Fusión y empalme mecánico de fibras ópticas, medición y centrado de fibras

10.01.2018
Fujikura 80S Fujukura FSM-80S con tapa abierta y fibras colocadas
Fusion Splicer Que tiene una empalmadora de fibra óptica debajo de la tapa

Empalmadora de fibra óptica (arc fusion splicer) es una de las herramientas más costosas y complejas (junto con reflectómetro) del técnico de fibras ópticas. Es un aparato inteligente que se encarga de todo el proceso de centrado y fusión de las fibras, el técnico solamente debe preparar las fibras e introducirlas al aparato y, una vez finalizado el proceso de fusión, colocar la manguera de protección (cartucho) y calentarla en el horno para que se encoja. Principios de funcionamiento de cualquier empalmadora son siguientes:

1) Las fibras se pelan, se cortan, se coloca la manguera de protección, se introducen al aparato y se fijan. 

2) Aparato automáticamente (o al presionar el botón) empieza a acercar las fibras hasta que estas aparezcan en su sistema óptico, compuesto por cámaras-microscopios y espejos ubicados en la cara interior de la tapa.

3) Cuando puntas de ambas fibras se encuentran dentro del campo de visión del aparato, este emite un arco eléctrico corto que elimina todas las partículas que podían haberse quedado en las fibras después de limpiarlas. Algunos opinan que este arco corto también derrite un poquito las fibras, preparándolas para el proceso de fusión. No obstante, si después de limpiar las fibras en estas se queden algunos residuos pegados (por ejemplo, lubricante hidrófobo o grasa de los dedos), ellos se achicharrarán y estropearán todo el proceso – habrá que volver a cortar las fibras y repetir la operación.    

4) Si las fibras están limpias y bien cortadas, la máquina empieza a juntarlas con ayuda de servomotores de precisión por las tres coordenadas, primero aproximadamente y después exacto. Si las fibras no están en orden, la máquina emite un aviso correspondiente (notificación en la pantalla y alarma sónica) y suspende la operación.

5) Cuando las fibras están centradas y juntadas la máquina emite el arco eléctrico principal que funde las fibras, las aprieta una contra otra y las fusiona. Punto de fusión se enfría en menos de un segundo.

6) Aparato revisa la imagen (punto de empalme bien hecho prácticamente no se nota) y evalúa el coeficiente de atenuación (aproximadamente) del punto de fusión. Información sobre operación (fecha, hora, atenuación) se guarda en la memoria y contador de fusiones (imborrable) sube un punto. 

7) Aparato con un esfuerzo determinado hala las fibras, revisando la resistencia mecánica del punto de fusión. Algunos técnicos consideran esta operación superflua y la desactivan.  

8) Técnico con cuidado retira la fibra recién soldada, coloca la manguera de protección y la introduce al horno para que se encoja y proteja el punto de fusión.

9) Cuando el temporizador del horno lo indique, la fibra con manguera aún caliente se retira y se coloca sobre una repisa especial hasta que se enfríe. No se permite colocar la fibra con la manguera caliente sobre la mesa de trabajo para que esta no se pegue o guardarla en la bobina – fibra con la manguera todavía blanda puede romperse.

Según su destinación podemos distinguir siguientes tipos de aparatos:

1) Empalmadoras de alta calidad diseñadas para fusionar fibras singulares. Este tipo de aparatos realiza centrado de fibras por el núcleo y por el recubrimiento, evaluando las imágenes provenientes de dos cámaras con microscopios, ubicadas bajo el ángulo recto (90 grados) una respecto a la otra (método PAS — Profile Alignment System). Este método es preferible al método antiguo de centrado solamente por el recubrimiento — fibras pueden ser ovaladas, excéntricas, con el núcleo corrido. Servomotores de estos aparatos permiten acercar y alejar las fibras, moverlas hacia arriba y abajo, a la derecha e izquierda. Los microscopios de sus cámaras hasta pueden cambiar la distancia focal para enfocarlas mejor, pero por el momento las empalmadoras de no pueden girar las fibras alrededor de su eje o inclinarlas para compensar el ángulo de corte.

Estos aparatos son bastante costosos, pero, gracias a su calidad y versatilidad, son los más populares. Ellos pueden calcular el coeficiente estimativo de atenuación analizando la imagen de punto de fusión en la pantalla. Muchos modelos en el caso de necesidad pueden fusionar las fibras con desplazamiento para obtener un determinado coeficiente de atenuación. En calidad de ejemplo podemos presentar toda la gama de empalmadoras japonesas de marca Fujikura: desde el modelo FSM-30S hasta 80S/70S, Sumitomo Type-39 (y otros), Furukawa Fitel S178A, y algunos aparatos (a veces traídos por los pelos) de fabricación China: Jilong KL-260C, KL-280, KL-300/300T y algunos otros.

2) Modelos más económicos, diseñados para fusionar las líneas menos importantes y cortas. Sirven para empalmar las líneas que no requieren alta precisión de atenuación. Este tipo de empalmadoras centra las fibras no por sus núcleos, ateniéndose a las imágenes de las cámaras, sino por los surcos en forma de V. Número de servomotores en este caso es inferior y cámara y pantalla sirven únicamente para que el operador pueda supervisar el proceso. Se supone que el usuario con frecuencia va a soldar las fibras múltiples. Obviamente la precisión de centrado y calidad de fusión serán peores, teniendo en cuenta que cualquier partícula, defecto o mala posición del núcleo de fibra misma (defecto de fábrica) o arañazo en el surco disminuyen sensiblemente coincidencia de ejes de las fibras y, respectivamente, calidad de fusión. Precios de estos aparatos están por debajo de modelos «profesionales» japoneses, pero superan o son compatibles con los modelos «profesionales» chinos. Entre aparatos pertenecientes a esta gama podemos señalar modelos Fujikura FSM-18S, Fujikura FSM-17S, Sumitomo Type 46.

Fujikura FSM-18S Fujikura FSM-18S

3) Empalmadoras diseñadas para realizar fusión múltiple de fibras ópticas de cinta (ribbon).  Cables de este estándar tienen sección rectangular y contienen cintas compuestas por varias (por lo general de hasta 12) fibras.

splicing
splicing

Empalmadoras de esta clase fusionan toda la cinta a la vez, lo que ahorra mucho el tiempo y el esfuerzo.

Fujikura FSM-60R Fujikura FSM-60R
Sumitomo Type 66 Sumitomo Type 66

4) Empalmadoras de fibra óptica especiales y aparatos de laboratorio se utilizan para soldar fibras ópticas especiales, por ejemplo, fibras con polaridad fija (Fujikura FSM-100M, FSM-100P, FSM-45F). Estos aparatos son muy costosos, poseen muchos ajustes flexibles y requieren cortadoras de fibra especiales. ¿Cómo les parece la idea de cortar las fibras bajo 45 grados u así soldarlas?

Fujikura FSM-100P Fujikura FSM-100P

Cada aparato tiene sus particularidades, sus lados fuertes y débiles. Esto puede ser muy buena calidad de fusión, alta velocidad de fusión o retracción térmica de cartucho, existencia de dos hornos para cartuchos, ajustes flexibles, pantalla táctil, posibilidad de trabajar para dos técnicos simultáneamente, súper aumento del punto de fusión, dimensiones reducidas, protección contra golpes, impermeabilidad o precio favorable. Por ejemplo, Fujikura 80S es un líder mundialmente reconocido, un modelo a imitar en lo que concierne la calidad, comodidad, velocidad y versatilidad de funcionamiento, pero a la vez este aparato es susceptible a los golpes, humedad, polvo, su precio y coste de mantenimiento son muy elevados. Por otro lado un aparato chino, por ejemplo, DVP-740 es más lento y menos fiable, ¡pero cuesta tres veces menos que Fujikura! Un compromiso entre la calidad y precio económico podría ser Jilong KL-300T, que es prácticamente una copia de Fujikura FSM-50S — un aparato bastante fiable con la calidad de fusión compatible con sus análogos japoneses, pero mucho más económico que modelos de marcas Fujikura o Sumitomo. A su vez, si no le importa demasiado la calidad, pero usted necesita una cámara compacta y liviana, podría considerar modelos Furukawa Fitel o Fujikura FSM-12S. En resumidas cuentas, para cada tarea existe su solución óptima.
¿Entonces por qué, tomando en cuenta toda la diversidad de opciones en el mercado, muchos técnicos, sin importar el precio, tratan de conseguir una empalmadora de gama alta, preferiblemente japonesa, diseñada para empalmar líneas magistrales?

La respuesta radica en su versatilidad (¿quien sabe qué tipo de líneas habrá que empalmar mañana — una línea magistral, FTTx, PON?) y seguridad a la hora de entregar el trabajo al cliente. Desde el punto de vista técnico perdida de 0,15 dB en una línea magistral de un centenar de kilómetros de largo es inadmisible, pero en la red tipo FTTB o líneas cortas de unos kilómetros coeficiente de atenuación en el punto de fusión no tiene mayor importancia. Pero las personas que reciben el trabajo, sobre todo los clientes importantes, con frecuencia no admiten ningún tipo de pérdidas y exigen que en cualquier línea (no en una fibra en particular, sino en toda la línea completa de una caja a otra), el coeficiente de atenuación no supere los 0,22 dB/km para las ondas de 1550 nm y 0,36 dB/km para las ondas de 1310 nm. Y ahí cada parte tiene su razón — por un lado, a través de una red local algún día pueden conectar una línea magistral importante, por otro lado, tales exigencias son excesivas e innecesarias. Pero, como se dice, el cliente manda, y conseguir tales resultados con ayuda de una empalmadora económica es mucho más difícil que con un aparato de calidad. Una empalmadora de gama alta permite soldar rápidamente todos los enchufes y, después de analizar los resultados, quizás habrá que reparar unas que otras pocas deficiencias. Con un aparato económico lo más probable habrá que correr de un enchufe a otro y corregir atenuaciones durante mucho tiempo.

Una empalmadora de fibra óptica requiere mucho cuidado. Creo que, teniendo en cuenta su precio, es algo obvio. Si usted adquiere una empalmadora para su empresa, hay que inculcar esta idea a sus trabajadores. Hasta puedo decir más, ¡hay que cuidarla como a una perla! Controlar cada paso, cada movimiento: asegurarse de que la máquina está bien fijada, que la mesa de trabajo no se mueve, que encima no caerá ningún objeto, que el viento no arrojará el polvo del camino, que la lluvia no la mojará, que ningún transeúnte no tropezará con el cable y no halará la máquina, etc.  

Además, cada empalmadora requiere mantenimiento regular de distintos «niveles»: nivel mínimo — limpiar los electrodos con el arco eléctrico potente, calibrar la forma del arco y su amperaje. Por ejemplo, en la empalmadora Jilong KL-280 todo esto se realiza a través del menú, todos los procedimientos están descritos en el manual. En el caso de empalmadoras japonesas procedimiento es distinto — mayoría de ellas posee programas de chequeo automático. Se recomienda realizarlo cada vez que se cambien las condiciones climáticas (temperatura/humedad relativa) o después de realizar muchas fusiones (puntas de electrodos se desgastan).

De vez en cuando (después de varios miles de fusiones) es necesario reemplazar los electrodos y la batería. En el caso de necesidad hay que limpiar la máquina del polvo (se debe tener en cuenta que está prohibido soplarla con un lata de aire comprimido — las partes mecánicas son muy sensibles y pueden dañarse). En el caso de algún daño o fallo de ajustes es necesario llevarla a un centro de servicio autorizado. Algunas empalmadoras chinas después de 9999 fusiones (cabe notar que es un número muy considerable) se bloquean y requieren mantenimiento completo en el centro de servicio.

En lo que se refiere a los electrodos, existe un límite de fusiones recomendado por el fabricante. Después de alcanzarlo se recomienda reemplazar los electrodos. No obstante, en la vida real muchos técnicos no lo hacen hasta el momento en que el arco pierda estabilidad y calidad de fusiones no se vuelva francamente mala. 

Después de reemplazar los electrodos de manera obligatoria se debe volver a calibrar el aparato.

Empalmadoras de fibra óptica

Equipo Toolboom

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