1.7. Redes en estrella

1. La Topología en Estrella en el Entorno Industrial

En la planificación de infraestructuras de red (**UF1793**), la topología en estrella ha pasado de ser una alternativa al bus a convertirse en el estándar de facto para **Industrial Ethernet**. A diferencia del bus, donde todos los dispositivos comparten el mismo cable (dominio de colisión), en una estrella cada equipo dispone de un enlace punto a punto dedicado hacia un nodo central: el Switch Industrial. Esta arquitectura es la que permite que tecnologías como Profinet o EtherNet/IP alcancen velocidades de 100 Mbps o 1 Gbps con un determinismo total.

Para el técnico del **ELEM0110**, la estrella no es solo "conectar todo a un centro", sino entender la segmentación de red. Gracias al switch, el tráfico entre un PLC y un variador de frecuencia no "estorba" a la comunicación entre el SCADA y la base de datos de producción. Esta gestión inteligente del ancho de banda es lo que garantiza que las señales críticas de control lleguen siempre a su destino sin retardos provocados por saturación de tráfico.

1.1. El Switch Industrial: Más que un simple concentrador

El corazón de la topología en estrella es el switch. A diferencia de los antiguos "Hubs" o de la conexión en bus, el switch industrial realiza funciones críticas de Capa 2 (Enlace):

• Conmutación por MAC: El switch "aprende" qué dispositivo está conectado a cada puerto y envía los datos únicamente al destinatario correcto, eliminando el ruido innecesario en el resto de los cables.
• Full-Duplex: Permite que los equipos envíen y reciban datos simultáneamente sin colisiones, duplicando la capacidad efectiva de la red respecto al bus tradicional.
• Diagnóstico de Puerto: Un switch gestionado informa al sistema de control si un cable está fallando o si un puerto tiene un exceso de errores, permitiendo actuar antes de que la máquina se detenga.

1.2. Ventajas Técnicas y Mantenibilidad

La estrella es la topología favorita de los departamentos de mantenimiento por una razón principal: el Aislamiento de Fallos. En una red de bus, un cortocircuito en un conector puede "tumbar" toda la línea. En una estrella, si un cable de una I/O remota es cortado por una carretilla, solo perdemos esa I/O remota. El switch detecta la pérdida de link en ese puerto, genera una alarma, pero permite que el resto de la máquina siga comunicando.

Además, facilita la Escalabilidad. Añadir un nuevo sensor o una cámara de visión artificial es tan sencillo como tirar un cable nuevo hasta un puerto libre del switch, sin necesidad de recalcular impedancias ni añadir repetidores de señal como ocurría en los buses lineales.

1.3. Limitaciones: El Nodo Central

La gran debilidad de la estrella es el propio switch. Si el nodo central falla (por ejemplo, por un fallo en su fuente de alimentación), toda la estrella queda incomunicada. Para mitigar este riesgo, en instalaciones críticas se utilizan:

• Fuentes de alimentación redundantes: El switch se conecta a dos líneas de 24Vcc distintas.
• Switches de Grado Industrial: Diseñados para trabajar sin ventiladores (Fanless) y soportar temperaturas de hasta 75°C y vibraciones constantes.
• Topologías Híbridas: Combinar varias estrellas mediante un anillo redundante, uniendo lo mejor de ambos mundos.

📝 Práctica: Gestión y Robustez de la Topología en Estrella

🔗 Referencias sobre Switching Industrial