Al Instituto Politécnico Nacional por haberme dado una formación Profesional.

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3 Agradecimientos Al Instituto Politécnico Nacional por haberme dado una formación Profesional. A mis Padres por darme la vida. A mi hijo Fernando por la fortaleza y la constante retroalimentación que me da. A mi hija Itzel por ser la luz de mi vida. A Sistemas y Redes de Comunicación SYREC por el desarrollo Profesional. A mis Asesores por su apoyo.

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5 ÍNDICE I. ESTADO DE ARTE TEORÍA DE LAS FIBRAS ÓPTICAS Introducción Ventajas de la fibra óptica Desventajas de la fibra óptica Propiedades de la fibra óptica Teoría de propagación Ángulo crítico Tipos de fibras ópticas y cables Cable de estructura holgada Cable de estructura ajustada Cable blindado Otros tipos de cables de fibra óptica para aplicaciones especiales ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO Instalación del flexoducto de polietileno de alta densidad. Puntos previos Instalación del flexoducto de polietileno de alta densidad dentro del límite del derecho de vía de las carreteras Normas de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SC Y T) Procesos de construcción para la instalación de cuatro ductos de polietileno de alta densidad de 1½ en zona suburbana Procesos de construcción en terrenos tipo A/B. Sembrado directo Zanja en terreno tipo A/B Con Retroexcavadora Procesos de construcción en terrenos tipo C1/C Sembrado directo Procesos de construcción hechos a mano o con maquinaria menor Profundidad de instalación del ducto de polietileno de alta densidad Profundidad normal Profundidad mayor de la normal Instalación en cuneta de la carretera.. 23 i

6 Señalización y protección de las obras de construcción Proceso constructivo con maquinaria pesada En cunetas con revestimiento de concreto-hidráulico o suelo cemento Proceso de construcción con maquinaria menor Compactación Procedimientos de compactación Compactación de terrenos tipo A/B construidas con sembrado directo por tractor de orugas D8N con sembrador y portacarrete Compactación en terrenos tipo A/B construidos con Retroexcavadora Compactación de terrenos tipo C1/C2 construidas con sembrado directo por cortadora de disco Trencor-Jetco 860B con sembrador y portacarrete Reposiciones Reposiciones en banqueta Reposiciones en arroyo Reposición de asfalto Instalación del ducto de polietileno de alta densidad en el cruzamiento de carreteras o vías de ferrocarril por perforación direccional Procedimiento de la perforación direccional Instalación de coples en flexoductos Instalación de pozos cónicos prefabricados Prueba de vía Verificación de profundidad del ducto de polietileno de alta densidad Sellado de vías Instalación de postes de señalización Dimensiones de los postes de plástico Características Instalación de los postes de plástico Mantenimiento y enlaces nuevos Situaciones por considerar Área conurbada Área rural...43 ii

7 Rotulación de los postes de plástico Datos a rotular en los postes Etiquetas adheribles para rotulación Franjas de identificación SUBDIVISIÓN DE VÍA EN CANALIZACIONES TELEFÓNICAS Canalizaciones urbanas División de vía para cable de fibra óptica Ventajas Tubo de polietileno Tapas de subdivisión de vía INSTALACIÓN DE CABLE Descripción y uso de cables de fibra óptica Fabricantes de cable de fibra óptica Código de Identificación para cables de CONDUTEL Código de colores del tubo holgado Código de colores para identificación de las fibras Cantidad de fibras ópticas por tubo Inmersión de cable de fibra óptica Recomendaciones generales previas a la inmersión Etapas de la Inmersión Winch Control y gráfica de tensión Personal y equipo de radiocomunicación Manejo de las bobinas de cable de fibra óptica Lubricación Inmersión de cable < 300 mts Inmersión de cable > 300 < 900 mts Inmersión de cable > 900 mts Inmersión en doble...59 iii

8 Arreglo de la obra después de la inmersión Acomodo del cable en pozos Inmersión en poliductos de alta densidad...61 II. NORMATIVIDAD Y PROTOCOLO ACTUAL Pruebas antes de la inmersión Inspección física del cable en el carrete Medición de la longitud física del cable Longitud óptica del cable Registro del carrete de cable Prueba a cable de F.O. antes de inmersión por retrodifusión Prueba a cable de F.O. después de inmersión por retrodifusión Pruebas ópticas Pruebas punto a punto Pruebas de retrodifusión Medición de la pérdida por empalme Mediciones de la pérdida de retorno óptico (P.R.O.) Medición de la pérdida en los conectores Medición de la atenuación lineal en las fibras ópticas Pérdida total del enlace Medición de la atenuación por el método de inserción Medición del enlace...75 III. DISEÑO CONTROL Y MONITOREO AVANZADO DE UN ENLACE ÓPTICO PARA LA MIGRACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE NOGALES A CD. JUÁREZ. TRAMO 4 AGUA PRIETA RFO EL VALLE ANTECEDENTES Perdidas intrínsecas y extrínsecas Empalmes por el método de Fusión...78 iv

9 Máquinas para empalmar fibras ópticas Capsulas de empalme Material, herramientas y equipo necesario Preparación del cierre Fosc 400B para cable condumex TM Bloqueo de humedad Retirando el sello de base a domo Instalación de cables y alambre de tierra (NORSCAN) Componentes metálicos de conexión y puesta a tierra Asegurando los elementos rígidos Sellando cables en el puerto oval Organización y empalmado de la fibra Empalmando y acomodo de las fibras en las bandejas Cerrando e instalando el cierre Pruebas de sellado Sistema de tierras En Planta Externa...94 IV. RESULTADOS Diagrama esquemático del enlace...98 Tabla 1.- Inspección visual del cable en el carrete. Antes de la Inmersión...99 Tabla 2.- Pruebas por retrodifusión a 1550nm. Antes de la Inmersión Tabla 3.- Pruebas por retrodifusión a 1550nm. Después de la Inmersión Tabla 4.- Pruebas punto a punto. Medición de la pérdida en conectores y empalmes a 1310nm Tabla 4.- Pruebas punto a punto. Medición de la pérdida en conectores y empalmes a 1550nm Tabla 5.- Pruebas punto a punto. Medición de la atenuación lineal por sección Tabla 6.- Pruebas punto a punto. Medición de la atenuación total por retrodifusión Tabla 7.- Pruebas punto a punto. Medición de la atenuación total por el método de inserción a 1550nm v

10 Tabla 8.- Pruebas punto a punto. Medición de la pérdida de retorno óptico en conectores mecánicos V. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA vi

11 I. ESTADO DE ARTE 1.1. TEORÍA DE LAS FIBRAS ÓPTICAS Introducción El primer intento de utilizar la luz como soporte para una transmisión fue realizado por Alexander Graham Bell, en el año Utilizó un haz de luz para llevar información, pero se evidenció que la transmisión de las ondas de luz por la atmósfera de la tierra no es práctica debido a que el vapor de agua, oxigeno y partículas en el aire absorben y atenúan las señales en las frecuencias de luz. Se ha buscado entonces la forma de transmitir usando una línea de transmisión de alta confiabilidad que no reciba perturbaciones desde el exterior, una guía de fibra llamada fibra óptica la cual transmite información lumínica. La fibra óptica puede decirse que fue obtenida en 1951, con una atenuación de 1000 db/km. (al incrementar la distancia 3 metros la potencia de luz disminuía ½), estas perdidas restringía las transmisiones ópticas a distancias cortas. En 1970, la compañía de CORNING GLASS de Estados Unidos fabricó un prototipo de fibra óptica de baja perdida, con 20 db/km. Luego se consiguieron fibras de 7 db/km. (1972), 2.5 db/km. (1973), 0.47 db/km. (1976), 0.2 db/km. (1979). Por tanto a finales de los años 70 y a principios de los 80, el avance tecnológico en la fabricación de cables ópticos y el desarrollo de fuentes de luz y detectores, abrieron la puerta al desarrollo de sistemas de comunicación de fibra óptica de alta calidad, alta capacidad y eficiencia. Este desarrollo se vio apoyado por diodos emisores de luz LEDs, Fotodiodos y LÁSER (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación). El 22 de abril de 1977, General Telephone and Electronics envió la primera transmisión telefónica a través de fibra óptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach, California. La Fibra Óptica es una varilla delgada y flexible de vidrio u otro material transparente con un índice de refracción alto, constituida de material dieléctrico (material que no tiene conductividad como vidrio o plástico), es capaz de concentrar, guiar y transmitir la luz con muy pocas pérdidas incluso cuando esté curvada. Está formada por dos cilindros concéntricos, el interior llamado núcleo (se construye de elevadísima pureza con el propósito de obtener una mínima atenuación) y el exterior llamado revestimiento que cubre el contorno (se construye con requisitos menos rigurosos), ambos tienen diferente índice de refracción (n2 del revestimiento es de 0.2 a 0.3 % inferior al del núcleo n1). El diámetro exterior del revestimiento es de 0.1 mm. aproximadamente y el diámetro del núcleo que transmite la luz es próximo a 10 ó 50 micrómetros. Adicionalmente incluye una cubierta externa adecuada para cada uso llamado recubrimiento. El amplificador que marcó un antes y un después en el uso de la fibra óptica en conexiones interurbanas, reduciendo el costo de ellas, fue el amplificador óptico inventado por David Payne de la Universidad de Southampton, y por Emmanuel Desurvire en los laboratorios de Bell. A los cuales les fue dada la medalla Benjamín Franklin en

12 El primer enlace transoceánico con fibra óptica fue el TAT-8 que comenzó a operar en Desde entonces se ha empleado fibra óptica en multitud de enlaces transoceánicos o entre ciudades, y se ha extendiendo su uso desde las redes troncales de las operadoras hacia los usuarios finales Ventajas de la fibra óptica Baja Atenuación Las fibras ópticas son el medio físico con menor atenuación. Por lo tanto se pueden establecer enlaces directos sin repetidores, de 100 a 200 Km. con el consiguiente aumento de la fiabilidad y economía en los equipamientos. Gran ancho de banda La capacidad de transmisión es muy elevada, además pueden propagarse simultáneamente ondas ópticas de varias longitudes de onda que se traduce en un mayor rendimiento de los sistemas. De hecho 2 fibras ópticas serían capaces de transportar, todas las conversaciones telefónicas de un país, con equipos de transmisión capaces de manejar tal cantidad de información (entre 100 MHz/Km. a 10 GHz/Km.). Peso y tamaño reducidos El diámetro de una fibra óptica es similar al de un cabello humano. Un cable de 64 fibras ópticas, tiene un diámetro total de 15 a 20 mm. y un peso medio de 250 Kg. /Km. Si comparamos estos valores con los de un cable de 900 pares calibre 0.4 (peso 4,000 Kg/Km y diámetro 40 a 50 mm) se observan ventajas de facilidad y costo de instalación, siendo ventajoso su uso en sistemas de ductos congestionados, cuartos de computadoras o el interior de aviones. Gran flexibilidad y recursos disponibles Los cables de fibra óptica se pueden construir totalmente con materiales dieléctricos, la materia prima utilizada en la fabricación es el dióxido de silicio (Si0 2) que es uno de los recursos más abundantes en la superficie terrestre. Aislamiento eléctrico entre terminales Al no existir componentes metálicos (conductores de electricidad) no se producen inducciones de corriente en el cable, por tanto pueden ser instalados en lugares donde existen peligros de cortes eléctricos. Ausencia de radiación emitida Las fibras ópticas transmiten luz y no emiten radiaciones electromagnéticas que puedan interferir con equipos electrónicos, tampoco se ve afectada por radiaciones emitidas por otros 2

13 medios, por lo tanto constituyen el medio más seguro para transmitir información de muy alta calidad sin degradación. Costo El costo de los cables de fibra óptica y la tecnología asociada con su instalación ha caído drásticamente en los últimos años. Hoy en día, el costo de construcción de una planta de fibra óptica es comparable con una planta de cobre. Las características de transmisión son prácticamente inalterables debido a los cambios de temperatura, siendo innecesaria la compensación de las variaciones en tales condiciones. Se mantiene estable entre -40 y 200 ºC. Por tanto dependiendo de los requerimientos de comunicación la fibra óptica puede constituir el mejor sistema. Los costos de mantenimiento de una planta de fibra óptica son muy inferiores a los de una planta de cobre. Sin embargo si el requerimiento de capacidad de información es bajo la fibra óptica puede ser de mayor costo. Mantenimiento El mantenimiento y reparaciones a enlaces de fibra óptica requieren de menor tiempo de respuesta y el costo es menor que en los cables de cobre Desventajas de la fibra óptica El costo de la fibra sólo se justifica cuando su gran capacidad de ancho de banda y baja atenuación son requeridos. Para bajo ancho de banda puede ser una solución mucho más costosa que el conductor de cobre. La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados. Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica Propiedades de la fibra óptica Propiedades ópticas Dan lugar a la clasificación según el índice de refracción y la apertura numérica. Perfil de índice de refracción Es la variación índice conforme nos movemos en la sección transversal de la fibra óptica, es decir a lo largo del diámetro. Se tiene al índice escalón e índice gradual. 3

14 Fibras de índice escalón o también llamadas salto de índice (SI), son aquellas en las que al movernos sobre el diámetro AB, el índice de refracción toma un valor constante n 2 desde el punto A hasta el punto donde termina el revestimiento y empieza el núcleo. En ese punto se produce un salto con un valor n 1 > n 2 donde también es constante a lo largo de todo el núcleo. Este tipo de perfil es utilizado en las fibras monomodo que por su especial diseño pueden guiar y transmitir un solo rayo de luz (un modo de propagación) y tiene la particularidad de poseer un ancho de banda elevadísimo. En estas fibras monomodo cuando se aplica el emisor de luz, el aprovechamiento es mínimo, también el costo es más elevado, la fabricación difícil y los acoples o empalmes deben ser perfectos. Figura 1.- Perfil de la fibra monomodo. Fibras de índice gradual.- El índice de refracción n 2 es constante en el revestimiento, pero en el núcleo varía gradualmente (en forma parabólica) y se tiene un máximo en el centro del núcleo. Este tipo de perfil es utilizado en las fibras multimodo pues disminuye la dispersión de las señales al variar la velocidad para las distintas longitudes de los caminos en el centro y próximos a la frontera. Las fibras multimodo son aquellas que pueden guiar y transmitir varios rayos de luz por sucesivas reflexiones, (modos de propagación). Los modos son formas de ondas admisibles, la palabra modo significa trayectoria. En las fibras de índice escalón multimodo la dispersión del haz de luz ocasionado por retardo de los distintos caminos de los modos de propagación, limita en ancho de banda. Figura 2.- Perfil de la fibra de índice gradual o multimodo. 4

15 Figura 3.- Modos de propagación en las fibras ópticas Apertura Numérica (NA).- Es un parámetro que da idea de la cantidad de luz que puede ser guiada por una fibra óptica. Por lo tanto cuanto mayor es la magnitud de la apertura numérica de una fibra, mayor es la cantidad de luz que puede guiar o lo que es lo mismo, mas cantidad de luz es capaz de aceptar en su núcleo, ver figura 4. Figura 4.- Apertura numérica de una fibra óptica Teoría de propagación La propagación se realiza cuando un rayo de luz ingresa al núcleo de la fibra óptica y dentro de él se producen sucesivas reflexiones en la superficie de separación núcleo- revestimiento. La condición más importante para que la fibra óptica pueda confinar la luz en el núcleo y guiarla es: n 1 > n 2 Para describir los mecanismos de propagación se usará la óptica geométrica. Se basa en que la luz se considera como rayos angostos, donde la reflexión ocurre en la frontera de dos materiales de índices de refracción diferentes. En el vacío las ondas electromagnéticas se propagan con la velocidad de la luz km/seg. 5

16 En el aire se puede aproximar a: c = 300,000 km/seg. Si se tiene un material con distinto índice de refracción al del aire, su velocidad será ligeramente distinta a la de la luz dependiente de n, estará dada por la ecuación (1). v = c/n... (1) relación que puede escribirse n = c/v... (2) c = es la velocidad de la luz ( m/s) en el aire v = es la velocidad de la luz en un material específico. n = índice de refracción Cuando un rayo incide en la frontera entre dos medios con diferentes índices de refracción, el rayo incidente será refractado con distinto ángulo, según la ley de refracción de Snell, ecuación (3). sen θ 1 /sen θ 2 = v 1 /v 2 (3) de la ecuación (3): n 2 sen θ 2 = n 1 sen θ 1... (4) n 1 = índice de refracción del material 1 (adimensional) n 2 = índice de refracción del material 2 (adimensional) θ 1 = es el ángulo de incidencia (grados) θ 2 = es el ángulo de refracción (grados) v 1 = velocidad en el material 1 v 2 = velocidad en el material 2 La representación de la ley de Snell se muestra en la figura 5, que se encuentra a continuación. 6 Figura 5.- Representación de la ley de Snell.

17 En la frontera, el haz incidente se refracta hacia la normal o lejos de ella, dependiendo si n 1 es menor o mayor que n 2. Esto implica que si un rayo ingresa de un medio menos denso (índice refractivo más bajo) a otro más denso (índice refractivo mas alto) (n 1 < n 2 ), el rayo se refracta con un ángulo menor con respecto a la perpendicular de la frontera. En el caso contrario cuando un rayo incide de un medio más denso hacia otro menos denso, el rayo se refracta con un ángulo mayor con respecto a la perpendicular de la frontera Ángulo crítico Puesto que los rayos se alejan de la normal cuando entran en un medio menos denso, el ángulo de incidencia, denominado ángulo crítico, resulta cuando el rayo refractado forma un ángulo de 90º con la normal, (superficie de separación entre ambos medios). Si el ángulo de incidencia se hace mayor que el ángulo crítico, los rayos de luz serán totalmente reflejados. Figura 6.- Comportamiento de los rayos de acuerdo al índice de refracción n 1 y n 2 Por Snell, de la ecuación (4): n 2 sen θ 2 = n 1 sen θ 1 Si θ 2 = 90º θ 1 = θ c = ángulo crítico θ c = sen -1 (n 2 / n 1 )... (5) Entonces para θ 1 > θ c > reflexión total 7

18 Tabla A.- Índices de refracción de varios materiales. MEDIO ÍNDICE DE REFRACCIÓN Vacío 1.0 Aire Agua 1.33 Alcohol etílico 1.36 Cuarzo fundido 1.46 Fibra de vidrio Diamante Silicio 3.4 Galio Arseniuro Tipos de fibras ópticas y cables. Cable de fibra por su composición hay tres tipos disponibles actualmente: Núcleo de plástico y cubierta plástica Núcleo de vidrio con cubierta de plástico (frecuentemente llamada fibra PCS, El núcleo Silicio Cubierta de Plástico) Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio (frecuentemente llamada SCS, Silicio Cubierta de Silicio) Las fibras de plástico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser más flexibles y más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su característica de atenuación alta: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las de plástico se limitan a distancias relativamente cortas, como puede ser dentro de un solo edificio. Las fibras con núcleos de vidrio tienen baja atenuación. Sin embargo, las fibras PCS son un poco mejores que las fibras SCS. Además, las fibras PCS son menos afectadas por la radiación y, por lo tanto, más atractivas a las aplicaciones militares. Desafortunadamente, los cables SCS son menos fuertes, y más sensibles al aumento en atenuación cuando se exponen a la radiación. Cable de fibra óptica disponible en construcciones básicas: -Cable de estructura holgada y -Cable de estructura ajustada Cable de estructura holgada Consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y rodeado de una cubierta protectora, ver figura 7. El rasgo distintivo de este tipo de cable son los tubos de 8

19 fibra. Cada tubo, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o más comúnmente estar llenos de un gel resistente al agua que impide que ésta entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable. Figura 7.- Cable de estructura holgada. El centro del cable contiene un elemento de refuerzo, que puede ser acero, Kevlar o un material similar. Este miembro proporciona al cable refuerzo y soporte durante las operaciones de tendido, así como en las posiciones de instalación permanente. Debería amarrarse siempre con seguridad a la polea de tendido durante las operaciones de tendido del cable, y a los anclajes apropiados que hay en cajas de empalmes o paneles de conexión. La cubierta o protección exterior del cable se puede hacer, entre otros materiales, de polietileno, de armadura o coraza de acero, goma o hilo de aramida y para aplicaciones tanto exteriores como interiores. Con objeto de localizar las fallas con el Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo (OTDR) de una manera más fácil y precisa, la cubierta está secuencialmente numerada cada metro (o cada pie) por el fabricante. Figura 8.- Tubo holgado de cable de fibra óptica 9

20 Los cables de estructura holgada se usan en la mayoría de las instalaciones exteriores, incluyendo aplicaciones aéreas, en tubos o conductos y en instalaciones directamente enterradas. El cable de estructura holgada no es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales, porque existe la posibilidad de que el gel interno fluya o que las fibras se muevan Cable de estructura ajustada Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, y todo ello cubierto de una protección exterior. La protección secundaria de la fibra consiste en una cubierta plástica de 900 μm de diámetro que rodea al recubrimiento de 250 μm de la fibra óptica, ver figura 9. La protección secundaria proporciona a cada fibra individual una protección adicional frente al entorno así como un soporte físico. Esto permite a la fibra ser conectada directamente (conector instalado directamente en el cable de la fibra), sin la protección que ofrece una bandeja de empalmes. Para algunas instalaciones esto puede reducir el costo de la instalación y disminuir el número de empalmes en un tendido de fibra. Debido al diseño ajustado del cable, es más sensible a las cargas de estiramiento o tracción y puede ver incrementadas las pérdidas por microcurvaturas. A B 10 Figura 9.- A) Cable de estructura ajustada. B) Fibra de estructura ajustada Por una parte, un cable de estructura ajustada es más flexible y tiene un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada. En primer lugar, es un cable que se ha diseñado para instalaciones en el interior de los edificios. También se puede instalar en tendidos verticales más elevados que los cables de estructura holgada, debido al soporte individual de que dispone cada fibra Cable blindado Tienen tina coraza protectora o armadura de acero debajo de la cubierta de polietileno. Esto proporciona al cable una resistencia excelente al aplastamiento y propiedades de protección frente a roedores. Se usa frecuentemente en aplicaciones de enterramiento directo o para

21 instalaciones en entornos de industrias pesadas. El cable se encuentra disponible generalmente en estructura holgada aunque también hay cables de estructura ajustada. Figura 10.- Cable de fibra óptica con armadura Otros tipos de cables de fibra óptica para aplicaciones especiales Cable aéreo autoportante O autosoportado es un cable de estructura holgada diseñado para ser utilizado en estructuras aéreas. No requiere un fijador corno soporte. Para asegurar el cable directamente a la estructura del poste se utilizan abrazaderas especiales. El cable se sitúa bajo tensión mecánica a lo largo del tendido. Cable submarino Es un cable de estructura holgada diseñado para permanecer sumergido en el agua. Actualmente muchos continentes están conectados por cables submarinos de fibra óptica transoceánicos. Cable compuesto tierra-óptico (OPGW) Es un cable de tierra que tiene fibras ópticas insertadas dentro de un tubo en el núcleo central del cable. Las fibras ópticas están completamente protegidas y rodeadas por pesados cables a tierra. Es utilizado por las compañías eléctricas para suministrar comunicaciones a lo largo de las rutas de las líneas de alta tensión. Cables híbridos. Es un cable que contiene tanto fibras ópticas como pares de cobre. Cable en abanico Es un cable de estructura ajustada con un número pequeño de fibras y diseñado para una conexión directa y fácil (no se requiere un panel de conexiones). 11

22 1.2. ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO Instalación del Flexoducto de polietileno de alta densidad. Puntos previos 1.- Antes de la instalación del ducto de polietileno de alta densidad se deberá contar con los planos del enlace de F. O. en Larga Distancia (L. D.) y Zonales. 2.- Realizar una correcta planificación del enlace con la supervisión de la Compañía Telefónica, del Constructor y si es necesario, con personal de la SC y T. 3.- Verificar que se cuente con los permisos de las entidades Federales, Estatales ó Municipales correspondientes (S. C. T., F.F. C.C., PEMEX, CFE, LUZ Y FUERZA, AGUA Y DRENAJE, etc.), a fin de evitar la suspensión de los trabajos o retrasos de las obras. 4.- Contar con el programa de Obra para la Supervisión por parte de Local o L. D. 5.- Durante la ejecución de los trabajos, el Contratista está obligado a utilizar los dispositivos para protección y señalización en obra, a fin de proporcionar a los usuarios de las carreteras, peatones y trabajadores la seguridad; así como, guiar el tránsito a través de la carretera en la que se realizan los trabajos de construcción; y tienen carácter transitorio, y su instalación y retiro es responsabilidad de la Compañía Constructora. 6.- Una vez que se determine la maquinada a utilizar para el enterrado del ducto de polietileno de alta densidad de acuerdo al recorrido físico de la trayectoria de la ruta y a calas hechas en el terreno, se procede a marcar con estacas, aproximadamente a cada 100 m., la ruta que seguirá la maquinaria para el enterrado del ducto, este trabajo permitirá respetar la distancia de instalación del ducto del límite del derecho de vía o ceros del terraplén, como lo indica las Normas de la SC y T. NOTA: Deberán de colocarse estacas a menor distancia en aquellos lugares donde se pierda la línea de vista de la estaca anterior; por ejemplo, en carreteras que tengan subidas y bajadas pronunciadas, en curvas cerradas y, en general, en cualquier punto donde se pierda la línea de vista de la estaca anterior o que el terreno, por sus características, impida la visibilidad de la estaca desde el tractor de orugas. 7.- Señalar en el desgarrador ó ripper con una marca la profundidad requerida de 120 o 140 cm. Sí durante la instalación del ducto se requiere levantar el sembrador deberá efectuarse en forma lenta y gradual para evitar que tanto el dueto de polietileno ó la cinta pudieran dañarse. 8.- Es importante cuidar que los radios mínimos de curvatura sean mayores a 0.54 m. en la instalación del ducto. 9.- Es importante que durante el sembrado del ducto se cuente con radios de comunicación para efecto de que personal que se encuentre en tierra pueda avisar al operador de la máquina de algún imprevisto que pudiera existir durante los trabajos de sembrado; como: atoramiento de la cinta de advertencia, jalado excesivo del ducto, etc. 12

23 En la figura 11, se muestra un diagrama de árbol de etapas del proceso constructivo, donde tiene su aplicación la ingeniería civil en enlace. Inicio Planos, permisos Recorrido físico y Marcado de la trayectoria Recursos Humanos y Materiales, Maquinaria Sembrado de flexoducto Instalación de Pozos Inmersión de Cable Postes de Señalización Figura 11.- Proceso constructivo, Ingeniería Civil del sembrado de flexoducto Instalación del Flexoducto de polietileno de alta densidad dentro del límite del derecho de vía de las carreteras Normas de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SC Y T) Las compañías telefónicas como: Teléfonos de México, Avantel, AT&T, etc., en el desarrollo de la red telefónica nacional han solicitado a la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SC y T) la autorización de utilizar, dentro de los limites del derecho de vía de las carreteras federales, la superficie que requiere para el tendido del ducto de polietileno de alta densidad ó cable de fibra óptica, ajustándose a sus normas de construcción e instalación vigentes. Dentro de las normas de construcción de la SC y T (aplicables a cualquier carretera: Federal, Estatal, Municipal, Concesionada, Particular, F.F.C.C., etc.) que se tienen que respetar, se encuentran: 13

24 1.- El tendido del ducto de polietileno de alta densidad dentro de los límites del derecho de vía (D.D.V), en donde no existan obstáculos, deberá realizarse a una distancia máxima de 2.50 m. de los límites del derecho de vía, ver figura 12. LIMITE DEL DERECHO DE VIA 2.5 m FRANJAS DE INSTALACION DEL DUCTO DE PVC DE ALTA DENSIDAD CARRETERA CARRETERA D.D.V. DERECHO DE VIA DUCTOS DE PVC DE ALTA DENSIDAD 2.5 m PST PST LIMITE DEL DERECHO DE VIA Figura Instalación del ducto de polietileno dentro del límite del D.D.V. de las carreteras. D.D.V.- DERECHO DE VÍA. El bien de dominio publico de la Federación constituido por la franja de terreno de anchura variable, cuyas dimensiones fija la Secretaria, que se requiere para la construcción, conservación, ampliación, protección y en general, para el uso adecuado de una vía de comunicación carretera y sus servicios auxiliares. 2.- De existir obstáculos (árboles, postes telefónicos o de alumbrado, torres de alta tensión, etc.), cerca de los límites del derecho de vía, se podrá permitir el tendido del ducto de polietileno de alta densidad a una distancia no menor a 1.0 m. del pie o ceros del talud de los terraplenes. Con esto se pretende aprovechar el terreno natural y evitar causar daños (deslaves) al terraplén, ver figuras 13 y 14. LIMITE DEL DERECHO DE VIA A D.D.V. DERECHO DE VIA CARRETERA CARRETERA PIE O CEROS DEL TALUD 1.0 m MINIMO PST PST PST PST LIMITE DEL DERECHO DE VIA DUCTOS DE PVC DE ALTA DENSIDAD ARBOLES A 14 Figura 13.- Instalación del ducto de polietileno de alta densidad cuando existen árboles dentro del límite del D.D.V. de las carreteras.

25 ARBOLES PIE O CEROS DEL TALUD DEL TERRAPLEN PST CINTA DE ADVERTENCIA 1.20 m LIMITE DEL DERECHO DE VIA PVC DE ALTA DENSIDAD >1.00 m Figura 14.- Instalación del ducto de polietileno de alta densidad cuando existen postes telefónicos, postes de alumbrado o torres de alta tensión dentro del límite del D.D.V. de las carreteras. 3.- Si existen obstáculos (cortes en balcón o cotes en cajón) superiores a 3 m. de altura se permitirá el tendido de cable de fibra óptica en la cuneta, teniendo especial cuidado en la excavación, de que si existe material de filtro graduado al hacer el relleno, debe de reponerse en la misma forma, con la granulometría y compactación especificada que indique la S.C.T. La longitud de cuneta en que sea tendido el cable de fibra óptica deberá ser zampeada por el contratista, aunque esta originalmente no haya estado zampeada, ver figura 15. CORTE > 3.00 m CUNETA CINTA DE ADVERTENCIA PVC DE ALTA DENSIDAD Figura 15.- Instalación del ducto de polietileno de alta densidad en la cuneta de las carreteras. 4.- En los cortes en balcón y/o cajón, inferiores o iguales a los 3 m. el tendido del ducto de polietileno de alta densidad deberá hacerse dentro de los límites del derecho de vía en la franja de 2.50 m. y en la parte exterior de la contracuneta, ver figura No se permitirá por ningún motivo el tendido del ducto de polietileno de alta densidad en los acotamientos de la carretera, debajo de la carpeta de esta, ni en el hombro o talud de la carretera. 15

26 CONTRACUNETA CINTA DE ADVERTENCIA PVC DE ALTA DENSIDAD CORTE < 3.00 m CUNETA LIMITE DEL DERECHO DE VIA Figura 16.- Instalación del ducto de polietileno de alta densidad dentro del limite del D.D.V. de las carreteras cuando los cortes en balcón y/o cajón son < a 3.0 m Procesos de construcción para la instalación de cuatro ductos de polietileno de alta densidad de 1½ en zona suburbana Procesos de construcción en terrenos tipo A/B. Sembrado directo Para aquellos terrenos clasificados como A/B, el proceso de construcción deberá ser: 1.- Utilizar un tractor de orugas D8 ó máquina equivalente para despalmar/nivelar el terreno. Figura 17.- Tractor D8 o equivalente con Ripper de 1.40 m mínimo. 2.- Utilizar un tractor de orugas D8 ó maquina equivalente, figura 17, para aflojar el terreno, adaptándole un Ripper o arado de 1.40 m. de profundidad como mínimo. 16

27 3.- Utilizar un tractor D8 con adaptación de sembrador con una bota ó zanco de 1.20 m, para colocar al mismo tiempo hasta 4 ductos de polietileno alta densidad de 1½ como se muestra en las figuras 17 y 18, tomando en cuenta que la distancia de carga debe ser minima de un metro con respecto del lomo del ducto superior (verde); y en el zanco llevar una adaptación de tubos rectangulares, que sirven como guías para la instalación de dos cintas de señalamiento y evitar que se enreden las cintas, con una separación de 30 cm entre ambas, la primera cinta se coloca a 30 cm abajo del nivel de superficie de tierra (NPT); y la segunda a 40 cm del lomo del ducto superior (verde), ver la figura 18. Figura 18.- Zanco con adaptación para 4 ductos de polietileno alta densidad y 2 cintas de señalización. El perfil de instalación de los ductos con está técnica es como lo muestra la figura 19, el ancho de la zanja corresponde al ancho del arado, que debe ser de 12cm. RIPER ZANJA N.P.T. 30 cm 100 cm CINTAS DE ADVERTENCIA 30 cm 120 cm 140 cm 40 cm 20 cm DUCTOS DE PVC DE ALTA DENSIDAD VERDE AMARILLO GRIS NEGRO 20 cm Figura 19.- Perfil de instalación de los ductos en terrenos tipo A/B utilizando tractor de orugas D8 con sembrador y portacarrete. 17

28 4.- El tractor debe contar con adaptación para doble porta - carrete y soporte guía para dos y hasta cuatro ductos como se puede observar en la figura 20. Figura 20.- Sembrado directo de cuatro flexoductos. 5.- Se deben de colocar las dos bobinas en el porta-carretes que corresponden a los ductos de color negro y el gris, por la posición que debe respetarse dentro de la zanja. 6.- Conjuntamente se deben tender paralelamente a estos y por encima, los otros dos ductos (amarillo y verde). 7.- Colocar los ductos dentro de cada soporte - guía, de acuerdo a la posición que deben guardar, para sembrarlos directamente los cuatro, como se muestra en la figura Zanja en terreno tipo A/B Con Retroexcavadora Cuando en algunos tramos del enlace, no hubiera espacio para realizar el sembrado directo del ducto de polietileno de alta densidad con el tractor de orugas D8 con sembrador y portacarrete; ó bien por restricciones de las autoridades, se podrá utilizar la Retroexcavadora Case 580 K Súper ó máquina equivalente con cucharón angosto de 30 cm. para hacer la zanja. El procedimiento de construcción en terrenos tipo A/B utilizando Retroexcavadora es: 1.- Marcar la trayectoria de excavación y utilizando la retroexcavadora con cucharón angosto de 30 cm. se realiza la zanja. 2.- Depositar los ductos de polietileno de alta densidad en el fondo de la zanja. Ver figura

29 3.- Rellenar la zanja hasta 20 cm. con material producto de la excavación como una primera capa utilizando la retroexcavadora. ZANJA < 30 cm N.P.T. 30 cm CINTAS DE ADVERTENCIA 30 cm 120 cm 40 cm DUCTOS DE PVC DE ALTA DENSIDAD VERDE AMARILLO GRIS NEGRO Figura 21.- Perfil de instalación de los ductos en terreno tipo A/B con Retroexcavadora. 4.- Compactar. 5.- Rellenar la zanja con material producto de la excavación, en capas de 20 ó 25 cm. 6.- Colocarla cinta de advertencia, después de la segunda Capa. 7.- Compactar cada capa Procesos de construcción en terrenos tipo C1/C Sembrado directo Cuando a lo largo del enlace se encuentren tramos de terreno clasificados como C1/C2, se deberá utilizar el siguiente procedimiento. 1- Utilizar un tractor de orugas D8N ó máquina equivalente para nivelar y ripear ó aflojar hasta obtener la profundidad requerida. 2.- Utilizar una cortadora de disco Trenco-Jetco 860B ó máquina equivalente adaptada con sembrador-arado y portacarrete, para el enterrado directo del ducto de polietileno y cinta de advertencia simultáneamente. Ver figura 22. La forma de trabajar de esta máquina es que cuando corta la roca va dejando una capa de material triturado en la zarja, mismo que servirá para instalar el ducto de polietileno junto con la cinta de advertencia simultáneamente. El ancho de la zanja corresponde al ancho del disco que debe ser siempre a 20 cm. 19

30 Figura 22.- Secuencia de trabajo en terreno tipo C. ZANJ A< 20 cm N.P.T. CINTAS DE ADVERTENCI A DUCTOS DE PVC DE ALTA DENSIDA D 30 cm 30 cm 2 0 c m VERD EAMARILL OGRI SNEGR O DISTANCIA DE CARGA DE: 80cm. MIN. HASTA100c m Figura 23.- Perfil de instalación de los ductos en terreno C1/C2 realizado con cortadora de disco con sembrador y portacarrete Trencor Jetco 860 B 3.- Rellenar la zanja hasta 40 cm. del nivel del terreno natural, de material producto de la excavación. 4.- Compactar 5.- Rellenar el resto de la zanja con el material producto de la excavación. 6.- Compactar. 20

31 Procesos de construcción hechos a mano o con maquinaria menor. Cuando a lo largo del enlace se encuentren tramos en donde no se pueda utilizar la maquinaria, se tendrá que hacer a mano la excavación, previa autorización del Gerente de Infraestructura y Calidad Operativa Equipo L(x)i en L.D. ó Gerente de Ingeniería y Construcción Red en Local, del área correspondiente. Algunas de las causas pueden ser: Por no haber espacio para trabajar con el tractor de orugas D8N con arado y portacarrete para terrenos A/B, Cortadora de disco con sembrador y Portacarrete Trencor-Jetco 860 B para terrenos C1/C2, etc. En cruces con gasoductos u oleoductos de PEMEX. En poblaciones rurales con servicio (agua, drenaje, etc.). Cruces de calles o carreteras estatales (por requerimiento de las autoridades) Profundidad de instalación del ducto de polietileno de alta densidad Profundidad normal La profundidad de instalación del ducto de polietileno depende de 2 variables. 1.- A que el efecto de caigas muertas y vivas (paso de vehículos) no afecten el ducto de polietileno de alta densidad colocado a 0.60 m. de profundidad ó mayor. 2.- A que debido a la protección mecánica que damos al ducto de polietileno, lo enterramos a 1.40 m. de profundidad para evitar posibles danos por trabajos de maquinaria. La profundidad de 1.40 m. que se realiza en terrenos tipo A/B y C1/C2 es debido a que a esa distancia se garantiza la no afectación del ducto y por consiguiente de la fibra, que pudieran causar terceros cuando, utilizando algún tipo de maquinaria como retroexcavadora, ó arado, pudieran penetrar directamente en el terreno y lo primero que jalarían seria la cinta de advertencia y no el cable ó ducto. En casos excepcionales en donde las condiciones del terreno sea roca, se harán profundidades a 0.80 m.; ya que, difícilmente en estos terrenos se pueda penetrar directamente el terreno y afectar al ducto con la maquinaria. En conclusión, la profundidad determinada de 1.20 m. no es cuestión de efecto de cargas, sino de seguridad contra daños por terceros. Además, también por seguridad se coloca una cinta de advertencia de 0.30 a 0.60 m., del lomo del ducto de polietileno de alta densidad cuando la profundidad de instalación del ducto sea de 1.20 m. 21

32 Si la profundidad de instalación del ducto es de 0.80 m., la cinta de advertencia se colocará de 0.30 a 0.50 m. del lomo del ducto. En general no es necesario instalar el ducto a profundidades de 1.50 m. ó mayores; ya que un análisis de cargas describe el comportamiento del cable de fibra óptica o del ducto de polietileno de alta densidad a esfuerzos sobre diferentes profundidades (0.80, 1.20 y 1.50 m.), considerando paso vehicular de camiones tipo HS-20. Los camiones tipo HS-20, proporcionan una carga viva estática de 7,258 Kg. (16,000 libras) por huella de llanta (10 x 20 ), más un incremento del 30% por carga dinámica; resultando una carga igual a 9,435 Kg. (20,800 Ib). Para nuestro análisis se tomaron 10,000 Kg./ cm2 = 7.75 Kg./cm2. Tabla B.- Resultados del análisis de cargas. Profundidad de Esfuerzo Resistencia del PVC Resistencia del la instalación total de alta densidad concreto (m) (kg/cm²) (kg/cm²) (kg/cm²) (*) Esfuerzo total es igual a la carga viva debida al paso vehicular + carga muerta debida al terreno. Conclusiones: Como se observa en los resultados, no es necesario instalar el cable de fibra óptica o ducto de polietileno de alta densidad a mayor profundidad a la que se viene instalando; puesto que, los valores de carga resultante en la condición menos favorable a 0.80 m. no representa peligro para la integridad del cable de fibra óptica TM8 ó para el ducto de polietileno de alta densidad Profundidad mayor de la normal Se profundizará el ducto de polietileno a más de 1.50 m. cuando se requiera librar obstáculos que impidan su instalación a profundidad normal; como: 1.- Los cruces con gasoductos u oleoductos de PEMEX, se construirá a mano. 2.- Para protección de posibles erosiones (deslaves, arrastres, etc.), se construirá con Retroexcavadora. 3.- Cuando existan Vados en las carreteras, se construirá con Retroexcavadora. VADO.- Es una estructura que permite el paso por arriba de una corriente de agua. Se forma rebajando el nivel del camino al nivel del lecho natural de la corriente. 22

33 Figura 24.- Instalación del ducto bajo el Vado Instalación en cuneta de la carretera La decisión del sitio ó lugar de instalación del ducto de polietileno de alta densidad a lo largo de las Carreteras ó F.F.C.C. en Zonas Suburbanas, debe regirse por el siguiente orden de prioridades. 1ª.- Dentro de la franje de 2.50 m. de límite del D.D.V. de la carretera. 2ª.- A una distancia no menor a 1.0 m. del pie o ceros del talud de los terraplenes cuando existan obstáculos. 3ª.- En cuneta, cuando los cortes en balcón o cortes en cajón son superiores a 3m. En caso de que el proyecto Edición 0 no indique instalar el ducto en cuneta, y el Supervisor de Telmex junto con el Constructor definieran en el recorrido de la planificación de construcción del enlace, que sí se requiere instalar el ducto de polietileno de alta densidad bajo la cuneta de la carretera, éste se realizara mediante el procedimiento correspondiente, para cumplir con las normas de la SC y T Señalización y protección de las obras de construcción Durante la ejecución de los trabajos, el Contratista está obligado a utilizar los dispositivos para protección y señalización en obra, a fin de proporcionar a los usuarios de las carreteras, peatones y trabajadores la seguridad; así como, guiar el tránsito a través de la carretera en la que se realizan los trabajos de construcción; y tienen carácter transitorio y su instalación y retiro es responsabilidad de la Compañía Constructora. 23

34 Proceso constructivo con maquinaria pesada En cunetas con revestimiento de concreto-hidráulico o suelo cemento Antes de proceder a realizar los trabajos en la cuneta, el Constructor y el Supervisor de Telmex deberán verificar si en los permisos obtenidos para trabajar en cuneta, la SC y T indicó la existencia o no de Subdren. En caso de haberlo indicado deberán de tener cuidado de no dañarlo; ya que, de acuerdo con la Norma de la SC y T de Ejecución de Subdrenes en cuneta, se libra el Subdren al realizar la zanja, tal y como se muestra en la figura 25. Figura 25.- Perfil de zanja en la cuneta utilizando cortadora de disco Ditch-Witch R-100 ó equivalente. El procedimiento de construcción es: 1.- Realizar el corte del concreto con una máquina cortadora de disco Ditch Witch R-100 ó equivalente, sobre llantas de goma ó neumáticas para no dañar la carpeta asfáltica, Ver figura 26. El corte se realizará en la longitud más larga de la cuneta haciendo la zanja de ancho 20 cm y profundidad de 75 ± 5 cm. La unidad de pago es por metro lineal sin importar la sección de la zanja, cuando el Contratista exceda el ancho de la zanja, los trabajos de excavación, relleno, compactación y revestimiento serán a su cargo. 24 Figura 26.- Máquina cortadora de disco Ditch-Witch R-100 ó equivalente.

35 2.- Una vez hecha la zanja quedan dentro aproximadamente de 30 a 35 cm de material triturado; por lo que, se debe utilizar la misma maquinaria Ditch-Witch R100, adaptada con sembrador-arado y portacarrete, para depositar el ducto y la cinta de advertencia simultáneamente. Figura 27.- Máquina cortadora de disco Ditch Witch R-100 ó equivalente adaptada con sembrador-arado y portacarrete. La instalación quedaría como se indica en la figura 28. Figura 28.- Instalación del ducto y cinta de advertencia en zanja en cuneta cuando existe Subdren. 3.- Rellenar la zanja hasta 40 cm. del nivel de revestimiento con material producto de la excavación. 4.- Efectuar un riego de agua a lo largo de la zanja con pipa. 5.- Compactar con el apisonador de ruedas (pata de cabra) Vermeer TC-4 Ditcher Stitcher ó equivalente, dándole 2 pasadas a una velocidad de 18 m/min. 6.- Rellenar hasta el nivel de revestimiento con material producto de la excavación. 7.- Efectuar un riego de agua sobre la zanja con pipa. 8.- Compactar con el apisonador de ruedas (pata de cabra), dándole 2 pasadas a una velocidad de 18 m/min. 25

36 9.- El recubrimiento en las cunetas de concreto hidráulico ó suelo cemento se realizará con concreto hidráulico de resistencia f c= 150 Kg./cm², fabricado en obra en revolvedora de un saco (está prohibido reponer con concreto hecho a mano). El espesor de la cuneta será igual al existente, pero nunca menor a 8 cm., considerando lo siguiente: a).- La reposición de las cunetas debe ser salteado y no continuo, en tramos de 6 m. de longitud. 26 Figura 29.- Compactación en cuneta. NOTA: El contratista deberá de cuidar durante el colado en las cunetas, no manchar de concreto la carpeta asfáltica, ya que esto es motivo de reclamo por parte de la SC y T. b).- Entre los tramos de concreto de 6 m. de longitud deberá sellarse con un material asfáltico. c).- Si la superficie terminada de la cuneta presenta grietas, estas deberán rellenarse con mortero a lo largo de toda la obra Retirar los escombros producto de la obra, para evitar afectaciones al tráfico que circula en las carreteras Proceso de construcción con maquinaria menor Cuando no haya espacio para trabajar con la máquina cortadora de disco Ditch Witch R-100 ó equivalente y la excavación se tenga que hacer a mano, el supervisor solicitará la autorización de la Gerencia de Infraestructura y Calidad Operativa Equipo L(x)i en L.D. ó Gerencia de Ingeniería y Construcción Red en Local, del área correspondiente. Antes de proceder a realizar los trabajos en la cuneta, el Constructor y el supervisor de Telmex deberán verificar si en los permisos obtenidos para trabajar en cuneta, la SC y T indicó la existencia o no de Subdren.

37 En caso de haberlo indicado deberán de tener cuidado de no dañarlo; ya que, de acuerdo con la Norma de la SC y T de Ejecución de Subdrenes en cuneta, se libra el Subdren al realizar la zanja, tal y como se muestra en la figura 25. Figura 30.- Talud de corte pegado a la cuneta. En caso de no haberlo indicado y durante la Construcción la SC y T requiere que se instale el Subdren, éste deberá de solicitarse por escrito, instalando cualquiera de los compuestos geotextiles: Rolodren o Akwadrain. El procedimiento de construcción es: 1.- Cuando el zampeado de la cuneta sea de concreto hidráulico ó suelo-cemento ó mampostería utilizar máquina cortadora de disco para revestimiento, para cortar el revestimiento, haciendo la zanja con un ancho de 40 cm. La unidad de pago es por metro lineal sin importar la sección de la zanja, cuando el Contratista exceda el ancho de la zanja, los trabajos de excavación, relleno y compactación serán a su cargo. Figura 31.- Cortadora de disco para revestimiento. 2.- Utilizando pico y pala hacer la excavación hasta una profundidad de 75 ± 5 cm. 27