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EuroWire – Gennaio 2010
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articolo tecnico
di risonanza alle frequenze richieste per la
vibrazione eolica, lo stesso può simulare la
vibrazione ambientale da sorgenti come
letti ferroviari o autostradali su un ponte o
su un pendio.
2.2 Eventi di deformazione
Gli eventi di deformazione possono
presentarsi in molte circostanze diverse. La
maggior parte dei cavi si deforma durante
l’installazione. Dopo l’installazione, i cavi
possono subire deformazioni ripetute
dovute al carico causato da formazioni di
ghiaccio o a dissotterramenti accidentali.
In ciascun caso l’entità del movimento
del nastro è importante. È fondamentale,
infatti, che il movimento del nastro non
trascini in basso l’intera lunghezza del
cavo, consumando tutta la lunghezza in
eccesso del nastro con conseguenti danni
alla fibra.
Le procedure d’installazione richiedono
l’utilizzo di anse di cavo lasche che
costituiscono un modo ideale di fissare
i nastri al cavo in caso di un evento di
deformazione estrema.
Tuttavia, come si vedrà nei capitoli
seguenti, è altamente improbabile che la
deformazione del cavo causata da queste
condizioni provochi deformazioni dannose
del nastro.
2.2.1 Carico dovuto a formazioni
di ghiaccio
Il cavo in fibra ottica installato in regioni in
cui sono probabili formazioni di ghiaccio
deve essere progettato in modo da
sostenere i carichi e gli allungamenti che
si possono verificare. Il codice nazionale
per la sicurezza elettrica NESC (National
Electric Safety Code) descrive le diverse
condizioni di formazione di ghiaccio e di
vento secondo le regioni del paese
[7]
. Grazie
a queste informazioni, è possibile calcolare
l’allungamento di un cavo sottoposto a
queste condizioni e prevedere qualsiasi
allargamento conseguente del nastro.
In condizioni di carico dovuto a formazione
di ghiaccio, il cavo si allungherà. Se
l’allungamento del cavo supera la
lunghezza in eccesso intrinseca del nastro
del cavo, il nastro sarà tirato da una sezione
di cavo adiacente, come illustrato dalla
Figura 3
(punti 1 e 2).
Se l’allungamento del cavo risultante dal
carico eccede la lunghezza in eccesso
intrinseca del nastro di tutti i tratti
adiacenti, è possibile che il nastro si tenda
contro le anse lasche o, in assenza di
anse lasche, contro le chiusure. Questa
condizione sussiste sia per i cavi riempiti
con gel, sia per i cavi con nucleo secco.
Quando il carico di ghiaccio si allenta, il
nastro tirato dalle sezioni di cavo adiacenti
crea una nuova lunghezza di nastro in
eccesso permanente nel cavo (rif.
Figura 3
,
punto 3). Durante l’evento di carico di
ghiaccio successivo, il cavo si allungherà;
ma poiché vi è già una lunghezza in
eccesso del nastro uguale alla lunghezza
di cavo deformato, non verrà “tirato” altro
cavo nella sezione (rif.
Figura 3
, punto 4).
Il cavo raggiungerà essenzialmente un
nuovo equilibrio.
Figura 3
▲
▲
:
Condizioni di carico di ghiaccio
Una volta compreso questo processo, è
possibile analizzare l’entità dell’allunga-
mento del cavo, la lunghezza in eccesso
indotta del nastro e la robustezza della
struttura del cavo.
Eseguendo i calcoli a catena per questo
tipo di situazione, e considerando il
“caso peggiore” di cavo aereo “lashed”
e di lunghezza del tratto, si otterrà un
allungamento inferiore allo 0,05% in
condizioni di carico gravose dovute a
formazione di ghiaccio, in accordo con la
norma NESC
[8]
. Con questi dati è imperativo
assicurare che la struttura del cavo sia
progettata in modo tale da alloggiare la
quantità di lunghezza di nastro in eccesso
senza comportare alcuna perdita di
attenuazione né danni alle fibre. Il valore
della lunghezza in eccesso intrinseca del
nastro è progettato per eccedere tale
allungamento del cavo.
2.2.2 Dissotterramento del cavo
A volte può accadere che il cavo sia
erroneamente
dissotterrato
da
un
escavatore o da un simile equipaggia-
mento di scavo, se non vengono adottate
precauzioni adeguate prima di iniziare i
lavori. Quando si verifica questa situazione,
una sezione altamente localizzata del
tratto di cavo è sottoposta ad elevata
deformazione. É stato stimato che l’area
deformata si attesta fra 5m e 50m
[4]
.
Generalmente, questa sezione di cavo
viene rimossa e sostituita.
Ci
si
è
interrogati
circa
l’effetto
dell’esposizione diretta ad un’elevata
deformazione delle sezioni adiacenti dei
cavi. Considerando una sezione di cavo di
50m sottoposta a deformazione, un carico
prossimo al carico di rottura nella maggior
parte delle strutture dei cavi, comporta
una trazione del nastro da parte delle
sezioni adiacenti e può effettivamente
tendere saldamente le anse lasche sia nei
cavi con nucleo secco, sia nei cavi riempiti
di gel.
La capacità del cavo e del nastro di
assorbire questa deformazione dipende
dalla struttura del cavo, dalla lunghezza
in eccesso intrinseca del nastro, e dalla
lunghezza della sezione del cavo adiacente.
Indipendentemente dal tipo di giunzione
utilizzato, questa impedirà o permetterà
di trasmettere la deformazione del nastro
lungo il cavo, e impedirà o permetterà al
cavo di equilibrarsi dopo il rilascio del
carico. La
Figura 4
illustra questo evento.
Figura 4
▲
▲
:
Evento di deformazione dovuta a
dissotterramento
Il cavo riempito di gel viscoelastico si
distingue per la sua capacità di giuntare i
nastri al cavo e consentire il rilassamento
dei cavi nel tempo. Il tempo richiesto per
equilibrarsi può essere lungo, superiore
alle velocità di trazione raccomandate
per le prove di giunzione del cavo. Anche
la temperatura del gel riveste un ruolo
importante
nella
resistenza
viscosa
impartita ai nastri e può influenzare
notevolmente la velocità di rilassamento.
Gli agenti di giunzione secchi non
presentano questa proprietà. In questo
caso, è verosimile che le deformazioni del
cavo che generano una forza superiore alla
forza di giunzione a secco, impediscano
il riequilibrio delle sezioni adiacenti. Per
questa ragione, una correlazione diretta
con la giunzione riempita di gel risulta
azzardata, essendo le prove connesse
agli eventi reali del ciclo di vita del cavo
estremamente importanti.
2.2.3 Installazione
Durante
l’installazione,
una
sezione
localizzata del cavo è sottoposta ad
un’elevata
deformazione.
É
stato
dimostrato che, in questa situazione, per
alcune strutture di cavi, i nastri restano
stazionari durante la trazione dei cavi sopra
di essi (rif.
Figura 5
).
Una volta rilasciato il carico, i nastri
non subiscono alcuna forza di trazione
all’estremità esposta, e pertanto una certa
lunghezza del nastro resta all’interno del
cavo. Un installatore potrebbe allarmarsi
nel vedere che non vi sono nastri esposti
all’estremità del cavo una volta completata
la trazione del cavo!
Carico di
ghiaccio
Lunghezza in eccesso residua (XSL)
Nastro
Trazione del nastro da
sezioni adiacenti
Dopo il rilascio del carico, la
giunzione ottimale consente
l’equalizzazione dei nastri
Dissotterramento