La tecnología punta y las fuentes de energía alternativas tienen fama de ser terreno abonado para probar nuevos sistemas de red. Las redes locales inalámbricas (WLAN) llevan ya casi cinco años ocupando un lugar predominante en la industria. ¿Qué ventajas ofrecen las LAN Inalámbricas a los usuarios y, más en concreto, a los operadores de estaciones eólicas?

La energía eólica tiene una tradición mucho más larga que las tecnologías de red. El propio Don Quijote tuvo que luchar contra ella… y perdió. Hoy los molinos vuelven a estar en auge, y la tecnología eólica se desarrolla a una velocidad acorde. Al mismo tiempo, la última tecnología de red está pasando a un primer plano como medio de control y mantenimiento de unos parques eólicos cada vez más grandes.
Hace ya muchos años que Ethernet empezó a desbancar a la tecnología de bus convencional en el campo de la automatización industrial. La tecnología de bus es relativamente simple y muy fiable, pero no se presta a los sistemas en red, y muchas de las formas disponibles son incompatibles entre sí. Tener acceso en línea a los datos telemétricos permite al operador regular la instalación para maximizar su eficiencia y reaccionar con rapidez en los casos de error o avería.

Ethernet tiene la ventaja de que permite a los suscriptores individuales crear redes, y además es una tecnología estandarizada (IEEE 802.3), disponible en todo el mundo a un coste relativamente bajo. Es una alternativa particularmente interesante para supervisar operaciones y comprobar datos de servicio. Cualquier ordenador portátil o de sobremesa moderno tiene una interface Ethernet. Sólo queda entonces el problema de los cables de red, que adquiere una dimensión particular en el contexto de los aerogeneradores.
Rendimiento máximo en terreno difícil

Con frecuencia, los aerogeneradores se instalan en terrenos difíciles, sobre todo en zonas montañosas no urbanizadas e intransitables, áreas costeras o parques marinos, donde suele ser imposible tender una red de cables para transportar los datos telemétricos necesarios. Para cubrir las enormes distancias implicadas en las ubicaciones marinas —que pueden llegar a ser de más de 20 km—, se utilizan cables de fibra óptica. Se trata de un método muy caro que exige además gran experiencia a los operarios encargados de conectar y hacer funcionar semejantes instalaciones.

El acceso al puerto de la red de cables plantea otro problema. Si un técnico quiere conectarse a la red, necesitará un  acceso interno, pero esto puede resultar muy complicado, y no sólo en el mar, entre otras cosas porque los aerogeneradores son, en términos estructurales, altamente delicados. Cualquier abertura o complemento añadido (escaleras, puertas, etc.) modifica o influye en su estructura y, por ende, en su durabilidad, por no hablar de los costes. Los técnicos que quieren acceder a las turbinas eólicas deben  en muchos casos estar preparados y habilitados para ascender por ellas. Es decir, hacen falta tanto las calificaciones oportunas como el equipo adecuado. Con todo, según sean las condiciones meteorológicas y la ubicación, entrar en la instalación puede seguir siendo muy difícil. Es innegable la necesidad de que los técnicos puedan acceder al equipo cuando haya que resolver algún problema, pero ¿necesitan realmente ese acceso en las visitas periódicas de comprobación y de anotación de las últimas lecturas?  

Una red inalámbrica es la solución obvia a este problema
La red local inalámbrica (WLAN, por sus siglas en inglés), tal como se describe en la norma IEEE802.11, es una red Ethernet inalámbrica, así como un terminal moderno con una interfaz WLAN incorporada.
Hasta ahora, la norma de la WLAN se ha diversificado en cuatro variantes, desde la venerable pero aún común IEEE802.11b, que ofrece velocidades de transmisión brutas de hasta 11Mbps, hasta la norma más reciente IEEE802.11n, que ofrece en estos momentos hasta  300Mbps y está previsto que alcance los 450 Mbps en una etapa posterior.

Obviamente, estas tasas son perfectamente adecuadas para transmitir los datos telemétricos deseados.
Cuando se instala un sistema así, el técnico sólo tiene que acercarse a la instalación para acceder a sus datos.
En la práctica, vemos que ésta no es la única ventaja de la tecnología WLAN.
Con antenas adecuadas y la banda de frecuencia apropiada, las instalaciones de WLAN modernas pueden cubrir distancias teóricas de hasta 40 km. Por supuesto, a distancias mayores las velocidades de transmisión se reducirán, pero será posible conectar en red vía WLAN incluso instalaciones dispersas y complejas. Las conexiones entre las instalaciones marinas y la costa también empiezan a ser factibles.

Transmisiones de datos de hasta 300 Mbps
Hay otras aplicaciones que también utilizan WLAN en su instalación, por ejemplo para evitar la necesidad de montajes de conectores rotativos de gran desgaste o simplemente para actualizar sistemas heredados con la última tecnología de redes sin estar obligado a tender cables nuevos. Los cables que se utilizan en los parques eólicos también están sujetos a una tensión considerable cuando las góndolas giran para hacer frente al viento.
La actual norma IEEE802.11n ofrece velocidades de transmisión de hasta 300Mbps y transmisiones de datos claramente más estables. También puede cubrir distancias mayores que las que se podían cubrir antes con otras normas, lo que implica que otro posible uso de la WLAN es transmitir imágenes de vídeo.

El empleo de la tecnología inalámbrica representa una simplificación considerable, pero proyectar y poner en marcha una red inalámbrica exige un conocimiento profundo de sus características. Y, por mucho que la WLAN se anuncia a menudo como el sustituto de los cables, no basta con enchufar un conector en cada extremo de la ruta.
En teoría, las ondas electromagnéticas se propagan sin límites, pero cuando hay un transmisor cerca se pueden producir interferencias. El primer paso pues es decidir qué canal utilizar para la transmisión. Cada proyecto debería comenzar con un reconocimiento de zona para determinar qué frecuencias pueden estar siendo utilizadas, en su caso, por otras WLAN u otras tecnologías inalámbricas. A continuación hay que decidir qué canales se adaptan mejor a la aplicación deseada.

La banda de 5 GHz ofrece una potencia de transmisión diez veces mayor, lo que significa que puede cubrir distancias claramente mayores que la banda de 2,4 GHz, por lo que es adecuada fundamentalmente para conexiones punto a punto que cubren grandes áreas.
Muchos terminales antiguos soportan sólo la norma de WLAN IEEE802.11g o la IEEE802.11b, y ambas funcionan en la banda de 2,4 GHz. Esto significa que una aplicación diseñada para dar acceso a los técnicos a través de esos terminales tendrá que operar en esa banda.
En Alemania, también está la banda ancha (BFWA) bajo licencia en lo alto de la gama de 5 GHz. Esto permite una potencia de salida de incluso 4 W en la antena, lo que en teoría podría alcanzar un radio de 40 km, siempre y cuando se cuente con las antenas adecuadas, mástiles lo bastante altos y una línea de visión clara entre las estaciones. Véase la Tabla I.

Varios fabricantes, como Hirschmann™, marca de Belden, han diseñado sus gamas de productos para que sus clientes puedan gozar de las ventajas de la transmisión inalámbrica sin decepciones. Estas unidades están diseñadas para ser especialmente robustas; deben resistir los rangos de temperaturas propias de lugares inhóspitos y están destinadas a la instalación y el funcionamiento en un entorno industrial. Por ejemplo, cada unidad está equipada con dos interfaces WLAN, lo que les permite funcionar a la vez en las bandas de 2,4 GHz y de 5 GHz. También tienen antenas muy robustas que soportan la tecnología de múltiple entrada / múltiple salida (MiMo) utilizada en la norma IEEE802.11n, sin la cual no se pueden alcanzar tasas de transmisión que valgan la pena para grandes distancias.

Conclusión
La tecnología de red inalámbrica WLAN de la norma IEEE802.11 puede abaratar el uso de la energía eólica y aumentar su eficiencia. Las posibles aplicaciones van desde la transmisión de datos telemétricos hasta el vídeocontrol de la instalación. La norma de WLAN 802.11n se introdujo en los entornos industriales hace cosa de un año, y posibilita el aprovechamiento rentable incluso de parques eólicos muy dispersos. Las unidades están especialmente concebidas para entornos muy duros, y son impermeables y resistentes a las heladas, las altas temperaturas, el viento y la intemperie en general, además de no ser susceptibles de averías eléctricas o mecánicas. Al disponer de antenas y una tecnología de instalación adecuadas, se pueden instalar soluciones completas sin puntos débiles. Es más, hasta los parques eólicos ya existentes se pueden conectar en cualquier momento mediante tecnología WLAN.

El autor
Olaf Schilperoort
Jefe de Producto Redes Industriales
Responsable de la serie Hirschmann™ de Belden

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