Anales AFA Vol. 32 Nro. 2 (Julio 2021 - Octubre 2021) 55-61

SELECCIÓN DE UN PROTOCOLO DE POWER LINE COMMUNICATIONS APLICADO A

AEROGENERADOR BAJO CONDICIONES CLIMÁTICAS SEVERAS

SELECTION OF POWER LINE COMMUNICATIONS PROTOCOL APPLIED TO A WIND

TURBINE UNDER SEVERE CLIMATE CONDITIONS

A. L. Ibarreta Fañanas

y M. B. Lavorato

Grupo GATIIR, Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Santa Cruz

Av. Inmigrantes 555 (9400), Santa Cruz, Argentina.

Grupo TAMA, Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Haedo

París 532, Haedo (1706), Prov. Buenos Aires, Argentina.

Recibido: 05/12/2020 ; Aceptado: 28/02/2021

El presente artículo tiene como ﬁn el estudio preliminar para la selección de uno o más protocolos o estándares de co-

municación utilizando la técnica Power Line Communications, para poder generar una comunicación full duplex entre

un aerogenerador y un centro de control alimentado por el mismo aerogenerador, con la peculiaridad de que el men-

cionado aerogenerador se encuentra ubicado en una zona remota de la Patagonia Austral, trabajando bajo condiciones

climáticas severas.

Palabras Clave: Power Line Communications, protocolo, aerogenerador, condiciones climáticas severas.

The main purpose of this paper is to study the preliminary selection of one or more Power Line Communications

protocols or standards, to be used in a full duplex communication between a wind turbine and a command center

powered by this wind turbine. This situation considers that the wind turbine is located in an isolated area in the Patagonia

Austral region, working under severe climate conditions.

Keywords: Power Line Communications, protocol, wind turbine, severe climate conditions.

https://doi.org/10.31527/analesafa.2021.32.2.55 ISSN 1850-1168 (online)

I. INTRODUCCIÓN

La técnica conocida como Power Line Communication

(PLC) se basa en la utilización del mismo conductor de ali-

mentación de energía como canal de comunicación. De esta

forma, no se necesita realizar una instalación de comunica-

ción extra si lo que se desea es enviar o recibir un mensaje.

Debe considerarse que esta técnica trae la complejidad

que, dado que el canal de comunicaciones no está preparado

para el envío de mensajes, se deben zanjar ciertas complica-

ciones que no existirían en otros tipos de comunicaciones.

De la misma forma, al montar un mensaje sobre la señal

de energía, puede degradar la calidad de la energía que se

está transportando. A pesar de los inconvenientes que pre-

senta, la técnica PLC está ganando cada vez más terreno

en las comunicaciones, mostrando su aplicación en diferen-

tes situaciones que otras técnicas no podrían resolver con la

misma eﬁcacia o con mayor inversión.

A lo largo de este trabajo se presentan los retos que la

comunicación deseada deberá afrontar, teniendo en cuenta

que la zona de emplazamiento del aerogenerador a comu-

nicar es en la Patagonia Austral, donde deberá trabajar bajo

condiciones climáticas severas que se expondrán con poste-

rioridad.

También se tomaron por adelantado ciertas consideracio-

nes respecto a las características del tipo de aerogenerador

que se utilizará en esta comunicación.

* libarretaf@frsc.utn.edu.ar

El mensaje a comunicar, informa el estado general del

aerogenerador. Estos datos serán aportados por una cierta

cantidad de sensores, que también se describen en este ar-

tículo. El número de sensores a utilizar, darán noción de la

cantidad de información que se desea enviar a través de la

mencionada comunicación.

Por último, se presenta un relevamiento de los protocolos

y estándares más utilizados en la técnica PLC, lo que lle-

vó a la selección de aquellos de interés para la aplicación

propuesta.

La técnica PLC ha sido ampliamente usada, presentado

una amplia gama de aplicaciones [1], sin embargo, su em-

pleo en la Argentina con la intención de ser utilizada en este

tipo de aplicaciones no registra antecedentes. Actualmente

sus usos son muy variados; en particular esta técnica se en-

cuentra asociada al uso de Smart Grid (Red eléctrica Inteli-

gente) [2], ya que no requiere una instalación especíﬁca pa-

ra la comunicación entre partes, utilizando el tendido eléc-

trico existente. Sin embargo, sus usos se incrementan día a

día, encontrando tendencias en diferentes aplicaciones. En

particular existen tres ramas que van ganando terreno:

Power Line Communication de acceso (Access PLC),

proporcionado por las empresas proveedoras de ener-

gía quienes ofrecen internet a través de los cables de

baja tensión, transmitiendo entre frecuencias de 1.6 y

40 MHz. De momento es una utilización poco difun-

dida [3] pero de a poco nuevas empresas van incorpo-

rando este servicio a nivel internacional.

Power Line Communication para control y transmisión

de datos (Control PLC), lo que posteriormente dio lu-

gar a la domótica [4], utilizada principalmente para

lectura de sensores y realización de acciones de con-

trol dentro de hogares.

Power Line Communication para administrar una Lo-

cal Area Network (LAN) dentro de ediﬁcios (in-home

PLC) [5]. Creada originalmente en Estados Unidos y

muy utilizada en Japón, esta tecnología se utiliza para

crear una red de alta velocidad dentro de un ediﬁcio, de

extrema seguridad ya que sólo se puede acceder desde

alguna de las terminales de la red. En los últimos tiem-

pos esta tecnología ha tendido a ser aplicada en otros

recintos cerrados, como vehículos [6], aplicaciones na-

vales [7], aeronaves [8] y trenes [9].

Sin embargo, existen otros usos que aún no han sido ma-

sivos para esta técnica como lo es la aplicación de PLC para

áreas rurales o zonas remotas. Dado que en estas áreas ge-

neralmente las compañías telefónicas o de cable no poseen

proyecciones de tendido eléctrico, las señales de radio son

pobres y la comunicación satelital es extremadamente cos-

tosa. Esta técnica puede llegar a ser una gran solución, es-

pecialmente en lo que se reﬁere a mediciones y recopilación

de información de sensores.

El objetivo de este estudio es establecer posibles proto-

colos de envío de datos por medio de la técnica PLC, para

la medición de parámetros de un aerogenerador de 100 kW

de eje vertical, con la intención de monitorear su funciona-

miento bajo condiciones climáticas severas.

El ﬁn de la comunicación es establecer un envío constan-

te de mensajes en tiempo real, del estado del aerogenerador

para poder realizar una detención del funcionamiento en ca-

so de emergencia, comandado desde el centro de control.

En la Fig. 1 se muestra un esquema de la comunicación

tipo Power Line Communication propuesta.

FIG. 1: Esquema de la comunicación bidireccional tipo PLC entre

un aerogenerador y una vivienda o centro de comando.

II. CONDICIONES GEOGRÁFICAS Y CLIMÁTI-

CAS

Condiciones climáticas severas

La comunicación propuesta debe realizarse entre un ae-

rogenerador y una vivienda o centro de comando, con la

peculiaridad de que dicho aerogenerador estará trabajando

en alguna zona remota y aislada, donde los vientos son muy

fuertes, aumentando la potencia eléctrica generada y por en-

de la eﬁciencia del aerogenerador. Es decir, que va a ope-

rar bajo las exigencias climáticas presentes en la Patagonia

Austral.

Estas condiciones hostiles, contemplan bajas temperatu-

ras, con presencia de escarcha desde el otoño. Los constan-

tes vientos fuertes [10], de dirección cambiante, capaces de

arrastrar pequeños objetos, que pueden dañar las condicio-

nes físicas del aerogenerador de manera simple. Agregado a

esto, debe considerarse que, en épocas invernales, las gran-

des nevadas bloquean las rutas de acceso, de modo que, si

surge una avería en el aerogenerador, no podrá repararse

hasta la primavera. La ﬁnalidad de la comunicación es mo-

nitorear el estado general del aerogenerador para evitar que

se llegue a este caso.

Teniendo esto en cuenta, es importante contar con un nú-

mero de sensores, capaces de soportar tanto las bajas tem-

peraturas, como la acumulación de escarcha, ya que estos

se verán tan afectados como la estructura propia del aeroge-

nerador.

Cabe aclarar que, para plantear un panorama más espe-

cíﬁco, que los aerogeneradores de eje horizontal comercia-

les no están preparados para trabajar bajo estas condiciones

dado que la tendencia es que produzcan mayor energía con

menor velocidad de viento, tendiendo a detener su marcha a

velocidades (velocidad m/s) similares a la media presente a

30 m de altura en la Patagonia Austral, en particular puede

nombrarse como sitio de emplazamiento, la Escuela Rural

◦

26 “Las Vegas”, ubicada a 90 km de la ciudad de Río

Gallegos en la provincia de Santa Cruz. Se seleccionó para

esta aplicación un aerogenerador de eje vertical, de baja po-

tencia [11, 12] (100 kW) tipo H-rotor, similar al diseñado

y construido por la Universidad Tecnológica Nacional Fa-

cultad Regional Santa Cruz [13] que se muestra en la Fig.

2. Esta potencia es suﬁciente teniendo en cuenta las necesi-

dades básicas de un puesto vial aislado, o una vivienda tipo

dentro de un casco de estancia.

FIG. 2: Ejemplo de aerogenerador considerado para la aplicación

propuesta

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Sensores

Para tener una idea de la cantidad de información que

se desea enviar en la comunicación propuesta, se realizó

un estudio basado en los posibles sensores que podían lle-

gar a utilizarse para tener información del estado general

del aerogenerador. Entre los sensores seleccionados se en-

cuentran: sensor de temperatura, humedad, presión, galgas

extensiométricas (deformación), velocidad (para ser colo-

cados en palas), velocidad de rotación de eje y vibraciones.

Además, se contempla la medición de parámetros eléctri-

cos, como ha de ser la potencia activa, tensión y corriente,

para monitorear la señal de salida que el aerogenerador en-

trega.

Además, si la zona donde se instalará el aerogenerador lo

permite, se podrá instalar una estación meteorológica que

soporte clima extremo. De esta manera se podrán conocer

las condiciones climáticas in situ y en tiempo real, transmi-

tiendo por la misma línea la información de los parámetros

atmosféricos, así se podrán conocer todas las variables me-

teorológicas.

Las condiciones que los sensores deben soportar son las

condiciones climáticas severas presentadas en la sección an-

terior. Estas condiciones pueden variar a lo largo del año de-

pendiendo de si se considera la zona cordillerana o costera

del país, la zona costera presentará mayores días de vien-

to como pueden ser las estancias alrededor de la ciudad de

Río de Gallegos donde, por ejemplo, podemos encontrar la

escuela rural Las Vegas, que carece de tendido eléctrico;

mientras que la zona cordillerana presentará mayores preci-

pitaciones, especialmente en inverno con grandes nevadas.

Sin embargo, las exigencias propuestas se presentan a lo

largo de la Patagonia Austral.

Con esto en mente, se deben tener ciertas consideraciones

respecto a la elección de los sensores a utilizar. En particu-

lar, los sensores de temperatura y humedad suelen conse-

guirse comercialmente como un solo encapsulado. Sin em-

bargo, para esta aplicación, dado que el rango de tempe-

ratura de trabajo del sensor será entre los −30

◦

C y 30

◦

se preﬁere optar por sensores separados. Considérese que

ambos deben cumplir con las especiﬁcaciones de empaque

solicitadas para trabajar al exterior, ya que estará expuesto

a las condiciones climáticas mencionadas previamente.

También se contará con un segundo sensor de tempera-

tura, de diferentes características, que se alojará en el ro-

tor para controlar su temperatura. Este sensor tendrá menor

rango de temperaturas de trabajo y menos exigencias res-

pecto al empaque, pero mayor exactitud que el presentado

anteriormente. De este modo, ante una irregularidad, se de-

be poder captar en tiempo real el incremento de temperatura

en el rotor, antes que alcance un valor que ponga en peligro

su funcionamiento.

Respecto a la exactitud, otros sensores a tener en cuen-

ta cuya performance debe ser notoria, son los sensores de

presión y de deformación. Esto se debe a que los fuertes

vientos tenderán, en principio, a aplicar grandes exigencias

a la estructura general del aerogenerador, y en particular en

las palas. Allí es donde se verán los primeros signos de ago-

tamiento ante los cuales se deberá ordenar el detenimiento

del aerogenerador desde la central de comando.

Las mismas consideraciones deben tenerse en cuenta pa-

ra los sensores de vibración, ya que su lectura en conjunto

con la presión, y deformación, darán información del estado

físico del aerogenerador.

Por último, respecto a la medición de los parámetros eléc-

tricos que caracterizan la energía entregada por el aerogene-

rador servirán no sólo para tener noción del funcionamiento

del generador, sino para realizar un posterior relevamiento

de la capacidad del mismo para trabajar bajo condiciones

climáticas severas.

III. MÉTODOS

La técnica de comunicación conocida como PLC cuenta

con diferentes protocolos y estándares propuestos en dife-

rentes países según la aplicación que se requiera. Sin embar-

go, no existe actualmente una estandarización o un criterio

de normalización que sea adoptado mundialmente relacio-

nado con esta técnica. En particular, en Argentina, no hay

antecedentes respecto a ningún protocolo o estándar rela-

cionado a PLC a nivel nacional.

En general, los protocolos y estándares para PLC mues-

tran tendencias marcadas, enfocándose en comunicaciones

múltiples, intentando abarcar cada vez más puntos de cone-

xión con otros sistemas de comunicación u otros elementos,

interconectándolos en vista de grandes proyectos, como es

el uso de Smart Grid. Este escenario puede verse con cla-

ridad en lo que respecta en particular a comunicaciones del

tipo Narrowband PLC o PLC de banda estrecha.

Otros tienden a aumentar la seguridad de envío de paque-

tes, a gran velocidad, como es a lo que apuntan las comu-

nicaciones del tipo Broadband PLC o PLC de banda ancha.

Broadband PLCs fue diseñado para redes de área hogareña

o Home Area Networks (HANs), que operan en el rango de

frecuencias de 1.8 a 250 MHz y posee la posibilidad de ma-

nejar paquetes de información a gran velocidad, del orden

de varios cientos de megabits por segundo.

Por el contrario, Narrowband PLCs fue diseñado para re-

des de área de mayor tamaño conocidas como Redes de

Área de Vecindario o Neighbor Area Networks (NANs).

Opera en un rango de frecuencias que abarca hasta los 500

kHz, con una velocidad nominal de datos o Data Rate del

orden de los kbit por segundo. Pudiendo soportar hasta una

velocidad de 500 kbps para cubrir grandes distancias sin

necesidad de repetidoras.

Las técnicas y los procedimientos varían, pero todos los

protocolos y estándares presentados apuntan a lograr un en-

vío y recepción de paquetes exitosos, garantizando una bue-

na Relación Señal Ruido o Signal to Noise Ratio (SNR) y

baja Tasa de Error de Bit o Bit Error Rate.

Basado en las diferentes técnicas utilizadas en los men-

cionados protocolos y estándares, es que se realizó el estu-

dio y análisis de los protocolos disponibles en la bibliogra-

fía internacional, que pretenden ser lo más adecuados para

la situación propuesta. Esta es una comunicación bidirec-

cional entre un aerogenerador, que trabaja bajo condiciones

climáticas severas, y una vivienda/centro de control, capaz

de accionar una parada o marcha de emergencia en caso de

que la información recibida lo advierta.

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Protocolos y estándares más utilizados

En la presente sección se muestra un resumen de los pro-

tocolos y estándares tenidos en cuenta para llegar a la selec-

ción ﬁnal de uno o varios protocolos que pueden ajustarse

a la comunicación propuesta en este artículo. Se tomaron

en cuenta tanto protocolos como estándares, ya que en di-

ferentes bibliografías ciertos estándares se presentan como

protocolos y viceversa. Para evitar esta distinción, se consi-

deraron ambos, dado que el objetivo del presente trabajo es

determinar y seleccionar el mejor modelo de comunicación,

sin importar a cuál corresponda. A continuación, se brinda

una breve descripción de los protocolos y estándares más

utilizados.

PRIME [14] (Power Line Intelligent Metering Evolu-

tion): Este protocolo es uno de los más populares pa-

ra PLC de banda estrecha o Narrowban PLC. Origi-

nalmente se creó para cumplir con las necesidades de

normalización en aplicaciones de Medición Avanzada

de Infraestructuras o Advanced Metering Infrastruc-

ture (AMI), en particular orientado a la medición de

consumo de energía. Este protocolo, diseñado para cu-

brir grandes distancias, se suele aplicar como una co-

municación bidireccional entre los medidores de ener-

gía, ubicados en la vivienda de los consumidores, y las

compañías que aplican las tarifas de consumo eléctri-

co.

G3 PLC [15]: Es un protocolo de PLC de banda estre-

cha o Narrowban PLC, diseñado por la Alianza G3-

PLC (G3-PLC Alliance), cuyo ﬁn se basa en aumentar

la robustez de la comunicación, en particular haciendo

modiﬁcaciones en la capa física de la comunicación y

la codiﬁcación del canal. Esta modiﬁcación lleva a su

vez a disminuir la velocidad de transmisión.

ITU-T [16]: Protocolo establecido por Smart Grid Fo-

cus Grup, con el ﬁn de desarrollar, en cooperación con

las normas ISO/IEC, un grupo de recomendaciones pa-

ra ser aplicadas a la hora de realizar comunicaciones

del tipo: Smart Grid, aplicaciones inteligentes, AMI,

entre dispositivos de manejo de energía, sistemas de

gestión de energía, carga de vehículos eléctricos y apli-

caciones de automatización hogareña.

El principal objetivo de este protocolo es poder obte-

ner una mayor área de cobertura, rendimiento y ﬁabi-

lidad, disminuir el ruido impulsivo propio del canal,

y aumentar la inmunidad a cambios producidos por el

canal de comunicación. Todo esto se desea alcanzar

manteniendo una baja complejidad y bajo consumo de

potencia.

En comparación con los demás protocolos, este es el

menos probado en campo.

IEEE 1901.2 [17]: Este estándar fue diseñado para so-

portar aplicaciones de Smart Grid, como medidores de

energía inteligente, estaciones de carga de vehículos

eléctricos, redes para áreas hogareñas en Broadband

PLC y comunicaciones con paneles solares.

Comparado con los demás protocolos, IEEE 1901.2

ofrece mayor velocidad de comunicación (hasta 500

kbps). Originalmente fue concebido para trabajar con

media y baja tensión, siendo capaz de soportar co-

municaciones a través de transformadores. Este están-

dar está basado en el protocolo antes mencionado G3-

PLC.

En la Tabla 1 se presenta un resumen de las principales

características de los mencionados protocolos y estándares.

TABLA 1: Tabla de principales características de protocolos y es-

tándares más utlizados en PLC.

Protocolo

Banda de

frecuencias

[kHz]

Tasa máxima

de transmisión

[kbps]

Técnicas de

modulación

[17]

PRIME 3 a 500 128.6

DBPSK

DQPSK

G3 PLC 10 a 490 207.6

DBPSK

DQPSK

D8PSK

Robust DBPSK

Super Robust

DBPSK

ITU-T 5 a 143 100

16 QAM

QPSK

BPSK

IEEE

1901.2

10 a 490 500

DBPSK

DQPSK

D8PSK

Robust DBPSK

Super Robust

DBPSK

Dentro de los protocolos y estándares más conocidos, hay

dos en particular que se repiten ampliamente en la biblio-

grafía; estos son PRIME y G3- PLC [18]. Sin embargo, pue-

den también encontrarse comparaciones entre IEEE 1901.2

y G3 PLC [19] ya que uno está basado en el otro, y con

menores resultados, las comparaciones entre ITU-T y IEEE

1901.2 [20].

Otros protocolos y estándares

Dada la aplicación que se quiere implementar en base a

una comunicación/enlace para una vivienda, también se tu-

vieron en cuenta los protocolos y estándares más utilizados

en automatización de hogares.

X10[21]: La tecnología X10 es uno de los protocolos

más antiguos de PLC. Usa una modulación de pul-

sos cortos similar a Amplitud Shift Keying (ASK) para

transmitir la información. Diseñado para cubrir gran-

des distancias, originalmente era sólo unidireccional,

pero con el tiempo se fue adaptando a una comunica-

ción bidireccional. Sin embargo, su velocidad de envío

o tasa de transmisión sigue siendo muy baja, del orden

de los 60 kbps. Su uso principal es en control de ilu-

minación.

CEBus[22]: Este protocolo usa un modelo de comuni-

cación de punto a punto para que cada nodo en la red

pueda tener acceso cada vez que lo necesite. La capa

física de este protocolo utiliza una tecnología de modu-

lación de espectro ensanchado o Spread specturm (SS)

patentada por Intellon Corporation, que a diferencia de

las otras técnicas de espectro ensanchando, cambia el

valor de la frecuencia dentro de la banda de frecuencias

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mientras se está realizando la transmisión de informa-

ción. Este protocolo suele utilizarse para aplicaciones

de control de iluminación en oﬁcinas y hogares.

KNX [23]: Conocido como estándar ISO/IEC 14543-3

EIB/KNX, este es un estándar abierto para automación

y comunicación dentro de ediﬁcios. Está optimizado

para aplicaciones de control de baja velocidad como

sistemas de iluminación. Cabe destacar que compara-

do con X10 este protocolo es más costoso de aplicar.

LONWorks[24]: Protocolo de comunicación punto a

punto desarrollado por CENELEC. Utiliza técnicas de

espectro ensanchado para evitar las interferencias cau-

sadas por el ruido. Tiene la peculiaridad de utilizar un

correlacionador multi-bit para preservar los datos en

presencia de ruido, con una técnica de cancelación de

ruido impulsivo patentada. Su mayor uso es en auto-

matización de hogares.

ISO 10368:2006 (E) [25]: Originado principalmente

para control de refrigeración en conteiners dentro de

barcos. Posee baja tasa de transmisión y se basa en un

mensaje de 8 bits con un bloque de corrección de erro-

res.

AMIS CX1-Proﬁle [26]: Conocido como protocolo

AMIS PLC de Siemens, este protocolo es utilizado pa-

ra distribución de energía de baja tensión entre nodos

y medidores de energía. La transmisión en la capa fí-

sica se basa en saltos de frecuencia con tecnología de

espectro ensanchado; como desventaja respecto a los

demás protocolos es que la inﬂuencia de la red eléctri-

ca puede causar perdida de paquetes.

Digital STROM [27]: Diseñado principalmente para

uso hogareño, puede utilizarse de forma simultánea pa-

ra múltiples departamentos en un ediﬁcio de modo que

cada departamento tenga su conexión independiente.

Posee modulación del tipo switch On/Off por lo que la

instalación a utilizar como canal de comunicación no

necesita acoplamientos capacitivos ni aislación galvá-

nica. Utiliza una arquitectura de tipo maestro/esclavo.

En la Tabla 2 se muestran las principales características

de los mencionados protocolos y estándares.

TABLA 2: Características principales de los protocolos y están-

dares más utilizados en automatización hogareña

Protocolo

Banda de

frecuencias

[kHz]

Tasa máxima

transmisión

[kbps]

Técnicas de

modulación

X10 95 a 125 60

Pulsos cortos

de 120 kHz

CEBus 100 a 400 10 SS

KNX 110 1,2 BFSK

LONWorks 125 a 140 5,4 BPSK

ISO

10368:2006

(E)

53,9 a 56,1 1,2

FSK

BPSK

AMIS CX1-

Proﬁle

39 a 90 30 DPSK

Digital

STROM

10 a 120 N.A.

On/Off

switching

Consideraciones a tomar para la elección de protocolos

y estándares a utilizar

En gran parte de la bibliografía se han realizado compa-

raciones de protocolos, sobre todo entre los que tienden a

cubrir las mismas necesidades. En estos escritos, un pun-

to de interés recurrente es la seguridad. En aplicaciones de

Broadband PLC se recalca la seguridad respecto a instruc-

ciones externas, mientras que en Narrowband PLC se men-

ciona por capa del modelo OSI donde se encuentran las me-

didas de seguridad correspondientes, que generalmente se

corresponden con la capa de acceso al medio (MAC).

Otra consideración de interés que se suele tener es la de-

dicación de una parte del protocolo a evitar que otro tipo

de señales, como pueden ser de radio frecuencia o de WIFI,

afecte las condiciones de canal, más allá de las diﬁcultades

con las que ya cuenta. Sin embargo, en el caso presentado,

dado que se trata de una zona aislada tanto de población,

como ser señales externas o posibles intrusiones, no se to-

maron en cuenta ninguna de estas consideraciones mencio-

nadas anteriormente, centralizando el interés en otros ele-

mentos ofrecidos por los protocolos.

La distancia que debe recorrer el mensaje queda repre-

sentada por la distancia entre la ubicación de la central de

control y el aerogenerador. Considerando que el aerogene-

rador escogido no precisa estar ubicado a gran altura para

funcionar y no resulta invasivo visual ni sonoramente, no

es necesario que exista una gran distancia ente el aeroge-

nerador y la central de control. De modo que dentro de la

selección no es necesario contar con un protocolo que se

oriente principalmente a cubrir grandes distancias.

Lo primero que se tomó en cuenta es la robustez que pre-

senta el protocolo. Dado que en la situación propuesta tanto

el aerogenerador como la vivienda no cuentan con la po-

sibilidad de mantenimiento durante los meses del invierno,

tampoco puede contarse con mantenimiento para el sistema

de comunicación, debiendo ser robusto y ﬁable.

Por otro lado, no debe perderse de vista que la propuesta

es una comunicación tipo PLC por lo que, el modo en que

el protocolo asegura el estado del mensaje, para evitar la

pérdida de paquetes es de suma importancia. De la misma

forma, dado que se desea que la comunicación sea bidirec-

cional y en tiempo real, se tuvo en cuenta que el protocolo

debe asegurar ambas características de la comunicación.

Por último, si bien la velocidad de envío es algo a tener

en cuenta, no es la principal característica en la que se basó

la búsqueda del protocolo más adecuado. Sin embargo, una

vez realizada la primera preselección, se consideraron otras

prioridades cuyos factores resultaron de mayor interés.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Como se mencionó anteriormente, aquellos protocolos

que presenten problemas como pérdida de paquetes o que

deban contar con mayor mantenimiento quedaron descarta-

dos debido a que se necesita que la comunicación sea robus-

ta. En este caso, se desechó la idea de aplicar AMIS CX1-

Proﬁle al igual que Digital STROM.

Por otro lado, ISO 10368:2006 (E) limita el largo del

mensaje, y considerando que nuestro mensaje será extenso,

teniendo en cuenta el número de sensores que se consideran

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en el aerogenerador, se descartó este protocolo.

Se mencionó que la velocidad de transmisión de datos

no fue una razón de descarte del protocolo, sin embargo, si

lo que se desea es tener una comunicación en tiempo real

existen ciertos protocolos que se debieron considerar como

últimos en prioridad, dado que la taza de envío de datos está

muy por debajo de los demás protocolos. Estos son KNX,

LONWorks e ISO 10368:2006 (E) que ya había sido des-

cartado por limitar el tamaño de paquete.

Comparando el rendimiento de X10 con CEBus, se en-

contró que para la aplicación solicitada X10 se desempeña

de mejor manera que CEBus, el cual está pensado para otro

tipo de aplicaciones, por lo que se descartó CEBus y se re-

servó para su posterior evaluación el protocolo X10.

Cabe destacar que en la selección de los protocolos a apli-

car no se habla del costo asociado. Con respecto a la parte

económica, los mayores costos se reparten entre el aeroge-

nerador, el inversor y el tendido de cables. Siendo el costo

del sistema de comunicación asociado al protocolo selec-

cionado muy inferior respecto del monto total. En particu-

lar la técnica PLC suele representar poco costo debido a que

se reduce a una sola conexión entre la fuente de alimenta-

ción y el sitio de consumo, cuando otras técnicas demandan

instalar separadamente el cableado de energía y el de datos.

Sin embargo, considerando que la aplicación que se pre-

senta en este artículo está orientado a dar energía en zonas

aisladas, cualquier instalación, incluyendo la colocación del

aerogenerador, es inferior al costo que representaría trazar

el tendido eléctrico existente hasta los sitios de interés. Por

esta razón es que no se realizó un estudio económico a la

hora de elegir el protocolo a seleccionar.

Considerando los protocolos más utilizados, ITU-T es el

de menor rendimiento comparado con los demás, por lo que

no se consideró en la selección.

El protocolo IEEE 1901.2 muestra características muy

similares al G3 PLC, esto se debe a que el primero está

basado en el segundo. Dado que se escogieron protocolos

que pueden acabar siendo modiﬁcados para su aplicación,

y considerando que la aplicación original a la que se orien-

ta el protocolo IEEE 1901.2 no concuerda con la que se

le pretende dar a la comunicación propuesta, se escogió el

protocolo G3 PLC quedando descartado el IEEE 1901.2.

Finalmente, los protocolos escogidos para la comunica-

ción bidireccional entre un aerogenerador que trabaja baja

condiciones climáticas severas y un centro de comando son:

X10, PRIME y G3 PLC.

Discusión

Antes que nada, lo que se debe tener en cuenta es que

la elección realizada en el punto anterior se basó en la in-

formación recopilada a través de una exhaustiva búsqueda

bibliográﬁca. En particular, considerando que era necesario

realizar un relevamiento de los protocolos disponibles, nos

permitió acercarnos a la selección ﬁnal. Sin embargo, a esta

decisión ﬁnal se le debe sumar algún otro tipo de compro-

bación, como una propuesta de simulación [28] o prueba en

campo[29] para poder obtener resultados concretos y reales

que son cruciales y de mayor utilidad antes de seleccionar

el protocolo ﬁnal.

La elección realizada tampoco asegura una decisión ﬁ-

nal, ya que puede que estos protocolos se utilicen de ba-

se, sabiendo que han sido aplicados, y que su rendimiento

es bueno, para posteriormente diseñar uno que se ajuste de

mejor manera a la aplicación propuesta en este artículo.

Cabe aclarar que en la búsqueda bibliográﬁca se encon-

traron más protocolos que los presentados, como por ejem-

plo el uso de protocolos que no pertenecen exclusivamente

a PLC [30], o combinación de tecnologías. No obstante, só-

lo se consideraron los presentes debido a que no siempre

se encontró suﬁciente información como para poder reali-

zar una comparación entre ellos. De la misma forma, otros

no tenían antecedentes de haber sido aplicados en la prácti-

ca, por lo que sus resultados eran puramente teóricos. Pese

a lo expuesto, cabe la posibilidad que alguno de ellos haya

podido ser seleccionado, de existir más material disponible

al respecto, por lo que se recalca que la selección ﬁnal a la

que se llegó es basada en los protocolos presentados en este

artículo.

V. CONCLUSIÓN

Se redujo la selección a tres protocolos que pueden ser

utilizados para realizar una comunicación tipo Power Line

Communication entre un aerogenerador de eje vertical, que

funciona bajo condiciones climáticas severas y un centro

de comando o vivienda, que es alimentado con la energía

generada por dicho aerogenerador. Como resultado y basa-

do en las características presentadas en diferente material

bibliográﬁco, se escogieron los protocolos X10, protocolo

utilizado en automatización de hogares, PRIME, protocolo

muy utilizado en Narrowband PLC y el protocolo G3 PLC

cuya característica principal es la robustez que presenta.

A partir de esta selección, como trabajo a futuro se pro-

pone realizar estudios que consten en otro tipo de corrobo-

ración, que no sea basado en búsqueda bibliográﬁca, para

poder conocer cuál de estos protocolos se ajusta mejor a las

necesidades de la aplicación propuesta, o si es conveniente

modiﬁcarlos en búsqueda de un mejor rendimiento para esta

aplicación, lo que daría como resultado un nuevo protoco-

lo de comunicación destinado a alimentar un aerogenerador

para regiones aisladas de la Patagonia Austral.

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