EuroWire March 2015

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Artículo técnico
Marzo de 2015 116
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.
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.
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.
Log (probabilidad de fallo)
Log (tensión)
Zona II Extrínseca
Zona I Intrínseca
▼ ▼ Figura 1: Probabilidad de fallo para más de 100km de fibra probada a longitudes de ensayo de 10m