EuroWire March 2015

Artículo técnico

La deformación permitida en las fibras aplicando el criterio de siempre es más alta, pero esta deformación no afecta a la atenuación gracias al uso de fibras G.657. El resultado final puede ser un cable óptico que es instalado para soportar una deformación a largo plazo de hasta 0,28GPa en las fibras ópticas. Entretanto, se espera que las fibras sobrevivan más de 30 años sin romperse. Esta situación prueba los límites la teoría de fiabilidad, que debería ser analizada más atentamente antes de ser implementada. 3 Origen del criterio de deformación permitida corriente La regla empírica corriente que se usa para el diseño de cables toma en consideración una deformación permitida máxima de un 20 por ciento del nivel de prueba. Este criterio deriva de un trabajo sobre fiabilidad realizado en los años 90’ [2,3] . En estos estudios, los autores muestran que las prestaciones a largo plazo pueden ser relacionadas con la tensión de prueba ( proof test ), pero esto supone una cierta probabilidad de fallo en la prueba. Entonces, los autores consideraron varios parámetros de corrosión por esfuerzo y fibras probadas a 50kpsi y 100kpsi para demostrar que su aproximación era un método razonable y conservador para asegurar fiabilidad a largo plazo. Este trabajo representó un importante paso adelante para la industria de la fibra soportando la tendencia a utilizar fibra probada a los niveles corrientes. Desafortunadamente, existe un supuesto clave sobre la distribución de los fallos de la fibra óptica, en concreto, la probabilidad de una rotura de la fibra durante las pruebas.

El diseñador de cables puede hacer referencia a las distintas normas de cables y ver que la deformación máxima permitida a largo plazo corresponda al 20% del nivel de prueba. Efectivamente, para estos cables, la industria está pasando de un diseño común donde las fibras ópticas no tienen que soportar ninguna tensión después de la instalación a otro que permite una tensión de hasta un 20 por ciento del nivel de prueba. La larga historia del rendimiento fiable del cable a este nivel de deformación la hace aparecer como una decisión razonable. 2.5 Fibras probadas a más de 1,38GPa (200kpsi) ahora disponibles En la sección anterior se ha mostrado que los costes del material pueden ser reducidos permitiendo una cierta deformación en la fibra óptica. Para la fibra óptica convencional que es probada a 0,69GPa (100kpsi), la deformación máxima permitida en la fibra al límite del 20 por ciento es 0,14GPa. Un ingeniero de diseño puede decidir usar una fibra probada a valores más altos, como la fibra probada a 1,38GPa (200kpsi), al límite del 20 por ciento, y en este caso la deformación permitida en la fibra después de la instalación aumentaría a 0,28GPa. Esto permitiría reducir aun mas el material del cable de fibra óptica permitiendo una mayor deformación en el cable hasta redoblar el valor permitido de deformación en la fibra óptica. El resultado final podría ser un cable de fibra óptica de coste inferior. 2.6 Impacto combinado de los criterios de diseño de cables ópticos modificados Aplicadas juntas, todas estas tendencias pueden no ser lo más indicado para el proveedor de servicios.

Se están instalando las fibras G.657 por sus excelentes prestaciones frente a la macrocurvatura. Otra ventaja de las fibras G.657 es su mayor resistencia a la microcurvatura, que las hacen menos sensibles a las condiciones de cableado. Otro desarrollo clave de las fibras ópticas es la instalación de revestimientos resistentes a la microcurvatura [1] . Esta nueva generación de revestimientos para fibra óptica muestra de dos a cuatro veces menos pérdidas debidas a microcurvatura respecto a las instaladas de cinco a diez años atrás. Juntas, estas dos mejoras de la fibra óptica influyen en gran medida en la atenuación del cable, incluso en condiciones adversas. Las excelentes propiedades de la fibra y del revestimiento pueden “disimular” la influencia que tiene un diseño o una instalación inadecuados. Cuando se instalan cables ópticos usando fibras G.652 convencionales con alta deformación residual en la fibra, a menudo se observa mayor atenuación. Por consiguiente, el fabricante de cable debe controlar la deformación en la fibra para asegurarse de que el cable cumpla los requisitos de calificación. Cuando se usan fibras G.657 con revestimientos resistentes a la microcurvatura, para el mismo diseño de cable, la atenuación medida mejora y el mismo diseño de cable podría cumplir dichos requisitos ópticos. El resultado final de usar fibras G.657 es que el cable superará este ensayo de calificación. Sin embargo, después de la instalación, la mayor deformación de la fibra puede suponer un riesgo de fiabilidad a largo plazo. Resumiendo, si el cable está diseñado correctamente, las fibras G.657 y los revestimientos resistentes a micro- curvatura son elementos muy beneficiosos para las prestaciones ópticas del cable instalado. Pero si el cable no está bien diseñado, las fibras ópticas mejoradas pueden encubrir el problema de la deformación al usuario final y esto puede suponer un riesgo de fiabilidad mecánica a largo plazo. 2.4 Recorte de los costes reduciendo al mínimo el material del cable y reduciendo los márgenes de diseño Muchos cables aéreos están diseñados con cero por ciento de deformación en la fibra óptica. Ante una mayor presión para recortar costes, los ingenieros de diseño se ven obligados a reducir el coste de los materiales. Cuando se eliminan los elementos de refuerzo alrededor de la fibra óptica, esta debe soportar parte de la tensión axial que normalmente es soportada por los elementos de refuerzo del cable.

▼ ▼ Figura 1 : Probabilidad de fallo para más de 100km de fibra probada a longitudes de ensayo de 10m

Zona I Intrínseca

Zona II Extrínseca

Log (probabilidad de fallo)

Log (tensión)

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Marzo de 2015