Desafíos de la Energía a través de Ethernet (PoE)
Imagina que estás instalando una red para alimentar dispositivos a través de un solo cable Ethernet. Estás trabajando con cámaras IP, teléfonos VoIP, puntos de acceso WiFi, o incluso con dispositivos IoT. Con la tecnología Power over Ethernet (PoE), puedes reducir costos, minimizar el desorden de cables y hacer instalaciones más limpias. Pero hay un reto técnico fundamental que puede afectar el rendimiento de tu red: la distancia.
A medida que aumenta la longitud del cable Ethernet, también lo hacen las caídas de voltaje. Si el cable es demasiado largo, el voltaje puede reducirse tanto que los dispositivos no funcionarán correctamente o podrían desconectarse por completo. Entonces, ¿qué distancia soporta realmente cada estándar de PoE antes de que el voltaje comience a degradarse? Si eres un ingeniero de sistemas o TI, entender estos límites es esencial para garantizar el éxito de tu proyecto de red.
En este artículo, vamos a analizar los diferentes estándares PoE, su relación con la distancia máxima y cómo evitar problemas de caída de voltaje. Incluimos ejemplos prácticos y tablas comparativas para que puedas diseñar redes más eficientes y sin sorpresas.
¿Qué es PoE y cómo funciona?
Para tener más contexto sobre PoE te invitamos a visitar nuestra entrada anterior de blog donde explicamos qué significa PoE y para qué sirve: ¿Qué es PoE o Power Over Ethernet?
Estándares PoE y su relación con la distancia máxima
Existen diferentes estándares de PoE, cada uno con capacidades de potencia y distancia máximas distintas. A medida que aumenta la potencia que un dispositivo PoE puede suministrar, también aumentan las posibles distancias a las que puede operar sin sufrir una caída de voltaje significativa.
Para más detalles de estándares PoE puedes consultar aquí: PoE Estándares de Power Over Ethernet
A continuación, se presentan los principales estándares PoE y sus capacidades:
| Estándar PoE | Potencia Suministrada (PSE) | Potencia Recibida (PD) | Distancia Máxima (m) | Voltaje (VDC) |
|---|---|---|---|---|
| PoE (IEEE 802.3af) | 15.4 W | 12.95 W | 100 metros | 44-57 V |
| PoE+ (IEEE 802.3at) | 30 W | 25.5 W | 100 metros | 50-57 V |
| PoE++ (IEEE 802.3bt, Tipo 3) | 60 W | 51 W | 100 metros | 50-57 V |
| PoE++ (IEEE 802.3bt, Tipo 4) | 100 W | 71.3 W | 100 metros | 50-57 V |
¿Por qué 100 metros?
En todos los casos mencionados, la distancia máxima teórica es de 100 metros, que es la longitud máxima permitida o longitud segura para un segmento de cableado Ethernet según las normas internacionales. Sin embargo, este valor puede variar dependiendo de las condiciones reales de la instalación.
Por ejemplo, podrías llegar a exceder los 100 metros y que el tipo de cable tenga una baja caída de voltaje y se logre tanto alimentar un equipo PoE como una velocidad de 1 Gbps, sin embargo podría ocurrir también lo opuesto, que en menos de 100 metros un mal cable o una mala instalación provoquen una caída de voltaje.
Impacto de la longitud del cable en la caída de voltaje
A medida que la longitud del cable aumenta, también lo hace la resistencia, lo que provoca una caída de voltaje. Esta caída puede resultar en la reducción de la potencia disponible para el dispositivo alimentado (PD), especialmente cuando se utilizan cables de calidad inferior o cuando el dispositivo está al límite de su consumo.
De forma general nos podríamos guiar por la siguiente tabla:
| Categoría del Cable | Calibre del Cable (AWG) | Resistencia Típica (Ohmios por metro) |
|---|---|---|
| Cat5e | 24 AWG | 0.188 Ω/m |
| Cat6 | 23 AWG | 0.15 Ω/m |
| Cat6a | 23 AWG | 0.14 Ω/m |
| Cat7 | 22 AWG | 0.1 Ω/m |
| Cat8 | 22 AWG | 0.09 Ω/m |
Fórmula para la caída de voltaje
La caída de voltaje en un cable Ethernet se puede calcular usando la fórmula:
Caída de Voltaje = I × R
Donde:
- I es la corriente en amperios.
- R es la resistencia del cable (medida en ohmios por metro).
En términos prácticos, esta fórmula sugiere que cuanto más largo es el cable, mayor será la caída de voltaje por efecto de una mayor resistencia. Para reducir este efecto, es recomendable usar cables de mayor calidad (como categoría 6 o 6a) y minimizar la longitud del cableado cuando sea posible.
Ejemplo de cálculo de caída de voltaje
Supongamos que estamos utilizando un sistema PoE que entrega 15.4 W a través de un cable Cat5e de 100 metros. Según el estándar PoE (IEEE 802.3af), el dispositivo recibirá hasta 12.95 W de potencia. Sin embargo, si el cable tiene una resistencia de 0.188 ohmios/metro (típico para Cat5e), y la corriente que circula es de 0.35 amperios, la caída de voltaje se calcularía como:
Caída de Voltaje = 0.35 A × (0.188 Ω/m × 100 m) = 6.58V
Con esta caída de voltaje, es posible que el dispositivo reciba menos potencia de la esperada, lo que puede generar fallas en su funcionamiento.
Mejores prácticas para maximizar el rendimiento de PoE
- Usar cables de mayor calidad: La resistencia en el cable disminuye al usar cables de categorías superiores como Cat6 o Cat6a. Estos cables también permiten mayores velocidades de transmisión de datos, lo que es ideal para aplicaciones que requieren alto ancho de banda.
- Reducir la distancia del cableado: Si la distancia supera los 100 metros, considera el uso de repetidores PoE o switches intermedios que actúen como regeneradores de señal y potencia.
- Planificar el consumo de energía de los dispositivos: Antes de la instalación, asegúrate de conocer el consumo de cada dispositivo y verifica que esté dentro de las capacidades del estándar PoE que estás utilizando.
- Realizar pruebas de caída de voltaje: Si estás cerca del límite de distancia o potencia, realiza pruebas para asegurarte de que los dispositivos reciben la potencia adecuada. En instalaciones críticas, se recomienda utilizar inyectores PoE de mayor capacidad o estándares superiores como PoE++.
Conclusiones
De lo anterior queda claro que a nivel estándar no deberíamos de superar los 100 metros, 100 es el numero mágico y seguro, sin embargo existen equipos que suministran PoE que aseguran que pueden llegar a más distancias para alimentar por ejemplo cámaras, sensores, dispositivos IoT y esto tiene que ver con que asumen que la pérdida en el cable no les impide alimentar este tipo de dispositivos.
En aplicaciones de CCTV o dispositvos IoT, donde se puede sacrificar ancho de banda pues con 100 Mbps es suficiente o 10 Mbps es suficiente y se pueden alimentar cámaras con voltajes moderados se puede torcer un poco el estándar para instalar cámaras a distancias superiores a 200 metros, pero es importante antes revisar las fichas técnicas de cada equipo en juego.
La clave está en comprender los límites de cada estándar PoE, la relación con la distancia y la resistencia del cable, y aplicar las mejores prácticas para minimizar las pérdidas de voltaje así como recordar que más distancia después de los 100 metros se puede pero siempre saldrá mal en los probadores de cable o certificadores porque aunque funcione está fuera del estándar.
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