EuroWire March 2015

Articolo tecnico

Questa situazione mette alla prova i limiti della teoria di affidabilità e dovrebbe essere analizzata più attentamente prima di essere applicata.

ottiche non dovevano sopportare alcuna deformazione dopo l’installazione a un’altra in cui è consentita una deforma- zione fino al 20 per cento del livello di prova. La lunga storia del rendimento affidabile del cavo a questo livello di deformazione la fa apparire una decisione ragionevole. 2.5 Fibre testate a oltre 1,38GPa (200kpsi) ora disponibili Nel capitolo precedente è stato dimostrato che i costi del materiale possono essere ridotti consentendo una certa deformazione nella fibra ottica. Per la fibra ottica tradizionale che viene testata a 0,69GPa (100kpsi), la deformazione massima consentita nella fibra al limite del 20 per cento è di 0,14GPa. Un progettista può decidere di utilizzare una fibra testata a valori più alti, come la fibra testata a 1,38GPa (200kpsi), al limite del 20 per cento; in questo caso la deformazione consentita nella fibra dopo l’installazione aumenterebbe a 0,28GPa. Ciò consentirebbe ulteriori riduzioni di materiale del cavo ottico permettendo una maggiore deformazione nel cavo fino a raddoppiare il valore ammissibile di deformazione nella fibra ottica. Il risultato finale potrebbe essere un cavo a fibra ottica di costo inferiore. 2.6 Impatto combinato dei criteri di progettazione dei cavi ottici modificati Considerate nel loro insieme, tutte queste tendenze possono condurre ad uno scenario non ottimale per i fornitori di servizi. La deformazione consentita nelle fibre applicando i criteri consueti è maggiore; tuttavia, tale deformazione non influenza l’attenuazione grazie all’utilizzo delle fibre G.657. Il risultato finale potrebbe essere un cavo ottico installato per sopportare una deformazione a lungo termine fino a 0,28GPa nelle fibre ottiche. Nel frattempo, si spera che le fibre sopravvivano oltre 30 anni senza rompersi.

Questa nuova generazione di rivestimenti della fibra ottica mostra da due a quattro volte perdite in meno dovute alla microcurvatura rispetto a quelle installate cinque, dieci anni fa. Assieme, questi due miglioramenti della fibra ottica influiscono notevolmente sull’attenuazione dei cavi osservati, persino in condizioni aggressive. Le eccellenti proprietà della fibra e del rivestimento possono “dissimulare” l’effetto di una progettazione o di un’installazione del cavo inadeguati. Quando vengono installati cavi ottici utilizzando fibre G.652 tradizionali con un’elevata deformazione residua nella fibra, si osserva sovente una maggiore attenuazione. Pertanto, il fabbricante di cavi deve controllare la deformazione nella fibra per assicurarsi che il cavo soddisfi i requisiti di qualificazione. Quando si utilizzano fibre G.657 con rivestimenti resistenti alla microcurvatura per la stessa struttura di cavo, migliora l’attenuazione misurata e la stessa struttura di cavo potrebbe soddisfare tali requisiti ottici. Il risultato finale derivante dall’utilizzo di fibre G.657 è che il cavo supererà questa prova di qualificazione. Tuttavia, dopo l’installazione, la maggiore deformazione della fibra può presentare un rischio di affidabilità a lungo termine. Riassumendo, se il cavo è progettato correttamente, le fibre G.657 e i rivestimenti resistenti alla microcurvatura sono di grande vantaggio per le prestazioni ottiche del cavo installato. Tuttavia, se il cavo non è ben progettato, le fibre ottiche migliorate possono mascherare il problema della deformazione all’utente finale, e ciò può comportare un rischio di affidabilità meccanica a lungo termine. 2.4 Taglio dei costi riducendo al minimo il materiale del cavo e riducendo i limiti di progettazione Molti cavi aerei sono progettati con una deformazione allo zero per cento nella fibra ottica. Con un maggiore pressione sui costi, i progettisti sono chiamati a ridurre i costi dei materiali. Quando si eliminano gli elementi di rinforzo attorno alla fibra ottica, questa deve sopportare parte della deformazione assiale che normalmente è sopportata dagli elementi di rinforzo del cavo. Il progettista di cavi può fare riferimento alle varie norme sull’installazione dei cavi e vedere che la deformazione massima ammissibile a lungo termine corrisponde al 20 per cento del livello di prova. cavi, l’industria sta passando da una prassi di progettazione comune in cui le fibre Effettivamente, per questi

3 Origine dell’attuale criterio di deformazione ammissibile La regola empirica corrente utilizzata nella progettazione dei cavi prende in considerazione una deformazione massima ammissibile pari al 20 per cento del livello di prova. Questo criterio deriva da uno studio sull’affidabilità realizzato negli anni 90 [2,3] . In questo studio gli autori mostrano che le prestazioni a lungo termine possono essere poste in relazione con la tensione di prova ( proof-test ), ma ciò comporta una certa probabilità di errore della prova stessa. Allora, gli autori presero in considerazione vari parametri di tensocorrosione e fibre testate a 50kpsi e 100kpsi per dimostrare che la loro approssimazione era un metodo razionale e prudente per assicurare l’affidabilità a lungo termine. Questo lavoro rappresentò un importante passo in avanti per l’industria della fibra sostenendo la tendenza ad utilizzare la fibra testata ai livelli correnti. Sfortunatamente, esiste un presupposto fondamentale circa la distribuzione dei difetti della fibra ottica, ovvero la probabilità di una rottura della fibra durante le prove. Questa probabilità non è costante e può variare nelle fibre fabbricate in diverse condizioni o utilizzando materie prime. La Figura 1 mostra una curva di probabilità di errore per una fibra di silicio generata da

▼ ▼ Figura 1 : Probabilità di guasto per oltre 100km di fibra testata a lunghezze di riferimento di 10m

Zona I Intrinseca

Zona II Estrinseca

Log (probabilità di guasto)

Log (tensione)

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Marzo 2015