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EuroWire – Julio de 2008
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artículo técnico
Revestimientos primarios
de alta resistencia a la
cavitación para fibras ópticas
Por
1
Huimin Cao, DSM Desotech Inc, Elgin, Illinois, EE UU,
y
2
Markus Bulters y
2
Paul Steeman, de DSM Research, Geleen, Países Bajos
Resumen
Todos sabemos muy bien que, en fibras
ópticas de doble capa de revestimiento,
el sistema formado por un revestimiento
primario blando combinado con un
revestimiento secundario duro constituye
una buena protección contra las micro-
curvaturas. Sin embargo, este diseño de
doble capa genera también tensiones
térmicas en el sistema de revestimiento
por la diferencia de dilatación y con-
tracción térmica entre las dos capas de
revestimiento. Sometido a esfuerzo de
tracción triaxial, el revestimiento primario
blando puede sufrir roturas internas.
La cavitación es decir, la formación de
cavidades en el revestimiento primario, es
un defecto que puede ser perjudicial para
las prestaciones de atenuación de la fibra.
En este estudio se analiza el mecanismo de
cavitación del revestimiento examinando
los diferentes tipos de fuerzas que
determinan el fenómeno. La resistencia a
la cavitación del revestimiento primario
es presentada como una propiedad clave
para obtener un sistema de revestimiento
sólido de altas prestaciones, con las
características requeridas de baja sensi-
bilidad a las microcurvaturas y de alta
resistencia a la cavitación.
1. Introducción
Una de las ventajas principales del diseño
de revestimiento de doble capa para fibras
ópticas es que ofrece mayor protección
contra las microcurvaturas respecto
al revestimiento de una sola capa. El
sistema formado por un revestimiento
primario blando, que actúa como capa
de amortiguación, combinado con un
revestimiento secundario duro, que actúa
como capa de protección, ofrece una
resistencia al doblado ideal para las fibras
ópticas que permite soportar los esfuerzos
externos típicos de las instalaciones de
cables.
[1]
La tensión térmica en el sistema de
revestimiento de doble capa es inevitable,
debido a las diferentes dilataciones y
contracciones térmicas del vidrio, del
revestimiento primario y del revestimiento
secundario. Las fibras estándares mono-
modo o multimodo con revestimientos de
doble capa de alta calidad no presentan
un aumento de atenuación fuera de las
especificaciones durante la variación cíclica
de la tempe- ratura, porque la tensión
térmica es distribuida uniformemente
alrededor de la fibra.
Sin embargo, en el caso de fibras con
una cierta cantidad de defectos en el
sistema de revestimiento, especialmente
en el revestimiento primario, se puede
observar un alto nivel de atenuación a
temperatura ambiente, debido a pérdidas
por microcurvatura, y la atenuación
puede aumentar drásticamente al bajar
de la temperatura a causa de la tensión
térmica no uniforme transmitida por
los defectos. Los defectos potenciales
en el revestimiento primario incluyen
partículas y geles, formación de cristales,
irregularidades geométricas, delaminación
y cavidades.
Tanto la delaminación como las cavidades
están asociadas a esfuerzos de tracción
en el revestimiento primario inducidos
térmicamente o mecánicamente.
Aunque la delaminación desde el vidrio
del revestimiento primario ha sido bien
analizada,
[3, 4]
la posibilidad de formación
de cavidades debida a la rotura interna
del revestimiento primario no ha sido
orientada debidamente.
Aunque los revestimientos primarios
suelen tener un alto valor de alargamiento
cuando están sometidos a esfuerzos
de tracción uniaxial, el material de
revestimiento puede sufrir roturas internas
por esfuerzos de tracción triaxial. En los
últimos años DSM Desotech ha llevado a
cabo un trabajo de investigación detallado
sobre este modo de rotura.
Se ha estudiado el mecanismo de
formación de cavidades en el revestimiento
primario y, a través de un diseño molecular
apropiado de la estructura de reticulación
de los revestimientos, se ha podido
obtener revestimientos primarios de alta
resistencia a la cavitación.
2. Mecanismo de
formación de
cavidades en la capa
de revestimiento
primario
La formación de cavidades en el
revestimiento primario es debida al
esfuerzo de tracción triaxial que, para
Figura 1
▲
▲
:
Tensiones térmicas triaxiales en un sistema
de revestimiento de doble capa
Figura 2
▲
▲
:
Tensiones térmicas calculadas en un
sistema de revestimiento de doble capa
Tensión térmica
Radio μm
Esfuerzo de tracción (MPa)