FOP Modulo 1 FU 220520993216514651133.pptx

Manual ABB

1. CURSO FIBRAS ÓPTICAS ABR - AGO / 04 / 2009 Instructores Dr. Nelson Pérez García (ULA \ Mérida) Dr. Armando Borrero (ULA\Mérida) M.Sc. José Bernardo Peña (UDO\Anzoátegui) Ing. Eduardo Ramírez (IECOM\Mérida) Duración: 24 horas Horario: Mañana: 8:30 am a 12:00 pm Tarde: 1:30 pm a 5:30 pm

2. Modulo 1: Fibras Ópticas

3. CONTENIDO Antecedentes históricos Teoría de la fibra óptica Parámetros de Transmisión Tipos de fibra óptica Campo de uso de las fibras Definición de los parámetros mecánicos Estándares de las fibras monomodo Tecnologías de las fibras ópticas Estructura y tipos de los cables de fibra óptica Protección de los cables y materiales más utilizados Tipos de tendidos de los cables Máquinas utilizadas para el tendido Criterios prácticos de instalación Proceso de fabricación de los cables de fibra óptica

4. OBJETIVO Al finalizar este módulo, el participante habrá adquirido los conceptos básicos sobre las fibras ópticas y las ventajas de su utilización, Asimismo, estará en capacidad de identificar los aspectos técnicos que caracterizan las diferentes tecnologías de fibras ópticas y sus procesos instalación

5. ANTECEDENTES HISTÓRICOS

6. Aproximadamente 2500 a.c. : Primeros vidrios (Mesopotamia) ANTECEDENTES HISTÓRICOS 1608 : Revelación del primer telescopio en los Países Bajos. Patente primero a Hans Lipperhey (alemán), y después a Jacob Metius of Alkmaar (Países Bajos), de un aparato “para ver cosas lejanas como si estuviesen cerca”. Este aparato era una combinación de lentes cóncavos y convexos que ampliaban la imagen de 3 a 4 veces 1609 : Galileo (italiano) tornó famoso el telescopio. Catalejos de ampliación x 3, x 8 y x 20. Con este último, Galileo consiguió ver la Luna, 4 lunas de Júpiter y parches nebulares de las estrellas

7. 1626 : Willebrord Snellius (holandés) descubrió la famosa Ley de Snell, la cual calcula el ángulo de refracción de la luz al atravesar una superficie que separa dos (02) medios con distintos índices de refracción 1668 : Isaac Newton (Reino Unido) inventó el primer telescopio reflectivo, basado en espejos, que reflejan la luz en el punto focal de parábolas, mostrándo la imagen a través de un ocular 1668 : Isaac Newton (Reino Unido) descubre que la luz se propaga de forma similar a las ondas sonoras  la propagación de la luz se puede estudiar como una onda mecánica ANTECEDENTES HISTÓRICOS

8. 1790 : Claude Chappe (francés) construye un telégrafo óptico, basado en um sistema de telescopios, para establecer un enlace entre Paris y Estraburgo . Podía transmitir información a 200 km en 15 minutos 1870 : John Tyndal (Reino Unido), utilizó un chorro de agua que fluía de una cubeta a otra, y un haz de luz, para demostrar que el haz de utilizó reflexión interna a través del camino específico determinado por el chorro de agua 1810 : Augustin -Jean Fresnel (francés) establece las bases matemáticas para la propagación de ondas ANTECEDENTES HISTÓRICOS

9. 1873 : James Clerck Maxwell (Reino Unido) formula las ecuaciones de las ondas electromagnéticas 1874 : Chicolev ( ruso ) hace conducir la luz solar a través de tubos metálicos huecos espejados en su interior 1888 : Heinrich Hertz ( alemán ) confirmó las ondas electromagnéticas y su relación con la luz 1897 : John Strutt o Lord Rayleigh (Reino Unido), formuló el análisis matemático de una guía de onda circular ANTECEDENTES HISTÓRICOS

10. EVOLUCIÓN DE LA COMUNICACIÓN ÓPTICA Lámpara Transmisión en espacio libre Celda fotoeléctrica Lámpara Láser Guía de lentes Guía de espejos Fotomultiplicador Láser de gas Lentes de gas Fotodiodo (PD = Photodiode ) Película delgada Guía de onda Fibra óptica Diodo láser Fotodiodo de avalancha (APD = Avalanche Photodiode )

11. TEORÍA DE LA FIBRA ÓPTICA

12. FIBRA ÓPTICA Los sistemas de fibra óptica satisfacen los requisitos de: Fidelidad de la transmisión: Relación señal/ruido (señales analógicas) Tasa de error (señales digitales) Capacidad de información en términos de: Anchura de banda/velocidad de transmisión Multiplexación de canales La distancia entre vanos de repetición: Un factor de mérito de un enlace punto a punto es el producto ancho de Banda x distancia. Costo Reducción de costo/bit: materiales, costo, capacidad, fiabilidad, instalación, O&M.

13. FIBRA ÓPTICA Fundamento Físico: Estructura óptica (guía de ondas dieléctrica) donde se confina y propaga la señal luminosa procedente de una fuente de luz externa. La información (voz, dato, imagen) es transportada por la luz que se propaga en el interior de la fibra. Los rayos luminosos rebotan en el borde del revestimiento. Su trayectoria (comúnmente denominada modo) es múltiple en las fibras multimodo y única en las fibras monomodo.

14. Cuando un haz de luz incide sobre la superficie de separación entre dos medios parte de la energia se “refleja” volviendo al mismo medio del cual provenía y parte de la energía se “refracta” La refracción es el fenómeno por el cual la energía ingresa al segundo medio pero el haz de luz sufre un cambio de ángulo. PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN LA FIBRA ÓPTICA

15. El rayo guiado es posible gracias a la reflexión total que ocurre dentro del núcleo de la fibra La reflexión total dentro del núcleo tiene lugar sólo para un ángulo de incidencia , tal que sen  < ( 2 /  1 ) Ángulo crítico  c , es tal que sen  c = ( 2 /  1 ) PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN LA FIBRA ÓPTICA

16. Fibra de índice escalonado ( step-index fiber ) : índice de refracción cambia abruptamente entre el núcleo y el revestimiento FIBRA ÓPTICA

17. Fibra de índice gradual ( graded-index fiber ) : índice de refracción del núcleo no es constante, y decrece gradualmente desde su valor máximo  1 (en el centro del núcleo) hasta su valor mínimo  2 (en la superficie de separación entre el núcleo y el revestimiento)  = determina el perfil del índice (por ejemplo, en una fibra de índice-parabólica tiene un valor igual a 2) FIBRA ÓPTICA

18. APERTURA NUMÉRICA El ángulo  i máximo ( im ) para el cual ocurre reflexión total dentro del núcleo de la fibra se determina por la Ley de Snell de ángulo de refracción. Es decir:  o sen  im =  1 sen  c  ( 1 2 -  2 2 ) 1/2  o sen  im es la apertura numérica (NA = aperture numerical )  capacidad de enfoque de la luz en una fibra óptica  NA = ( 1 2 -  2 2 ) 1/2   1 (2) 1/2 con  = ( 1 -  2 )/ 1

19. MODOS DE PROPAGACIÓN Surgen de la solución de la ecuación de onda, derivada a su vez de las ecuaciones de Maxwell Para la solución de la ecuación de onda, se considera simetría cilíndrica c = velocidad de la luz = 3 x 10 8 m/s  = longitud de onda (m)

20. Hay varios tipos de dispersión, según el tipo de fibra: En fibra multimodo ocurre la dispersión modal o intermodal En fibra monomodo hay la dispersión intramodal , que tiene dos componentes: TIPOS DE DISPERSIÓN Dispersión de material , a veces llamada también dispersión cromática Dispersión por guía de ondas Dispersión total ó c romática

21. Se debe a que los haces de luz (modos) por medio de los cuales se propaga el pulso no recorren todos exactamente la misma distancia ( fibras multimodo ). Para comparar fibras se utiliza un parámetro denominado ancho de banda modal ( MHz*Km). DISPERSIÓN MODAL (Intermodal)

22. DISPERSIÓN EN FIBRAS MONOMODO La principal ventaja de la fibra monomodo es que está libre la dispersión intermodal (la cual sólo ocurre en fibras monomodo). Sin embargo, si se transmite un pulso a través de una fibra monomodo, dicho pulso presenta cierto ensanchamiento debido a las ligeras, pero de igual forma diferentes velocidades de grupo de las componentes espectrales del pulso. GVD ( Group-velocity dispersion ) = dispersión intramodal = dispersión cromática de la fibra Fuente: Wikipedia Ensanchamiento del pulso Solapamiento

23. Ensachamiento del pulso en una fibra monomodo:  = Rango de longitudes de onda emitidas por el transmisor Parámetro de dispersión [ps/(km-nm)] GVD  = constante de propagación L = Longitud de la fibra

24. DISPERSIÓN INTRAMODAL El efecto de la dispersión intramodal en el ancho de banda B que puede ser transmitido por la fibra se puede estimar a partir del criterio: Para fibras de sílica, D, en la región próxima a longitud de onda 1,3 m, es de aproximadamente 1 ps/(km-nm) Para un láser semiconductor,  está entre 2 nm y 4 nm  BL puede ser superior a 100 (Gbps x km) Si  se puede reducir por debajo de 1 nm  BL puede ser exceder 1 (Tbps x km)

25. D M se debe a la variación de índice de refracción de la sílica con la frecuencia angular óptica   () D M relacionada con las frecuencias de resonancia característica en las cuales el material absorbe la radiación electromagnética D M = Dispersión del material D G = Dispersión de la guía de onda  ZD = zero-dispersion wavelength (longitud de onda de cero dispersión). 1,25 m <  < 1,66 m DISPERSIÓN INTRAMODAL Para la sílica pura, ZD = 1,276

26. DSF ( Dispersion-shifted fibers) Fibras monomodo en las cuales el perfil del índice de refracción núcleo-revestimiento es adaptada para desplazar la “longitud de onda de dispersión cero”, desde su ventana natural, en 1,3 m (para sílica pura) hasta la ventana de “mínima pérdida”, en 1,55 m  la fibra puede operar al mismo tiempo en bajo dispersión y baja atenuación.

27. Operan fuera de la ventana de comunicación tradicional  se minimizan el “ four-wave mixing ” y otros efectos no lineales Existen dos (02) tipos de fibras NDSF: NZD+ y NZD- (difieren en sus longitudes de onda de dispersión “cero”) NDSF ( Nonzero dispersion-shifted fibers) NZD+ opera generalmente en 1,51 m NZD- opera generalmente en 1,58 m

28. La dispersión cromática D es relativamente baja en un rango amplio de longitudes de onda (generalmente, desde 1,3 m a 1,6 m DFF ( Dispersion-flattened fibers)

29. DISPERSIÓN POR MODO DE POLARIZACIÓN PMD = Polarization-Mode Dispersion Caso especial de la dispersión Modal Se debe a la “birrefringencia” (causada por la degeneración existente entre las componentes ortogonalmente polarizadas del modo fundamental, cuando existen defectos en la simetría axial de la fibra) El ensanchamiento del pulso debido a PMD es relativamente pequeño comparado con la dispersión cromática D .

30. VENTANAS DE OPERACIÓN

31. A l igual que en otros medios de transmisión, es el parámetro que especifica las pérdidas de potencia luminosa que se produce en una F.O de longitud determinada (L). L imita la longitud del enlace sin amplificación intermedia Se expresa en dB por unidad de longitud dB/km. Atenuación específica : Multiplicando la atenuación específica (dB/km) por la longitud total de la fibra  atenuación o pérdida total de la fibra Atenuación en la fibra. P érdidas extrínsecas e intrínsecas Extrínsecas Pérdidas por curvatura Pérdidas por conexión y empalme PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN DE LA FIBRA Intrínsecas Pérdidas inherentes a la fibra Pérdidas producto del proceso de fabricación de la fibra Reflexión de Fresnel

32. Se deben al cambio del ángulo de incidencia en la superficie de separación núcleo-revestimiento Si el radio de curvatura es mayor que el radio de curvatura mínimo de fibra  pérdidas por curvatura son despreciables Pérdidas por microcurvaturas : curvas pronunciadas del núcleo, con desplazamientos de un por pocos milímetros, causadas por la protección exterior de la fibra, fabricación, procedimiento de instalación. Pueden ser significativas para grandes distancias PÉRDIDAS POR CURVATURA r c = radio crítico de curvatura Fibra monomodo

33. PÉRDIDAS POR CURVATURA

34. Las pérdidas por conectores pueden ser originadas por: Suciedad o contaminantes del conector Instalación inapropiada del conector “Cara” dañada del conector Corte deficiente Desadaptación del índice de refracción Desadaptación del diámetro del núcleo, etc. Desalineamiento de los núcleos de las fibras empalmadas PÉRDIDAS POR CONEXIÓN Las Pérdidas Dependen del tipo de conector utilizado (oscilan entre 0,2 dB y 1 dB).

35. PÉRDIDAS POR CONEXIÓN Pérdida de Inserción . Especifica la perdida de potencia que se produce en la conexión Pérdidas de retorno . Especifica la perdida de la potencia que retorna en una fibra al reflejarse en un dispositivo en relación con la potencia incidente en el mismo.

36. Las pérdidas por empalme se pueden deber a; Mal corte Desalineamiento de los núcleos de las fibras empalmadas Burbujas de aire Contaminación Desadaptación del índice de refracción Desadaptación del diámetro del núcleo, etc PÉRDIDAS POR EMPALME Los empalmes son conexiones permanentes entre: Latiguillos (salida del equipo o regleta de conexiones) y fibra del cable. Puerto de salida de acopladores y fibra del cable Entre fibras de segmentos de cables Pérdidas por empalme de fusión son menores de 0,2 dB

37. Las impurezas en el vidrio y la absorción de la luz a nivel molecular  pérdidas que no se pueden eliminar durante el proceso de fabricación de la fibra Dispersión de Rayleigh : se deben a las variaciones de la densidad óptica, así como a la composición y estructura molecular. Los rayos de luz que se encuentran estas variaciones e impurezas se dispersan en muchas direcciones PÉRDIDAS INHERENTES A LA FIBRA  R = pérdidas intrínsecas de fibras de sílica, por dispersión de Rayleigh C = varia en el rango de 0,7-0,9 (dB/km)-m 4 Para  = 1,55 m   R varia entre 0,12-0,16 dB/km

38. Debidas a las irregularidades que se presentan el proceso de fabricación de la fibra PÉRDIDAS RESULTANTES DE LA FABRICACIÓN DE LA FIBRA Ejemplo : un cambio en el diámetro del núcleo, de 0,1% =  pérdidas de 10 dB/km

39. La reflexión de Fresnel tiene lugar en cualquier frontera de una superficie de separación de dos (02) medios con diferentes , causando que parte de los rayos incidentes sean reflejados al primer medio Ejemplo : el extremo de una fibra, en el cual aproximadamente 4% de la luz que viaja del aire al núcleo, es reflejada de vuelta al aire REFLEXIÓN DE FRESNEL P R = potencia de luz reflejada en el extremo de la fibra P R (en porcentaje de luz) en la frontera de los medios aire-vidrio, se puede ver fácilmente observar en la traza que se obtiene con un OTDR ( Optical Time Domain Reflectometer )

40. ATENUACIÓN Y DISPERSIÓN Características de Atenuación y Dispersión de fibras Monomodo (SM)

41. ANCHO DE BANDA FRECUENCIAL DE LA FIBRA El concepto de ancho de banda frecuencial f 3 dB , de la fibra óptica proviene de la teoría general de sistemas lineales invariantes en el tiempo (una fibra óptica puede ser tratada como un sistema lineal) Sin embargo, dado que en según la teoría de comunicaciones eléctricas, el f 3 dB de un sistema lineal se define como la frecuencia a la cual la potencia eléctrica disminuye 3 dB (1/2 en unidades lineales), la conversión de potencia óptica a corriente eléctrica, hace con que el ancho de banda eléctrico de 3 dB, equivalga a  en realidad, una fibra óptica NO es un sistema lineal. No obstante, si el ancho de banda espectral del transmisor es “mucho mayor” ancho de banda espectral de la señal  la fibra óptica se puede aproximar a un sistema lineal

42. Para sistemas de comunicaciones ópticas que operan en frecuencias distantes de la longitud de onda de dispersión cero, el ancho de banda de la fibra es dado por:   = ancho de banda espectral RMS del transmisor (m) Para sistemas de comunicaciones ópticas que operan en frecuencias de longitud de onda de dispersión cero, el ancho de banda de la fibra es dado por: S = parámetro de dispersión de segundo orden [ps/(km-nm 2 ) ANCHO DE BANDA FRECUENCIAL DE LA FIBRA

43. Sin embargo, el producto BL se reduce a 0,1 THz-km, para una fibra estándar con D = 18 ps/(km-nm) Para una longitud de onda de 1,55 m, S = 0,05 ps/(km-nm 2 ) y   = 1 nm F 3 dB L  32 THz -km ANCHO DE BANDA FRECUENCIAL DE LA FIBRA

44. TIPOS DE FIBRA ÓPTICA

45. SMF = Single- mode optical fiber La fibra se diseña para que sólo se transmita el modo HE 11 , también conocido como “modo fundamental” Diámetro del núcleo oscila entre 8 m y 10 m, y revestimiento 125 m Tiene índice de perfil de refracción de una fibra multimodo de índice escalón No presenta dispersión intermodal (dispersión modal) Mayor ancho de banda y mayor distancia de cobertura, en comparación con las fibras multimodo FIBRAS MONOMODO

46. Ancho de banda afectado de la dispersión por modo de polarización y por la dispersión intramodal o cromática El equipo utilizado para fibras monomodo es más costoso que el utilizado para fibra óptica multimodo , ya que requiere transmisores tipo laser, para posibilitar el mayor porcentaje posible de acople del láser con la fibra. Sin embargo, la fibra monomodo es generalmente menos costosa que la fibra multimodo Tipos : DSF, NSDF, DFF Utilizadas para  iguales o mayores a 1,3 m (1300 nm ) Actualmente, se pueden alcanzar velocidad de transmisión superiores a 10 Gbps , en centenas de kilómetros FIBRAS MONOMODO

47. Nota : El número de modos dentro de una fibra se determina por el parámetro V, también conocido como frecuencia normalizada (V  ) La condición de “corte” de todos los modos de propagación dentro de la fibra, excepto el modo fundamental, está determinada también por V. El modo fundamental es siempre transmitido dentro de cualquier fibra Para una fibra monomodo V < 2,405 FIBRAS MONOMODO

48. Determine el radio máximo que debe tener una fibra monomodo , que opera en una longitud de onda mayor a 1,2 m. Considere que 1 = 1,45, y  = 5 x 10-3 ¿Cuál debe ser el valor de  para que radio de la fibra monomodo del ejemplo en cuestión sea de 4 m? Respuesta a < 3,2 m Respuesta  = 3 x 10 -3 FIBRAS MONOMODO

49. MMF = Multi-mode optical fiber Se transmiten varios modos simultáneamente (pueden ser fácilmente mayor a mil) FIBRAS MULTIMODO Cortas distancias (dentro de edificios o campus). Pares típicos velocidad de transmisión/distancia son: 100 Mbps para 2 km, 1 Gbps para 500-600 metros, 10 Gbps para 300 metros

50. Su mayor núcleo facilita las conexiones, permitiendo, por ejemplo, el uso de LEDs o VCSLE ( vertical-cavity surface-emitting lasers ).  = 0,85 m (850 nm) Ancho de banda limitado por la dispersión modal Tipos: de índice escalonado y de índice gradual Puede ser descrita por los diámetros de su núcleo y revestimiento, por ejemplo, 62,5/125 m FIBRAS MULTIMODO M = número de modos en la fibra multimodo D = Diámetro de la fibra

51. CAMPOS DE USO DE LA FIBRA

52. Diferentes tipos de redes de comunicaciones : backbone , distribución y acceso, para voz, audio, video, datos a alta velocidad, etc USOS DE LA FIBRA ÓPTICA Red de telecomunicaciones

53. Sensores ópticos : medición de temperatura, presión, tensiones, etc., con aplicaciones en pozos petroleros, puentes, aviones, etc. Sensor de nivel Sensor para medición de la salinidad marina Sensores de luz Sensor de temperatura USOS DE LA FIBRA ÓPTICA

54. Aplicaciones médicas o industriales, para el guiamiento de luz hasta un objetivo que no se encuentra en la línea de visión Fabricación de endoscopios (utilizado, por ejemplo, en medicina para visualizar objetos a través de agujeros pequeños) utilizando latiguillos de fibra  fibroscopios. Por ejemplo, laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios, entre otros Los endoscopios basados en fibroscopios, son también utilizados en arqueología Fibroscopio USOS DE LA FIBRA ÓPTICA

55. Aplicaciones militares, por la seguridad lógica que ofrece la fibra En sistemas de transporte ferroviarios y metropolitanos, para transmisión de voz y video, control y adquisición de datos, mando y señalización Detección de peso de vehículo en peajes Sensor para detección de peso Sistema ferriviario USOS DE LA FIBRA ÓPTICA

56. Sistemas de seguridad física Control de procesos industriales Como componente en la confección del hormigón translúcido (mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par) Iluminación en edificios, recogiendo, por ejemplo, la luz en la azotea y llevarla mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio Usos decorativos, incluyendo iluminación, árboles de Navidad USOS DE LA FIBRA ÓPTICA

57. DEFINICIÓN DE LOS PARÁMETROS MECÁNICOS DE LA FIBRA ÓPTICA

58. PARÁMETROS MECÁNICOS DE LA FIBRA ÓPTICA Las propiedades mecánicas de la fibra óptica son una medida de la capacidad de la fibra para mantener integra su estructura durante los procesos de manufacturación e instalación de la misma. También es una medida de la vida útil de la fibra Medida de la capacidad del cable para separar los hilos de fibras, y permitir que dichos hilos mantengan un nivel específico de potencia óptica, a pesar de la posible aplicación de varias fuerzas externas

59. PARÁMETROS MECÁNICOS DE LA FIBRA ÓPTICA Propiedades del revestimiento : auto-adhesión, encogimiento, fuerza de elongación y extensión Resistencia de vibración del cable Doblamiento cíclico Compresión del relleno del tubo Curvatura Vibración Resistencia de impacto

60. RECOMENDACIONES ITU-T PARA FIBRAS MONOMODO

61. RECOMENDACIONES ITU-T Recomendación Nombre G.650.1 Definición y métodos de prueba para atributos lineales y determinísticos del cable fibra óptica monomodo G.650.2 Definición y métodos de prueba para atributos estadísticos y no lineales del cable de fibra óptica monomodo G.650.3 Métodos de prueba para secciones instaladas de cables de fibra óptica monomodo G.652 Características de un cable de fibra óptica monomodo G.653 Característica s de un cable de fibra óptica DSF G.654 Característica s de un cable de fibra óptica CSF ( cut -off shifted fiber ) G.655 Característica s de un cable de fibra óptica NDSF G.656 Característica s de un cable de fibra óptica NDSF para transporte óptico de banda ancha G.657 Característica s de un cable de fibra óptica BLIF ( Bending Loss Insensitive fiber ) para redes de acceso

62. RECOMENDACIONES ITU-T

63. TECNOLOGÍA DE LAS FIBRAS ÓPTICAS

64. HFC (Hybrid Fiber Coax) Redes hibridas de telecomunicaciones que combina fibra óptica con cable coaxial, para brindar servicios múltiples servicios (voz, datos, video, Televisión) La principal aplicación es la transmisión de televisión por cable

65. Red en la que los componentes activos existentes entre el operador y el usuario son sustituidos por divisores ópticos pasivos ( splitter ), para guiar la información transmitida a través de dicha red Costos de implementación reducidos de manera significativa Son utilizadas en las redes FTTH PON (Passive Optical Network)

66. Red de acceso al usuario basada en fibra óptica =  múltiples servicios de banda ancha de forma simultánea Soporta WDM ( Wavelength Division Multiplexing ) FTTH ( Fiber To The Home )

67. Múltiples servicios: voz, Ethernet , etc Distancias de cobertura de hasta 20 km Altas Velocidades de transmisión (2,5 Gbps) GPON ( Gigabit-Capable PON )

68. Evolución de las redes LAN de Ethernet a Fast Ethernet o Gigabit Ethernet , manteniendo las características del estándar IEEE 802.3 Son más eficientes para transporte de tráfico basado en IP EPON ( Ethernet PON)

69. Tecnología basada en la multiplexación de varias señales sobre una sola fibra óptica, mediante portadoras ópticas de diferentes longitud de onda WDM ( Wavelength Division Multiplexing )

70. ESTRUCTURA DE LOS CABLES DIFERENTES TIPOS DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA

71. CABLES DE FIBRA ÓPTICA Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

72. ESTRUCTURA DE LOS CABLES Tipos de cables según su composición: Núcleo de plástico - cubierta plástica. Núcleo de vidrio - cubierta de plástico (PCS, núcleo silicio cubierta plástico). Núcleo de vidrio - cubierta de vidrio (SCS, silicio cubierta de silicio) Las fibras de plástico son más flexibles y más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. Desventaja: alta atenuación: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Las de plástico se limitan a distancias relativamente cortas, dentro de un solo edificio. Las fibras con núcleos de vidrio tienen baja atenuación. Las PCS son menos afectadas por la radiación y, por lo tanto, más atractivas a las aplicaciones militares. Los cables SCS son menos fuertes, y más sensibles al aumento en atenuación cuando se exponen a la radiación. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

73. Los cables de fibra óptica están disponibles en dos (02) construcciones básicas: Cable de Estructura Ajustada y Cable de Estructura Holgada. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

74. Cable de Estructura Ajustada Cordón de fibra óptica de estructura ajustada Fibra Revestimiento Buffer 900 um Elemento de tracción Cubierta exterior Está formado por un tubo de plástico o vaina en cuyo interior se encuentra alojado, en forma estable, el conductor de fibra óptica. Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, todo cubierto de una protección exterior. La protección secundaria consiste en una cubierta plástica de 900 μm de diámetro que rodea al recubrimiento de 250 μm. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

75. Cable de Estructura Ajustada . Permite que la fibra sea conectada directamente (conector instalado directamente en el cable de la fibra), sin la protección que ofrece una bandeja de empalmes. Debido al diseño ajustado del cable, es más sensible a las cargas de estiramiento o tracción y puede ver incrementadas las pérdidas por microcurvaturas. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

76. Cable de Estructura Holgada Su rasgo distintivo son los tubos de fibra. Cada tubo, (2-3 mms. diámetro), lleva varias fibras ópticas (2 – 12) que descansan holgadamente en él. Principalmente se dividen en cables multifibras armados (antihumedad y antirroedores con fleje de acero) y cables multifibra dieléctrico (cable totalmente dieléctrico). Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

77. Cable de Estructura Holgada Los tubos pueden ser huecos o 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. El centro del cable contiene un elemento de refuerzo que puede ser acero, Kevlar o un material similar. Proporciona refuerzo al cable y soporte durante las operaciones de tendido, así como en las posiciones de instalación permanente. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

78. Cable de Estructura Holgada La cubierta o protección exterior del cable puede ser de polietileno, de armadura o coraza de acero, goma o hilo de aramida (exteriores como interiores) Cada metro (o cada pie) de la cubierta está numerada secuencialmente por el fabricante. Se usan en conexiones a largas distancias y la mayoría de las instalaciones exteriores, incluyendo aplicaciones aéreas, en tubos o conductos y en instalaciones directamente enterradas. No es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

79. Estructura Holgada Estructura Ajustada Varias fibras por tubo Con gel hidrófugo Menor flexibilidad Acabado laborioso (Fusión) Densidad de fibras alta Una fibra por buffer Sin gel hidrófugo Gran flexibilidad Acabado sencillo y sólido (Conectorización) Densidad de fibras baja Aplicación tipo: Telecom, Uso exterior en comunicaciones de tráfico Aplicación tipo: Redes LAN, Seguridad, Comunicaciones industriales Resumen de las principales características de ambos tipos de estructuras: Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

80. Cable Blindado Coraza protectora o armadura de acero debajo de la cubierta de polietileno, proporcionando al cable una resistencia excelente al aplastamiento y protección frente a roedores. Uso en instalaciones directamente enterrada ó entornos de industrias pesadas. Disponible generalmente en estructura holgada, aunque también hay cables de estructura ajustada. Cable de fibra óptica con armadura Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

81. Cable Aéreo Autoportante o Autosoportado Es un cable de estructura holgada (utilizado en estructuras aéreas). No requiere un fijador como 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. Están diseñados para cumplir los requisitos exigentes de los medios de transporte y distribución eléctricos. Son cables capaces de contener hasta 576 fibras, de soportar tensiones mecánicas elevadas y diseñados para ser instalados en los entornos más exigentes (eléctrico y ambiental). Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

82. 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. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

83. 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. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

84. Cables Híbridos Es un cable que contiene tanto fibras ópticas como pares de cobre. 1 - Revestimiento exterior 2 - Blindaje de acero gofrado 3 - Membrana protectora 4 - Cable de cobre 5 - Rip cord 6 - Cable de fibra óptica 1 - Revestimiento exterior 2 - Membrana protectora 3 - Cable de cobre 4 - Rip cord 5 - Cable de fibra óptica Fuente: Hyperline Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ESTRUCTURA DE LOS CABLES

85. Códigos de Colores de la Cubierta Externa FIBRAS Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica De conformidad con el TIA-598-A: 50/125 – Anaranjado 100/140 - Verde 62.5/125 – Gris 200/230 – Negro Monomodo – Amarillo.

86. TIA-598-A Fibra Óptica Código de Colores Estándares 1 Azul   7 Rojo   2 Anaranjado   8 Negro   3 Verde   9 Amarillo   4 Café   10 Púrpura   5 Gris   11 Rosado   6 Blanco   12 *Azul Marino   * Para más de 12 fibras los colores son repetidos cada 12 fibras Códigos de Colores de la Cubierta Externa Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica FIBRAS

87. Existen muchos tipos diferentes de cables de fibra óptica. Los cables están definidos por el números de fibras en el cable, el tipo de fibra (MM o SM), el tamaño de la fibra (50, 62,5 o 125  m) y el tipo de material utilizado para envolver la fibra. El material que envuelve la fibra posee diversos nombres. Algunos de estos nombres son genéricos y otros son propios de las compañías fabricantes. ELIGIENDO EL CABLE Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

88. Para evitar confusiones, debería comenzarse respondiendo las siguientes preguntas: ¿Qué tipo de fibra necesito? ¿Cuántas fibras necesito? Cable interno o externo? ¿Estará el cable en un ambiente de riesgo y requiere protección adicional? ¿Estará enterrado y requiere protección contra humedad y anti-roedores? ¿Qué otras especificaciones debe cumplir? Plenum , Tempest , NEC, UL, CSA? Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica ELIGIENDO EL CABLE

89. A) Cables para Interiores Los cables para interiores son los que se usan dentro de los edificios, deben tener buena flexibilidad y ser no propagadores de la flama; caracterizándose todos ellos en tener la cubierta externa del PVC antifuego , y en no llevar armaduras. TIPOS DE CABLES ÓPTICOS Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

90. B) Cables para Exteriores Estos diseños contemplan todas las posibles variedades: Puede llevar cubierta secundaria de tubo holgado o de tubo ajustado, o bien ir sin esta cubierta. Pueden ser de elemento central de tensión de núcleo ranurado, o de elemento de tensión exterior. Por lo regular todos llevan barreras contra la humedad que pueden ser de jelly, de cintas magnéticas o utilizando presión de gas. En general la cubierta externa es de polietileno con negro de humo. Pueden llevar o no armadura y si la llevan pueden ser en cualquiera de sus variedades. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE CABLES ÓPTICOS

91. C) Cables Especiales Son elaborados bajo pedido especial del usuario. (ej. cable submarino) Para poder utilizar la fibra en forma práctica, esta debe estar protegida contra esfuerzos mecánicos, humedad y otros factores que afectan el desempeño de la fibra, por ello es necesario proporcionar una estructura protectora a la fibra formándose así el cable óptico. La estructura variará dependiendo si el cable será instalado, ya sea en ductos subterráneos, enterrado directamente o suspendido en postes. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE CABLES ÓPTICOS

92. PROTECCIÓN DE CABLES DE F.O. Y MATERIALES MÁS UTILIZADOS

93. Estructura, Protección y Materiales del Cable Óptico Un cable de fibra óptica cuenta con los siguientes elementos: Núcleo. Compuesto por una región cilíndrica, por la cual se efectúa la propagación de la luz (puede ser de vidrio o plástico). Cubierta primaria. Se aplica durante el estirado de la fibra. Es la zona externa y coaxial con el núcleo, totalmente necesaria para que se produzca el mecanismo de propagación, también se denomina envoltura o revestimiento (es de plástico). Cubierta secundaria. Proporciona protección radial, contra esfuerzos mecánicos. Por su forma puede ser: de tubo apretado (d=0.8 a 1 mm) o tubo holgado (d=1 a 3mm). Por sus materiales puede ser de poliuretano, nylon o teflón. Miembro de tensión. Elemento que absorbe las cargas longitudinales del cable óptico. CLASIFICACIÓN DE CABLES ÓPTICOS Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

94. Estructura, Protección y Materiales del Cable Óptico Por su Material: Metálico, Acero, Aluminio. Dieléctricos: filamento plástico, fibras textiles, fibras de vidrio, plástico reforzado con fibras. Barrera contra la humedad. Evita la penetración de humedad al cable, se utilizan petrolato o jelly (repelente al agua), o jalea contra la humedad. En fibras submarinas existe la presurización por nitrógeno o por aire seco. Cubiertas del cable. Protege a las fibras y demás elementos del cable, de impactos, fricción y elementos corrosivos. Se emplea el polietileno PVC. Armadura. Protege contra daños mecánicos, roedores y termitas, se utilizan acero o aluminio. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica CLASIFICACIÓN DE CABLES ÓPTICOS

95. Descripción Genérica del cable Los cables ópticos están formados por dos componentes básicos, cada uno de los cuales debe ser seleccionado adecuadamente en función de la especificación recibida o del trabajo a desarrollar: Núcleo óptico : Formado por el conjunto de las fibras ópticas, conforma el sistema guía-ondas responsable de la transmisión de los datos. Sus características vendrán definidas por la naturaleza de la red a instalar. Definirá si se trata de un cable con fibras monomodo, multimodo o mixto. Elementos de protección : Su misión consiste en proteger al núcleo óptico frente al entorno en el que estará situado el cable, y consta de varios elementos (cubiertas, armadura, etc.) superpuestos en capas PROTECCIÓN DE LOS CABLES Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

96. Elementos de protección: las cubiertas Son aquellas partes del cable que, en contacto con su entorno, conforman una barrera frente a posibles agresiones de agentes externos. Construidas generalmente con diferentes materiales plásticos, toman la forma de cubierta única en los cables llamados “de interior” y de cubiertas interior (próxima al núcleo óptico) y exterior (en contacto con el medio) separadas por una armadura. Esta doble cubierta tiene como misión mantener la protección del núcleo en el caso de destrucción de la primera; como puede suceder en el caso de ataque de roedores o punzonado accidental. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROTECCIÓN DE LOS CABLES

97. RESUMEN CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE MATERIALES EMPLEADOS EN CUBIERTAS DE CABLES Descripción PE LSZH PUR PA NBR ETFE Material Tipo Polietileno lineal de media/baja densidad PVC (Policloruro de vinilo) LSZH ( Low Smoke Zero Halogen ) Poliuretano Poliamida Caucho nitrílico Teflón ETFE Gama Temperaturas ºC +80/-80 +80/-25 +75/-40 -40/+115 +75/-40 -200/+150 Resistencia Intemperie Buena Aceptable Aceptable Buena Excelente Buena Resistencia Aceites Regular Deficiente Excelente Excelente Buena Excelente Resistencia Ácidos Buena Regular Mala Deficiente Buena Excelente Resistencia Hidrocarburos Mala Regular Excelente Buena Regular Excelente Resistencia Agua Excelente Regular Aceptable Aceptable Buena Excelente Resistencia Mecánica Buena Aceptable Excelente Buena Buena Excelente Resistencia al Fuego Humos nocivos No propaga la llama No propaga el incendio Baja emisión humo Humos nocivos Humos nocivos Humos nocivos Humos nocivos Baja flamabilidad Aplicación Tipo Cables de exterior aéreos o en conducto Cables de interior y campus Cables de exterior o directamente enterrados Cables en conductos saturados Cables de campus en entornos industriales Cables de campus en entornos industriales Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROTECCIÓN DE LOS CABLES

98. Elementos de protección: las armaduras Protección suplementaria frente a las agresiones: deformación (aplastamiento), ataques de roedores, fuego, etc. Consisten generalmente en elementos de acero o fibra de vidrio (varillas, hilaturas, trenzas o láminas) situadas entre las dos cubiertas o bajo la cubierta exterior. Las armaduras metálicas, más eficaces como protección contra los roedores, presentan el inconveniente de suprimir una de las ventajas buscadas en un enlace de fibra óptica, su característica de enlace dieléctrico. Tipos : Varillas de fibra de vidrio: muy sólidas, proporcionan una alta rigidez al cable. Hilaturas de fibra de vidrio: mantienen la flexibilidad, presentan un efecto disuasorio frente a los roedores, pero su eficacia disminuye en las curvas del tendido, por desplazamiento. Trenza de fibra de vidrio: añade a las ventajas anteriores (dielectricidad y efecto disuasorio) una protección permanente y en algunos cables constituye una barrera frente al fuego. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROTECCIÓN DE LOS CABLES

99. Conclusión : Para la correcta identificación de un cable óptico es preciso recabar los siguientes datos: Núcleo óptico: tipo y número de fibras, tipo de estructura (holgada o ajustada), tipo de elemento de tracción (elemento central o periférico). Cubiertas: número (simple o doble) y tipo (generalmente PE o LSZH. Casos especiales PUR o NBR). Armaduras: dieléctrica (varillas, hilaturas o trenza) o metálica (chapa corrugada de acero o trenza). En general, características mecánicas requeridas por el proyecto o tipo de instalación (resistencia a la tracción, radio de curvatura, etc.). Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROTECCIÓN DE LOS CABLES

100. SEÑALES UTILIZADAS EN CABLES ÓPTICOS Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

101. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica SEÑALES UTILIZADAS EN CABLES ÓPTICOS

102. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica SEÑALES UTILIZADAS EN CABLES ÓPTICOS

103. TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

104. TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS Tendido Submarino Tendido Aéreo Tendido Terrestre El tendido de los cables es la acción propia de desplegar el cable de fibra óptica entre los extremos a conectar. Existen diferentes métodos de realizar el tendido, de acuerdo al tipo y la zona en la que se desee realizar. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

105. Tendido Submarino Se compone de cables de fibra óptica interconectados a través de repetidores, que amplifican las señales y permiten alcanzar distancias de hasta 9.000 kms por tramo. Resisten temperaturas, salinidad, humedad y presiones del agua, pues se encuentran instalados hasta a 3.000 mts de profundidad. Se conectan a sistemas de transmisión y recepción, integrados por moduladores y multiplexores ópticos que constituyen los sistemas de observación y control, los cuales, en conjunto con los amplificadores empalmados al cable cada 30 o 50km, garantizan la integridad de las señales que viajan por las fibras ópticas para permitir la telecomunicación. Estos cables necesitan constante mantenimiento y supervisión. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

106. Tendido Submarino Ventajas : Es más barata, implica menor riesgo de interrumpir el enlace por razones climáticas. El retardo de transmisión es mucho menor, es ideal para transmisión de telefonía internacional. Fases : Estudio para trazar la ruta Especificación de requisitos tecnológicos. Relevo de datos geofísicos Definición de la ruta real (Especificación de los tipos de cable submarino, Empalmes, estructuras y demás equipamiento y mecanismo de transmisión electrónica). Instalación del tendido de fibra óptica. Una vez realizada la instalación se deben realizar operaciones de mantenimiento permanentes, utilizando vehículos de operación remota (ROV), que trabajan a grandes profundidades. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

107. Tendido Submarino El cable submarino de fibra óptica debe ser resistente y liviano. Estructura : Fibras Ópticas con alto número de hilos (hasta 144), agrupadas de a 12. Tubo central de cobre (holgado), proporciona protección Soporte a través de alambres Aislamiento con HDPE ( High-density polyethylene ) Armadura, le da integridad y fuerza estructural para resistir esfuerzos y protege contra los predadores, las rocas, etc. Tipos: liviano, con blindaje simple y con blindaje doble. El tipo de cable apropiado para cada segmento de la ruta del cliente se especifica en diagramas rectilíneos y balances energéticos desarrollados a partir de los datos geofísicos recopilados durante el relevamiento marino previo al tendido del cable. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

108. Tendido Aéreo Aprovechan las instalaciones existentes de las empresas de transporte de energía eléctrica. Tipos: ADSS ( All Dielectric Self-Supporting ). Pueden instalarse en vanos de hasta 600 m, e incorporar protección contra los disparos si se instalan en zonas de cazadores. Cable con el mensajero unido al núcleo óptico mediante la cubierta externa. El mensajero actúa como elemento de refuerzo y soporta el peso del cable. Este cable se usa en instalaciones aéreas con vanos cortos. Solución muy económica. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

109. Tendido Aéreo Adosados: Diseñados para ser atados a un cable mensajero, al hilo de tierra o al conductor de fase en las líneas de alta tensión. Esta última, conocida como ADL, contiene elementos totalmente dieléctricos. Permite instalaciones rápidas y económicas. OPGW ( OPtical Ground Wire ) Métodos de tendidos, depende del vehículo con acceso a la línea de poleas, y de la instalación sobre la que se desea realizar el tendido: Riel en movimiento Riel Estacionario Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

110. Tendido terrestre Para hacer un tendido terrestre pueden abrirse zanjas a cielo abierto, o utilizar la tecnología trenchless de tunelería guiada. El sistema a cielo abierto trae molestias, (ruidos, veredas abiertas, suciedad). No se recomienda su uso en centros urbanos. En el sistema trenchless, se trazan túneles mediante perforaciones direccionales Permite realizar el tendido y el mantenimiento de los tubos, sin abrir todo el suelo. Utilizando la robótica es posible tender los cables de fibra dentro de las cloacas, a las que no se podría acceder normalmente. Los precios de ambos sistemas son casi iguales. Varia de acuerdo a: diámetro de la ductería (si se debe ensanchar el túnel) y cantidad de metros. La técnica tradicional de tirar de la fibra, implica alta fricción en las curvas, se reduce con el uso de lubricante. La técnica de jetting evita altos niveles de tensión sobre el cable. Se genera una corriente de aire de alta presión que empuja el cable a medida que se inserta. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

111. MÁQUINAS UTILIZADAS PARA EL TENDIDO

112. MATERIALES NOMBRE USO Malla de Tiro Para preparar el extremo de tracción del cable en el lugar de instalación Bentonita Para reducir la fricción entre el cable y los ductos Alambre Galvanizado Para usos varios Teipe de Vinil Para usos varios Tacos de Anclaje, Tornillos y Abrazaderas Para fijar el cable dentro de los tanques Trapos y Estopa Para usos varios Materiales, herramientas y equipos necesarios en el tendido de cables de F.O. EQUIPOS UTILIZADOS EN EL TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS Tendido Terrestre Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

113. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS NOMBRE USO Planos del Proyecto Ubicar Rutas Zanjadora Abrir zanjas Tubos Flexibles Para orientar el cable dentro del tanque hacia la boca de los ductos Chua Plástica Para protección del cable durante el tendido Winche Deslizante Para tracción del cable Remolque Hidráulico Para transporte de carretes Gato Cadena Para regular la altura del carrete del cable Cabezal de tracción Para halar el cable Dinamómetro Para controlar la tensión Eslabón giratorio Para evitar la torsión del cable durante el tendido Cizalla Para cortar el cable Sistema de poleas para tendido en canalización Para guiar y extraer el cable del tanque Llave para tanques Para abrir los tanques Señales de prevención, crinolinas, banderas Como elemento de seguridad y prevención Estrobos Para fijar el dinamómetro Materiales, herramientas y equipos necesarios en el tendido de cables de F.O. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica EQUIPOS UTILIZADOS EN EL TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS

114. MÁQUINAS PARA TENDIDOS DE FIBRA ÓPTICA Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

115. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica MÁQUINAS PARA TENDIDOS DE FIBRA ÓPTICA

116. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica MÁQUINAS PARA TENDIDOS DE FIBRA ÓPTICA

117. RECOMENDACIONES Y CONSEJOS PRÁCTICOS

118. RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA Comience por la inspección y la limpieza Enemigo Nº 1: Los extremos sucios Aspectos a tener en cuenta Existen dos (02) tipos de problemas que pueden causar pérdida óptica cuando las señales luminosas atraviesan un extremo de la fibra y se introducen en otro, dentro de un adaptador: la contaminación y los daños. Contaminación : La contaminación de los extremos del cableado puede producirse por la presencia de polvo, grasas o geles hidrófugos. Paradójicamente, las tapas protectoras (también llamadas “tapas contra el polvo”) son uno de los elementos que más contaminación acumulan. Es necesario inspeccionar los extremos de la fibra para asegurarse de que no hay contaminantes a la vista. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

119. Daños Llevar a cabo las conexiones primero y luego inspeccionar aquellas que no funcionen correctamente es un procedimiento arriesgado ya que el contacto físico entre contaminantes acoplados puede producir daños permanentes. Los daños se manifiestan como arañazos, agujeros, grietas o muescas. Estos defectos de la superficie del extremo de la fibra pueden estar causados por una terminación incorrecta o contaminación durante el acoplamiento. Si la fibra presenta arañazos o exudación epoxídica excesiva, puede volver a pulirse con papel de lija para eliminar el problema. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA

120. Prácticas recomendadas Independientemente de la técnica elegida para limpiar los extremos de la fibra, es fundamental seguir algunas recomendaciones básicas. En primer lugar, la inspección debe llevarse a cabo tanto antes como después de la limpieza para comprobar los resultados. Si al inspeccionar la fibra después de la limpieza aparecen restos de contaminación, es necesario proceder a una segunda limpieza. En segundo lugar, siempre se deben inspeccionar ambos lados de una conexión ya que siempre tenemos dos superficies que entran en contacto. Y, por último, casi siempre es más fácil y barato inspeccionar y limpiar de manera preventiva que como medida reactiva. Las inspecciones y limpieza regulares permiten evitar los tiempos de inactividad inesperados. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA

121. Antes de comenzar con el tendido del cable, se debe planificar el trabajo y revisar los planos del proyecto, confirmando rutas y detalles de la instalación de los subductos y el cable de fibra. Antes de proceder al tendido del cable, se deben prever los materiales, herramientas, equipos y dispositivos de seguridad y prevención con el fin de evitar accidentes, garantizar el paso de peatones y el tránsito de vehículos. Los carretes de cables deben moverse en tramos cortos durante el tendido y se deben girar según lo indica la flecha marcada en los laterales, no deben dejarse caer de alturas ni colocarlos en forma horizontal, mantenerlos bien protegidos antes de iniciar los trabajos. Así mismo cada carrete deberá tener un numero que indique su posición a lo largo del tendido. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA

122. La torsión y tensión máxima aplicadas a los tendidos en forma mecánica, deben ser controladas con un dinamómetro para evitar que se excedan los valores permitidos. Se deben mantener los valores mínimos de radios de curvatura (20 veces el diámetro del cable) y de máxima tensión para evitar modificaciones en la capacidad de transmisión y no degradar las características propias del cable. Cada pieza de cable (largo de corte) tendrá una longitud correspondiente a la distancia real, incluyendo un exceso de 10 metros por cada extremo del cable para el acomodo, pruebas y empalmes en los tanques, para facilitar los trabajos dentro de los mismos y hacer los cambios necesarios de ubicación y fijación de los cables y subductos existentes. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA

123. Colocar una conexión de puesta a tierra de 25Ω o menos y equipotenciar el cable en todos sus puntos de empalme. Una vez tendido, acomodado y fijado el cable de F.O, se deben realizar las pruebas eléctricas y sellar cada extremo del cable para evitar la penetración de humedad. El procedimiento de instalación del cable de fibra debe finalizar con la entrega de protocolo de mediciones, planos actualizados de ubicación, identificación, rutas y empalmes del proyecto. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE FIBRA ÓPTICA

124. PROCESOS DE FABRICACIÓN

125. ELECCIÓN DEL MATERIAL Estos tres principales criterios, aunque no son los únicos, son suficientemente restrictivos, como para limitar la elección entre vidrios, materiales plásticos y líquidos. PROCESOS DE FABRICACIÓN Características principales : Elásticos para dar forma a la fibra. Transparentes para las longitudes de onda ópticas. El material del núcleo debe tener un índice de refracción superior al del material que forma la cubierta. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

126. ELECCIÓN DEL MATERIAL Dentro del campo de la fabricación de fibra óptica se distinguen dos (02) grandes variedades de vidrios: Sílice o sílice fundido: Este vidrio esta hecho de sílice puro, que es una variedad amorfa del cuarzo cristalino. Vidrio compuesto: F ormado mediante una mezcla de sílice y de óxidos formadores (silicio, germanio, fósforo, boro) y modificadores (sodio, calcio, bario y potasio), para modificar ciertas propiedades físicas, (temperatura de fusión e índice de refracción) y químicas, (solubilidad ). Esta variedad tiene un punto de fusión mucho más bajo y un índice de refracción más elevado. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

127. La fibra debe tener las siguientes características: Núcleo y cubierta con índices diferentes. Núcleo y cubierta concéntricos. El diámetro del núcleo debe ser constante en toda su longitud. Perfil del índice optimizado lo que conduce a la mínima dispersión posible. Atenuación muy baja. Ser lo más larga posible. Tener la mayor resistencia mecánica posible. Ser lo más barata posible. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

128. Una barra de vidrio de una longitud de 1 m y de un diámetro de 10 cm, permite obtener por estiramiento, una fibra monomodo de una longitud de alrededor de 150 km! Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

129. La primera etapa consiste en el ensamblado de un tubo y de una barra de vidrio cilíndrico montados concéntricamente. Se calienta el todo para asegurar la homogeneidad de la barra de vidrio. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

130. La barra así obtenida será instalada verticalmente en una torre situada en el primer piso y calentada por las rampas a gas. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

131. Se estira el vidrio y se lleva en dirección de la raíz para ser luego enrollado sobre una bobina. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

132. Se mide el espesor de la fibra (~10um) y se regula la velocidad del motor a fin de asegurar un diámetro constante. Se envuelve el vidrio con un revestimiento de protección (~230 um) y se ensamblan las fibras para obtener el cable final a una o varias hebras. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

133. ¿Cómo se fabrica la fibra? La fibra óptica se fabrica con vidrio de extrema pureza. Fases del proceso : Fabricación del cilindro “preforma” de vidrio. Estirado de las fibras a partir de la preforma. Pruebas y mediciones de las fibras. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

134. Métodos de Fabricación de la Preforma Vapor Axial Deposition ( VAD) / Depósito Axial Vertical Es muy utilizado en Japón. Utiliza la misma materia prima que el método anterior. La diferencia radica en que, en aquel solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este se deposita además el revestimiento. Ventajas : Comparado con el M.C.V.D, permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor longitud. Necesita menor aporte energético. Desventajas : Se necesitan equipos de alta sofisticación para su ejecución. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN Eliminar

135. Métodos de Fabricación de la Preforma Parte de una varilla de sustrato de cerámica y un quemador. Outside Vapor Deposition ( OVD / Obtención de Preforma por Depósito Externo Ventajas : Tasas de deposición del orden de 4,3 g / min . Representa una tasa de fabricación de fibra óptica de 5 km / h , habiendo eliminado las pérdidas iniciales en el estirado de la preforma. Es posible la fabricación de fibras de muy baja atenuación y de gran calidad mediante la optimización en el proceso de secado, pues los perfiles obtenidos son lisos y sin estructura anular reconocible. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN Eliminar

136. Plasma Chemical Vapor Deposition ( PCVD) Se caracteriza por la obtención de perfiles lisos sin estructura anular reconocible. Su principio se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en estos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior. Métodos de Fabricación de la Preforma Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

137. Se coloca la preforma en un horno tubular abierto, sometida a 2.000ºC, para reblandecer el cuarzo. Se fija el diámetro exterior de la FO. Se mantiene constante y uniforme la tensión de tracción sobre la preforma. No deben existir corrientes de convección en el interior del horno. La atmósfera del horno debe estar aislada de partículas del exterior, para evitar que la superficie reblandecida de la FO se contamine, se creen microfisuras y se rompa la fibra. Estirado de la Preforma Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN

138. Se aplica a la fibra un material sintético, generalmente un polimerizado viscoso que posibilita las elevadas velocidades de estirado, (1 m / sg - 3 m / sg) , conformándose así una capa uniforme sobre la fibra, totalmente libre de burbujas e impurezas. Posteriormente se endurece la protección antes descrita, quedando así la capa definitiva de polímero elástico. Esto se realiza mediante procesos térmicos o a través de procesos de reacciones químicas empleando radiaciones ultravioletas. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica Estirado de la Preforma PROCESOS DE FABRICACIÓN

139. Fuerza de tensión de la fibra (mínima: 100,000 lb/pg2). Se prueba para evitar defectos puntuales con un reflectómetro óptico, el cual indicará cualquier anomalía a lo largo de la longitud de la fibra. Una serie de parámetros ópticos dependen de la longitud de onda, (atenuación, ancho de banda, apertura numérica, dispersión cromática). Parámetros geométricos - fibras multimodos y monomodos, (diámetro y no circularidad del cladding, cubierta y no circularidad del diámetro exterior, error de concentricidad del cladding y del núcleo y diámetro del núcleo). Comprobación medioambiental y mecánica: se realiza periódicamente para asegurar que la fibra mantenga su integridad óptica y mecánica, (fuerza de tensión y operación en rangos de temperatura, dependencia de la atenuación con la temperatura, dependencia de la temperatura y humedad, y su influencia en el envejecimiento). Pruebas sobre la Fibra Óptica Existen tres tipos de pruebas : mecánicas, ópticas y geométricas. Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica PROCESOS DE FABRICACIÓN