Cómo evitar aplastar el cable de fibra óptica durante la instalación
Mantener un diámetro de curvatura mínimo (MBD) es clave para realizar una buena instalación del cable de fibra óptica. Este diámetro de curvatura mínimo (también denominado radio de curvatura mínimo) no se mantiene cuando el cable de fibra óptica se instala en rodillos pequeños. De hecho, no se permite el uso de rodillos de canal y guías para esquinas. Según los expertos, la causa más común del daño a los cables es el uso de rodillos de diámetro pequeño. Incorporar bloques cuadrantes al diseño de instalación es una forma importante de mantener el MBD.
En este artículo se describe la investigación y la física del aplastamiento del cable de fibra óptica. Indaga un poco más sobre el impacto de incorporar bloques cuadrantes al diseño de instalación. Debido a que un bloque cuadrante es una superficie fija, la pregunta es: “¿cuánta más tensión se agrega a una tracción?”
Cómo se aplasta el cable de fibra óptica.
Los datos de investigación sobre fuerzas de aplastamiento y limitaciones del diámetro de curvatura se publicaron en un artículo de 2011 que presentó Corning Cable al International Wire and Cable Symposium (IWCS). En este estudio, se diseñó un aparato especial y se usó para probar el cable de fibra óptica con distintas combinaciones de carga, radio de curvatura y ángulo de contacto. Se probaron varios tipo de cables de fibra óptica de distintos fabricantes y todos mostraron signos de daños cuando se halaban con demasiada tensión o alrededor de una curvatura con un radio demasiado pequeño. Esto es lo que los fabricantes denominan “fuera de la caja”. En la Tabla 1 se muestra la relación entre la carga de instalación y el diámetro de curvatura.
Gráfico 1: “La caja” muestra la relación entre la Tensión de tracción y el Diámetro de curvatura.
Esto muestra que, cuando las cargas de instalación son demasiado altas o cuando el diámetro de la polea es demasiado bajo, el cable de fibra óptica se puede dañar. “Fuera de la caja”, la tensión lateral es demasiado alta y se ha convertido en una fuerza de aplastamiento.
El estudio del IWCS también confirmó que incluso el ángulo de contacto más sutil (superficial) puede dañar el cable de fibra óptica. “Un ángulo de contacto de tan solo 10 grados hace tanto daño como uno de 90 grados”. Una curvatura de 10 grados es superficial, casi imperceptible. Ver el Diagrama 1 a continuación.
Diagrama 1
El diámetro de curvatura tiene influencia directa en la fuerza lateral (aplastamiento). El ángulo de contacto, no.
En otras palabras, tirar el cable por ruedas, rodillos o bloques cuadrantes estándar generará daños, incluso si parece que se está traccionando el cable de manera recta. Incluso mover el cable por el borde de la alcantarilla o un pedestal puede dañarlo, ya que estos bordes pueden actuar como pequeñas curvaturas de contacto. Por lo tanto, la gravedad del ángulo de contacto no es un factor importante; más bien el radio de la curvatura es lo más importante.
En un bloque cuadrante estándar, como se muestra aquí, cada rodillo pequeño contribuye a una fuerza lateral (o de aplastamiento) para el cable de fibra óptica.
¿Qué es la fuerza de aplastamiento? ¿Cómo se determina?
La fuerza de aplastamiento es la relación entre la fuerza de tracción y el radio de la curvatura. Cuando se tira un cable en una curvatura, la fuerza lateral (aplastamiento) es inversamente proporcional a la longitud del radio de curvatura. A medida que el radio se reduce, la fuerza lateral aumenta. La fuerza lateral/de aplastamiento se determina por medio de la siguiente ecuación:
Las normas de la industria definen claramente la fuerza de tracción máxima para los cables de fibra óptica. En el caso de la mayoría de los cable de fibra óptica de la planta exterior, la carga de instalación se limita a menos de 2700 N (600 lbf). Los fabricantes de cables también restringen el radio de curvatura según el diámetro del cable. Al manejar el radio de curvatura, es posible evitar las fuerzas laterales que aplastan y dañan la fibra. Un “lip roller” típico diseñado para un cable de alimentación tiene un diámetro de 13 cm (5 pulgadas). Esto es cuatro veces más pequeño de lo que MBD sugiere para un cable de 72 fibras.
Este bloque para cables popular es de 18 cm (7 pulgadas) OD, pero el diámetro del eje central es de tan solo 13 cm (5 pulgadas).
La fuerza de aplastamiento mínima para el cable de fibra óptica se describe en Telcordia GR 20 CORE2 como de 21,9 kN/m (1.500 lb/f). La guía recomendada para una máxima tensión lateral es del 50% de ese valor. El estudio del IWCS comprobó que el cable de fibra óptica se puede dañar con cargas tan bajas como 0,9 kN (200 lbf) alrededor de una rueda de 15 cm (6 pulgadas). La fuerza lateral en esta situación es de 12 kN/m (800 lbf/ft). Esto se corresponde con las guías actuales sobre la fuerza lateral.
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La fuerza lateral se amplifica alrededor de curvaturas de radio estrecho. Esta es la fuerza que daña el cable de fibra óptica. Manejar esta fuerza lateral se vuelve aún más importante con cables de más cantidad de fibras.
¿Qué son los bloques cuadrantes para el cable de fibra óptica?
Los bloques cuadrantes para el cable de fibra óptica son uno de los tantos dispositivos que se usan en la colocación de cables y son necesarios para asegurarse de que el cableado de fibra óptica esté protegido durante la instalación, en especial cuando se colocan cables de fibra óptica más nuevos de varias fibras. Los bloques cuadrantes se usan para proteger el cable de fibra óptica durante la instalación al crear un “camino” que le permite al cable hacer un giro gradual de 90° para una tracción fácil a través de aberturas de alcantarillas, ductos, etc.
Un bloque cuadrante estándar típico se compone de una serie de rodillos en un marco que sirve de guía para asegurar que el cable de fibra óptica se tire en un radio de curvatura apropiado para evitar que las fibras de vidrio que componen el cable se rompan. Hasta ahora, un bloque cuadrante estándar se usaba para hacer que el cable entrara y saliera de áreas como alcantarillas y orificios de acceso a través de ductos subterráneos y de manera aérea hasta los postes de servicios públicos. En teoría, el cable debería viajar por los rodillos y los rodillos deberían actuar como una guía para asegurar que el cable jamás se doble por debajo de su radio de curvatura mínimo.
No obstante, se ha comprobado que este no es un método confiable para evitar que los cables se dañen. Se ha constatado que los mismos rodillos son un problema, ya que aplican demasiada presión de contacto al cable, lo que genera roturas cuando el cable se dobla al pasar de un rodillo al otro. El cable tiene una ligera desviación en cada rodillo, por lo que el radio de curvatura en cuestión viene de cada pequeño rodillo, en vez del bloque completo. A su vez, cada pequeño rodillo suele estar por debajo del diámetro de curvatura mínimo. Anteriormente, este problema se resolvía de manera temporal al modificar los bloques cuadrantes con divisiones de tubos y formas de acero para que el recorrido del cable fuera más constante.
Después de una ardua serie de investigaciones y pruebas, se diseñaron y desarrollaron los bloques cuadrantes para cable de fibra óptica con una perspectiva completamente nueva sobre los bloques cuadrantes: un bloque cuadrante de cuerpo sólido específicamente para usar al colocar cables de fibra óptica. Al usar un diseño nuevo, ligeramente curvado y sólido, los instaladores podían proporcionar un contorno más suave, mantener el radio de curvatura requerido del cable de fibra óptica y eliminar el daño al cable provocado por la presión de contacto y lateral, a diferencia de los rodillos tradicionales.
El bloque cuadrante preferido tiene un radio grande con un canal de diámetro suave.
Cómo medir la tensión del cable y las fuerzas laterales en un bloque cuadrante para cable de fibra óptica.
Un bloque cuadrante para cable de fibra óptica básicamente crea un canal suave de radio grande para dirigir el cable de fibra óptica durante la instalación. Esto significa que el cable se traslada por la superficie con algún grado de fricción, lo que resulta en un aumento de la tensión nominal.
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Para determinar el coeficiente de fricción, se montaron dos bloques cuadrantes distintos para cable de fibra óptica a un dispositivo de prueba. Se agregó tensión de retroceso a un cable de fibra óptica, ya que se estaba tirando sobre la superficie con un cabrestante a velocidad constante. La fuerza de tensión se midió con una celda de carga. Esta fuerza se usó para calcular a partir de los valores del coeficiente de fricción para la superficie del bloque cuadrante para cable de fibra óptica. En este caso, se usó el Pull-Planner™ de Polywater para obtener repetidamente el COF (µ).
Los plásticos suaves que se suelen usar en estos dispositivos de instalación son de baja fricción y funcionan bien con el cable de fibra óptica. Los lubricantes para cables de alto rendimiento bajan el COF aún más, incluso sobre superficies de baja fricción. Los resultados se indican a continuación.
Bloque cuadrante para cable de fibra óptica A
Diámetro = 100 cm (40 pulgadas)
Longitud del arco = 60 cm (24 pulgadas)
Tin = 222 N (50 lbf)
Bloque cuadrante para cable de fibra óptica B
Diámetro = 162 cm (64 pulgadas)
Longitud del arco = 117 cm (46 pulgadas)
Tin = 222 N (50 lbf)
Los bloques cuadrantes para cable de fibra óptica añaden una sección corta de arco a la instalación de cable con una tensión mínima agregada. El uso de bloques cuadrantes para cable de fibra óptica permite asegurar que la tensión lateral o la fuerza de aplastamiento permanezcan bajas. Para la misma tensión de entrada de 222 N (50-lbf), un rodillo de 18 cm (7 pulgadas) en la situación anterior crea una tensión lateral de 2,5 kN/m (171 lbf/ft). Este valor se acerca a la fuerza que empezará a dañar el cable.
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El COF medido para el material guía del bloque cuadrante para cable de fibra óptica es aún más bajo a medida que aumenta la fuerza lateral, que va desde 0,08 sin lubricación hasta 0,05 con lubricación, utilizando el método de la tabla de fricción de Polywater. Esto respalda aún más el uso de bloques cuadrantes para cable de fibra óptica en lugar de los rodillos y los bloques cuadrantes que se solían usar anteriormente en las instalaciones.
En resumen
Los instaladores deben conocer estas recomendaciones de mejores prácticas. En el caso de las instalaciones con varias fibras o fibras más largas, se recomienda el uso de bloques cuadrantes, ya que esto mejora las posibilidades de realizar una instalación segura sin dañar los cables de fibra óptica.
¿Preguntas?
Referencias
1 Quinn, C, Seddon D. 2011. Installation of Fiber Optic Cable Outside the Box. IWCS.
2 Telcordia Technologies. 2013. GR 20 CORE, Generic Requirements for Optical Fiber and Optical Fiber Cable