Fusión de fibras ópticas: clasificación de cables ópticos

17.11.2017

Con este artículo nosotros empezamos una serie de revistas dedicadas al proceso de instalación, montaje y mantenimiento de redes de fibra óptica — el medio de comunicación más popular y solicitado en estos momentos.

Cables ópticos, sus tipos y estructura

Para empezar veamos qué es un cable óptico y conozcamos sus tipos y estructura. Dependiendo de su estructura y propósitos podemos distinguir diferentes tipos de cables ópticos, que se utilizan en cada caso particular.

Fiber Optic Cable

Tipos

Según la estructura: desde los más sencillos, compuestos por fibras ópticas recubiertas de plástico (módulos) y protegidas por un forro, hasta los más complejos, por ejemplo los cables transoceánicos, que se componen de varias capas aisladas de fibras recubiertas, forro con dos niveles de blindaje, etc.

Fiber Optic Cable Design

Según el uso: para exteriores e interiores (cabe notar que las redes internas son bastante escasas y normalmente existen solamente en los centros de datos de alto nivel, donde todo debe estar bien ordenado).

Según la forma de instalación: cables colgantes (con hilo de kevlar o cuerda de refuerzo), cables subterráneos (con forro blindado con hilos de alambre acero), cables diseñados para conductos de cables (blindado con manguera corrugada), subacuáticos (una estructura compleja y fuertemente protegida), cables colgantes diseñados para líneas de transmisión eléctrica (además de transmitir la información desempeñan función de protección pararrayos).

Los más frecuentes son los cables colgantes (con hilo de kevlar) y cables subterráneos con blindaje. Cables con cuerda de refuerzo o protegidos por una manguera corrugada son menos frecuentes. Además, los usuarios finales con frecuencia pueden ver los chicotes o latiguillos — unos delgados cables emparejados que se conectan a los ordenadores (fibra singular con forro amarillo y fibra múltiple con forro anaranjado, un poquito de kevlar para protección y una sola fibra; dos forros están emparejados). Otros tipos de cables ópticos (sin forro, subacuáticos, internos) son cosa de profesionales y prácticamente no se ven en la vida cotidiana.

Estructura

Fiber Optic Cable Layers

1 — elemento central de fuerza (normalmente es una barra de vidrio resina o, menos frecuente, cable de fuerza recubierto de plástico). Se utiliza para centrar los tubos-módulos y provee rigidez al cable. También permite fijar el cable en el acoplamiento con ayuda de una tuerca. Lamentablemente, al doblar el cable esta barra de vidrio tiende a romperse, dañando también los módulos con fibras. En los modelos más avanzados de cables la cubren con un forro de polietileno que la refuerza y previene daños en las fibras en el caso de ruptura de la barra.

2 — fibras ópticas (en la figura aparecen recubiertos de una capa de barniz aislante). Son los filos-conductores de luz, la médula del cable óptico. En este artículo nosotros vamos a hablar únicamente sobre las fibras de vidrio, aunque también existen las fibras de plástico – una especie más bien exótica, que sirve únicamente en las distancias muy cortas y se utiliza con poca frecuencia. Fibras ópticas de vidrio pueden ser singulares y múltiples. Tecnología de fibras múltiples también se utiliza únicamente en las distancias cortas y en muchos casos puede ser reemplazada por las fibras singulares. Fibras se componen de recubrimiento fabricado de vidrio con suplementos especiales, que sin barniz tiene el grosor de 125 µm (un poquito más de un cabello humano), y núcleo que tiene el diámetro 9 µm, hecho de vidrio extra fino con índice de refracción distinto del índice de refracción de recubrimiento. Precisamente por el núcleo se transmite la señal luminosa (gracias al efecto de reflexión total en la frontera entre el núcleo y recubrimiento). A su vez el recubrimiento de vidrio está cubierto por una capa de barniz especial (transparente o de color para diferenciar las fibras). Esta capa de barniz protege las fibras de daños - sin el barniz las fibras de vidrio son muy frágiles y quebradizas y pueden romperse al entrechocar unas con otras. A su vez, las fibras recubiertas de barniz son mucho más resistentes, se las puede doblar y forzar. Han habido casos cuando un tramo de cable quedaba suspendido solamente en las fibras ópticas: todos los forros fueron dañaron (cortados, quemados), incluyendo kevlar, barra central de fuerza se rompió, y finísimas fibras de vidrio durante semanas sostenían el peso del cable y resistían las ráfagas del viento. Aun así, la fibra de vidrio sigue siendo un material sumamente delicado que debe manejarse con sumo cuidado.  Por eso cualquier técnico especializado en fusión de fibras ópticas debe tener dos cualidades principales – cuidado y precisión. Un movimiento torpe o apurado puede estropear los resultados de todo un día de trabajo y poner fuera de servicio una red magistral.

Existen muchas variedades de fibras ópticas: normales (SMF o SM), con dispersión desplazada (DSF o DS), con dispersión desplazada no nula (NZDSF, NZDS o NZ). Todas estas fibras tienen el mismo aspecto — la diferencia radica en su composición química y, posiblemente, en la forma del núcleo y propiedades de superficie de núcleo y recubrimiento. Dispersión de luz en las fibras ópticas es un fenómeno físico bastante complejo y por esto, para no entrar en excesivas detalles, podemos decir que las fibras con dispersión desplazada permiten transmitir la señal a distancias superiores que las fibras normales. En la práctica los técnicos para designar las fibras utilizan dos términos normal y "con desplazamiento". En los cables con frecuencia designan el primer módulo para la fibra con desplazamiento y los demás módulos — para las fibras normales. Cabe notar que a pesar de que físicamente es posible empalmar las fibras normales con las fibras con desplazamiento, no se recomienda hacerlo ya que esto puede causar un efecto del que hablaremos en la segunda parte de este artículo, dedicada al proceso de mediciones.

3 — tubos-módulos de plástico con relleno hidrofóbico, en el que “flotan” las fibras.

Fiber Optic Cable

Son bastante frágiles y se doblan a semejanza de antenas telescópicas de receptores de radio, rompiendo las fibras que llevan adentro. A veces el cable tiene un solo módulo en forma de un tubo grueso que lleva varias fibras. Pero este tipo de cables es poco utilizado, ya que se requieren muchos colores para distinguir las fibras. Con mayor frecuencia se utilizan varios módulos que contienen de 4 a 12 fibras. No existe un estándar unificado de colores y cantidad de módulos/fibras contenidas – cada fabricante los fabrica según su propio criterio y consigna la información técnica en el pasaporte del cable. Cada bobina de cable tiene su pasaporte, que normalmente se pega con ayuda de una grapadora al interior de bobina.

Se supone que cables de la misma marca han de tener la misma configuración, pero nunca sobra echar un vistazo al pasaporte para confirmar los colores y distribución de diferentes tipos de fibras en los módulos. Capacidad mínima de un cable — 8 fibras, capacidad máxima — 96. Por lo general un cable lleva 32, 48 o 64 fibras. Existen casos cuando el cable tiene ocupados solamente 1 o 2 módulos, entonces, para no alterar las dimensiones del cable, en vez de otros módulos el fabricante coloca unos tapones negros.  

4 — película que cubre módulos. Desempaña un papel secundario — amortigua, disminuye la fricción dentro de cable, protege contra humedad. Con frecuencia puede estar asegurada con el hilo cruzado y cubierta por ambos lados de gel hidrófobo.

5 — forro delgado interno de polietileno. Es una capa intermedia entre hilos de kevlar/blindaje de alambre y módulos. No es obligatoria, en muchos modelos de cables no la hay.

6 — hilos de kevlar o blindaje. En la figura aparece el blindaje de varillas rectangulares, pero con mucha más frecuencia el blindaje es de malla de alambre redondo de acero. También hay modelos de cables con blindaje de varillas de vidrio resina, pero no son frecuentes. Hilos de kevlar permiten al cable soportar grandes esfuerzos de rotura sin aumentar excesivamente su peso.  También se utiliza en algunos modelos de cables para reemplazar los elementos metálicos (sobre todo en los cables que pasan cerca de cables de alto voltaje para evitar la inducción). Valores típicos de esfuerzo de rotura máximo para el cable con hilo de kevlar ascienden a 6 – 9 kN (kilonewton), lo que permite soportar la presión del viento en grandes tramos de cable. Kevlar es muy difícil de cortar y puede desafilar cualquier herramienta, por eso para cortarlo se recomienda usar herramientas especiales – tijeras o pinzas cortantes con filos cerámicos. Blindaje en forma de malla de alambre se utiliza en los cables subterráneos aislados, que no pasan por los conductos especiales. Cabe notar que en este caso el blindaje puede proteger el cable contra un corte accidental (filo de pala, etc.), pero para protegerlo de excavadoras es necesario por encima del cable tender una cinta de color amarillo o anaranjado con el aviso correspondiente. Además, por todo el trayecto del cable se deben instalar placas o tableros en los que se indica el tipo y profundidad de conducto. Y aun así los dañan con mucha frecuencia.

7 — forro externo de polietileno. Es la capa externa que primera recibe todos los impactos y maltratos. Polietileno es un material blando y fácilmente se corta o se desgarra. Con frecuencia esto sucede cuando un cable subterráneo halan o arrastran. Esto puede poner al descubierto el blindaje y causar su rápida oxidación y ruptura del cable.

Fiber Optic Cable

Lo mismo puede suceder en los cables colgantes cuando estos rozan un poste, árbol, etc.

A veces, para reforzar, entre el blindaje y forro externo colocan una película de polietileno cubierta de gel hidrófobo. 

Cables de buena calidad fabrican las marcas como Corning, OFS, Sumitomo, Fujikura y otras. Prácticamente todos los cables de marcas conocidas se fabrican de materiales similares, tienen estructura parecida y calidad comparable.

Servicio de redes de fibra óptica

Equipo Toolboom

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