CABLES DE FIBRAS OPTICAS COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 1
OBJETIVOS DEL DISEÑO DE CABLE OBJETIVOS GENERALES! Protección durante la Instalación - Evitar la Rotura de la fibra - Prevenir degradación del comportamiento! Aislarla de elementos o medios hostiles - Mecánicos (excavadoras, roedores, solventes, agua, tiburones, etc.) - Eléctricos (rayos, potencia inducida) - Térmicos! Facilitar las uniones y reparaciones Los conductores de fibra con su protección primaria no son, en la mayoría de los casos directamente utilizables. Esto se debe principalmente por su bajo factor de rotura debido a elongación, así como un elevado incremento de la atenuación resultado de esfuerzos de tracción, flexión y/o torsión Con uno o más conductores de fibra, protegidos con cubiertas se hacen los cables de fibras, que también incluyen elementos de fuerza (polímeros, hilos de acero, filamentos de fibra de vidrio), además aveces se incluyen filamentos metálicos para alimentación o señalización COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 2
PROTECCION DE LA FIBRA PROTECCION SUELTA Consiste en un pequeño tubo de plástico donde una sola fibra va alojada con cierta holgura, protegiéndola contra deformación y fricción. (φ Externo 1.4 a 2 mm). Son usadas en cables <= 14 fibras. La protección debe mantener su forma y ser muy flexible, está compuesta por una capa interna protectora con un bajo coeficiente de fricción; y una capa externa altamante resistente a influencias mecánicas (ej. poliester y poliamidos) Por la holgura de la fibra dentro de la protección permite la posibilidad de movimiento radial ante esfuerzos de estiramientos y compresión. Fácil desnude de la fibra para empalmes y conexiones Normalmente la protección holgada es rellenada con un material tixotrópico, no inflamable y químicamente neutro (gel) que protege contra la entrada de compuestos externos. Son fáciles de quitar y lavar sin dejar residuos Tubo de protección Elemento central Fibra óptica Fibra sin esfuerzo Fibra ante un alargamiento Fibra ante una contracción Protecciones Holgadas Sometidas a Esfuerzos COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 3
PROTECCION DE LA FIBRA PROTECCION SUELTA MULTIFIBRA Similar que la protección suelta pero con 2-12 fibras en su interior (φ externo 2.4 a 3 mm). disminuyendo el diámetro de los cables y simplifica su fabricación La protección holgada es rellenada con un material tixotrópico, que no se congela ni licúa en los rangos de temperatura -30-+70ºC Se utilizan en instalaciones donde se requieren altas prestaciones de calidad o se esperan condiciones ambientales adversas Maxitubo: Un desarrollo basado en protección suelta multifibra, donde un gran tubo protector (φ 6 mm) aloja hasta 12 fibras. Un trenzado de las fibras dentro del tubo poseen exceso de longitud de 0.6-0.8%. Son Utilizados en cables aéreos autosoportados. Protección Holgada Multifibra Tubo de Protección Material de Relleno Fibra Óptica 2,4 a 3,0 mm 6,0 mm Exceso de longitud debido al diseño helicoidal de la fibra dentro del Maxitubo Protecciones Holgadas Multifibras y Exceso de longitud en Maxitubos COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 4
PROTECCION DE LA FIBRA PROTECCION AJUSTADA Consiste en aplicarle directamente sobre el revestimiento de la fibra un material plástico de protección con alto módulo elástico (poliamidos, polipropileno o poliester) Reduce el diámetro respecto a la protecciones holgadas en al menos 0.5 mm. (φ externo 0.9 mm) Las tensiones y compresiones a que es sometido el cable afecta directamente a la fibra. Esto puede compensarse utilizando grandes diámetros de cable y un conveniente trenzado que proporcione largo de exceso a la fibra Son utilizadas en conservadoramente en conexiones cortas, cableado interno de gabinetes, rabillos de fibras y en instalaciones internas Protección Conductor de Fibra Óptica 0,9 mm Protección Ajustada COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 5
PROTECCION DE LA FIBRA PROTECCION COMPACTA Consiste en una combinación de los conceptos básicos de protecciones sueltas y ajustadas. El espacio libre entre la fibra y la cubierta protectora se reduce notablemente, respecto la protección suelta, (llegando a 50-100µm) Posee mejores características de desacople entre el tubo protector y la fibra en relación a protecciones ajustadas, ya que la fibra está sumergida en un material deslizante. Reducido diámetro externo de 0.9 mm. Con diámetro interno del tubo entre 0.25-0.65 mm Las tensiones y compresiones a que es sometido el cable afecta de manera similar que con las protecciones ajustadas Son utilizadas ampliamente en conexiones cortas, cableado interno de gabinetes, rabillos de fibras y en instalaciones internas Protección Capa deslizante Conductor de Fibra Óptica 0,9 mm Protección Compacta COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 6
PROTECCION DE LA FIBRA TECNICA DE CINTA Consiste en un arreglo plano de hasta 12 fibras dispuestas, una al lado de la otra, (se mantienen juntas mediante pegamentos adhesibles) Pueden sobreponerse hasta 12 cintas (una encima de la otra) para formar una pila de sección rectangular, la cual puede ir rotando y formar el núcleo del cable. Tiene la ventaja de que empaqueta un gran número de fibras de manera compacta, facilitando la tecnología de conectores Las tensiones y compresiones a que es sometido el cable afecta de manera desigual a las fibras externas e internas de la pila Son utilizadas conexiones internas de equipos de computación Hoja de Poliéster Elementos de tracción Vaina exterior de Polietileno de alta densidad Cintas apiladas Masa de relleno Estructura de un cable con estructura de Cinta COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 7
ELEMENTOS DE COMPOSICION DEL CABLE ALMA DEL CABLE Conjunto de: elemento central, elementos trenzados, elementos de soporte o relleno y la envoltura que cubre todos estos elementos TRENZADO En los cables de fibra óptica se trenzan los conductores que forman el cable en una o más capas concéntricas en torno a un ELEMENTO CENTRAL, éste actúa como núcleo del cable y soporte El trenzado confiere a la fibra la suficiente longitud extra que la protege contra las fuerzas de tracción, compresión, y flexión Se pueden incluir en el trenzado ELEMENTOS CIEGOS, (conductores de cobre o elementos formados por polietileno) Cable de Capas con una Capa Cable de Capas con dos Capas Cable de Capas con Protección Suelta Multifibra Cable de Unidad Capas de Trenzado en Cables de Fibra Optica COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 8
ELEMENTOS DE COMPOSICION DEL CABLE VAINA O CUBIERTA Protegen el elemento central contra acciones: mecánicas, térmicas y químicas (incluyendo humedad) del medio CUBIERTA POLIETILENO (PE) Ampliamente utilizado por poseer una baja constante dieléctrica y bajo factor de pérdida, baja densidad, alta viscosidad, alargamiento de ruptura y manejabilidad A veces una cubierta compuesta (LAP), constituida por una cinta de aluminio recubierta con una delgada película de PE por ambos lados, es colocada antes de la cubierta de PE; protegiendo el cable contra la humedad CUBIERTA DE PVC (CLORURO POLIVINÍLICO) Usado principalmente en los cables internos (dentro de edificios), también se utiliza en instalaciones externas cuando el suelo presenta agentes agresivos Es posible utilizarlos si se requiere resistencia al fuego en al cable CUBIERTA DE PLÁSTICO FLUORURO Posee buenas propiedades eléctricas, mecánicas, térmicas y químicas. Se utiliza si hay requerimientos de soportar altas temperaturas (hasta 100ºC) CUBIERTA LIBRE DE HALÓGENOS Tiene especial importancia en aplicaciones que requieren resistencia al fuego altas temperaturas y ausencia de halógenos (en éstos casos PE y PVC no pueden utilizarse) Posee propiedades muy parecidas a las cubiertas con PE COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 9
ELEMENTOS DE COMPOSICION DEL CABLE ARMADURA Solo se utilizan en aplicaciones especiales como: cables submarinos, cables en minas, cables aéreos autosoportados, cables con protección contra roedores o cuando se prevén altas fuerzas de tensión. Tiene como función proteger el alma y la cubierta del cable. Deben ser livianos, no elevar mucho la rigidez del cable y poseer bajo coeficiente de alargamiento Hilos de Aramida (kevlar) y acero son aceptables para los cables de fibras ópticas Para cables con protección de roedores se puede utilizar cintas de acero arrolladas compuestas por una capa de acero galvanizado cubiertas capas de PE en ambas caras (para protección contra la corrosión) CUBIERTA PROTECTORA Se utilizan PE y PVC para cables externos, protegen la armadura contra la corrosión y daños externos (durante instalación) Si se requieren resistencia a gasolinas la cubierta protectora de PE se le recubre con PVC COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 10
TIPOS DE CABLES OPTICOS CABLES PARA EXTERIORES (LARGA DISTANCIA) Usadas en redes telefónicas y datos urbanas e interurbanas, con longitud >2Km; cursan tráfico intenso y utilizan fibras de alta calidad CABLES DE ESTRUCTURA RÍGIDA: Las fibras o conductores de fibras se encuentran vinculadas a los distintos elementos que componen el cable de manera que forman una estructura compacta Usualmente utilizan cubierta PE (en algunos casos de sistemas telefónicos se incluye LAP), con protección suelta para una o múltiples fibras (dependiendo del número) Capaces de soportar tensiones 1000-3000N, suficiente en tendidos por ductos. en aplicaciones especiales se incluye la armadura Fibra Óptica Tubo Protector Compuesto de relleno Elementos de tensión Arámidos Elemento de arreglo dieléctrico Envoltura de PE Cables Opticos de estructura Rígida para uso externo COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 11
TIPOS DE CABLES OPTICOS CABLES DE ESTRUCTURA SUELTA Las fibras o conductores de fibras se encuentran des vinculadas a los elementos de tracción y protección, se encuentran tres tipos de cables: CABLES RANURADOS Las fibras con protección primaria se colocan dentro de las ranuras de un elemento central plástico que ya contiene un elemento de tracción. Pueden haber más de una fibra por ranura. Las ranuras pueden ser lineales o helicoidales Fibra Óptica Plástico Extruido Elemento de tracción Cubierta Exterior Cable ranurado con helicidad Elemento ranurado Fibra Vaina de Al Encintado Vaina Polietileno Elemento de tensión Cable ranurado lineal Estructura con grupos de elementos ranurados Estructuras de cables ranurados COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 12
TIPOS DE CABLES OPTICOS CABLES CON ESPACIADORES Las fibras con protección primaria se colocan dentro de espaciadores o perfiles de plástico, existe también un elemento central y elementos de relleno Encintado Relleno o conductor para Telealimentación Fibra protegida Vaina externa Espaciador plástico Estructura de Cable Optico con Espaciadores (8 fibras) CABLES EN MAXITUBOS Las fibras con protección primaria se colocan dentro de un tubo con diámetro mucho mayor que las fibras, sin ningún tipo de trenzado. El tubo es recubierto con elementos de fuerza (alambres o cintas de acero recubiertas de PE). Pueden presurizarse Cinta de acero Longitudinal Vaina Fibra protegida Encintado Estructura de Cable Optico con Maxitubos CABLES DE CINTA Utiliza la técnica de apilamiento de cintas descrita anteriormente COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 13
TIPOS DE CABLES OPTICOS CABLES PARA INTERIORES (CORTA DISTANCIA) Cables para interiores con cubiertas PVC son utilizados en numerosas aplicaciones dentro de edificaciones (desde gabinetes de distribución p ej.) CABLES DE ESTRUCTURA RÍGIDA Las fibras o conductores de fibras se encuentran vinculadas a los distintos elementos que componen el cable de manera que forman una estructura compacta En general contienen hasta 6 fibras con protección ajustada o compuesta. En diseños con una fibra, para aplicaciones de distribución, o en bastidores de interconexión un elemento de rigidez no metálico (compuesto por vidrio o Aramide y PVC) cubre la protección (φ externo de 3.5 mm) Para aplicaciones de hasta 6 fibras con protección ajustada o compuesta, se trenzan alrededor de un elemento central y se las cubre con un elemento de rigidez no metálico (compuesto por vidrio o Aramide y PVC) de 0.9 mm de espesor La tensión máxima permisible es de 400N Vaina PVC Elemento central Fibra de protección ajustada Elemento de Tensión Cable para interiores con una fibra Cable para interiores con cinco fibras Cables Opticos internos con Fibras de protección Ajustada COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 14
TIPOS DE CABLES OPTICOS CABLES DE ESTRUCTURA RÍGIDA (CONT.) Para aplicaciones de cableado interno de redes de comunicación y datos son necesaria más de 6 fibras. Para estas aplicaciones con 10 o más fibras se utilizan protecciones sueltas multifibras (con 3 mm φ), cada uno con un máximo de 10 fibras Para cables internos con fibras monomodo se utilizan protecciones sueltas multifibra con 2.8 φ), Vaina PVC Elemento central Tubo de protección suelta Fibra óptica Elemento de Tensión Cables Opticos internos con Fibras de protección Suelta COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 15
TIPOS DE CABLES OPTICOS CABLES ESPECIALES Utilizados en aplicaciones navieras y aeronáuticas donde se requieren cables especiales, livianos, que ocupen poco espacio, mecánicamente estables, insensibles a vibraciones y resistentes a temperaturas Una de las principales aplicaciones de la fibra óptica son los cables submarinos (ya no se instalan cables submarinos metálicos) En aplicaciones militares la fibra tiene la particularidad de que al ser dieléctrica no es detectable eléctricamente y son seguras contra escuchas 1 2 1 3 3 1 7 2 6 5 4 1. Hilos impregnados de vidrio 2. Fibra única en protección suelta 3. Vaina de PFA Cable de Aviónica 1. Fibra única en protección suelta 2. Elemento Central de cobre 3. Armadura de acero 4. Vaina de PE 5. Compuesto de relleno 6. Cinta de protección a la presión 7. Aislamiento de PE 3 Cable Submarino para largas distancias Cables Especiales de Fibra Optica COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 16
EJEMPLOS DE CABLES OPTICOS Diagrama y Especificaciones Cable Multifibra con Chaqueta Simple COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 17
EJEMPLOS DE CABLES OPTICOS Especificaciones Cable Multifibra con Chaqueta Simple COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 18
EJEMPLOS DE CABLES OPTICOS Diagrama y Especificaciones Cable Multifibra con Doble Armadura COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 19
EJEMPLOS DE CABLES OPTICOS Especificaciones para Cable Multifibra con Doble Armadura COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 20