Medios de transmisión: definición, tipos y usos en energía y señales

Descubre qué son los medios de transmisión, tipos y usos en energía y señales: cables, aire, líquidos y más. Ventajas, ancho de banda, coste y alcance para elegir la mejor opción.

Un medio de transmisión es algo (sólido, líquido, gas o plasma) que puede transmitir energía. Por ejemplo, el medio de transmisión de los sonidos suele ser el aire. Pero el sonido también puede transmitirse a través de sólidos y líquidos. Un cable puede transmitir electrones en forma de electricidad. Cada medio de transmisión tiene sus ventajas y desventajas. Pueden ser cosas como el coste, el ancho de banda (o la cantidad de algo que se puede transmitir), la velocidad de la transmisión y el alcance.

¿Qué es un medio de transmisión?

Un medio de transmisión es cualquier material o espacio por el que se propaga energía o información en forma de ondas, partículas o flujo térmico. Puede ser un material físico (como un metal, agua o aire) o un espacio vacío (por ejemplo, la propagación de ondas electromagnéticas en el vacío). Los medios definen cómo se comportan las señales: su velocidad, atenuación, dispersión y susceptibilidad al ruido.

Tipos principales de medios de transmisión

• Medios mecánicos (ondas mecánicas): requieren un material para propagarse. Incluyen ondas sonoras y sísmicas. Se clasifican en longitudinales (como el sonido en aire) y transversales (ondas en cuerdas y algunas ondas en sólidos).
• Medios electromagnéticos: la energía y la información viajan en forma de campos eléctricos y magnéticos. Pueden propagarse en el vacío (radio, microondas, luz) o guiadas por estructuras (cables coaxiales, líneas de transmisión, fibras ópticas).
• Medios conductores: conductores eléctricos como cobre o aluminio, donde la energía eléctrica se transmite mediante el movimiento de cargas (electrones). Se usan en líneas de transmisión de energía y cables eléctricos.
• Medios ópticos: fibras ópticas y otros guías de onda para luz, que transmiten señales mediante pulsos de luz con muy alto ancho de banda y baja pérdida en comparación con el cobre.
• Medios fluidos: líquidos y gases que transmiten energía térmica y ondas (por ejemplo, agua para sonido submarino o aire para sonido en atmósfera).
• Plasma y medios ionizados: en los que las propiedades eléctricas y magnéticas permiten fenómenos de transmisión distintos (por ejemplo, en ciertos dispositivos de plasma o en la ionosfera para la propagación de radio).

Propiedades importantes de un medio

• Velocidad de propagación: la rapidez con que la información o energía se desplaza por el medio (p. ej., la velocidad del sonido en aire ≈ 343 m/s; en agua ≈ 1 480 m/s; en acero ≈ 5 000 m/s; la luz en vacío ≈ 3·10⁸ m/s).
• Atenuación: pérdida de energía con la distancia. Materiales distintos y frecuencias distintas tienen atenuaciones diferentes.
• Ancho de banda: la cantidad de información que el medio puede transportar por unidad de tiempo. Las fibras ópticas ofrecen anchos de banda mucho mayores que los cables de cobre.
• Inmunidad al ruido e interferencias: algunos medios (p. ej., fibra óptica) son menos susceptibles al ruido electromagnético que otros (p. ej., cables eléctricos).
• Distorsión y dispersión: ancho espectral y cómo las diferentes componentes de frecuencia viajan a distintas velocidades, lo que puede limitar la calidad de la señal.
• Coste y facilidad de instalación y mantenimiento: influencia práctica para la elección del medio.

Usos en transmisión de energía

• Transmisión eléctrica: líneas de alta tensión, cables submarinos y redes de distribución transmiten potencia mediante corrientes eléctricas a través de conductores. Se considera la eficiencia, pérdidas por resistencia, efecto corona y coordinación con transformadores.
• Transmisión térmica: conducción, convección y radiación en sólidos, líquidos y gases para transferir calor (por ejemplo, circuitos de refrigeración, intercambiadores de calor).
• Transporte de energía en forma de ondas: en algunos sistemas se usa energía acústica o mecánica (bombas hidráulicas, energía de las olas) que se transmite a través de fluidos o estructuras físicas.

Usos en transmisión de señales (comunicación y sensado)

• Telecomunicaciones: radio, microondas, satélites y fibra óptica para voz, datos y video. La elección depende de alcance, ancho de banda y coste.
• Redes de datos: cables de cobre (UTP, coaxial) y fibras ópticas en redes LAN, metropolitanas e intercontinentales.
• Sistemas acústicos y sonar: en aplicaciones submarinas y médicas (sonar y ultrasonido), donde el medio (agua o tejido) es imprescindible.
• Sensores y medición: muchos sensores dependen del medio: sensores acústicos, sensores de presión en fluidos, sensores ópticos para detección remota.
• Aplicaciones médicas: ultrasonidos para diagnóstico, endoscopia óptica basada en fibras, y técnicas que emplean ondas electromagnéticas (rayos X, resonancia magnética).

Comparaciones prácticas y criterios de selección

• Cobre vs fibra óptica: el cobre es económico y fácil de manejar, pero tiene mayor atenuación y es sensible a interferencias electromagnéticas. La fibra ofrece mayor ancho de banda, menor pérdida y es inmune a EMI, aunque su instalación puede ser más costosa y frágil.
• Aire vs agua vs sólido para sonido: el sonido viaja más rápido y con menor atenuación en agua y sólidos que en aire; por eso el sonar funciona bien en el agua y las vibraciones estructurales se propagan eficientemente en metales.
• Señal eléctrica vs propagación de campo electromagnético: aunque los electrones en un conductor se mueven lentamente (velocidad de deriva baja), la señal electromagnética se propaga cerca de la velocidad de la luz en el medio.

Factores prácticos a considerar

• Distancia y alcance requeridos
• Ancho de banda y latencia
• Ambiente (humedad, temperatura, interferencias)
• Seguridad y protección frente a fallos
• Costes iniciales y de mantenimiento
• Regulaciones y compatibilidad con infraestructuras existentes

En resumen, la elección de un medio de transmisión depende de la naturaleza de la energía o señal a transmitir, los requisitos de rendimiento (velocidad, ancho de banda, ruido), las condiciones ambientales y el coste. Comprender las propiedades físicas de cada medio permite diseñar sistemas más eficientes y adecuados para la aplicación buscada.

Telecomunicaciones

Medios físicos: son en realidad hilos o cables utilizados para conectar dos o más dispositivos. Pueden ser cables de par trenzado, coaxiales y de fibra óptica. Los cables de par trenzado se utilizaban tradicionalmente en las líneas y cables telefónicos. Pero siguen siendo muy utilizados en redes y otros usos. Se llaman cables de par trenzado porque tienen muchos hilos finos y aislados trenzados entre sí en un circuito equilibrado. Los cables de par trenzado pueden contener hasta 4.200 pares de hilos.

Cable de par trenzado

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