EuroWire March 2015

Artículo técnico

Criterios de diseño para la fiabilidad de los cables a largo plazo Por David Mazzarese, Mike Kinard Y Kariofilis (Phil) Konstadinidis, OFS, Norcross, Georgia, Estados Unidos

Resumen En este artículo se examinan los requisitos actuales de carga axial permitida en los cables ópticos. Se demuestra que el criterio corriente encontrado en muchas normas para cable óptico, es decir, que la carga permitida a largo plazo debería ser inferior al 20 por ciento de la tensión de prueba ( proof test ), puede ser un valor optimista en algunos casos. En cambio, ahora se recomienda un nuevo criterio, es decir que la carga a largo plazo sea normalizada a 0,14GPa (20kpsi). 1 Introducción Para los cables aéreos, hay una serie de requisitos de diseño contradictorios que deben ser optimizados. Uno de los objetivos es reducir al mínimo la deformación de las fibras ópticas. Un segundo objetivo es reducir al mínimo el diámetro del cable para reducir la carga debida a viento e hielo. Un tercer objetivo es reducir al mínimo la flecha de cada tramo. El hilo de aramida añadido al cable reduce al mínimo la deformación y la flecha, pero el material añadido aumenta el diámetro del cable, que a su vez aumenta la carga debida a viento e hielo. Una variable clave para la optimización de estos parámetros es la deformación permitida en la fibra óptica. Una regla empírica común, que se ha usado durante años, es permitir un 20% como máximo de la tensión de prueba ( proof test ) como deformación a largo plazo en las fibras ópticas del cable. Este criterio aparece en muchos documentos de normas actuales y ha demostrado que es razonable para la generación corriente de cables fabricados con fibra probada a 0,69GPa (100kpsi).

2.2 Instalación de cables con mayor número de fibras Muchos cables aéreos son incluidos en la categoría de cables de bajada ( drop cables ). Esto cables pequeños conectan la red de acceso a los hogares. Normalmente, se trata de cables de pocas fibras. Sin embargo, excluyendo estos cables de bajada, hay una tendencia general a instalar cables con mayor número de fibras. Esto se debe al alto coste de los derechos de paso e instalación. En muchos cables con número de fibras elevado, la mitad del peso de los cables ópticos depende de las fibras ópticas. Un peso mayor requiere también mayor tensión en el cable para reducir al mínimo la flecha. Los hilos de aramida y los compuestos de fibra de vidrio ( FRP ) se usan para soportar la mayor parte de esta carga, mientras que la carga residual es soportada por las fibras ópticas. Además, cuanto más fibras hay en un cable óptico, más grande es su diámetro. Los cables de diámetro más grande tienen que soportar mayor carga por viento e hielo, complicando la situación. Por consiguiente, los cables con mayor número de fibras son potencialmente sujetos a una mayor deformación de las fibras ópticas. 2.3 Instalación de fibras G.657 y revestimientos resistentes a la microcurvatura No es de sorprender que haya un incremento en la instalación de fibras G.657 en la red óptica. Datos recientes del CRU han mostrado que más del seis por ciento de la fibra óptica instalada hoy en día pertenece a esta categoría. [Private communications Patrick Faye of CRU.]

Este criterio, que fue desarrollado para asegurar una fiabilidad mecánica de 30 años y que se basa en las excelentes prestaciones de fiabilidad generales de los cables aéreos instalados, parece valido. Con cables desarrollados más cerca de sus límites de diseño, merece la pena explorar estos límites y las reglas empíricas que se usan en el diseño de cables para asegurar que, en el futuro, los cables ópticos instalados puedan proveer una fiabilidad igual o superior a la de sus antecesores.

2 Como influye la

modificación de los diseños de cable en la fiabilidad

2.1 Observaciones generales Los límites de diseño convencionales para la fabricación de cables ópticos han cambiado durante los últimos diez años. Algunos de estos cambios incluyen: 1 Instalación de cables con mayor número de fibras 2 Instalación de fibras con bajas pérdidas por macrocurvatura (G.657) y de revestimientos resistentes a la microcurvatura 3 Recorte de los costes reduciendo al mínimo el material del cable y reduciendo los límites de diseño 4 Fibras probadas a valores más altos (1,38GPa [200kpsi]) Estos cambios en las tendencias de diseño de los cables pueden influir en la fiabilidad general de los cables ópticos. Cada cambio será examinado separadamente para demostrar que, cuando se combinan, pueden tener una influencia importante en la fiabilidad a largo plazo si no se gestionan de manera correcta.

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Marzo de 2015