EuroWire May 2015

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Artículo técnico
Mayo de 2015 108
Alimentación de CC medida
y simulada en cables de
datos para instalaciones
de suministro eléctrico
sobre Ethernet
Por Stephen W Simms, Brand-Rex Ltd
Resumen
La demanda creciente de niveles de
potencia más altos en las instalaciones de
suministro eléctrico sobre Ethernet (PoE
- Power over Ethernet) resulta evidente
por toda una variedad de productos no
normalizados actualmente disponibles
en el mercado que suministran niveles de
potencia superiores a los indicados por la
norma IEEE 802.3at.
Estos niveles de potencia más altos
permitirán usar el suministro eléctrico
sobre Ethernet (PoE) en un campo de
aplicaciones más amplio, pero con el riesgo
de afectar negativamente al rendimiento.
Con el aumento de la demanda de
mayor potencia, y el hecho de que las
instalaciones que usan tecnología PoE
difieren enormemente en términos de
configuración y entorno, conviene atenuar
el riesgo usando la simulación numérica.
En este trabajo se presenta la simulación
numérica y la verificación experimental
de las propiedades térmicas de cables de
datos con alimentación de CC usados en
aplicaciones PoE.
Introducción
El suministro de CC a dispositivos finales a
lo largo del mismo recorrido eléctrico que
se usa para la transmisión de señales de
CA ha sido usado con éxito durante años,
por ejemplo para los teléfonos y los
equipos de sonido.
La técnica usada para implementar esta
función se conoce corrientemente como
“alimentación fantasma”.
Con relación a Ethernet, esta técnica
permite mandar energía desde el equipo
de suministro de energía PSE (Power
Sourcing Equipment) hasta el dispositivo
alimentado PD (Powered Device) con el
mismo par que se usa para los datos.
La alimentación de CC se aplica a la toma
central del transformador de acoplamiento
de las señales y no interfiere con la
transmisión de datos. Esto permite usar la
tecnología PoE en sistemas 1000BASE-T,
que utilizan los cuatro pares para la
transmisión de datos.
La norma IEEE 802.3at, ratificada en el
2009, determinaba los parámetros de
sistema requeridos para instalaciones de
Tipo 1 (PoE) y Tipo 2 (PoE+)[1].
La norma establece que los valores de
corriente de CC nominales máximos deben
ser 0,35A y 0,60A por par para el Tipo 1 y
el Tipo 2 respectivamente. Algunas de las
aplicaciones más corrientes que usan la
tecnología PoE incluyen puntos de acceso
LAN inalámbricos, teléfonos VoIP y cámaras
de seguridad de red.
Si se aplica corriente eléctrica a un
conductor, éste produce energía térmica,
un efecto conocido como calentamiento
Joule. Con referencia a los cables y
componentes Ethernet, este calentamiento
es fuente de preocupación porque hace
aumentar la atenuación, que limita la
longitud del enlace.
Esta preocupación es mayor en caso de
cables con resistencia más alta respecto a
los cables convencionales, por ejemplo los
cables conductores de aluminio revestidos
de cobre (CCA)[2] y los de cobre macizo de
diámetro más pequeño (26AWG).
En el 2009, el subcomité 46C de la IEC
propuso un método de prueba (46C/906/
NP) llamado “Propuesta para medir
el calentamiento de cables de datos
causado por la corriente”[3]. En este
artículo, el objetivo es alcanzar una fuerte
correlación entre simulación y el método
de medición propuesto con respecto a
la alimentación de CC de cables Ethernet
para aplicaciones PoE. Este artículo
también intenta comparar el aumento de
temperatura causado por la alimentación
de CC de cable CCA con cables que tienen
conductores de cobre macizo.
Modelación numérica
Se realizó un modelo 2-D usando COMSOL
Multiphysics 4.4, un paquete de programas
que usa el método de elementos finitos [4].
Aire
Pares
energizados
Cubierta
LSZH
Sonda
Poliolefina
Cu
Cinta Al/PET
▲
▲ Figura 1 : Configuración de la simulación con
COMSOL Multiphysics