); Alemania (Deutsche Telecom); Italia (TELECOM Italia); Israel (Bezeq);
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 18
Portugal (Lisboa y Oporto Telecom); Uruguay (ANTel Country wide system);
Sudáfrica (Telkom South Africa Country wide system) y Cuba (ETECSA). Un amplio
estudio de este sistema se puede encontrar en (Plath, 2007), (Nicotra_Sistemi, 2002c),
(Nicotra_Sistemi, 2011), (Nicotra_Sistemi, 2002b), (Jorge, 2011), (Labrado, 2010) y
(Pascual, 2007)
1.7 Localización de fugas
Para determinar una fuga a través del procedimiento convencional, luego de detectar la caída de
presión en el cable se debe proceder a tomar los valores de presión a lo largo de su recorrido. Se
requiere como promedio treinta minutos por cada punto de medición, luego se toma un papel
milimetrado y se llevan a un gráfico a escala estos valores en correspondencia con sus distancias
desde la central, del análisis de este gráfico depende la ubicación del punto de fuga. El avance
tecnológico ha permitido la evolución de este procedimiento hasta los sistemas actuales de
supervisión por telemedición o sistemas de monitoreo y gestión de la presurización. Para definir
la posición de una fuga se comienza por emplear métodos de determinación aproximada, luego
puede ser necesario aplicar un método de localización precisa para su localización exacta.
1.7.1 Régimen estacionario
Se conecta un cable a una fuente de presión, dejando su extremo alejado abierto, permitiendo
que el gas escape libremente. Inicialmente el cable estará lleno de aire a la presión atmosférica.
Debido a la resistencia neumática del cable, se requiere un cierto tiempo para que el aire seco
inyectado comprima y desplace la masa inerte de gas en el interior de la coraza. A medida que el
gas penetra eleva la presión en cada punto; esto se repite en toda la longitud del cable.
Si en cada instante se traza un gráfico de presiones, se van obteniendo curvas. Cuando por el
extremo abierto se produzca el escape libre del gas, estas curvas se transformarán en una recta;
siempre que se mantenga en los distintos puntos del cable valores de presión y caudal constantes.
A este estado se le denomina de régimen estacionario (figura 1.6) (Belleza y Szymancyck,
1995).
Se dice que el flujo está en régimen estacionario, cuando la presión y la intensidad del flujo en un
punto cualquiera permanecen constantes.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 19
Figura 1.6. Régimen estacionario. Variación presión-longitud inicial.
1.7.2 Variación de presión en el cable
Si se logra realizar la presurización ideal de un cable, con temperatura circundante igual en toda
su extensión, al transcurrir un cierto tiempo, la presión en su interior tomará en cada punto de su
longitud un valor igual a la presión de alimentación.
Figura 1.7. Efecto de fuga en sistema con alimentación a flujo continuo.
Si a cierta distancia del punto de alimentación ocurriese una fuga, la presión se reduciría
gradualmente en la dirección del flujo, en razón de la resistencia neumática del cable (figura 1.7)
(Belleza y Szymancyck, 1995). Al transcurrir el tiempo, la presión en el punto de fuga tomará un
valor constante.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 20
1.7.3 Curvas gradientes
Las curvas gradientes de presión son la representación de la variación longitudinal de la presión
gaseosa reinante en un cable, para un sistema de alimentación continua (figura 1.8a) (Belleza y
Szymancyck, 1995).
Una fuga se manifiesta por una discontinuidad angulosa de la curva, el punto de alimentación se
mantiene en el valor de presión existente en ese punto, luego se describe un decrecimiento casi
rectilíneo hasta el punto de fuga y teóricamente a partir de allí, un valor mínimo constante (figura
1.8c).Las características del estado estacionario permanecerán constantes mientras permanezca
invariable el valor de la presión de inyección y la magnitud del escape, resulta más sencilla la
medición y evaluación en este régimen. Durante el estado transitorio, el trazado de la curva toma
la forma de la figura 1.8b.
Figura 1.8. (a) Estado de régimen normal. (b) Estado transitorio en el instante posterior al inicio
de una fuga. (c) Estado de régimen en situación de una fuga. (d) Efecto por estrangulamiento.
El taponamiento, estrangulación del cable, valores de presión que provoquen turbulencias
internas, etc., crea un efecto de estrangulamiento y produce en el trazado de la curva una
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 21
variación de su pendiente (figura 1.8d), en ese punto de obstrucción (Belleza y Szymancyck,
1995).
1.7.4 Métodos de localización de fugas
Los métodos de localización aproximada difieren según se trate de alimentación continua o
estática. Los métodos de localización precisa son idénticos en ambos casos y son los siguientes:
Líquido detector (solución de jabón).
Detector de frecuencia ultrasonora.
Inyección de gas halogenado (freón, aretón, difrón) y detección del mismo.
Existen varios métodos para la localización aproximada de fugas (Belleza y Szymancyck, 2000)
que son analizados a continuación.
1.7.4.1 Gradiente de presión
Luego de transcurrido un determinado tiempo para la estabilización del sistema se procede a la
localización manual de una fuga, se toma el valor de presión en el TP más alejado o ubicado en
el último tercio del trayecto del cable, teniendo en cuenta que el gas fluye de un punto de mayor
presión (punto de alimentación) a uno de menor (fuga). Luego se efectúan otras tres mediciones,
una en el TP ubicado 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 entre
ambas rectas define el punto de escape (figura 1.9a).
Generalmente los resultados que se obtienen son más complejos. En la figura 1.9b la curva C
indica un escape en el punto FC, con presión 0 en el resto del cable, lo que 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 más cercano a la oficina para que el menor describa un gradiente
con mayor inflexión y pueda localizarse con suficiente exactitud.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 22
Figura 1.9. (a) Determinación de la ubicación de una fuga. (b) Análisis de una o más fugas.
1.7.4.2 Mediciones sucesivas
La exactitud de la localización de las fugas presenta una relación directa con la rapidez en que se
tomen los datos de la presión, ellos están dados teóricamente para un único instante.
Este es un método utilizado para el caso de una fuga en un sistema con alimentación estática,
como la presión continúa disminuyendo, mientras se están realizando las mediciones a lo largo
del cable, la curva manométrica trazada 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
por tanto producir un error de apreciación en la determinación de la posición de la fuga.
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, se puede deducir la ubicación real de la fuga.
1.7.4.3 Mediciones simultáneas
Se mide simultáneamente en tres o más puntos la presión, con lo que se evita el error inherente a
la curva por el trazado con mediciones sucesivas. La serie de tres mediciones se comienza por el
extremo donde se supone que se halla la fuga. La próxima serie se realiza de manera que la
ubicación de la medición más alejada de la central coincida con la más cercana en la medición
precedente y se continúa hasta cubrir la sección del cable. En el gráfico de gradiente se
representan todos los valores de las mediciones halladas uniendo la serie por segmentos de recta.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 23
Figura 1.10. Método de trazado en serie de tres mediciones.
Luego se prolonga la línea quebrada correspondiente a la primera serie, con una paralela a la
segunda línea quebrada obtenida, luego por otra quebrada correspondiente a la tercera serie y así
se continúa hasta completar la curva manométrica continua, proceso que se presenta en la figura
1.10. Si la fuga se halla entre dos puntos de medición adyacentes, la línea de intersección se
obtiene prolongando las líneas quebradas.
1.7.4.4 Medición de la presión por los extremos de una sección de cable
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 en base a las medidas de presión efectuadas en las
dos extremidades de la sección del cable considerada. Su análisis se limita al caso en que la
sección esté constituida por un cable homogéneo (igual Rn en toda su longitud), provisto de
tapones en sus dos extremos.
Se aplica una presión constante Pas a un extremo A de la sección de cable (figura 1.11) durante
un período lo suficientemente largo para que el flujo de gas alcance un régimen estacionario.
Seguidamente, se mide la presión reinante en el otro extremo B del cable (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 aquel en que se aplica la presión
es igual a la presión en el punto de fuga.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 24
Figura 1.11. Determinación de la posición de una fuga en un cable enterrado.
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 estacionario y se mide la presión
en el extremo A. La curva manométrica correspondiente presenta la forma de la curva de trazo
discontinuo de la figura 1.11, en este caso la presión PAr será igual a la presión en el punto de
fuga.
1.7.4.5 Análisis de flujo gaseoso
Este método se aplica a la localización de una fuga en una sección de cable homogénea
mantenida bajo presión gaseosa mediante un sistema de flujo continuo.
Cuando en una sección de cable, alimentada por una sola fuente de gas a presión constante, el
flujo de gas adquiere un régimen estacionario y si se conocen los valores P1, P2, L01 y W, puede
calcularse el flujo Q, si se conoce además el valor de P3, puede calcularse la distancia L2 entre el
extremo de alimentación y la fuga (figura 1.12).
Pueden aplicarse las relaciones siguientes:
Q= [(P1+Pa)-(P2+Pa)²] / W*L01
L2= [((P1+Pa)-(P3+Pa)) / ((P1+Pa)-(P2+Pa))]*L01
Donde:
Q= Flujo de gas en la sección de cable en la que hay fuga.
P1, P2= Presión medida en dos puntos del lado de alimentación.
P3= Presión medida en el otro extremo del cable.
CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE ASPECTOS GENERALES DE PRESURIZACIÓN 25
W= Resistencia neumática del cable por unidad de longitud.
L01= Distancia entre el punto P1 y la fuga.
Pa= Presión atmosférica.
Figura 1.12. Determinación de la posición de una fuga aplicando el método analítico.
1.7.4.6 Medición de la resistencia neumática
En una red en que la sección de cable está alimentada a través de un orificio calibrado, o sea, con
un valor de resistencia neumática calibrada en relación con la resistencia neumática del cable, es
posible calcular de manera aproximada la distancia entre el orificio calibrado y la fuga. Se
recomienda medir esta relación en el momento de tenderse cada cable, para los puntos apropiados
de este.
1.7.4.7 Supervisión por telemedición
La supervisión a distancia ya fue explicada en el epígrafe 1.6, los TP indican los valores de
presión en cada una de sus posiciones y una computadora procesa el total de las mediciones
recibidas.
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 26
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS
En el presente capítulo se analiza el sistema de presurización en ETECSA, se caracteriza el
Sistema de Monitoreo y Gestión de la presurización NiDA 2, su topología y la configuración
utilizada en esta empresa, así como sus limitaciones. Se selecciona el método de localización de
fuga más conveniente para implementar la herramienta informática y se define el desarrollo
matemático necesario para la modelación computacional del método. Por último se describe el
algoritmo fundamental que se utiliza para programar la aplicación.
2.1 Estado actual del sistema de presurización en ETECSA
La Empresa de Telecomunicaciones de Cuba (ETECSA) considerando las ventajas de la
presurización para la protección de la extensa red de cables de cobre en explotación en el país, ha
encaminado su estrategia a lograr su implementación en todas las corazas factibles de protección.
A pesar de los esfuerzos aún no se encuentran presurizadas el 100% de estas.
En la búsqueda de proveedores de sistemas de presurización, la oferta más factible para la
empresa resultó la propuesta de Canadian Puregas Equipment Limited a través de la cual se
obtuvieron los siguientes elementos del sistema (Jorge, 2011):
Compresores o Secadores de Aire de diferentes capacidades, desde 2500 a 10000 Pies
cúbicos por Día (SCFD del inglés Standard Cubic Feet per Day).
Paneles de flujo de 5, 10 y 20 tomas.
Componentes del sistema de alimentación (mangueras, codos, válvulas de alimentación,
válvulas de prueba, etc.)
Actualmente la empresa cuenta con un total de 127 secadores de aire y 142 paneles de flujo.
Otros componentes importantes de la actividad como módulos de empalmes y resinas para los
tapones del aire inyectado, han sido adquiridos a diferentes proveedores.
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 27
La tabla 2.1 muestra la distribución nacional por tipo de estos equipos y específicamente en la
provincia de Camagüey. Esta provincia cuenta con un total de 10 secadores de aire y 11 paneles
de flujo.
Nacionalmente la red soterrada está compuesta por 1290 corazas, de ellas 1061 son factibles de
proteger desde el punto de vista económico; se encuentran presurizadas 882 (83,13% de 1061) y
de estas, 512 son supervisadas, representando el 58,04% del total de presurizadas y el 48,25 %
del total de corazas que ameritan presurización (Jorge, 2011).
Tabla 2.1. Desglose de los secadores de aire y paneles de flujo instalados en ETECSA y su
ubicación en Camagüey.
Región
Paneles de flujo,
con número de
tomas:
Modelos de secador de tipo:
Puregas Natelco
5 10 20 2500
SCFD
3500
SCFD
5000
SCFD
8400
SCFD
10000
SCFD
5000
SCFD
Camagüey 0 11 0 7 0 2 1 0 0
Nacional 5 135 2 49 24 26 16 10 2
Tabla 2.2. Distribución de los equipos y corazas presurizadas en la provincia de Camagüey.
Región
Paneles
de flujo,
con
número
de tomas:
Modelos de secador de tipo:
Puregas Corazas
presurizadas
% Corazas
gestionadas
10 2500
SCFD
3500
SCFD
5000
SCFD
8400
SCFD
Camagüey 6 2 0 2 1 37 100%
Nuevitas 1 1 6 0%
Florida 1 1 4 0%
Sta. Lucia 1 1 2 0%
Guáimaro 1 1 4 0%
Esmeralda 1 1 4 0%
Total 11 10 57 64.9%
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 28
En la provincia de Camagüey existen 57 corazas presurizadas y son supervisadas 37,
representando el 64.9% del total de presurizadas. La distribución de estos datos en la provincia,
así como la de los paneles de flujo y secadores, se muestra en la tabla 2.2.
En todas las provincias del país están instalados los sistemas de presurización, sin embargo no
todas monitorean el estado de la red, incluso dentro de las que se monitorea, existen una gran
cantidad de regiones con 0% de gestión. En la figura 2.5 se pueden observar las regiones que
cuentan con unidades de adquisición y los seis clientes que supervisan el sistema.
En el año 2001 se introduce el sistema de monitoreo y gestión de Nicotra Sistemi Spa,
comercializado por la Canadian Puregas Equipment Limited con la versión NiDA 1.15q. De esta
forma fueron incorporados los siguientes elementos de monitoreo (Pascual, 2007):
Los transductores de presión, TP 204 Stick primero y luego TP 204M std, además los
transductores de flujo TFL 600 micro std.
Las unidades de adquisición MiniDAS, modelo 2400.
Unidades de procesamiento MP 8000.
En la actualidad, la versión 1.15 de NiDA resulta obsoleta y no responde a las necesidades de la
empresa en cuanto a la gestión y supervisión, por limitaciones del software. Ante esta situación se
decide su actualización, implementando la versión NiDA 2, con mejores prestaciones en el logro
del objetivo de la empresa de centralizar la monitorización de las redes de cobre presurizadas.
Con esta versión de Nida se introduce una unidad central (Servidor) de mayores requerimientos
que la antigua MP 8000.
2.1.1 El TP 204M
El TP 204M es el transductor de presión más utilizado para sistemas de monitoreo de redes de
cables presurizados (Nicotra_Sistemi, 2002e). Se instala en el interior de los empalmes y en los
contenedores MB 1/P, habilitados para su montaje externo. Este dispositivo, corrientemente
utilizado por las mayores compañías telefónicas de todo el mundo debido a sus elevados
estándares, presenta como principales características técnicas (Nicotra_Sistemi, 2002d) :
Voltaje de alimentación: 25÷120 Vdc.
Corriente de reposo (Stand by): 50 μA (típica), 25 μA (efectiva).
Corriente de trabajo: 5.5 mA (típica).
Rango de respuesta de frecuencia: 800 ÷ 2000 Hz.
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 29
Rango de medición de presión: 800 ÷ 2000 mBar.
Relación presión/frecuencia: 1 mBar 1 Hz.
Nivel de señal: > 0 dBm.
Tiempo total del ciclo de medición: 2 seg.
Código de direccionamiento: hasta 127.
Precisión: 0.5%.
Rango de temperatura de operación: -20 ÷ +70 °C.
Dimensiones: 94 x 27 x 17 mm.
Peso: 35 gr
Distancia de operación: hasta 40km.
Conversión de Hz en psia: Hz 0.0145 = psia.
La figura 2.1 muestra la distribución de los pines del TP 204M. Estos se utilizan para pogramar
su número de dirección, a través del código binario. Por ejemplo, para programar el número 65
se cortocircuita utilizando un jumper el pin marcado con 1 y el 64.
Figura 2.1. Distribución de los pines del TP204M.
2.1.2 El MiniDAS 2400
La unidad de adquisición de datos MiniDAS posee 8 líneas para el control de los transductores,
con una capacidad máxima de 1016, 127 TP por línea. Se puede utilizar también el DAS-800 de
16 líneas, diseñado para monitorear mayor cantidad de TP .
El MiniDAS posee un puerto serial RS232 para la adquicisión o configuración a través de la
conexión local de un terminal portátil. Es necesario programar los siguientes parámetros de la
línea de comunicación (Nicotra_Sistemi, 2001b):
Velocidad: 9600 baudios
Longitud del caracter: 8 bits
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 30
Bits de parada: 1
Paridad: no paridad
Protocolo: RDY/BSY_O
La Unidad Central, un cliente local o un terminal portátil se puede conectar al equipo utilizando
la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN) (figura 2.2b) y/o a través de una línea dedicada
(figura 2.2a) (Nicotra_Sistemi, 2001b). Para esto posee un módem de comunicación de datos a
2.4Kbs V22bis MNP5 (Nicotra_Sistemi, 2001c).
Figura 2.2. (a) Conexión a través de línea dedicada con LMX. (b) Conexión a través de la línea
telefónica conmutada.
En la figura 2.2a, el LMX es un multiplexor que se conecta directamente a la Unidad Central
(MP8000) (Nicotra_Sistemi, 2001b).
En el momento en que los TP reciben la alimentación, son sincronizados y transmiten la
medición en secuencia cada 2 segundos. La rutina cíclica de encuesta de los transductores está
representada en la figura 2.3. La duración del estado activo de los TP es de 1,5 segundos,
comenzando desde A*2 segundos (A es el número de dirección del TP).
Figura 2.3. Respuesta múltiple de los transductores.
Recurriendo a una lista de comandos, es posible conocer la lectura actual del MiniDAS u
obligarlo a leer una línea determinada. Un ejemplo de una lectura relizada por este equipo,
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 31
accediendo a este con el HyperTeminal a través de la línea telefónica y utilizando el comando
Ncbl, se muestra en la figura 2.4. La lectura muestra la medición en frecuencia, los valores en
0000 representan intervalos de tiempo reservados para transductores no conectados, también
pueden ser TP conectados que no están leyendo. El operador es el encargado de conocer el
direccionamiento y la representación de la distribución de los transductores bajo su custodia.
Cuando el MiniDAS adquiere una medida defectuosa puede presentar los siguientes mensajes de
diagnóstico:
0000 – No conectado. No se detecta señal del transductor.
0001 – Fuera de rango. Fuera del rango de medición.
0002 – No estable. La frecuencia del transductor no es estable.
0003 – Corto circuito. El consumo de corriente para esa línea de transductores es muy
alto.
0004 – No energizada. El suministro de energía del MINIDAS a la línea no trabaja
correctamente.
0005 – No hay comunicación con el módulo LD (Larga Distancia). La comunicación del
MINIDAS de larga distancia falló.
0006 – Mala comunicación con módulo LD.
0007 – Mala comunicación con módulo LD.
0008 – Mala comunicación con módulo LD.
Figura 2.4. Lectura de la línea uno del MiniDAS.
2.1.3 El terminal portátil LC442/DP3
El LC442/DP3, conocido como Tester, está diseñado para complementar el sistema de
presurización de Nicotra. Es un dispositivo de múltiples propósitos, permite la configuración del
MiniDAS en ausencia de comunicación con la Unidad Central, para esto se conecta el terminal
portátil (Tester) al puerto serie RS232 de la unidad de adquisición. En ausencia del sistema de
gestión, en casos de interrupciones físicas de dicho sistema o en el desarrollo de nuevas
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 32
instalaciones en el terreno, este dispositivo constituye también, una herramienta alternativa de
adquisición de datos; para utilizarlo con este fin se debe conectar la línea de alimentación de los
transductores al terminal y este adquiere la frecuencia de la señal generada por los TP. Ofrece
igualmente otras mediciones, como la amplitud total de la señal y el consumo de corriente
(Pascual y Bocalandro, 2009).
Este terminal portátil LC442/DP3 se puede comunicar también a través de un módem (2.4Kbps
V22bis MNP5), por línea dedicada o PSTN. Contiene una batería de larga duración, además es
fácil de manipular y transportar, lo que eleva su importancia para trabajar en el terreno
(Nicotra_Sistemi, 2001a).
2.1.4 Unidad Central NiDA
La antigua unidad central MP 8000 está compuesta por una computadora IBM compatible,
conectada a la red telefónica mediante una tarjeta fabricada por Nicotra, denominada DEMIO
XT. Trabaja bajo el sistema operativo MSDOS y entorno Microsoft Windows 98. Tiene
incorporada una llave para poder correr el software (Puregas, 2002). La nueva versión NiDA 2
introduce una nueva topología, los requerimientos mínimos para el servidor central y los clientes
NiDA 2 se especifican en la tabla 2.3 (Jorge, 2011).
Tabla 2.3. Requerimientos mínimos de software y hardware del sistema NiDA 2 para el servidor
y los clientes.
Elementos Servidor Cliente
De software Microsoft Windows 2000 o superior
Oracle 9i
Software NiDA 2.0
Microsoft Windows 2000
o superior
Oracle 9i
Software NiDA 2.0
De hardware Procesador Pentium IV
1 GB de Memoria RAM
60 GB de Disco Duro
Controlador SCSI U2W
Tarjeta de Red 10Mb/s.Ethernet.
MODEM 56.6 Kb/seg
Torre de CD
Procesador Pentium IV
512 MB de Memoria
RAM
60 GB de Disco Duro
Tarjeta de Red 10Mb/s.
Ethernet.
MODEM 56.6 Kb/seg
Torre de CD
2.2 Sistema de monitoreo y gestión de la red de cobre presurizada NiDA 2
Entre las principales funcionalidades del sistema NiDA 2 se pueden listar:
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 33
Trabajo continuo las 24 horas del día (Nicotra_Sistemi, 2002b).
El sistema monitorea el estado de los cables de cobre presurizados analizando los datos
de presión enviados por los transductores, a través de los cuales puede localizar un
eventual punto de fuga, que podrá ser representado igualmente en un esquemático o en un
mapa, a través de la interfaz GIS (Sistema de información geográfica, del inglés
Geographic Information System ).
Está equipado con los transductores apropiados para medir otras importantes condiciones
de operación de los cables presurizados: humedad relativa, flujo de aire y condiciones de
operación tales como, temperatura del local y presencia de agua (Nicotra_Sistemi, 2002a).
Puede monitorear condiciones de alarma a través de sensores de contactos on/off.
El sistema es capaz de obtener datos de operación directamente de los secadores de aire
Nicotra (Nicotra_Sistemi, 2002c).
En cada nivel del sistema los diagnósticos cíclicos están diseñados para controlar el
estado de los datos desde sus niveles inferiores.
Permite la notificación de alarma a distintos terminales tales como: correo electrónico,
teléfonos móviles y paginador (Nicotra_Sistemi, 2002b).
Al producirse una alarma el sistema imprime el reporte predefinido de la misma y
propaga su notificación. El envío de las alarmas es completamente configurable de
acuerdo a varios parámetros como: si son de competencia territorial, competencia
administrativa, el perfil de usuario, las horas de trabajo (días de trabajo, días de fiesta, 24
horas de servicio, etc.).
La base de datos central se está alineando constantemente de forma automática con las
bases de datos regionales, proporcionando total acceso a las lecturas y alarmas (Jorge,
2011).
2.2.1 Topología del sistema NiDA 2 y configuración utilizada por ETECSA
La flexibilidad y escalabilidad del sistema NiDA 2 destacan entre sus principales características.
La topología del sistema NiDA 2 incorpora un cuarto nivel a los tres niveles fundamentales
descritos en el epígrafe 1.6.
El cuarto nivel o SCU (Supervisory Control Unit) Central, es una estación de trabajo instalada en
la oficina central, donde está disponible toda la información relacionada con el estado de la red
monitoreada y el sistema de gestión. La base de datos a este nivel está constante y
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 34
automáticamente alineada con las bases de datos regionales y sus componentes de campo. Un
operador trabajando en la estación central, tendrá el completo control de todo el sistema y se
encargará de la supervisión de los niveles regionales (Nicotra_Sistemi, 2002a).
El tercer nivel o SCU Regional solo gestiona una subred, mantiene la alineación de su base de
datos con la de la estación central y envía las alarmas a los terminales apropiados. El mecanismo
de réplica de la base de datos requiere de un canal de comunicación entre cada SCU Regional y la
SCU Central sobre una Intranet, por lo tanto se requiere una red TCP/IP.
El sistema reconoce a los Clientes como otro tipo de SCU. Los operadores pueden realizar todas
las operaciones sobre el sistema a nivel de Cliente. La conexión entre ellos y la base de datos del
sistema será igualmente vía PSTN o LAN/WAN (Nicotra_Sistemi, 2002c).
En el segundo nivel las unidades de adquisición de datos son denominadas como RTU, del inglés
Test Remote Unit (Unidad Remota de Pruebas). La interfaz de comunicación entre las RTU y la
SCU es vía PSTN o vía intranet soportando protocolo TCP/IP (Pascual, 2007). El primer nivel se
mantiene como fue descrito en el epígrafe 1.6.
Esta configuración de la topología del NiDA 2, en la que se despliegan los cuatros niveles
jerárquicos del sistema utilizando un SCU Central y varios SCU Regionales, es denominada Base
de Datos Distribuida. Esta configuración garantiza redundancia de datos al estar guardados en
dos memorias diferentes, la SCU Central y la Regional a que corresponda, la base de datos puede
estar corriendo indistintamente en una u otra SCU o en ambas a la vez. En la operación normal
del sistema, la distribución de la carga entre las SCU Regionales no requiere de grandes
servidores ni canales de banda ancha. En caso que una SCU Regional falle, la central asumirá
directamente la gestión de la subred originalmente controlada por la que está en falla. En caso
que falle la SCU Central, las Regionales se mantendrán gestionando las Subredes de su
competencia.
La configuración utilizada por ETECSA es la denominada Cliente-Servidor (figura 2.5), existe
únicamente una CSU Central, servidor que monitorea toda la red de cables presurizados,
desplegándose tres niveles. Se introduce una máquina de respaldo para lograr redundancia,
obteniéndose una nueva configuración Cliente-Servidor con respaldo. La base de datos por su
parte está corriendo automáticamente en ambos servidores, de manera que el de respaldo está
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 35
permanentemente listo para una posible sustitución en caso de falla. Esta configuración es más
viable económicamente (Jorge, 2011).
El MiniDAS en Camagüey adquiere las medidas de los transductores de campo bajo su
supervisión y actualiza la base de datos en el servidor utilizando la Red Telefónica Pública
Conmutada (PSTN), el cliente en Camagüey accede a la base de datos en el servidor a través de
GESNET (Red de Gestión de ETECSA) sobre protocolo TCP/IP. En el esquema (figura 2.5) se
aprecian cuáles son los 6 clientes programados que tiene el sistema y su carga de trabajo.
Figura 2.5. Configuración del Sistema de Monitoreo y Gestión de la presurización NiDA 2
instalada por ETECSA.
2.2.2 Localización de fugas NiDA 2
Toda la operación del sistema parte del intercambio con la herramienta Console de gestión del
mismo (anexo I), una aplicación con interfaz gráfica de usuario que permite interactuar con el
programa, diseñada para administrar el estado de monitoreo, visualizar las alarmas y situaciones
anómalas de la red supervisada (Nicotra_Sistemi, 2002b).
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 36
2.2.2.1 Localización de fugas mediante el Diagram
Entre las principales funciones del sistema se encuentra la localización automatizada de fugas,
esta se ejecuta mediante el Diagram (anexo I), herramienta empleada para graficar la tendencia
de la presión dentro de los cables a través de las rutas neumáticas.
El Diagram realiza un gráfico de presión (ordenadas) contra distancia (abscisas). En las abscisas,
en caso de presentar una fuga la vía neumática analizada, se visualiza un triángulo negro en el
lugar donde se predice que se encuentra la avería, como se aprecia en la figura 2.6.
Figura 2.6. Localización de la fuga utilizando la herramienta Diagram.
Para facilitar la localización de la fuga en el terreno se muestran detalles adicionales como la ruta
neumática, distancia de la fuga desde el comienzo del cable, dirección y distancia del registro de
la red soterrada más cercano.
2.2.2.2 Representación esquemática de las fugas en el Synoptic
El Synoptic (anexo I) permite la generación automática de una vía neumática gráfica para
visualizar cada TP conectado, con una asociación de estado-color como se muestra en la figura
2.7. Los TP con lecturas por encima de 5,8 psi aparecen en color verde y representan un estado
correcto de la presión en ese punto. Cuando la lectura reflejada se encuentra entre 2,9 y 5,8 psi el
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 37
TP es mostrado en color amarillo, representando una alarma “MENOR”. Las lecturas
inferiores a 2,9 psi reflejan una alarma “MAYOR” y los transductores aparecerán representados
en color rojo. Estos valores son las presiones recomendadas empleadas en ETECSA, calculadas
bajo condiciones críticas del medio que rodea el cable. El Synoptic permite también visualizar la
distancia de la fuga (Jorge, 2011).
Figura 2.7. Localización de la fuga en el Synoptic
2.2.3 Limitaciones del sistema de monitoreo y gestión de la presurización en ETECSA
La aplicación del sistema de Adquisición de Datos Nicotra versión 2 en ETECSA, ha hecho
posible que la empresa disfrute de las ventajas que arrastra consigo la aplicación de un sistema de
monitoreo y gestión de la presurización. Pero no todas las cosas son buenas, el actual sistema de
supervisión presenta también un conjunto de limitantes que merecen ser analizadas.
La inversión realizada para obtener el software, los equipos y los dispositivos necesarios para la
aplicación del monitoreo tiene un costo elevado (Jorge, 2011):
Un TP 204M std: oscila alrededor de los $190.00 USD.
Un contenedor para transductores MB 1/P: $92.83 USD.
Una unidad MiniDAS: $3,000.00 USD.
Estación de trabajo para un cliente remoto: $727.00 USD.
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 38
Software para un cliente remoto: $3,107.00 USD.
Servidor: $ 3,281.85 USD.
Software para servidor nivel tres: $ 41,071.00 USD.
Si además analizamos el desembolso para instalar sólo el sistema de presurización, el gasto
económico es muy elevado. Una unidad de alimentación secadora de aire P2500 HTL-S cuesta
$4,420.00 USD y un panel de flujo de 10 tomas $1,467.00 USD, sin contar el resto de los
aditamentos.
Por esta razón no es siempre factible el monitoreo de regiones con pequeñas cantidades de
corazas presurizadas. La obtención solo de un MiniDAS para el monitoreo, no acarrearía los
beneficios previstos a largo plazo, además de estarse desaprovechando capacidad de líneas.
En varias de estas regiones pequeñas, por lo general municipios, se han instalados los TP para
conocer las lecturas de presión de los mismos utilizando el Tester, pero el Software NiDA 2 no
cuenta con una herramienta que ayude al operador a entrar ese juego de datos y determinar la
existencia y localización de una posible fuga. El operador, después de obtener las lecturas en
frecuencia correspondiente a los valores de presión, tiene que convertir esos valores a psi y trazar
manualmente una curva gradiente, para así poder diagnosticar el buen estado de la coraza o
localizar un punto de fuga.
Igualmente en la arquitectura del sistema de monitoreo y gestión se pueden producir fallas físicas
o por problemas de configuración, que dejen al cliente NiDA sin acceso a la base de datos en el
servidor. En este caso, el encargado puede encuestar vía PSTN el MiniDAS y conociendo el
esquema de las corazas bajo su custodia, tomar la lectura de los TP instalados en una coraza
específica, pero para analizar las condiciones de la misma debe realizar el procedimiento manual
descrito.
Otra de las dificultades es que, por ser NiDA un software propietario, no especifica a los clientes
que algoritmo o método emplean para localizar aproximadamente las fugas. Se piensa que puede
ser a partir de la comparación de la gráfica gradiente en régimen estacionario con la curva
gradiente de la información actual recibida. Además, el software solo se instala en la PC de los
clientes, la cual puede presentar fallas y dejar al operador sin gestión. Los clientes están sujetos y
bloqueados por el fabricante.
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 39
En ocasiones, el lugar determinado como punto de fuga por el NiDA 2 no se corresponde con
la localización real de la avería, además en corazas que tienen tres o menos TP, este software no
es capaz de localizar fugas. El operador en estos casos no cuenta con ninguna otra herramienta
computacional para comparar los resultados.
2.3 Propuestas de procedimientos para localizar aproximadamente puntos de fuga
Partiendo de las limitantes mencionadas y específicamente de la no existencia de una herramienta
que facilite el trabajo del operador en las redes no gestionadas (42% de las corazas presurizadas)
y ante posibles interrupciones del correcto funcionamiento del sistema de monitoreo, comenzó la
búsqueda de procedimientos que permitan desarrollar una herramienta informática, capaz de
localizar el lugar de la fuga. Esta búsqueda se apoyó en la información recopilada sobre
localización manual de fugas.
2.3.1 Propuesta de procedimiento basada en el análisis de la resistencia neumática del
cable
En el subepígrafe 1.4.4 se definió la resistencia neumática del cable como la resistencia que una
longitud de cable opone al paso del gas y se mencionó que es proporcional a la diferencia de
presión que existe entre los extremos de dicha longitud, característica que constituye el
fundamento básico de esta propuesta.
Se conoce que Rn=∆P/Q y que Rne=Rn/L, por tanto:
Rne= (∆P/Q)/L
Si el cable dispone de un diámetro externo de 1 pulgada, una longitud de 1,000 pies, la diferencia
de presión es de 1psig y el caudal mide 1 CFH, resulta que el cable tendrá una resistencia
neumática de 1 URN, unidad de resistencia neumática.
“Para los efectos prácticos, todos los cables con núcleo de construcción similar tienen,
aproximadamente el mismo valor de Rn, independientemente de su diámetro. En condiciones de
flujo laminar, la resistencia neumática puede considerarse constante e independiente de la
presión” (Belleza y Szymancyck, 1995).
A partir de las afirmaciones anteriores se puede determinar si hay fuga, analizando la variación
de presión entre las distancias que separan los transductores. Esto es: considerando Q=1CFH y
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 40
conociendo la resistencia neumática específica del cable, se toma la distancia entre dos
transductores consecutivos y se calcula (despejando ∆P) la diferencia de presión entre estos TP
en condiciones normales. Si en el campo ∆P > ∆P en condiciones normales, se determina que hay
fuga en alguna parte de la longitud entre estos transductores, así se analizaría para toda la
longitud del cable. En la práctica se debe determinar un margen, de manera que para afirmar que
hay fuga, ∆P en el campo > Margen + ∆P en condiciones normales.
Sin embargo, la resistencia neumática de un cable dista mucho de ser tan estable, su valor varía
mucho de un punto a otro del cable y aún en el tiempo. Esta depende de la capacidad del cable y
del calibre de sus conductores e incluso del tipo de aislamiento utilizado, además puede diferir
sensiblemente según el fabricante, aún cuando los cables se construyan bajo especificaciones
idénticas (Belleza y Szymancyck, 1995).
Un mismo tipo de cable, con igual cantidad de pares y de calibres; por las condiciones de su
instalación: cañerías rectas o curvas, libres u obstruidas, en pendiente, con empalmes parafinados
semiobstruidos o valores de presión que provoquen turbulencias internas, hacen variar mucho el
valor de la resistencia neumática del cable. Esto imposibilita crear un gráfico que cuente con la
variación de la resistencia neumática del cable y trabajar con él, su utilización sería imprecisa.
En Cuba se cuenta con una gran diversidad de corazas, distintos: fabricantes, cantidad de pares,
calibre de los conductores, aislamiento y cubierta protectora, lo que imposibilita determinar un
valor de Rn característico. Esto, unido a las limitantes mencionadas, no permite la
implementación de esta solución.
2.3.2 Propuesta de procedimiento basada en la modelación computacional del método del
gradiente de presión
Para localizar una fuga, debido a las variaciones internas de la resistencia neumática, el gráfico
presión contra distancia resulta compuesto por una serie de curvas, por lo que se deben utilizar
métodos gráficos aproximados.
Como el flujo en masa es invariable en toda la longitud del cable (en régimen de flujo
estacionario), la presión no varía linealmente sino según una ley parabólica. La aplicación
rigurosa de la ley parabólica sería en la práctica muy complicada (Belleza y Szymancyck, 1995).
Por ello, si se prescinde del proceso de transición y solamente se tiene en cuenta el caso
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 41
estacionario, en el que todas las presiones y corrientes de flujo se han estabilizado, se puede
suponer que la distribución de presión es lineal. El gráfico resulta compuesto entonces por una
serie de rectas, obteniéndose una línea quebrada que introduce cierto error en la estimación de la
posición de la fuga.
Partiendo de este análisis se decidió buscar una solución basada en la modelación computacional
del método de gradiente de presión (acápite 1.7.4.1), que brinda una idea de la distribución de
presión en el cable y de su redistribución cuando se produce una fuga. Constituye el método más
usado para la determinación manual de una avería en un sistema de alimentación de flujo
continuo.
En la práctica, para trazar las curvas gradientes, se marcan en un gráfico los puntos
correspondientes a las presiones medidas, separados a escala por sus respectivas longitudes,
luego se unen los puntos adyacentes por segmentos de recta. El análisis de las pendientes
obtenidas permite determinar la posición de la fuga.
La pendiente en cada punto de la curva está dada en función del flujo de gas, de la resistencia
neumática y de la distancia medida a lo largo del cable, entre el punto correspondiente y la fuga.
Es mayor cuanto mayor sea la resistencia para un flujo de gas dado (Belleza y Szymancyck,
1995).
Esta propuesta basa su funcionamiento en el análisis matemático de las variaciones de pendientes
entre segmentos de rectas consecutivos, apoyándose en el método de gradiente de presión.
Constituyendo la solución seleccionada para la implementación de la herramienta informática,
considerando la fortaleza teórica y la unicidad de sus resultados.
2.4 Desarrollo del procesamiento matemático necesario para la modelación
computacional del método del gradiente de presión
Se desarrolló el procesamiento matemático necesario para modelar el método del gradiente de
presión (figura 2.9), tomando en consideración la importancia de la pendiente y de sus
variaciones entre los segmentos de recta consecutivos.
La unión de los segmentos de recta determina una función , no se conoce una expresión
analítica de la misma, sino valores aislados de ella y se necesita disponer de una expresión que
permita, aunque sea de manera aproximada, poder evaluar a la función en otros valores de . Es
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 42
decir, se necesita conocer que valores de presión (eje ) corresponden a distancias (eje )
intermedias entre los puntos ubicados.
La herramienta matemática que permite encontrar una expresión analítica simple para la función,
de modo que pueda ser evaluada en cualquier punto, es la interpolación. Específicamente es
necesario realizar la interpolación lineal, realizándose una aproximación de una función general
por una clase de funciones más simples, el grado de interpolación debe ser lineal porque la
utilización de grados mayores produciría un efecto de suavización de la curva que no se desea,
además la función interpoladora debe ser lo suficientemente simple, como para que resulte fácil y
rápido evaluarlo en los puntos deseados y que operaciones tales como la diferenciación e
integración puedan realizarse fácilmente (Álvares et al., 1998).
El próximo paso es encontrar la pendiente ( ) de los segmentos de recta. Si se desea conocer el
valor de la pendiente de una recta tangente a la función en un punto , basta con derivar la
función en dicho punto. Numerosas aplicaciones del cálculo dependen de la capacidad de deducir
hechos referentes a la función a partir de información concerniente de sus derivadas. Entonces
para encontrar en cada segmento, se debe encontrar la derivada de la función de ese segmento
(Stewart, 2002).
La determinación del lugar de la fuga se hace comparando las pendientes entre segmentos
adyacentes (figura 2.9). Si la diferencia de entre dos rectas consecutivas es mayor que un
número V, se decide que existe una fuga en un lugar cercano a la intercepción de dichas rectas.
Este número V es el umbral entre lo que debe ser obviado y lo que debe ser considerado una
fuga. Es determinado a partir de la implementación práctica de la herramienta, observando para
puntos de fuga previamente localizados en el campo, qué diferencia de pendiente tienen las
rectas en el lugar de la fuga.
2.4.1 La recta
Todo el procesamiento matemático se efectúa sobre un sistema coordenado rectangular. A cada
punto en el plano se le puede asignar un par ordenado único .
En geometría euclidiana, la recta o línea recta, se extiende en una misma dirección, existe en una
sola dimensión y contiene infinitos puntos (Wooton, 1979).Se nombran mediante dos de sus
puntos, por tanto, dos puntos determinan una recta. Pueden ser expresadas mediante una ecuación
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 43
del tipo , donde son variables en un plano. En dicha expresión es
denominada la "pendiente de la recta" y está relacionada con la inclinación que toma la recta
respecto al par de ejes que definen el plano. En una recta, la pendiente es siempre constante.
La pendiente puede ser positiva, negativa o cero. La pendiente de la recta (a) que se muestra en la
figura 2.8 es positiva y la recta (b) tiene negativa. Una recta horizontal es una recta paralela al
eje (recta c). Nótese que una recta es horizontal si y sólo si su pendiente es cero (Swokowski,
1989).
Figura 2.8. Rectas con diferentes signos de pendientes.
2.4.2 La derivada
La derivada de una función es uno de los instrumentos más poderosos de las matemáticas y las
ciencias aplicadas. La noción de derivada depende de la noción de límite de una función.
La derivada de en , denotada por , está dada por:
si este límite existe. Sea una función definida en un intervalo abierto que contiene a . El
símbolo se lee prima de , si existe significa que el límite existe y decimos que la
función es derivable en , que es diferenciable en o que tiene derivada en (Swokowski,
1989).
Si usamos la notación tradicional para indicar que la variable independiente es y la
dependiente es , entonces algunas otras notaciones comunes para la derivada son:
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 44
La recta tangente a la curva en el punto es la recta que pasa por y tiene
la pendiente dada por la ecuación .
Puesto que esto es lo mismo que la derivada , podemos decir que la recta tangente a
, en , es la recta que pasa por cuya pendiente es igual a , la
derivada de en (Stewart, 2002).
2.4.3 La interpolación
Fundamentalmente la aproximación de funciones se usa para (Suárez, 1980):
Reemplazar funciones complicadas por otras más simples, de modo que operaciones tales
como la diferenciación e integración puedan realizarse más fácilmente.
Evaluar funciones tabuladas para puntos intermedios.
Si se conocen los valores que toma la función en los puntos diferentes ,
el problema de interpolación consiste en hallar una función cuyos valores puedan ser
calculados para cualquier en un intervalo que contiene a de manera que (Álvares
et al., 1998):
, ,…,
Los puntos se denominan nodos de interpolación y el polinomio se llama
función interpoladora y debe ser lo suficientemente simple como para que resulte fácil y rápido
evaluarlo en los puntos deseados
La interpolación polinómica consiste en buscar un polinomio que coincida en dichos
puntos. Entre los diversos tipos de aproximación polinomial que están en uso, la más flexible y
de más fácil construcción es la aproximación por polinomios de interpolación (Suárez, 1980). El
método de Lagrange brinda un algoritmo eficiente para hallar el polinomio interpolador. Por otra
parte, un polinomio de grado alto, suele tener un comportamiento oscilante, por lo general
indeseable. Es preferible buscar varios polinomios de menor grado, cada uno de los cuales pase
por un número reducido de nodos consecutivos. A este modo de proceder se le llama
interpolación por tramos (Álvares et al., 1998).
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 45
2.5 Implementación de la herramienta informática para localizar puntos de fuga
Debido al procesamiento matemático definido para realizar la modelación computacional del
método de gradiente de presión se decidió implementar la herramienta informática en el software
matemático MATLAB. Este es un potente programa computacional para realizar cálculos
numéricos con vectores y matrices, MATLAB es el nombre abreviado de “MATrix LABoratory”.
Una de sus capacidades más atractivas es la de realizar una amplia variedad de gráficos en dos y
tres dimensiones (Jalón et al., 2005).Ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) con un
lenguaje de programación propio (lenguaje M). Creado por la compañía The MathWorks, es un
gran programa de cálculo técnico y científico muy usado en universidades y centros de
investigación y desarrollo. Dispone de un código básico y de varias librerías especializadas
(toolboxes). Entre sus prestaciones básicas se halla la creación de interfaces de usuario GUI
(siglas en inglés de Graphical User Interface), dispone de herramientas adicionales que expanden
sus prestaciones, tal como, GUIDE (Entorno de Desarrollo de Interfaz Gráfica de Usuario -
Graphical User Interface Development Environment).
Para implementar el programa se siguió el algoritmo básico mostrado en el diagrama de la figura
2.9. Se ingresan los datos correspondientes al número de dirección del transductor , la presión
medida por este y la distancia que lo separa del transductor anterior o la distancia a la que se
encuentra del inicio del cable.
Luego comienza un proceso de validación de los valores que se introducen. En caso de no
cumplirse alguna de estas validaciones, se muestra un mensaje de error con la notificación
específica del error cometido. Se explican a continuación:
Transductor: siempre tiene que ser un valor numérico natural que esté entre 1 y 127,
porque 127 es la máxima cantidad de TP que pueden estar conectados a una línea del
MiniDAS y el código máximo que se puede direccionar en los transductores.
Presión: siempre tiene que ser una valor numérico positivo, si es en Hz tiene que estar
entre 800 y 2000 Hz, porque es el rango de respuesta de frecuencia de los TP 204M. Si es
introducido en psi debe ser mayor que cero y menor que 10, porque 10 psi es la presión
máxima recomendada de salida de aire del compresor, para no producir daños a la
integridad del cable. Para dejar un margen por encima de este valor se establece que debe
ser menor que 11 psi.
Distancia: siempre tiene que ser un valor numérico positivo.
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 46
Entrar Datos:
Transductor
Presión
DistanciaEntreTP o DistanciaTotal
Transductor:
Valor numérico
1-127
Presión (Hz o Psi):
Valor numérico
800<Hz<2000
0<Psi<11
DistanciaEntreTP o DistanciaTotal:
Valor numérico >=0
Notificación
de
error
Graficar:
plot(DistanciaTotal, Presión)
Determinación de fuga:
m segmento 2 - m segmento 1 < V Fuga
Vector Transductor
Vector Presión
Vector DistanciaTotal
Interpolar:
cf_ = fit(DistanciaTotal',TrasPresion','linearinterp')
Derivar:
[d1] = differentiate(cf_,Xi)
Fin de
entrada de
datos
Figura 2.9. Diagrama básico del desarrollo matemático y de su implementación computacional.
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 47
A medida que se validan estos valores se llenan los vectores Transductor: almacena el número
de dirección de los TP que se analizan, Presión: recibe los valores de la presión medida por estos
TP, DistanciaEntreTP: contiene la distancia que separa los TP que se están observando y
DistanciaTotal: almacena la suma acumulativa de las distancias introducidas al vector anterior.
Cuando se termina de entrar consecutivamente el número de un TP, la presión medida por él y la
distancia (puede ser la que lo separa del anterior o la total respecto al inicio), se ubica ese punto
en un gráfico de presión contra distancia recurriendo a la función plot.
Al terminar de graficar todos los nodos que se van a analizar, se procede a realizar su
interpolación utilizando la función fit. Luego se aplica la derivada a la expresión analítica
interpolada utilizando la función differentiate. Se comparan las diferencias de pendientes y si
existe alguna fuga se señala en el gráfico, de lo contrario se introduce un nuevo juego de datos.
2.5.1 Utilización de la función plot
Esta es la función clave de todos los gráficos 2-D en MATLAB. En sus diversas variantes, no
hace otra cosa que dibujar vectores, estos son el elemento básico de todos los gráficos
bidimensionales (Hahn and Valentine, 2007).
La sintaxis básica de esta función es PLOT (X, Y) donde X, Y son vectores de igual longitud.
Los elementos de X se representan en abscisas y los de Y en ordenadas. Los puntos coordenados
que definen estos vectores son unidos consecutivamente por segmentos de rectas (Hunt et
al., 2001).
El vector DistanciaTotal se le pasa como argumento X y Presión como argumento Y. El resto de
las líneas configuran las propiedades de plot, tales como: el color, tipo y ancho de línea usada, las
características de los marcadores de punto, el título de la gráfica, además de la extensión y
etiqueta de los ejes.
% Graficando DistanciaTotal contra Presión
plot(DistanciaTotal, Presion,':bs','LineWidth',1.5,...
'MarkerEdgeColor','k','MarkerFaceColor','b','MarkerSize',5),...
axis([0 1000 0 11 ]),axis('autox');
title('Gráfica de Distancia y Presión');
grid on;
xmax=axis;
axis([0 (xmax(1,2)+70) 0 11 ]);
xlabel('Distancia');
ylabel('Presión');
CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 48
2.5.2 Utilización de la función fit
La función fit se utiliza para ajustar curvas. La sintaxis fundamental de esta función es FO=
FIT(X, Y, FT), FO (fit object) es un objeto ajustado que encapsula el resultado de la
aproximación del modelo especificado por FT (tipo de ajuste, del inglés fittype) utilizando como
argumento los datos X, Y. FT es una cadena de caracteres, que especifica el tipo de interpolación,
se usó „linearinterp‟ especificando la interpolación lineal.
ft_ = fittype('linearinterp');
TrasDistanciaTotal=DistanciaTotal';
TrasPresion=Presion';
cf_ = fit(TrasDistanciaTotal(ok_),TrasPresion(ok_),ft_,'Exclude',ex_(ok_));
h_ = plot(cf_,'fit',0.95);
Los vectores X, Y deben ser vectores columna por lo que se calcula la traspuesta de los vectores
DistanciaTotal y Presión. Se utilizan criterios de exclusión para eliminar nodos de interpolación
no deseados. Se grafica la función con un límite de confianza de 95%.
2.5.3 Utilización de la función differentiate
Esta función realiza la diferenciación del objeto que resulta del ajuste. La sintaxis fundamental es
DERIV1 = DIFFERENTIATE (FITOBJ, X). FITOBJ especifica la función ajustada que se desea
diferenciar y X es un vector que especifica la cantidad de puntos en que se desea derivar.
DERIV1 es un vector con igual longitud que X. Matemáticamente hablando, DERIV1 =
(la derivada de FITOBJ en X).
% Derivando la función arreglada cada 10 metros
Xi=(0:10:max(TrasDistanciaTotal));
[d1] = 10000*differentiate(cf_,Xi);
Se deriva la función interpolada cada 10 metros. Los registros de los soterrados se encuentran
separados generalmente a más de 50 metros, esta distancia está muy ligada a las características
del trazado urbano, pueden llegar a más de 100 metros en ocasiones. Por este motivo, se
considera que muestrear la pendiente cada 10 metros permite localizar puntos de fuga con
suficiente exactitud. Para facilitar el empleo y que los resultados de la función differentiate
puedan ser expresados en pocas cifras se multiplica por 10000.
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 49
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA
HERRAMIENTA INFORMÁTICA
En el presente capítulo se hace un análisis de los resultados obtenidos con la aplicación de la
herramienta informática implementada, diseñada para localizar puntos de fuga en los cables
telefónicos presurizados de ETECSA. Primeramente se realiza una presentación de la aplicación,
describiendo el escenario de trabajo y las funciones de sus componentes. Luego se exponen los
resultados obtenidos y la comparación con el software propietario NiDA 2. Finalmente se
muestran varios ejemplos que ilustran los resultados de la comparación.
3.1 Presentación de la herramienta informática
Haciendo uso de la herramienta GUIDE de MATLAB se diseñó una interfaz gráfica de usuario
GUI que permite al operador, luego de obtenidas las lecturas de presión de los TP, simular el
comportamiento de esta en el interior del cable; para así poder determinar la existencia o no de
puntos de fuga y en caso de que existan averías, localizar aproximadamente su ubicación. La
herramienta se bautizó con el nombre LP_Fuga (Localización de Puntos de Fuga), la misma se
puede ejecutar como todas las aplicaciones de Windows, haciendo doble clic sobre el icono
correspondiente al ejecutable. En caso de no estar instalado MATLAB, es necesario instalar
primero el MCR (MATLAB Compiler Runtime). Al iniciar la aplicación se abre la ventana
mostrada en la figura 3.1. Este escenario requiere unas primeras explicaciones.
3.1.1 Escenario
El área de entrada y análisis de datos presenta cajas de texto para introducir la dirección numérica
del TP, la presión medida (opcionalmente, en psi o la respuesta del TP en Hz) y la distancia, que
puede ser la que lo separa del transductor anterior o la que lo aleja del inicio del cable. Las
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 50
funciones principales de los botones que integran esta parte de la GUI son explicadas en un
subepígrafe independiente.
En el área de graficado se realiza la representación de la variación longitudinal de la presión en
el interior del cable, es aquí donde se señala el lugar aproximado de existencia o no de una fuga.
Presenta también, cajas de texto para señalar el nombre de la coraza que se está analizando y
mostrar la fecha que tiene programada la PC.
En la parte superior se encuentra una barra de menú desplegable; la misma permite el acceso a
todas las funciones de la herramienta, incluyendo algunas que no son visibles en esta ventana
inicial. Debajo de este menú se halla una barra de herramienta con iconos que representan
diferentes funciones para apoyar el trabajo con la aplicación y otros que replican los botones del
área de entrada y análisis de datos.
Figura 3.1. Ventana principal de la herramienta informática.
3.1.2 Descripción de las funciones
En el área de entrada y análisis de datos, el botón Entrar Datos es el encargado de validar los
mismos y representarlos en la gráfica luego de haber llenado las tres cajas de texto de esta área
(anexo III). Se debe señalar que en caso de que los valores de presión se entren en Hz, estos se
convierten y se representan en psi, haciendo más fácil su interpretación visual.
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 51
La principal función del programa la desempeña el botón Analizar, una vez que se terminen de
introducir todos los datos correspondientes a una coraza, realiza todo el procesamiento
matemático necesario para modelar computacionalmente el método del gradiente de presión y
determinar la existencia de puntos de fuga, mostrando el resultado gráfico de este análisis (anexo
III). Todo lo que sucede tras este botón es transparente a la persona que esté trabajando con la
herramienta, por lo cual, esta puede ser utilizada por personas que no sean especialistas en el
tema. Luego de realizar un análisis, el botón Borrar permite graficar nuevas corazas sin tener que
reiniciar la aplicación; limpiando toda el área de graficado y borrando de memoria los datos
introducidos.
En la barra de herramientas, el icono Abrir documentos, posibilita acceder a los esquemas de los
cables presurizados para obtener la información que se necesite de los mismos. Es posible abrir
todo tipo de archivos, pero por defecto, se visualizan los que tienen formato pdf. El icono que se
encuentra a su lado es Salvar gráfica, como su nombre lo indica se usa para guardar el resultado
de una simulación. Antes es necesario haber puesto el nombre de la coraza que se está
analizando. Esta función resalta la necesidad de mostrar y mantener actualizada la fecha de la
PC, porque la gráfica se guarda por defecto en formato jpg y es importante que en la foto
aparezca el día en que se analizó ese cable. También es posible guardar las gráficas en otros
formatos.
El icono Cursor de datos permite conocer las coordenadas (x, y) en todos los puntos de la gráfica
interpolada, los últimos tres iconos contienen las funciones de los botones: Entrar Datos, Analizar
y Borrar, respectivamente. El resto presenta funcionalidades elementales que su propio nombre
describe.
En la barra de menú están representadas prácticamente todas las funciones anteriormente
descritas, así como la forma de acceder directamente a ellas con el teclado, pero existen otras
adicionales que merecen una explicación. En el menú Edición se despliega la opción Comentario,
para plasmar un criterio en una ventana de diálogo y posicionarlo en el lugar de la GUI que se
escoja. Este comentario se podrá salvar con la gráfica, de manera que pueda proporcionar
información importante cuando se desee volver a analizar esta coraza.
En el menú Herramienta aparecen opciones que permiten un análisis más detallado y profesional
de las gráficas. Este es el caso de Gráfico de las pendientes, mediante el cual se puede observar la
magnitud de la variación de las pendientes entre segmentos de rectas consecutivos. En este
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 52
mismo menú la activación de las opciones Definir umbrales y Excluir nodo (anexo II) hacen
aparecer en la ventana inicial herramientas, que por ser recomendadas para el uso de personas
conocedoras del tema, se decidió visualizarlas sólo cuando son llamadas.
Definir umbrales posibilita establecer valores mínimos (por defecto 0 psi) y máximos (por
defecto 10 PSI) de presiones recomendadas, los puntos que se encuentren fuera del rango
definido serán excluidos cuando se realice el análisis. Por su parte, Excluir nodo, permite excluir
de la interpolación algún nodo que, por la apreciación del operador, es considerado como una
lectura de presión incorrecta, puede ser por mal funcionamiento del TP.
3.2 Resultados
Para determinar el valor umbral V, que corresponde al valor límite de diferencia de pendientes
entre segmentos consecutivos, se recurrió a resultados prácticos. Partiendo del conocimiento de la
ubicación de puntos de fuga, localizados en el campo por la brigada de presurización de ETECSA
en Camagüey, se fijó este valor umbral V en 15. En todos los puntos analizados la variación de
pendiente en la ubicación de dicho punto siempre fue mayor que 15 y la mayoría osciló entre
valores mayores que 20, dependiendo de la magnitud de la fuga. La figura 3.2 muestra un caso
donde esa diferencia fue de 16.705; reafirmando que se escogió un valor umbral correcto,
dejándose un pequeño margen de seguridad para localizar averías ligeramente más pequeñas y
que no son despreciables. Todos los casos demostraron que, luego de reparadas las fugas, esta
diferencia disminuyó considerablemente por debajo de este umbral.
Las simulaciones realizadas, siguiendo este criterio de localización de fuga (comparar las
diferencias de pendiente con 15), demostraron que cuando la avería es solamente en el extremo
distante de la coraza no se perciben cambios intermedios mayores que 15; producto de lo cual no
se señalaría fuga en ninguna posición. Para apoyar este procedimiento se creó un criterio que
permitiera poder localizar estas fugas, las cuales son percibidas por una caída abrupta de la
presión en dirección a su localización respecto al inicio del cable.
Este criterio se basó en el cálculo de la razón de caída de presión cada 50 metros, en corazas
consideradas con fuga al final del cable y corazas sin fuga en toda su longitud; estableciéndose
un límite entre la razón que describe un cable en correctas condiciones y la que posee uno con
fuga en el final. Finalmente este umbral se fijó en 0.06 psi cada 50 metros. Por tanto, si no se
encuentra ningún cambio de pendiente mayor que 15 en toda la longitud de la coraza, se analiza
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 53
si su razón de caída de presión cada 50 metros es mayor que 0.06 psi, de serlo, es considerado
con fuga en su extremo distante, de lo contrario está en buenas condiciones.
Todas las simulaciones se realizaron siguiendo estos dos criterios y el algoritmo descrito. Para el
cálculo de los umbrales se contó con la colaboración de especialistas de la Dirección Territorial
de ETECSA en Camagüey, con años de experiencia en el tema de la presurización. Además se
tuvieron en cuenta los umbrales de las fugas localizadas durante el período de investigación.
Figura 3.2. Cambio de pendiente en un punto con fuga, localizado en el campo.
Como muestra la tabla 3.1, se simularon corazas de La Habana, Cienfuegos, Villa Clara,
Camagüey, Holguín y Santiago de Cuba, incluyendo prácticamente la totalidad de las provincias
que cuentan con sistema de gestión. Una misma coraza se simuló varias veces en distintos
momentos; antes y después de haberse reparado una fuga o haberse realizado alguna labor de
mantenimiento en su estructura, por lo que se utilizó el término situación para referirse a cada
uno de estos momentos. Para seleccionar las corazas simuladas se tuvo en cuenta el correcto
funcionamiento de la misma, que tuvieran más de un transductor y que representaran un
comportamiento lógico de la presión en el cable.
En total se simularon 105 corazas en 151 situaciones. Los resultados de las simulaciones se
compararon con las localizaciones de puntos de fugas arrojadas por el NiDA 2. Las situaciones
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 54
de corazas con dos o tres nodos no se compararon con este software, porque no es capaz de
evaluar la existencia de fugas en ellas. Estos casos se analizaron conjuntamente con especialistas
de la Dirección Territorial de ETECSA en Camagüey que atienden la presurización y se avalaron
con conocimientos teóricos. Estas situaciones representan el 28.48% del total, resaltando la
importancia de la herramienta informática, debido a que posibilita al operario poder localizar
computacionalmente los puntos de fugas que el NiDA 2 no ubica.
Tabla 3.1. Distribución de las simulaciones realizadas.
Situaciones
Provincias
Subtotales
%
Total La
Habana
Cienfuegos Villa
Clara
Camagüey Holguín S. de
Cuba
Comparadas 7 8 21 38 23 11 108 71.52
151 No
comparadas
1 0 16 14 11 1 43 28.48
En total fueron comparadas con el NiDA 2 108 situaciones para un 71.52%, lo que permitió
realizar un análisis exhaustivo de las comparaciones. De las mismas, 65 compartieron iguales
resultados, representando solamente un 60.2% (tabla 3.2), por lo que se procedió a analizar las no
coincidencias para determinar cuál de los dos sistemas realizaba mejores localizaciones.
Las 39 situaciones que no coincidieron con el análisis de este software propietario fueron
detalladamente analizadas. Con el apoyo de la teoría de localización de fugas y los resultados
prácticos de localización, se determinaron cuáles de las no coincidencias correspondían a
localizaciones correctas a favor del LP_Fuga y cuáles a favor de NiDA 2. Fue necesario
incorporar una nueva designación para nombrar aquellas simulaciones en las que las dos
ubicaciones eran correctas, pero se señalaban en puntos diferentes, utilizándose el término
“localizaciones parciales”. Estas representan solo un 3.7% de todas las situaciones comparadas.
En la tabla 3.2 se aprecia que el 36.1% de las situaciones comparadas corresponden a las no
coincidencias entre NiDA 2 y LP_Fuga. De estas, el 32.4% son situaciones en las que basados en
criterios teóricos y en los resultados prácticos, se decidió que la localización correcta del punto de
fuga, la realizó la herramienta informática, comprobándose las limitaciones del NiDA 2 para
lograr este fin, con solo un 3.7% de no coincidencias a su favor. Si al porciento de las no
coincidencias a favor del LP_Fuga, se le agregan las situaciones coincidentes, se obtiene que el
92.6% de las situaciones comparadas corresponden a una determinación correcta del punto de
fuga por la herramienta, demostrándose las ventajas de la misma.
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 55
Tabla 3.2. Resultados de las comparaciones con el NiDA 2.
Situaciones
comparadas
Coincidencias No coincidencias Localizaciones
parciales A favor LP_Fuga A favor NiDA 2
108 65 35 4 4
100% 60.2% 32.4% 3.7% 3.7%
3.3 Ejemplos de los resultados obtenidos
En este epígrafe se analizan ejemplos representativos de casos de coincidencias, no
coincidencias, localizaciones parciales y de situaciones con tres nodos. En cada figura la gráfica
superior corresponde al Diagram del NiDA 2 y la inferior al LP_Fuga, en la misma situación. En
las gráficas, el eje de las ordenadas corresponde a la presión en psi y las abscisas a la distancia en
metros. Los ejemplos mostrados son casos evidentes de decisión de existencia de fuga, pero
generalmente el análisis de las corazas es más complejo.
Figura 3.3. Coincidencia determinada por diferencia de pendiente mayor que 15.
Las figuras 3.3 y 3.4 representan dos ejemplos de coincidencias. En la primera se observa la
correcta localización de la fuga en un punto de pronunciado cambio de pendiente, este es un caso
que fue comprobado con la ubicación práctica en el terreno. La segunda, es un ejemplo de fuga al
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 56
final del cable, evidenciado por la caída de 1.92 psi en aproximadamente 1430 metros, sin una
inflexión angulosa en puntos intermedios pronunciada, que signifique fuga; solo un cambio
visible de pendiente que es provocado por el efecto de taponamiento.
Figura 3.4. Coincidencia en la determinación de fuga en el final del cable.
La figura 3.5 muestra un caso en el que ocurre una discontinuidad angulosa y a partir de allí se
describe un comportamiento mínimo prácticamente constante. Esta es una gráfica muy similar a
la mostrada en la figura 1.8c, que constituye una de las formas más simples de manifestarse una
fuga, ubicada como se señala en la gráfica del LP_Fuga en el punto de discontinuidad. Por tanto,
observando la gráfica de NiDA 2, se considera un ejemplo importante de no coincidencia, que
resalta los problemas de dicho software para localizar un caso tan común.
En la figura 3.6 tampoco hay coincidencias en los resultados. Se trata de un cable que puede ser
considerado hermético, en aproximadamente 1400 metros sólo se pierden 0.2 psi, prácticamente
presurización ideal. Sin embargo, el NiDA 2 señala una fuga en el final del cable que es
completamente incorrecta, mientras que la herramienta informática no marca ninguna, siendo este
el resultado real.
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 57
Figura 3.5. No coincidencia en la determinación de una fuga
Figura 3.6. No coincidencia en la determinación de fugas en un cable hermético.
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 58
Figura 3.7. Determinación de una fuga al final del cable con solo tres nodos.
Figura 3.8. Determinación de una fuga en un cable de tres nodos.
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 59
Las figuras 3.7 y 3.8 representan corazas de solo tres TP que exponen el mensaje de alerta que
muestra NiDA 2 cuando se intenta localizar fugas en ellas. Sin embargo, en cada una se observa
la ubicación correcta del punto de fuga por la herramienta implementada, tratándose en el primer
caso de un cable en el que desciende la presión de 6.91 psi a 2.33 psi en menos de 1050 metros y
que presenta una fuga clara en su extremo distante. La figura 3.8 tiene también mucha similitud
con la gráfica de la figura 1.8c, considerándose correcta la localización del LP_Fuga.
Figura 3.9. Ejemplo de una localización parcial.
La localización parcial es la mostrada en la figura 3.9, donde ninguno de los dos resultados es
considerado incorrecto. Se trata de una coraza con fuga en las dos posiciones. El NiDA 2 solo es
capaz de localizar una fuga, sin embargo la herramienta informática puede determinar más de
una fuga manifestada por cambios de pendientes mayores que 15, pero en caso que estas existan
y además haya fuga en el final del cable, solo se señalarán las primeras. Se debe proceder a
reparar primero las intermedias y luego evaluar la del final del cable.
En este momento LP_Fuga se encuentra en fase de prueba en la Dirección Territorial de
ETECSA en Camagüey. En sentido general constituye una herramienta informática que brinda un
grupo de ventajas que no presenta el software propietario NiDA 2 tales como: la localización
CAPÍTULO 3. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICA 60
eficaz de puntos de fugas en las corazas, incluyendo las que tienen dos o tres nodos; permite la
introducción manual de los valores de presión, lo que posibilita analizar las corazas existentes en
regiones que no cuentan con sistemas de gestión y en casos de fallas del mismo; se puede instalar
sin restricciones en una PC común, permitiendo analizar el sistema sin especificidad del
momento; facilita el trabajo del operario y lo provee de una nueva herramienta, además su uso
pudiera extenderse a otros territorios.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 61
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Como resultado del proceso de investigación, en este trabajo de diploma se llegó a las siguientes
conclusiones:
1. Fue realizado un estudio general sobre los sistemas de presurización y los métodos de
localización de fugas.
2. Se caracterizó el sistema de monitoreo y gestión de las presurización en ETECSA,
señalando sus limitaciones.
3. Se propuso el método del gradiente de presión como el indicado para localizar puntos de
fuga en el sistema de presurización de ETECSA.
4. Fue desarrollado un procesamiento matemático que permite modelar computacionalmente
el método del gradiente de presión.
5. Fue implementada una herramienta informática para localizar puntos de fuga en la red de
cables de cobre presurizada que puede ser instalada en una PC común, permitiendo
analizar el sistema sin especificidad del momento y facilitando el trabajo del operador.
6. Los resultados de la aplicación de la herramienta fueron comparados con las
localizaciones de puntos de fuga realizadas por el software de monitoreo y gestión de la
presurización NiDA 2, resaltando las limitaciones del mismo para esta actividad,
demostrando así las ventajas de la herramienta implementada.
7. La documentación de la investigación realizada aumenta el valor teórico-práctico de este
trabajo en cuanto al estudio de la localización de puntos de fuga. Pudiera constituir un
material de consulta del tema.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 62
Recomendaciones
Teniendo en cuenta los resultados alcanzados, se realizan las siguientes recomendaciones:
1. Dar a conocer en la entidad los resultados de la investigación.
2. Continuar el desarrollo de la herramienta informática, automatizando la entrada de datos
una vez que sean instaladas las nuevas unidades de adquisición de datos OMNIRACK.
3. Continuar evaluando los resultados de localización de puntos de fuga realizados con la
herramienta, priorizando principalmente la comprobación práctica.
4. Diseñar futuras investigaciones que permitan determinar la correcta localización de fugas
en corazas de 2 y 3 nodos.
5. Determinar a través de criterio de expertos la validez de contenido de los resultados
obtenidos en la investigación.
6. Hacer extensivo el uso de la LP_Fuga a otros territorios del país.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 63
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PUREGAS. 2012. Perfil de la Compañía. Canadá. Disponible en:
http://canadianpuregas.com/profileS.htm [Accesado 12 de abril 2012].
SEC-VAC. 2010. La calidad de transmisión en cables de comunicaciones. Argentina. Disponible
en:http://www.secvac.com.ar/la-calidad-de-transmision-en-cables-de-comunicaciones.php
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STEWART, J. 2002. Cálculo con trascendentes tempranas, Editorial Felix Varela, La Habana.
SUÁREZ, M. 1980. Matemática númerica, Editorial Pueblo y Educación, Ciudad de La Habana.
SWOKOWSKI, E. W. 1989. Cálculo con geometría analítica, México,D.F.,Grupo editorial
iberoamérica S.A. de C.V.
WOOTON, W. 1979. Geometría analítica moderna, México.
ANEXOS 65
ANEXOS
Anexo I Ambiente de NiDA 2
Figura A1.1. Vista de la ventana Console de NiDA 2.
ANEXOS 66
Figura A1.2. Vista de la ventana Diagram de NiDA 2.
Figura A1.3. Vista de la ventana Synoptic de NiDA 2.
ANEXOS 67
Anexo II Ambiente de LP_Fuga
Figura A2.1. Ambiente de LP_Fuga mostrando las herramientas Definir umbrales y Excluir nodo.
Anexo III Código principal de los botones Entrar Datos y Analizar
%% Botón Entrar Datos
% --- Executes on button press in pushbuttonEntrar.
function pushbuttonEntrar_Callback(hObject, eventdata, handles)
%Validación de los números de los TP
Identificador_Todo_Bien=[1 0 0 0 0 0]; %Bandera para identificar cuando se activa algún
% %mensaje de error.
if ((get(handles.radiobuttonHz,'Value')) == (get(handles.radiobuttonHz,'Min')))...
==((get(handles.radiobuttonPSI,'Value')) == (get(handles.radiobuttonPSI,'Min')))
Identificador_Todo_Bien(1,1)=0;
errordlg('Debe seleccionar una unidad de medida', 'Unidad de Medida', 'modal');
end
b = str2double(get(handles.transedit,'string')); % Verificando que sean sólo
%números.
if isnan(b)
errordlg('El valor de los TP debe ser numérico', 'TP', 'modal');
elseif str2double(get(handles.transedit,'string'))<0 % Verificando que no sean más de
%127 transductores.
errordlg('No es un valor lógico para el número de transductor', 'TP', 'modal');
elseif str2double(get(handles.transedit,'string'))>127
errordlg('No es un valor lógico para el número de transductor', 'TP', 'modal');
else
Identificador_Todo_Bien(1,2)=1;
end
%Validación de los valores de la presión
if isnan(str2double(get(handles.presedit,'string'))) % Verificando que sean sólo
%números.
errordlg('El valor de la presión debe ser numérico', 'Presión', 'modal');
else
Identificador_Todo_Bien(1,3)=1;
end
ANEXOS 68
Identificador_Todo_Bien(1,4)=1;
if (get(handles.radiobuttonHz,'Value') == get(handles.radiobuttonHz,'Max'))
%Verificando que 800< Hz <2000.
if str2double(get(handles.presedit,'string'))<800
Identificador_Todo_Bien(1,4)=0;
errordlg('La Presión en Hz no debe ser menor que 800Hz ', 'Presión', 'modal');
elseif str2double(get(handles.presedit,'string'))>2000
Identificador_Todo_Bien(1,4)=0;
errordlg('La Presión en Hz no debe ser mayor que 2000Hz ', 'Presión', 'modal');
end
end
Identificador_Todo_Bien(1,5)=1;
if (get(handles.radiobuttonPSI,'Value') == get(handles.radiobuttonPSI,'Max'))
%Verificando que 0< psi <11.
if str2double(get(handles.presedit,'string'))<0
Identificador_Todo_Bien(1,5)=0;
errordlg('La Presión en psi no debe ser menor que 0 ', 'Presión', 'modal');
elseif str2double(get(handles.presedit,'string'))>11
Identificador_Todo_Bien(1,5)=0;
errordlg('La Presión en psi no debe ser mayor que 11 ', 'Presión', 'modal');
end
end
%Validación de los valores de la distancia
if isnan( str2double(get(handles.disedit,'string'))) % Verificando que sean sólo
%números.
errordlg('Entre sólo números para la distancia', 'Distancia', 'modal');
elseif str2double(get(handles.disedit,'string'))<0 % Verificando que sean sólo números
%positivos.
errordlg('Entre sólo números mayores que cero para la distancia', 'Distancia', ...
'modal');
else
Identificador_Todo_Bien(1,6)=1;
end
global ContadorEntradaDatos
global Transductor
global Presion
global DistanciaEntreTP
global DistanciaTotal
global Excluir_nodo_numero
%Si esta bandera es igual a [1 1 1 1 1 1] significa que no hubo ningún
%error y que se puede incrementar el contador.
if [1 1 1 1 1 1]==(Identificador_Todo_Bien)
ContadorEntradaDatos=ContadorEntradaDatos+1;
% Para que este vector siempre tenga la misma dimensión que
% ContadorEntradaDatos.
Excluir_nodo_numero(1,ContadorEntradaDatos)=0;
%Llenando el vector Transductor.
Transductor(1,ContadorEntradaDatos)=str2double(get(handles.transedit,'string'));
%Comprobando si los datos son introducidos en Hz.
if (get(handles.radiobuttonHz,'Value') == get(handles.radiobuttonHz,'Max'))
%Si son introducidos en Hz se tienen que convertir a Psi
%y luego llenar el vector Presión
Presion(1,ContadorEntradaDatos)= ...
0.0145*str2double(get(handles.presedit,'string'))-14.7;
else
%Llenando el vector Presión directamente en Psi.
Presion(1,ContadorEntradaDatos)=str2double(get(handles.presedit,'string'));
end
%Comprobando si se está entrando la distancia entre registros.
ANEXOS 69
if (get(handles.radiobuttonEntreTP,'Value') == get(handles.radiobuttonHz,'Max'))
%Llenando el vector DistanciaEntreTP.
DistanciaEntreTP(1,ContadorEntradaDatos)=str2double(get(handles.disedit,'string'));
%Llenando el vector DistanciaTotal.
DistanciaTotal=cumsum(DistanciaEntreTP);
else %De lo contrario si se está entrando la Distancia Total.
%Llenar directamente el vector DistanciaTotal.
DistanciaTotal(1,ContadorEntradaDatos)=str2double(get(handles.disedit,'string'));
end
hold on;
% Graficando DistanciaTotal contra Presión
plot(DistanciaTotal,Presion,':bs','LineWidth',1.5,'MarkerEdgeColor','k', ...
'MarkerFaceColor','b','MarkerSize',5),...
axis([0 1000 0 11 ]),axis('autox');title('Gráfica de Distancia y Presión');
xmax=axis;
axis([0 (xmax(1,2)+70) 0 11 ]);
xlabel('Distancia');
ylabel('Presión');
%% Botón Analizar.
% --- Executes on button press in pushbuttonAnalizar.
function pushbuttonAnalizar_Callback(hObject, eventdata, handles)
global Presion
global DistanciaTotal
global Excluir_nodo_numero
Umbral_minimo=0;
Umbral_maximo=10;
if strcmp(get(handles.Definir_umbrales,'checked'),'on')
Umbral_minimo=str2double(get(handles.editValor_minimo,'string'));
Umbral_maximo=str2double(get(handles.editValor_maximo,'string'));
end
% La regla es exclusión para distancias menores que cero, además presiones menores que
%Umbral_minimo y mayores de Umbral_maximo.
ex_ = (DistanciaTotal < 0) | (Presion <= Umbral_minimo | Presion >= Umbral_maximo);
ok_ = isfinite(DistanciaTotal) & isfinite(Presion);%Esto es otro criterio para excluir
%valores que no sean numéricos o que sean valores infinitos, se deja reservado para
%usos posteriores.
if strcmp(get(handles.Excluir_nodo,'checked'),'on')
ex_=ex_|Excluir_nodo_numero;
end
% Se realiza una interpolación lineal atendiendo a los criterios de
% exclusión.
ft_ = fittype('linearinterp');
% Fit this model using new data
if sum(~ex_(ok_))<2 %Comprobando si hay suficientes puntos para interpolar.
errordlg('No hay suficientes puntos después de aplicar el criterio de exclusión ')
else
TrasDistanciaTotal=DistanciaTotal';
TrasPresion=Presion';
cf_ = fit(TrasDistanciaTotal(ok_),TrasPresion(ok_),ft_,'Exclude',ex_(ok_));
% Plotear la curva modificada
axes(handles.axes1);
hold on;
h_ = plot(cf_,'fit',0.95);
xlabel('Distancia');
ylabel('Presión');
ANEXOS 70
legend off;
set(h_(1),'Color',[1 0 0],...
'LineStyle','-', 'LineWidth',2,...
'Marker','none', 'MarkerSize',8);
% Derivando la función arreglada cada 10 metros
Xi=(0:10:max(TrasDistanciaTotal));
[d1] = 10000*differentiate(cf_,Xi);
Longitud = length(d1);
CartelFuga=0;
for contador=1:1:Longitud-1
%Comprobando si hay fuga por cambio de pendiente mayor que 15.
if ((d1(contador+1)- d1(contador))> 15)
CartelFuga=CartelFuga+1;
Distancia_Fuga(1,CartelFuga) =10*contador;
end
end
end
if CartelFuga~=0
axes(handles.axes1);
hold on;
for i=1:CartelFuga
% poniendo en el gráfico el cartel de fuga
text(Distancia_Fuga(1,i)+10,9.4,'Fuga','FontWeight','bold');
line([Distancia_Fuga(1,i) Distancia_Fuga(1,i)],[0.5
10],'Marker','*','LineStyle','-','LineWidth',2,'MarkerSize',10)
end
else
%Comprobando si hay fuga al final del cable
Razon_de_caida_de_presion=((cf_(0)-cf_(max(DistanciaTotal)))*50/max(DistanciaTotal));
if Razon_de_caida_de_presion>0.06
axes(handles.axes1);
hold on;
% Poniendo en el gráfico el cartel de fuga al final del cable
text(max(DistanciaTotal)+10,9.4,'Fuga al','FontWeight','bold');
text(max(DistanciaTotal)+10,9.0,'Final del','FontWeight','bold');
text(max(DistanciaTotal)+10,8.6,'Cable','FontWeight','bold');
line([max(DistanciaTotal)max(DistanciaTotal)],[29.8],'Marker','*', ...
'LineStyle','-','LineWidth',2,'MarkerSize',10)
end
end