ES2296657T3 - Cable de fibra optica con una unica unidad de miembro de refuerzo en una cubierta exterior del cable. - Google Patents
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Abstract
Cable de fibra óptica (10) que comprende: un núcleo interno (12) que se extiende longitudinalmente que define una perforación que aloja de forma holgada a por lo menos una fibra óptica (18); una envoltura externa (40) con forma cilíndrica que encierra al núcleo interno y que comprende una unidad única de miembro de refuerzo (44) en el interior de la envoltura externa, donde la unidad única de miembro de refuerzo se extiende a lo largo de un eje longitudinal del cable paralelo al núcleo interno y es el único elemento del cable que presenta una resistencia a la tensión mecánica suficiente para soportar el peso entero del cable cuando el cable se instala en una aplicación aérea fijado a postes verticales separados; donde un eje neutro NAMin que se corresponde con la intersección de un plano de mínima energía de curvatura MIN-BP, asociado con la curvatura del cable, con el núcleo y la unidad única de miembro de refuerzo y es ortogonal respecto a un eje neutro NAMax, que se corresponde con la intersección de un plano de energía de curvatura máxima MAX-BP, asociado con la curvatura del cable, y el cable, caracterizado por la existencia de una capa de separación de revestimiento (42), dispuesta entre y en contacto con una envoltura de núcleo (30) y la envoltura exterior (40), que acopla de forma separable la envoltura del núcleo con la envoltura exterior.
Description
Cable de fibra óptica con una única unidad de
miembro de refuerzo en una cubierta exterior del cable.
La presente invención se refiere a un cable de
fibra óptica, y más concretamente, a un cable de fibra óptica que
presenta un núcleo con una perforación dentro de la cual se
encuentra contenida de forma holgada por lo menos una fibra óptica
y que comprende una única unidad de miembro de refuerzo dentro de
una cubierta exterior alrededor del núcleo que proporciona tanto
resistencia a la tracción como un medio de suspensión aérea. El
cable presenta una superficie neutra asociada con la curvatura del
cable en un plano de energía de curvatura mínima que se encuentra
situado dentro de la cubierta exterior y fuera de la perforación del
núcleo.
La fibra óptica se utiliza actualmente en una
variedad de aplicaciones de telecomunicaciones debido a su tamaño
físico reducido y gran capacidad de ancho de banda. Un cable de
fibra óptica contiene típicamente muchas fibras ópticas. Las fibras
ópticas se pueden encontrar contenidas dentro del cable en una
variedad de configuraciones como, por ejemplo, en una cinta de
fibra óptica, como un cordón de fibra o encerradas de forma holgada
dentro de un tubo amortiguador.
Una fibra óptica es una estructura frágil
mecánicamente. Las características de transmisión de señal óptica
de una fibra óptica se pueden degradar de forma substancial si la
fibra se tensa mecánicamente. Si una fibra se tensa mecánicamente
de forma demasiado severa, la fibra puede perder su funcionalidad
para el propósito de transmisión de señal óptica en una aplicación
de telecomunicaciones.
No es extraño que un cable de fibra óptica que
contiene una o varias fibras ópticas sufra manipulaciones o se
exponga a un entorno físico que puede tensar la fibra o fibras del
interior del cable. Por ejemplo, una fibra óptica que se encuentra
contenida dentro de un cable de fibra óptica puede experimentar
tensión mecánica y deformación cuando el cable se curva o se estira
durante el bobinado sobre un carrete para propósitos de
almacenamiento, o durante o después de la instalación a lo largo y
sobre otra superficie, en un tubo o conducto o si es suspendido en
el aire desde soportes verticales. También, la fibra de un cable se
puede tensar mecánicamente si se pellizca entre otros componentes
del cable y debido a la diferencia entre los coeficientes de
expansión térmica de la fibra óptica y de los otros componentes del
cable de fibra óptica que contiene a la fibra.
Cuando se curva un cable de fibra óptica, la
curvatura tiene lugar a lo largo de un plano de superficie neutra
que está asociado con la curvatura del cable y que se extiende a lo
largo de la dirección longitudinal del cable. La intersección del
plano de superficie neutra con una sección transversal del cable es
un eje neutro.
Si un cable de fibra óptica presenta una
construcción uniforme en todas las direcciones radialmente respecto
a su eje, el cable tiene la misma rigidez, es decir resistencia a la
curvatura, en todas las direcciones transversales respecto al eje.
Sin embargo, si existen componentes discretos, como miembros de
refuerzo en partes del cable, existen dos direcciones de curvatura
preferidas en un plano de curvatura preferido o puede existir más
de una dirección de curvatura en la cual el cable se puede curvar
con más facilidad que en otras direcciones. Por tanto, puede
existir un plano longitudinal (MIN-BP) que
intersecta al cable, en el cual se requiere una energía de
curvatura mínima para curvar el cable. Como se aprecia en sección
transversal, un eje neutro denominado "NA_{Min}" se
asocia con la curvatura del cable en el MIN-BP, y
NA_{Min} es perpendicular al MIN-BP y
puede intersectar con el eje del cable. Con una estructura de este
tipo existe otro plano de este tipo (MAX-BP) en el
cual se requiere una energía de curvatura máxima para curvar el
cable, y existe un eje neutro similar denominado
"NA_{Max}" que se encuentra asociado con la curvatura
del cable en el MAX-BP y es perpendicular al
MAX-BP pero que puede no intersectar con el centro
geométrico del cable.
Cuando se somete a fuerzas de curvatura un cable
de fibra óptica no uniforme radialmente, el cable buscará
orientarse y torsionarse para hacer que la curvatura tenga lugar en
el plano para el cual se requiere una energía mínima para curvar el
cable, es decir, el MIN-BP. Cuando un cable se curva
en un plano particular, en material del cable en lados opuestos del
plano de superficie neutra asociado con el plano de curvatura se
comprime y vuelve cóncavo, y se estira y vuelve convexo y en tensión
mecánica respectivamente. Durante la curvatura del cable, cualquier
componente del cable que es libre de desplazarse radialmente
respecto al cable, como una fibra óptica encerrada de forma holgada
en el interior de la perforación del núcleo, tiende a migrar desde
la parte del cable bajo tensión mecánica o compresión hacia la parte
en la cual se minimiza la deformación. El área de la sección
transversal del cable dentro de la cual se puede mover cualquier
fibra óptica mantenida de forma holgada, la longitud de la fibra en
relación al cable y el plano en el que el cable se curva determinan
la posición dentro del cable donde se situará la fibra como
resultado de la curvatura del cable. Si, durante la curvatura del
cable, una fibra mantenida de forma holgada en el interior del cable
se sitúa lejos de la superficie neutra asociada con la curvatura
del cable, se puede aplicar a la fibra óptica tensión mecánica de
alargamiento o contracción si no se utilizan otros recursos. Aunque
es deseable que cualquier fibra mantenida de forma holgada en el
cable se sitúe sobre o cerca de la superficie neutra asociada con la
curvatura esperada del cable, que en muchas circunstancias será el
MIN-BP, es posible reducir o eliminar dicha tensión
mecánica por medio de seleccionar de forma adecuada el tamaño de la
perforación y la longitud de exceso de fibra respecto a la longitud
rectilínea del eje de la perforación (EFL).
Los cables de fibra óptica de técnica anterior
se han diseñado para presentar características que controlan el
comportamiento del cable cuando se somete a curvatura y controlar la
localización de la superficie neutra en la curvatura para limitar
la tensión mecánica sobre las fibras del cable. Por ejemplo, el
cable de fibra óptica de la patente de Estados Unidos número
4.844.575, que se incorpora aquí a modo de referencia, comprende
dos miembros de refuerzo opuestos diametralmente dentro de la
cubierta del cable para proporcionar al cable un
MIN-BP con una superficie neutra asociada que
intersecta con el centro del cable y con los centros de los miembros
de refuerzo opuestos. Dicho cable se puede curvar con más facilidad
en cualquiera de dos direcciones.
Además, la patente de Estados Unidos número
4.836.639, que se incorpora aquí como referencia, trata los
problemas de enrollar y desenrollar una conducción o tubo que
contiene fibras ópticas alrededor de un tambor y describe un cable
de fibra óptica que comprende uno o más miembros de refuerzo en el
interior de la pared del tubo y fibras ópticas que toman posiciones
en la pared interior de la cubierta del cable. El (los)
miembros(s) de refuerzo del cable y la pared del tubo de la
patente '639 sitúan la superficie neutra asociada con la curvatura
del cable en el MIN-BP cerca o adyacente con la
posición de las fibras dentro del cable con curvatura y de forma
que cuando el tubo se bobina sobre un tambor, el o los miembros de
refuerzo se encuentran más cerca del eje del tambor que las fibras,
es decir, en el interior radialmente respecto a la fibra. Mientras
que la solución de la patente '639 puede ser útil cuando se bobina
el tubo sobre un tambor, la solución no es satisfactoria cuando se
utiliza el tubo en otras aplicaciones, por ejemplo aplicaciones
aéreas, o cuando las fibras ópticas se encuentran en el interior de
un núcleo que comprende elementos, como un tubo amortiguador,
miembros de refuerzo, armadura, etc., que a su vez se encuentra
rodeado por el tubo de la patente '639 como cubierta exterior. Por
tanto, en aplicaciones aéreas el miembro de refuerzo se encuentra
por encima de las fibras, las fibras ópticas holgadas no se mueven
significativamente hacia el medio de refuerzo o el eje neutro que se
describen en la patente '639.
Aunque la patente '639 indica que solamente se
puede utilizar un hilo de refuerzo, la patente '639 indica también
que el número de hilos de refuerzo debería ser mayor que uno para
asegurar que el cable se bobina alrededor de un tambor en la
dirección deseada. De hecho, si solamente se utiliza un hilo de
refuerzo, la patente no indica cómo se obtendría una dirección de
bobinado preferida.
La inclusión de múltiples miembros de refuerzo
en el interior de una cubierta de cable puede no ser ventajosa por
diversas razones. En primer lugar, la disposición de una pluralidad
de miembros de refuerzo en el interior de la cubierta del cable
puede hacer que el cable se convierta en extremadamente rígido. Un
cable demasiado rígido convierte en difícil la manipulación y la
manejabilidad del cable debido a la cantidad substancial de energía
que se requeriría para curvar el cable en un plano diferente que el
MIN-BP con un mínimo de torsión, lo cual es a
menudo deseable y se requiere durante y después de la instalación
del cable. También, la inclusión de múltiples miembros de refuerzo
en el interior de la cubierta puede aumentar en gran manera el peso
del cable y el tamaño del cable en diámetro y volumen y causar otras
deficiencias no deseables. Además, la etapa de fabricación de
extrusión de plástico sobre múltiples miembros de refuerzo para
obtener una estructura de cubierta deseada puede ser compleja y
difícil. Finalmente, puede ser más difícil fijar soportes aéreos a
múltiples miembros de refuerzo que a un único miembro de refuerzo en
una instalación aérea de un cable.
Existen cables de técnica anterior adecuados
para la instalación aérea, véase, por ejemplo, las patentes de
Estados Unidos números 4.097.119 y 5.095.176, que se incorporan aquí
como referencia, que comprenden hilos sustentadores principales
metálicos que se conectan al cuerpo principal del cable por medio de
una banda delgada de material de cubierta y que se pueden utilizar
para suspender el cable de forma segura de soportes verticales. En
este diseño de cable, se requiere en el núcleo del cable un miembro
adicional de refuerzo longitudinal, como una barra o una envoltura
metálica fijada a la cubierta, debido a que los hilos sustentadores
principales no se encuentran acoplados suficientemente a las capas
de alrededor de la fibra óptica para proporcionar al cable mismo
una resistencia a la tracción y contra la compresión para minimizar
la tensión mecánica sobre las fibras en la instalación aérea del
cable. En otras palabras, los hilos sustentadores principales no
proporcionan una función dual de suspensión del cable y resistencia
a la tensión mecánica. También, la inclusión de los miembros de
refuerzo en el interior del núcleo o la fijación de una envoltura
metálica a la cubierta puede convertir al cable en
indeseablemente
rígido.
rígido.
Otros cables de fibra óptica adecuados para la
instalación aérea, véase las patentes de Estados Unidos números
5.125.063 y 5.448.670, que se incorporan aquí a modo de referencia,
comprenden dos medios de refuerzo opuestos diametralmente
empotrados en el interior de una envoltura que encierra a un tubo
central que rodea de forma holgada a las fibras ópticas. En una
instalación aérea, estos cables se sujetan bien directamente a un
soporte vertical, o bien a un hilo sustentador principal
independiente que se extiende a lo largo de una serie de soportes
verticales y que se conecta al cable instalado y soporta su peso.
Dicho diseño de cable es ineficiente debido a que se requieren dos
miembros de refuerzo y debido a las desventajas que se han descrito
anteriormente.
De forma similar, el cable óptico adecuado para
la instalación aérea que se describe en la patente de Estados
Unidos número 4.798.443, que se incorpora aquí como referencia, que
comprende una pluralidad de miembros de refuerzo no metálicos
empotrados dentro de la envoltura y que se extienden de forma
generalmente paralela al eje del cable, y en el que el cable se
puede fijar directamente a los soportes verticales en una
instalación aérea, presenta alguna de las mismas desventajas
asociadas con los cables de las patentes '670 y '063. Aunque el
diseño del cable '443 proporciona que se minimice para una
pluralidad de elementos ópticos la tensión mecánica sobre las
fibras en la instalación, donde cada elemento óptico comprende
varios tubos amortiguadores que transportan de forma holgada fibras
individuales y se disponen alrededor de un miembro central no
metálico, este diseño puede ser más difícil y caro de fabricar y
también es más difícil el acceso a las fibras a medio camino del
tendido del cable.
Por tanto, existe la necesidad de un cable de
fibra óptica compacto, con un diámetro pequeño, ligero, que proteja
de forma eficiente a las fibras que se encuentran contenidas en su
interior de forma holgada de tensiones mecánicas en una instalación
aérea del cable, que no solamente proporcione un plano de curvatura
preferido, es decir el MIN-BP, sino que permita
también una facilidad relativa de curvatura del cable en un plano
diferente del MIN-BP en comparación con cables de
técnica anterior y proporcione direcciones preferidas de curvatura
respecto al MAX-BP.
US 5.095.176 se refiere a un cable aéreo con una
parte de transmisión con un núcleo y una parte de soporte con una
cuerda de soporte. La parte de transmisión y la parte de soporte se
encuentran encerradas por una cubierta de plástico con una sección
transversal en forma de ocho.
EP-A-0 849 617
se refiere a un cable de fibra óptica con un tubo dentro del cual se
disponen fibras ópticas y un único miembro de refuerzo en una
cubierta y desplazado del eje longitudinal del cable. El tubo y el
miembro de refuerzo se disponen de forma que coinciden el eje neutro
del tubo y el del cable.
La presente invención proporciona un cable de
fibra óptica como se establece en la reivindicación 1.
La capa de separación acopla de forma separable
la cubierta exterior del cable con el núcleo, el cual comprende las
fibras holgadas, para proporcionar un acceso fácil a las fibras del
interior del núcleo.
Según la presente invención, un cable de fibra
óptica comprende una unidad única de miembro de refuerzo que
comprende en su interior un único miembro de refuerzo o una
pluralidad de miembros de refuerzo, y que preferiblemente se
encuentra empotrada en el interior de una cubierta exterior que
rodea por lo menos a una fibra óptica que se mantiene de forma
holgada.
Preferiblemente, la cubierta rodea a un núcleo
con por lo menos un tubo amortiguador con una perforación dentro de
la cual se encuentran contenidas una pluralidad de fibras ópticas de
forma holgada, es decir que el área de la sección transversal de la
perforación es mayor que el área de la sección transversal de la
fibra o fibras. También, preferiblemente, las fibras presentan un
exceso de longitud de fibra (EFL). El tamaño de la perforación y la
EFL se seleccionan de forma que las fibras ópticas no se someten a
tensión mecánica por parte de fuerzas normales que no son
absorbidas por parte del (los) miembro(s) de refuerzo de la
unidad única de miembro de refuerzo.
Preferiblemente, la superficie exterior de la
cubierta presenta la forma de un cilindro y la superficie exterior
del núcleo también presenta la forma de un cilindro pero el eje del
núcleo se encuentra desplazado respecto al eje de la cubierta en la
dirección contraria a la unidad única de miembro de refuerzo con el
eje del núcleo y el eje de la cubierta en el mismo plano.
Preferiblemente, el eje longitudinal de la unidad única de miembro
de refuerzo se encuentra también en dicho mismo plano.
Un plano de energía de curvatura mínima
(MIN-BP) del cable se define principalmente por las
propiedades físicas y la posición de la unidad única de miembro de
refuerzo pero se ve afectado también por la forma de la sección
transversal de la cubierta. Dicha forma y las propiedades físicas y
la posición de la unidad única de miembro de refuerzo definen
también un plano de energía de curvatura máxima
(MAX-BP) perpendicular al MIN-BP
del cable. Las propiedades y la posición de la unidad única de
miembro de refuerzo y la forma de la cubierta exterior se
seleccionan de forma que el plano de superficie neutra asociado con
la curvatura en el MIN-BP es el mismo que el plano
en el que se encuentran los ejes de la unidad única de miembro de
refuerzo, de la cubierta y de la perforación.
En una realización preferida, el plano de
superficie neutra asociado con la curvatura del cable en el
MIN-BP intersecta a la perforación del núcleo y el
centroide de la unidad única de miembro de refuerzo. La superficie
neutra asociada con la curvatura del cable en el
MAX-BP se encuentra dentro de la cubierta y fuera
de la perforación del núcleo. Sin embargo, el cable se puede curvar
con menos fuerza que en la técnica anterior en planos diferentes
del MIN-BP, incluyendo el MAX-BP, y
la unidad única de miembro de refuerzo proporciona al cable rigidez
respecto a la tensión mecánica y propiedades contra el doblado.
En otra realización preferida, las propiedades
físicas y la posición de la unidad única de miembro de refuerzo en
la cubierta exterior y la forma de la cubierta exterior hacen que la
superficie neutra asociada con la curvatura del cable en el
MIN-BP intersecte con el centro geométrico del cable
y el centro geométrico de la unidad única de miembro de refuerzo.
Además, la superficie neutra asociada con la curvatura del cable en
el MAX-BP es ortogonal con la superficie neutra
asociada con el MIN-BP. Con una estructura de este
tipo, la fibra óptica, o las fibras ópticas, se encuentran sobre o
cerca de un eje neutro (NA_{Min}) cuando el cable se curva
en el MIN-BP y la curvatura del cable en otras
direcciones se encuentra con una resistencia mayor.
La por lo menos única fibra óptica mantenida de
forma holgada presenta un EFL, y el EFL y la relación del área de
la sección transversal de la perforación con el área de la sección
transversal de la fibra o fibras se seleccionan de forma que la
tensión mecánica sobre la fibra o fibras se minimiza cuando el cable
se curva en el MAX-BP.
En una realización preferida, el núcleo del
cable mismo constituye un cable de fibra óptica independiente y
autocontenido que se puede utilizar sin la cubierta exterior. El
núcleo preferiblemente comprende un tubo amortiguador central con
una perforación y el tubo mantiene de forma holgada cintas de fibra
óptica en una disposición en forma de pila.
En otra realización, el núcleo del cable
comprende por lo menos una capa de refuerzo, como una capa de
armadura, uno o más miembros de refuerzo dieléctricos rígidos o una
capa reforzada de fibra aramida. La capa de refuerzo se dispone
entre el tubo amortiguador y una cubierta de núcleo. La cubierta de
núcleo se encuentra rodeada por la cubierta exterior con el miembro
de refuerzo empotrado, el cual proporciona al núcleo y al cable
propiedades de rigidez respecto a la tensión mecánica y contra el
doblado mientras que permite que el cable se curve en el
MAX-BP con más facilidad que con la técnica
anterior.
En otro aspecto de la presente invención, el
cable con la unidad única de miembro de refuerzo en la cubierta se
encuentra adaptado para instalarse de forma aérea. En una
instalación aérea, partes de la unidad única de miembro de refuerzo
del interior de la cubierta se exponen a intervalos a lo largo de la
longitud del cable y las partes expuestas se fijan a soportes
verticales respectivos. La unidad única de miembro de refuerzo en
una instalación aérea del cable de este tipo pueden soportar el peso
entero del cable y proporcionar al núcleo y al cable propiedades de
resistencia a la tensión mecánica y contra el doblado entre las
partes expuestas mientras permiten que el cable se curve con
relativa facilidad en la dirección de la curva de suspensión entre
los soportes.
Otros objetos y ventajas de la presente
invención se harán aparentes a partir de la siguiente descripción
detallada de las realizaciones que se prefieren actualmente,
debiéndose considerar dicha descripción junto con las figuras
adjuntas, en las cuales:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un
cable de fibra óptica que comprende un único miembro de refuerzo
dentro de la cubierta exterior según una realización de la presente
invención;
la figura 2 es una vista en sección transversal
del cable de la figura 1 tomada a lo largo de la línea
2-2 de la figura 1;
la figura 3 es una vista similar a la de la
figura 2 con componentes eliminados del núcleo y que ilustra las
superficies neutras asociadas con la curvatura del cable en los
planos de energía de curvatura mínima y máxima;
la figura 4 es una vista en sección transversal
de un cable de fibra óptica que comprende un único miembro de
refuerzo dentro de la envoltura externa según una realización de la
presente invención; y
la figura 5 es una vista en sección transversal
de otra realización preferida de una unidad única de miembro de
refuerzo que comprende una pluralidad de miembros de refuerzo dentro
de la cubierta exterior según una realización de la presente
invención.
La presente invención se ilustra a continuación
en relación con realizaciones en forma de un cable de fibra óptica
que comprende un núcleo con un tubo amortiguador que aloja de forma
holgada una pila de cintas de fibra óptica dentro de la perforación
del núcleo. La cubierta exterior del cable dispone de una unidad
única de miembro de refuerzo contenida en su interior, y
preferiblemente empotrada, que hace que la superficie neutra
asociada con la curvatura del cable en el plano de energía de
curvatura máxima se encuentre fuera de la perforación del núcleo,
dentro de la cubierta exterior y ortogonal a la superficie neutra
asociada con la curvatura del cable en el plano de energía de
curvatura mínima. Se comprenderá, sin embargo, que la técnica
inventiva presente es aplicable a un cable de fibra óptica que
contiene de forma holgada por lo menos una fibra óptica dispuesta
dentro del núcleo en otra
configuración.
configuración.
La figura 1 ilustra una realización preferida de
un cable de fibra óptica 10 según la presente invención. Para la
claridad y la facilidad de referencia al describir las
características inventivas del cable 10, en la figura 1 se muestra
el cable 10 con referencia a los ejes mútuamente ortogonales x, y,
z. Como se muestra en la figura 1, el cable 10 se extiende recto y
longitudinalmente a lo largo y paralelo al eje z y la sección
transversal del cable 10 se encuentra en un plano definido por la
intersección de los ejes x, y.
En referencia a la figura 1 y la figura 2, donde
la última muestra una vista en sección transversal del cable 10
tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1, el
cable 10 comprende un núcleo interno 12 que constituye un cable de
fibra óptica separado, independiente, autocontenido y completo que
se puede utilizar sin más. El núcleo 12 comprende un tubo
amortiguador central hueco 14. El tubo 14 está realizado con un
termoplástico de ingeniería con una excelente resistencia al
aplastamiento, resistencia a la tensión mecánica, flexibilidad y
resistencia química, como se conoce en la técnica. La resistencia al
aplastamiento del tubo amortiguador 14 protege a los medios de
transmisión óptica del núcleo 12, que se encuentran normalmente
contenidos en el interior del tubo 14, contra los daños producidos
por fuerzas externas, como el pellizcado del cable 10 entre dos
elementos externos. El tubo 14 está formado preferiblemente con un
material de poliéster, y más preferiblemente con una resina de
teraftalato de polibutileno (PBT) o polipropileno, y
alternativamente con polietileno de densidad media o de alta
densidad.
En una realización preferida, el tubo 14 del
interior del núcleo 12 presenta un módulo de Young de
aproximadamente 300-2500 MPa, un diámetro exterior
de aproximadamente 4,00-5,50 mm, y preferiblemente
de 5,20 mm, y un diámetro interior de aproximadamente
3,00-4,50 mm, y preferiblemente de 4,20 mm.
El tubo 14 contiene seis cintas de fibra óptica
16 en una disposición en forma de pila. Cada cinta 16 comprende
cuatro fibras ópticas 18 dispuestas en relación coplanar lado a
lado. Las cuatro fibras 18 de cada cinta 16 se encuentran
encerradas por medio de un revestimiento común 20 endurecido por
ultravioleta (UV). El núcleo 12, por tanto, comprende veinticuatro
fibras ópticas 18. Preferiblemente, las fibras 18 de las esquinas
exteriores de la disposición en pila presentan valores de MAC
menores que aproximadamente 7,0. Las superficies principales
opuestas de cada una de las cintas 16 son cada una de
preferiblemente 1,20 mm de anchura. El grosor de cada una de las
cintas, o la distancia entre la superficies principales opuestas de
cada una de las fibras, es preferiblemente de aproximadamente 0,37
mm. Las fibras 18 son fibras ópticas monomodo o multimodo, se
encuentran codificadas por color por medio de tinta endurecible por
UV para propósitos de identificación y presentan un diámetro de
aproximadamente 0,25 mm.
La pila de cintas de fibra 16 se aloja de forma
holgada dentro del tubo amortiguador 14 según un diseño de tubo
amortiguador holgado. Los espacios vacíos del interior del tubo
amortiguador 14, que no ocupan las cintas de fibra 16, se rellenan
con un tixotrópico basado en PAO o un compuesto de relleno de gel
tixotrópico basado en aceite de silicona 22. El compuesto 22
permite que las cintas 16, y por tanto las fibras 18, no se muevan
libremente en el interior del tubo 14. Alternativamente, el
compuesto de relleno 22 puede comprender un compuesto bloqueador
del agua, un material de relleno amortiguador, aceite o grasa, o el
compuesto de relleno 22 se puede substituir por una cinta
bloqueadora del agua o una fibra bloqueadora del agua.
Los miembros de refuerzo exteriores (OSM) 24,
como las fibras aramidas reforzadas, se aplican como una capa con
una extensión relativamente grande alrededor del tubo amortiguador
14. Los OSM 24 proporcionan al núcleo interior 12 y también al
cable 10 robustez y una rigidez respecto a la tensión mecánica
predeterminadas. El grosor y las propiedades físicas de la capa de
OSM 24 determinan, en parte, la robustez del núcleo 12 y el cable
10. Preferiblemente, la capa de OSM 24 presenta un módulo de Young
de aproximadamente 80.000-110.000 MPa.
En una realización preferida, los OSM 24 están
constituidos por cuatro fibras aramidas, cada una de
aproximadamente 1420 deniers, que se envuelven helicoidalmente
alrededor de la superficie exterior del tubo amortiguador 14 con un
tendido largo. La envoltura helicoidal de los OSM 24 minimiza la
rigidez respecto a la curvatura del núcleo 12 y el cable 10
mientras que se mantiene un alto grado de resistencia a la tensión
mecánica para el núcleo 12 y el cable 10. Por tanto, la capa de OSM
24 hace más difícil deformar o alargar el núcleo 12 hasta un punto
de deformación permanente, que degradaría el rendimiento del cable
10. La deformación del núcleo dentro del cual se encuentran
contenidas las fibras puede hacer que las fibras sufran un
alargamiento o contracción excesivos y experimentar roturas o
fracturas dañinas, que pueden tener como resultado un deterioro
significativo de las características de transmisión de la señal
óptica del cable.
Una capa de armadura corrugada de acero 26,
preferiblemente con un material protector y/o de unión sobre la
misma, rodea y encierra a la capa de OSM 24 longitudinalmente a lo
largo de la longitud del cable 10. La resistencia y la rigidez de
la capa de armadura 26 proporciona protección contra los roedores y
mejora la resistencia al aplastamiento y la rigidez respecto a la
tensión mecánica del núcleo 12 y el cable 10. La resistencia al
aplastamiento y la rigidez respecto a la tensión mecánica de la capa
de armadura 26 protegen a las fibras 18 del interior de las cintas
de fibra 16 del daño en presencia de fuerzas exteriores sobre el
cable 10.
La capa de armadura 26 está formada
ventajosamente a partir de acero corrugado en lugar de a partir de
una cinta plana de acero inoxidable que se dobla longitudinalmente
en forma de tubo y se suelda como se ha hecho a veces en la técnica
anterior. El procedimiento de formación de un rodillo o cilindro que
forma una capa de acero corrugado longitudinalmente alrededor del
núcleo con una superposición de polímero fijada es menos caro y más
rápido que formar un tubo a partir de una cinta de acero inoxidable
por medio de una soldadura continua de los dos bordes.
En una realización preferida, la capa de
armadura de acero corrugado 26 es una capa de acero dispuesta
alrededor de la superficie exterior del tubo 14 y de la capa de OSM
24. Un revestimiento polimérico 29 se dispone, preferiblemente,
sobre las superficies exterior e interior de la capa de acero para
facilitar la adhesión de las partes superpuestas de la capa de
acero. La fabricación de este tipo de capa de armadura de acero
corrugado es menos cara y se obtiene con más facilidad que por medio
de soldar acero inoxidable en forma de tubo. La armadura corrugada
superpuesta proporciona una protección adecuada contra la humedad,
roedores y tensiones mecánicas sin las desventajas asociadas con
una capa de armadura de cinta soldada. La armadura corrugada se
puede abrir más fácilmente por parte de un técnico de campo y es más
flexible y, por tanto, también más sencilla de manipular e
instalar.
La estructura corrugada de la capa de armadura
26, además, mejora la flexibilidad del cable 10. Cuando el cable 10
se somete a curvatura, la capa de armadura corrugada 26 permite que
el núcleo 12 se curve en mayor grado sin deformarse de forma
permanente la capa de armadura misma, reduciéndose de este modo la
funcionalidad de la capa de armadura, que sufriría una capa de
armadura formada con la técnica anterior que utiliza una cinta de
acero inoxidable soldada.
Aunque no se prefiere, la capa de armadura 26
del núcleo 12 puede ser una cinta de acero inoxidable soldada en
forma de tubo para obtener las ventajas de un cable más compacto y
de menor tamaño y también la resistencia a la corrosión.
En una realización preferida alternativa, uno o
más miembros contra la compresión completamente dieléctricos, como
varillas de fibra de vidrio o varillas de Kevlar impregnadas con
resina polimérica, se pueden incluir en el núcleo 12 en lugar de la
capa de armadura de acero 26.
Una cuerda de rasgado 34 se dispone entre la
capa de armadura 26 y la superficie exterior del tubo amortiguador
14. La estructura corrugada de la capa de armadura 26 hace que la
cuerda de rasgado se pueda tirar fácilmente a través de la capa de
armadura 26 para facilitar la separación de una cubierta 30, que
encierra y rodea a la capa de armadura 26, del núcleo 12 después de
que el cable 10 se ha instalado en el terreno. De esta forma se
logra un acceso más fácil a las fibras 18 del interior del núcleo
12.
Un material bloqueador del agua 28, como un
compuesto fluido, cera fluida, aditivo fluido o un elemento
hinchable por agua, rellena cualquiera o todos los espacios vacíos
entre la capa de armadura 26 y la superficie exterior del tubo
amortiguador 14 a lo largo de la longitud del cable 10. El elemento
hinchable por agua puede comprender pólvoras hinchables por agua,
cintas, fibras, hilos y capas de revestimiento. El material
bloqueador del agua 28 es, preferiblemente, una capa de cinta
bloqueadora del agua aplicada directamente sobre la capa de OSM 24.
Un aglutinador opcional (que no se muestra) se utiliza para mantener
la cinta hinchable por agua 28 en la posición adecuada rodeando al
tubo amortiguador 14. La cinta de bloqueo del agua 28 funciona para
bloquear la entrada de agua radialmente dentro del núcleo 12 y hacia
las fibras 18 del interior del tubo amortiguador 14.
En una realización alternativa, el material de
bloqueo del agua se puede incorporar dentro de los OSM 24. Por
ejemplo, los OSM 24 pueden constituir fibras que se tratan con
compuestos hinchables por agua.
En otra realización preferida, se puede aplicar
un revestimiento hinchable por agua a cualquier superficie exterior
del tupo amortiguador 14 y a las superficies interior y exterior de
la capa de armadura 26. En otra realización alternativa, una fibra
hinchable por agua se puede bobinar helicoidalmente alrededor del
núcleo 12.
La capa de envoltura o revestimiento 30 encierra
y rodea a la capa de armadura 26 para formar la estructura del
núcleo compuesto 12. La capa de revestimiento 30 preferiblemente se
extrusiona sobre la capa de armadura 26 y se forma a partir de
polietileno, y preferiblemente de una capa de compuesto de
polietileno de media densidad. La capa de revestimiento polimérico
29, que se dispone preferiblemente sobre la superficie exterior de
la capa de armadura corrugada 26, también mejora la adhesión entre
la capa de armadura 26 y la capa de revestimiento 30.
En una realización preferida, la capa de
revestimiento 30 presenta un módulo de Young de aproximadamente
200-800 MPa y un grosor de aproximadamente
0,70-1,80 mm. Además, los diámetros exterior e
interior de la capa de revestimiento 30 del núcleo 12 son de
aproximadamente 8,60-8,70 mm y aproximadamente
7,00-7,10 mm, respectivamente.
El núcleo 12 es un cable completo, autocontenido
e independiente que se puede manipular, almacenar o instalar y que
puede mantener su integridad bajo un amplio rango de condiciones
adversas sin ninguno de los componentes exteriores del cable 10,
que se describen a continuación en detalle. En una realización
preferida, los componentes del núcleo 12 arriba descritos se
construyen con materiales relativamente ligeros y flexibles para
facilitar la manipulación del núcleo 12 y sus componentes internos
durante el almacenamiento sobre un carrete o la instalación en
conductos, bandejas o pasajes. En otra realización preferida, el
núcleo interno 12 puede presentar una construcción simple y ligera
que facilita el acceso y la manipulación de las fibras 18 cuando el
cable 10, y también el núcleo 12, se empalman. Debe entenderse, sin
embargo, que la estructura del núcleo 12 se puede realizar de forma
más robusta, para proporcionar una mayor rigidez respecto a la
tensión mecánica y propiedades contra el doblado, por medio de
aumentar el grosor de una o ambas capas de OSM 24 y de armadura 26
o por medio de la adición de varillas rígidas dieléctricas,
especialmente en los casos en los que no es deseable tener un
elemento conductor dentro del núcleo 12.
Una capa de revestimiento exterior o envoltura
40 rodea completamente y encierra al núcleo 12 a lo largo de su
longitud y, así, forma la estructura de cable compuesto del cable
10. El revestimiento exterior 40 preferiblemente se extrusiona
sobre el núcleo 12 y está formado por polietileno, y más
preferiblemente por un compuesto de envoltura de polietileno de
media densidad. El revestimiento 40 comprende todos los componentes
que se disponen fuera del núcleo interno 12 para mejorar la utilidad
del núcleo 12 para una aplicación concreta. El núcleo interno 12
presenta típicamente una construcción más simple y ligera que el
revestimiento 40 para facilitar el acceso y la manipulación en los
puntos de empalme. Los componentes del interior del revestimiento
40 y el revestimiento 40 mismo también mejoran la resistencia y la
durabilidad del cable 10. Los componentes del interior del
revestimiento 40, sin embargo, se disponen de forma que se pueden
retirar fácilmente cuando se desea acceder al núcleo
interno 12.
interno 12.
El revestimiento 40 protege a los componentes
internos del núcleo 12, como las fibras 18, de condiciones
ambientales severas, como humedad y temperaturas calientes y frías
desde aproximadamente -50ºC hasta aproximadamente 65ºC. Además, el
revestimiento 40 protege a los componentes internos del cable 10 de
los efectos adversos de la abrasión. El revestimiento 40 presenta
una superficie exterior periférica 50 que se corresponde
substancialmente con la superficie de un cilindro. En una
realización preferida, el revestimiento 40 presenta un diámetro
exterior de aproximadamente 13,2 mm y un módulo de Young de
aproximadamente 200-800 MPa.
Según la presente realización, el cable 10
dispone solamente de una unidad de miembro de refuerzo que se
recibe en el interior de la envoltura exterior 40 y que es
suficientemente fuerte para soportar el peso entero del cable en
una instalación aérea. En la realización que se describe en las
figuras 1-2, la unidad de miembro de refuerzo única
es un único miembro de refuerzo 44 empotrado dentro de la envoltura
40 que presenta una forma cilíndrica, con un diámetro de
aproximadamente 2,70 mm y que se extiende longitudinalmente a lo
largo y de forma paralela al núcleo 12. La envoltura 40
preferiblemente se extrusiona sobre el núcleo 12 y el miembro de
refuerzo 44 en una sola etapa de procesado. La inclusión del miembro
de refuerzo 44 dentro de la envoltura 40 hace que el cable 10 no sea
simétrico axialmente.
El miembro de refuerzo 44 proporciona
resistencia a la tensión mecánica y propiedades contra el doblado
al cable 10 y el núcleo 12. En una realización preferida, el miembro
de refuerzo 44 presenta una resistencia suficiente para minimizar
la curvatura del cable 10 en un radio pequeño, lo cual afectaría de
forma negativa al rendimiento del cable.
El miembro de refuerzo 44 está realizado con un
material de alta resistencia y se puede formar a partir de un
dieléctrico, polímero reforzado con fibra o un material metálico. En
una realización preferida, el miembro de refuerzo 44 es una varilla
de acero galvanizado de alta resistencia a la tensión mecánica,
aunque el miembro de refuerzo 44 puede comprender otros tipos de
acero. La galvanización del miembro de refuerzo 44 aumenta su
resistencia a la corrosión. La resistencia a la corrosión es
deseable en particular para una instalación aérea del cable 10 en
el que se exponen al ambiente tramos del miembro de refuerzo 44.
Debe entenderse que se pueden disponer otros tipos de capas de
revestimiento resistentes a la corrosión sobre el miembro de
refuerzo 44 o que el miembro de refuerzo mismo 44 puede estar
fabricado con materiales que son resistentes de forma inherente a la
corrosión.
En una realización preferida, el miembro de
refuerzo 44 es un única varilla y esta varilla única es de
resistencia suficiente para soportar el peso entero del cable 10 en
una instalación aérea, como se explica más adelante con mayor
detalle.
En otra realización, el miembro de refuerzo 44
se encuentra limpio o lavado químicamente para mejorar la adhesión
con los materiales que se utilizan para formar la envoltura exterior
40. Una buena adhesión entre el miembro de refuerzo 44 y el
material plástico de la envoltura 40 que lo rodea puede reducir o
eliminar la necesidad de incluir agentes bloqueadores del agua con
o rodeando al miembro de refuerzo 44 y aumentar el acople del
miembro de refuerzo 44 con el núcleo 12. Si se desea, el miembro de
refuerzo 44 se puede revestir con un agente hinchable por agua para
propósitos de bloqueo del agua.
En una realización preferida, el miembro de
refuerzo 44 se encuentra empotrado totalmente en el interior de la
envoltura 40. Debe entenderse, sin embargo, que una parte pequeña
del miembro de refuerzo 44 puede encontrarse en la superficie
interior o exterior de la envoltura 40 o formar parte de la
superficie exterior 50 del cable 10 o de la superficie interior de
la envoltura 40.
Preferiblemente, la superficie exterior 50 de la
envoltura 40 comprende una señal 56 de forma que se hace
directamente observable la posición del miembro de refuerzo 44 desde
el exterior del cable 10. La señal 56, preferiblemente, es una
cresta o ranura sobre toda o una parte de la superficie de la
envoltura 50. La señal 56 sigue longitudinalmente al miembro de
refuerzo 44 a lo largo de la superficie del cable 10 para
identificar la situación del miembro de refuerzo 44 del interior
del cable 10. Alternativamente, la señal 56 puede ser una línea
coloreada sobre la superficie exterior 50 de la envoltura 40. La
señal 56 hace giros en el cable 10 directamente visibles durante el
almacenamiento y la instalación del cable 10 y cuando se desea
exponer partes del miembro de refuerzo 44.
Una capa de revestimiento de separación 42 se
dispone entre la envoltura 30 y la envoltura exterior 40 y cubre la
superficie exterior de la envoltura 30. El revestimiento 42 es,
preferiblemente, una capa muy delgada con un grosor de
aproximadamente 1-50 micras, y más preferiblemente
de aproximadamente 1-10 micras. El revestimiento de
separación 42 evita que la envoltura exterior 40 se fije
adhesivamente fuertemente a la envoltura interior 30. La capa de
revestimiento de separación 42 hace, por tanto, que la envoltura
exterior 40 se pueda retirar muy rápidamente y fácilmente del cable
10 cuando se desea tener acceso al núcleo interno 12 y a las fibras
18 que se encuentran contenidas dentro del mismo. La capa de
revestimiento de separación 42 sobre la envoltura 30 hace también
que se puedan utilizar con el cable 10 herramientas estándar para
cortar a través de un cable de tamaño estandarizado. Esto facilita
las operaciones de empalme sobre el terreno y acceder a las fibras
18 que se encuentran contenidas dentro del núcleo 12, que puede
tener también el tamaño de un cable estandarizado.
Además, la capa de revestimiento de separación
42 hace que se pueda acceder fácilmente al miembro de refuerzo 44.
El acceso al miembro de refuerzo 44 es deseable, por ejemplo, en una
instalación aérea del cable 10.
La capa de revestimiento de separación 42 está
formada preferiblemente con una composición que consiste
esencialmente en un agente de separación que no es reactivo
químicamente con la envoltura 30 ni la 40 y es estable térmicamente
bajo las condiciones de procesado normales. En una realización, el
agente de separación comprende un material hidrófobo,
fluoropolimérico con un portador de disolvente, como por ejemplo el
agente de separación Miller Stephenson MS-143DF. La
propiedad de hidrófobo del agente de separación hace que la tensión
superficial de cualquier gotita de agua sobre la capa de
revestimiento 42 no se vea superada por cualquier atracción entre
las gotitas de agua y la capa de revestimiento 42. Por tanto, el
agente de separación hidrófobo hace disminuir la probabilidad de
que gotitas de agua que entran en contacto con la capa de
revestimiento 42 sean conducidas por acción de la capilaridad al
interior de pequeños agujeros o espacios existentes entre las capas
de envoltura 30 y 40.
En una realización preferida, la capa de
envoltura 30 encierra de forma ajustada y cubre los elementos del
núcleo 12, la capa de revestimiento 42 está formada con un agente de
separación hidrófobo y las envolturas 30 y 40 contienen
relativamente pocas aberturas dentro de las cuales se puede
introducir el agua, como gotitas de agua de encima de la capa de
revestimiento 42. En esta realización preferida, no se dispone un
agente bloqueador del agua entre las dos envolturas 30 y 40. Con
esta realización se obtiene un ahorro de costes de fabricación del
cable 10 debido a que es menos caro aplicar una única capa de
revestimiento de agente de separación que aplicar la capa de
revestimiento de agente de separación y también agentes hinchables
por agua entre las envolturas 30 y 40.
En una realización preferida, la capa de agente
de separación 42 es seca y no pegajosa al tacto. Esta
característica mejora la seguridad y la facilidad en la manipulación
del núcleo 12 después de que se ha retirado la envoltura exterior
40. Es bien conocido que los agentes hinchables por agua, que se
pueden disponer entre las envolturas 30 y 40, puede contaminar a
los componentes del interior del núcleo 12 y a cualquier superficie
de trabajo asociada utilizada en conexión con la obtención del
acceso a las fibras del cable. Por ejemplo, cuando algunos agentes
hinchables por agua se exponen y mezclan con agua, las superficies
de los componentes del cable que entran en contacto con los agentes
hinchables por agua pueden volverse peligrosamente resbaladizas.
Una capa de revestimiento de separación 42 seca elimina la necesidad
de limpiar un residuo resbaladizo, como una cera pegajosa o
material hinchable por agua resbaladizo, después de retirar la
envoltura 40 y antes de que se realice el empalme del núcleo 12.
En una realización preferida, se aplica a la
envoltura 30 una composición que consiste esencialmente en el
agente de separación de Miller Stephenson como una capa
relativamente delgada y a continuación se deja secar para formar la
capa de revestimiento de separación 42 no pegajosa. La capa de
revestimiento de separación 42 es una capa mucho más delgada que la
capa de composición del agente de separación aplicada originalmente
a la envoltura 30 porque la composición contiene principalmente un
disolvente que se evapora durante el secado. Preferiblemente, la
composición consiste esencialmente en aproximadamente
1-5% en peso de agente de separación y
aproximadamente 99-95% en peso de disolvente. La
volatilidad del disolvente hace ventajosamente que la composición
que forma la capa de revestimiento 42 se seque rápidamente y
comprenda principalmente agente de separación seco.
Substancialmente todo el disolvente se evapora antes de que se forme
la envoltura exterior 40 sobre el núcleo interno 12, por ejemplo
por medio de extrusión de plástico. La característica de secado
rápido del disolvente de la composición de agente de separación,
por tanto, minimiza y substancialmente elimina cualquier riesgo de
que se formen burbujas dentro de la envoltura 40 si cualquier
disolvente restante en la capa de separación 42 se expone al calor
concurrente con la extrusión de material plástico sobre el núcleo 12
para formar la envoltura 40.
En una realización alternativa, una cuerda de
rasgado longitudinal (que no se muestra) se dispone entre la
envoltura 40 y la envoltura 30.
La figura 3 es una vista en sección transversal
del cable 10 que es similar a la figura 2 excepto por el hecho de
que solamente se muestran la pila de cintas de fibras ópticas 16, el
miembro de refuerzo 44 y la envoltura 40, que define una región
dentro de la cual se puede mantener una fibra óptica de forma
holgada. La figura 3 comprende además marcas, a las que se hará
referencia más adelante para describir, según la presente
invención, la relación de los planos de energía de curvatura mínima
y máxima del cable 10 y las superficies neutras asociadas
respectivas.
En referencia a las figuras 1 y 3, el cable 10
presenta un radio R y el núcleo 12 presenta un radio
r. El centro O del núcleo 12 es excéntrico del centro
O' del cable 10 en una distancia d, donde d es
preferiblemente igual a aproximadamente 1,35 mm. La envoltura 40
aumenta gradualmente de grosor en la circunferencia desde un punto
P_{1} hasta un punto P_{2} que se encuentra
dispuesto en una relación opuesta diametralmente respecto al punto
P_{1}. P_{1} es el punto de la sección transversal
de la superficie de la pared 50 opuesto al miembro de refuerzo 44 y
más cercano a la superficie interior de la envoltura 40. El grosor
en circunferencia de la envoltura 40 en P_{1} puede ser de
aproximadamente 0,90 mm. El miembro de refuerzo 44 se encuentra,
preferiblemente, substancialmente empotrado dentro de la parte de
la envoltura 40 adyacente al punto P_{2} de forma que los
centros O y O' y el centro O_{sm} del
miembro de refuerzo 44 se encuentran alineados linealmente y, por
tanto, en un plano que comprende a los ejes y, z, pasando el eje z
a través del punto P_{1} y extendiéndose longitudinalmente
por el cable 10 de forma paralela al eje de la envoltura 40.
En la realización que se ilustra del cable 10,
la marca 56 sobre la superficie 50 identifica una parte circular de
la envoltura 40 entre el miembro de refuerzo 44 y la superficie 50
que es relativamente delgada, por ejemplo entre aproximadamente
0,8-1,5 mm y, preferiblemente, de 1,0 mm. La señal
56 se extiende a través de puntos sobre la superficie 50 con la
misma posición en la circunferencia que el punto P_{2} y se
encuentra alineado longitudinalmente con el miembro de refuerzo 44
a lo largo del cable 10. Una parte delgada de la envoltura 40 es un
punto deseable para acceder al miembro de refuerzo 44.
A partir de las figuras 1 y 3 se hace aparente
que el cable 10 se puede curvar en diferentes direcciones
transversales al eje z. Por tanto, el cable 10 se puede curvar en la
dirección A_{1} o A_{2}, B_{1} o
B_{2} o cualquier dirección intermedia. Las cintas de fibra
óptica 16 se alojan de forma holgada dentro del tubo 14, y dichas
cintas 16 no afectan significativamente a la rigidez respecto a la
curvatura del núcleo 12. Puesto que el núcleo 12 es
substancialmente de la misma composición en todas las direcciones
radialmente respecto al eje del núcleo que pasa a través del centro
del núcleo O, la rigidez respecto a la curvatura del núcleo
12 es substancialmente la misma en todas las direcciones radialmente
respecto al eje del núcleo. Sin embargo, los componentes y
construcción del núcleo 12 afectan a la fuerza de curvatura que se
requiere.
Por medio de rodear el núcleo 12 con la
envoltura exterior 40 en contacto con la envoltura interna 30 y que
presenta el miembro de refuerzo 44 en su interior, el cable 10 se
puede realizar para presentar una resistencia a la curvatura que es
diferente con las diferentes direcciones de curvatura. Por tanto, la
resistencia a la curvatura se ve afectada por el grosor de la pared
de la envoltura exterior 40 y las propiedades físicas y la
localización del miembro de refuerzo 44.
En referencia a las figuras 1 y 3, se hará
aparente que existen tres planos mutuamente perpendiculares (que no
se muestran), es decir, un plano y-z que contiene a
los ejes y, z, un plano x-z que contiene a los ejes
x, z y un plano x-y que contiene a los ejes x, y. El
plano y-z intersecta con el eje del miembro de
refuerzo 44, los centros O y O' y los puntos
P_{1} y P_{2}. El plano x-z es
perpendicular al plano y-z e intersecta con el
punto P_{1}. La sección transversal que se muestra en la
figura 3 se encuentra en el plano x-y.
Para propósitos de referencia, cuando el cable
10 se dice que se encuentra curvado o que sufre una curvatura en el
plano x-z, se debe entender que el cable 10 se curva
sin torsión y que una parte de la superficie exterior 50 de la
envoltura 40 a lo largo de la longitud del cable 10 es siempre
tangente al plano x-z. La curvatura del cable 10 en
el plano x-z se puede producir, por ejemplo, por
medio de curvar el cable de forma que las partes del cable 10 en el
lado derecho y el izquierdo del punto P_{1} sobre la
superficie exterior 50 de la envoltura 40 se curvan en las
direcciones A_{1} y A_{2}, respectivamente, como
se muestra en las figuras 1 y 3. Doblar el cable 10 en el plano
y-z se puede producir de forma que partes del cable
10 por encima de P_{1} se curvan en las direcciones
B_{1} y_{ }B_{2}, respectivamente, como se
muestra en la figura 3.
Como es bien conocido, cuando el cable 10 se
curva en un plano concreto, una parte del cable 10 se acorta bajo
una fuerza de compresión mientras que la otra parte del cable 10 se
extiende bajo una fuerza de tensión mecánica. Las fuerzas de
compresión y tensión se cancelan en la superficie neutra asociada
con la curvatura del cable en el plano concreto. La intersección de
la superficie neutra asociada con la curvatura del cable 10 en un
plano concreto se muestra en la figura 3 como una línea de eje
neutro NA a través de la sección transversal del cable
10.
Según la presente realización, el único miembro
de refuerzo 44 presenta unas propiedades físicas y una posición
dentro de la envoltura 40 en relación con el centro O' del
cable 10, la pared de la envoltura 40 presenta la forma y los
componentes del núcleo 12, como los OSM 24 y la capa de armadura 26,
presentan propiedades físicas y posiciones en el interior del
núcleo 12 del cable 10 en relación con la envoltura exterior 40 y
el miembro de refuerzo 44 para proporcionar varias ventajas al cable
10. La combinación de los componentes minimiza el tamaño y el
volumen del cable 10 y mejora la durabilidad del cable 10. Además,
la combinación facilita la manipulación, manejabilidad y
flexibilidad del cable 10 y permite una facilidad relativa de
curvatura del cable 10 sin torsión en planos diferentes del
MIN-BP, durante el almacenamiento y la instalación y
en particular en una instalación aérea. El cable 10 además presenta
una resistencia a la tensión mecánica suficiente y propiedades
contra el doblado para proteger a las fibras 18 de la tensión
mecánica, que puede degradar las características de transmisión
óptica de las fibras 18, en las instalaciones del cable deseadas,
que comprenden una instalación aérea.
El miembro de refuerzo 44 del cable 10 hace que
el MIN-BP del cable 10 se encuentre en plano
x-z. El MIN-BP presenta una
superficie neutra asociada cuya intersección con la sección
transversal del cable 10 es el eje neutro NA_{Min}.
NA_{Min} pasa a través de los centros O, O' y
O_{sm} y bisecciona simétricamente la sección transversal
del cable 10, como se muestra en las figuras 1 y 3. La curvatura del
cable 10 en el MIN-BP es la curvatura más
favorecida o preferida porque se requiere un mínimo de energía o
fuerza para curvar el cable de esta forma sin torsión. El cable 10,
por tanto, cuando se somete a curvatura, intentará orientarse de
forma que la curvatura se produzca en el plano
MIN-BP sin torsión.
Cuando el cable 10 se curva en el
MIN-BP, las fuerzas de compresión y tensión sobre
los componentes del cable se distribuyen simétricamente alrededor
de la superficie neutra asociada y partes iguales del cable 10 se
encuentran en estado de compresión y de tensión. Las fibras 18 de la
pila de cintas, que se encuentran tendidas sobre o cerca de
NA_{Min} como se muestra en la figura 3, experimentarán por
tanto una tensión mecánica nula o mínima para dicha curvatura del
cable 10. Por ejemplo, cuando el cable 10 se curva sobre un carrete
de recolección o almacenamiento, la superficie neutra asociada con
el MIN-BP se orientaría para seguir la superficie
exterior del carrete.
Consecuentemente, con el cable de la
realización, muchas, sino todas, las fibras ópticas se encontrarán
sobre o cerca de NA_{Min} y por tanto, se someterán a una
tensión mecánica mínima si es que existe alguna debido a la
curvatura del cable en el plano x-z. Aunque este no
será el caso con la curvatura en el plano y-z, la
EFL de las fibras ópticas y la relación entre el área de la
perforación del tubo amortiguador y el área de la sección
transversal de las fibras ópticas se seleccionan de forma que las
fibras no se someten a tensión mecánica bajo las condiciones
esperadas de instalación, manipulación y almacenamiento.
Una distribución simétrica de las fuerzas de
compresión y estiramiento en el cable 10 no se produce, sin embargo,
cuando el cable 10 se somete a curvatura en un plano diferente del
MIN-BP.
\newpage
Según la presente realización, el miembro de
refuerzo 44 contribuye a la rigidez respecto a la curvatura y la
flexibilidad globales del cable 10 mientras que hace que el cable 10
también se puede doblar de forma relativamente sencilla en el plano
de máxima energía de curvatura ("MAX-BP"), como
se desearía que ocurriera en una instalación aérea del cable como
se tratará más adelante. Aunque es más difícil curvar el cable 10
en un plano diferente del MIN-BP, el cable 10
requiere menos fuerza de curvatura en planos diferentes del
MIN-BP, incluyendo el MAX-BP, que la
que se requiere con cables de técnica anterior con una pluralidad de
miembros de refuerzo. Por tanto, el miembro de refuerzo 44
proporciona una manipulación sencilla del cable 10 durante el
almacenamiento y la instalación mientras que simultáneamente se
mantiene al cable 10 robusto para proteger a las fibras 18 de la
tensión mecánica, que puede degradar las características de
transmisión de la señal óptica de las fibras del cable, en una
instalación aérea u otra instalación común del cable.
En instalaciones anteriores del cable 10 en el
aire y a través de pasajes en el suelo, el cable 10 se sometía a
menudo a curvatura en más de un plano y es deseable que el cable se
pueda curvar en cada uno de dichos planos con relativa facilidad y
sin torsión. Por ejemplo, una instalación de cable puede requerir
curvatura sin torsión en un primer plano y a continuación en un
plano ortogonal respecto al primer plano.
En referencia a las figuras 1 y 3, el
MAX-BP del cable 10 se encuentra en el plano
y-z y presenta una superficie neutra asociada cuya
intersección con la sección transversal del cable 10 es el eje
neutro NA_{Max}. NA_{Max} se encuentra completamente
fuera del núcleo 12 e intersecta una parte del miembro de refuerzo
44. Como se muestra en la figura 3, NA_{Max} es paralelo a
una línea de base del eje x, X_{Bas}, que es una línea de
referencia dibujada tangente al punto P_{1} sobre la
superficie 50. Por tanto, las fibras 18 no son y no pueden ser
coincidentes con la superficie neutra asociada con la curvatura del
cable 10 en el MAX-BP.
En la realización que se ilustra,
NA_{Max} se encuentra desplazado una distancia s
desde el centro O_{sm} del miembro de refuerzo 44 y hacia
el centro O' del cable 10. El miembro de refuerzo 44 se
encuentra preferiblemente situado dentro de la envoltura 40 con su
centro O_{sm} sobre la línea axial NA_{Min}.
Dependiendo de las propiedades y la posición del miembro de refuerzo
44 dentro de la envoltura 40 y de las propiedades y la posición de
los componentes del interior del núcleo 12 que contribuyen
substancialmente a la rigidez del cable 10, s puede ser 0
\leq s \leq R_{sm} + \DeltaS_{40},
donde R_{sm} es igual al radio del miembro de refuerzo 44 y
\DeltaS_{40} es la distancia, medida a lo largo de la
línea axial NA_{Min}, entre la superficie interior de la
envoltura 40 y el punto sobre la superficie exterior del miembro de
refuerzo 44 que se encuentra sobre la línea axial NA_{Min}
y más cercano al núcleo 12. Como se explica más adelante, las
propiedades del miembro de refuerzo 44 y su posición dentro de la
envoltura 40 contribuyen de forma significativa al desplazamiento de
la posición de NA_{Max} lejos del centroide del núcleo y
de forma que NA_{Max} no intersecta con el núcleo 12.
En una realización alternativa, las propiedades
y posición del miembro de refuerzo 44 dentro de la envoltura 40 y
las propiedades y la posición de los componentes del núcleo 12 que
contribuyen de forma substancialmente a la rigidez del cable pueden
hacer que s tome un valor tal que NA_{Max}
intersecta con el núcleo 12 y puede o puede no intersectar con la
perforación del núcleo 12.
Como se muestra en la figura 3,
NA_{Max} no bisecciona de forma simétrica la sección
transversal del cable 10. Por tanto, para la curvatura del cable en
el MAX-BP, no se encuentran en compresión y
estiramiento partes iguales del cable 10. Esta falta de simetría en
la distribución de las fuerzas hace más difícil curvar el cable 10
en el MAX-BP que en el MIN-BP.
Substancialmente la mayor parte del cable se encontrará en
compresión o alargamiento, dependiendo de cómo se curva el cable 10
en el MAX-BP.
Por tanto, la inclusión de solamente un único
miembro de refuerzo en la envoltura de un cable de fibra óptica que
contiene fibras mantenidas de forma holgada dentro de la perforación
de un núcleo interno y con una EFL predeterminado seleccionado y
una relación de área de sección transversal a área de sección
transversal de la perforación, según la presente realización,
proporciona a un cable de fibra óptica las características
funcionales deseadas arriba mencionadas. Bajo condiciones normales,
el campo del EFL puede ser desde aproximadamente -0,05% hasta
aproximadamente 0,1% y la relación de la sección transversal de las
fibras ópticas respecto a la sección transversal de la perforación
puede ser desde aproximadamente 3:1 hasta aproximadamente 6:1, y
preferiblemente de 5:1. El cable 10 también supera las deficiencias
y desventajas asociadas con la utilización de cables de técnica
anterior con una pluralidad de miembros de refuerzo en la envoltura
exterior del cable que no proporcionaban al cable resistencia a la
tensión mecánica en una aplicación aérea.
La inclusión de solamente un único miembro de
refuerzo en forma de una varilla sólida en el cable 10 proporciona
también la ventaja de que el diámetro exterior del cable 10 es menor
que el diámetro exterior de un cable con un miembro de refuerzo
formado por una pluralidad de cuerdas de material de alta
resistencia a la tensión mecánica que se trenzan juntas y se pueden
utilizar para crear una cuerda de soporte para un cable como se
describe en la patente de Estados Unidos número 5.095.176. El
diámetro exterior del cable 10 es de, preferiblemente,
aproximadamente 13,3 mm, pero puede ser menor. Un único miembro
refuerzo de varilla sólida dentro de la envoltura 40 añade menos
grosor al cable 10 que si la envoltura 40 comprende dos cuerdas
menores de miembro de refuerzo opuestas diametralmente con la misma
área de sección transversal total que la varilla única debido a que
el área de sección transversal es proporcional al cuadrado del
radio. Además, el cable de fibra óptica de menor diámetro que se
obtiene por medio de la inclusión de un único miembro de refuerzo
dentro de la envoltura exterior 40 del cable 10 contribuye a
minimizar la tensión mecánica sobre las fibras 18 cuando se curva el
cable 10.
En referencia a la figura 3, la posición
y de NA_{Max} asociada con la curvatura del cable
10 en el MAX-BP se puede determinar basándose en la
rigidez total respecto a la curvatura, EJ_{tot}, de los
componentes del cable 10 y con referencia a un sistema de
coordenadas x-y con su origen en el punto
P_{1} sobre el cable 10. La rigidez respecto a la curvatura
del cable 10 se puede definir, cuando y es con referencia a
X_{Bas}, de la siguiente forma:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde i designa un componente del cable
10 que contribuye a la rigidez respecto a la curvatura del cable,
donde A_{i} es igual al área de sección transversal de un
componente i-ésimo, donde E_{i} es igual al módulo de
Young de un componente i-ésimo, donde b_{i} es igual a la
coordenada y del eje neutro de un componente A con respecto
a X_{Bas} y donde J_{i} es igual al momento de
inercia de curvado de un componente i-ésimo alrededor del eje
centroide.
Tomando la derivada de la ecuación (1) respecto
a y y buscando el mínimo de EJ_{tot}, y se
puede derivar de la siguiente forma:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como se hace evidente a partir de la ecuación
(4), cada uno de los componentes del cable 10 contribuye de forma
independiente a definir la posición y de NA_{Max}
respecto a X_{Bas} para la curvatura del cable en el
MAX-BP. Los componentes que contribuyen pueden
comprender, por ejemplo, el tubo amortiguador 14, la capa de OSM
24, el miembro de refuerzo 44, la envoltura del núcleo 30, la capa
de armadura 26 y la envoltura exterior 40.
Por ejemplo, la posición y del
NA_{Max} respecto a X_{Bas} para el cable 10 de la
presente invención situado respecto a X_{Bas} como se
ilustra en las figuras 1 y 3 y con los siguientes valores de
E, A y b, cuando se determinan utilizando la
ecuación (4), sería igual a 10,44 mm.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Por tanto, para un cable 10 de este tipo,
NA_{Max} intersecta con el miembro de refuerzo 44. Cada una
de las capas de OSM 24 y capa de armadura corrugada 24 presenta un
módulo de Young substancialmente grande que hace al núcleo interno
12, y por tanto al cable 10, más rígido. Con el aumento de la
rigidez del núcleo 12, la posición y de NA_{Max} se
desplaza una distancia mayor lejos del centro O_{sm} del
miembro de refuerzo 44 a lo largo de NA_{Min} y hacia el
centro del cable 10 y el centro del núcleo 12. Aunque los
componentes del núcleo 12 como la capa de OSM 24 y la capa de
armadura 26 pueden alterar la posición y de
NA_{Max} en el cable 10, el alto módulo de Young del único
miembro de refuerzo 44 y su posición dentro de la envoltura 40 del
cable 10 hacen preferiblemente que la posición y de
NA_{Max} no pueda encontrarse dentro del núcleo 12.
En una realización preferida, el núcleo interno
12 se puede hacer más rígido, por ejemplo por medio de incluir
fibras aramidas o OSM 24 dentro del núcleo 12, para reducir o
eliminar corrimientos no deseados de las fibras 18 en el interior
del tubo 14. Debe entenderse, sin embargo, que el cable 10
preferiblemente no se hace tan rígido que no se pueda curvar en
planos otros que el MIN-BP sin requerir
substancialmente más energía o fuerza que la que se requiere para
la curvatura del cable en el MIN-BP. En una
realización preferida, la energía que se requiere para la curvatura
del cable 10 en el MAX-BP es aproximadamente
2,7-4,7 veces mayor, y más preferiblemente
aproximadamente 3,7 veces mayor, que la energía que se requiere para
curvar el cable 10 en el MIN-BP. El corrimiento de
las fibras 18 puede ocurrir cuando la superficie neutra asociada con
la curvatura del cable no intersecta con el centro del tubo
amortiguador y las fibras, como ocurriría al curvar el cable 10 en
el MAX-BP. Al aumentar la rigidez del núcleo 12, la
estructura del cable presenta una mayor preferencia para la
curvatura en el MIN-BP. La preferencia es mayor
puesto que la diferencia entre la energía que se requiere para
curvar el cable en el MIN-BP y para curvar el cable
en planos diferentes que el MIN-BP, incluyendo el
MAX-BP, aumenta haciendo más difícil la curvatura
del cable en un plano diferente del MIN-BP. Por
tanto, cuando el cable 10 con un núcleo relativamente más rígido 12
se somete a fuerzas de curvatura en el MAX-BP, la
posición de las fibras 18 dentro del núcleo 12 experimentará
relativamente poca perturbación debido a que la rigidez del cable 10
evita una curvatura substancial en el MAX-BP.
El cable 10 es especialmente útil como cable
aéreo. El miembro de refuerzo 44, preferiblemente, constituye una
única varilla sólida cilíndrica de acero con una resistencia a la
tensión mecánica y módulo suficientes para soportar el peso entero
del cable 10 entre soportes. En una instalación aérea del cable 10,
se retiran partes longitudinales de la envoltura 40 para exponer
partes del miembro de refuerzo 44. El agente de separación 42 entre
las envolturas 30 y 40 facilita la separación de la envoltura 40 y
el acceso al miembro de refuerzo 44. Las fijaciones se acoplan con
facilidad a los tramos expuestos de miembro de refuerzo 44 y se
utilizan para fijar el miembro de refuerzo 44 a soportes
verticales, como postes telefónicos. La construcción maciza y
robusta del miembro de refuerzo 44 proporciona que las fijaciones
solamente necesiten agarrar las partes expuestas del miembro de
refuerzo 44 del cable 10 para la instalación aérea del cable 10.
La utilización de una única varilla para la
fijación en una instalación aérea del cable 10, además, ahorra
tiempo porque un operario solamente necesitaría acceder a un miembro
de la envoltura exterior 40 para fijar el cable a un soporte
vertical.
Cuando el cable 10 se curva en el
MAX-BP en una instalación aérea, el posible
desplazamiento radial de las fibras 18 en el núcleo 12 aumenta como
función de lo lejos que se encuentra NA_{Max} del centro
del tubo 14 y del EFL de las fibras 18. El EFL de las fibras 18 se
establece preferiblemente, por tanto, durante la fabricación del
cable 10 para compensar dicha curvatura esperada del cable 10 en el
MAX-BP en una instalación aérea para evitar o
minimizar las tensiones mecánicas sobre las fibras 18. Un control
preciso del EFL, sin embargo, no es necesario si la curvatura
esperada del cable 10 es en el MIN-BP, lo cual se
prefiere normalmente. El cable 10, por ejemplo, buscaría de forma
natural orientarse para curvarse en el MIN-BP
durante el almacenamiento sobre un carrete o en una instalación en
la cual el miembro de refuerzo 44 del cable mismo no se encuentra
fijado a un componente externo fijo, rígido, como cuando el cable 10
se instala dentro de un conducto o se entierra directamente en el
suelo.
Por tanto, el cable 10 puede funcionar sin una
degradación substancial de las características de transmisión de
señal óptica en una instalación aérea para la curvatura esperada en
el MAX-BP. El miembro de refuerzo único 44, en una
aplicación aérea del cable 10, sigue proporcionando al cable 10
propiedades de resistencia a la tensión mecánica y propiedades
contra el doblado. También, el cable 10 se puede curvar con poca
resistencia en el MIN-BP y con una resistencia
mayor aunque no grande en planos diferentes del
MIN-BP, pudiendo producirse dicha curvatura para un
cable 10 con instalación aérea debido a condiciones de fuerte
viento.
En otra realización preferida, el único miembro
de refuerzo 44 puede ser de un tamaño estándar de forma que se
pueden utilizar herramientas estandarizadas para insertar con
facilidad una parte expuesta del miembro 44 en la abertura de una
abrazadera donde la abertura tiene una forma tal que la parte
insertada no se puede arrancar de la abertura una vez que el miembro
de refuerzo 44 se encuentra completamente insertado.
La figura 4 es una vista en sección transversal
de un cable 10A según otra realización de la presente invención.
Los componentes del cable 10A idénticos a los que arriba se
describen respecto al cable 10 se indican a continuación utilizando
números de referencia iguales. En referencia a la figura 4, el cable
10A es idéntico en construcción y funcionamiento que el cable 10,
excepto por el hecho de que el cable 10A no comprende el miembro de
refuerzo 44 y de que la envoltura exterior 40 comprende una
perforación 44A. La perforación 44A presenta las mismas dimensiones
o similares que el miembro de refuerzo 44 y se encuentra situada
dentro de la envoltura exterior 40 en relación con el núcleo 12 de
forma similar o igual que la situación dentro del cable 10 del
miembro de refuerzo 44. La perforación 44A recibe un único miembro
de refuerzo 60 y una pluralidad de miembros de refuerzo que se
extienden longitudinalmente 64 dispuestos alrededor del miembro de
refuerzo 60. El miembro de refuerzo 60 presenta un diámetro menor
que el diámetro de la perforación 44A. El miembro de refuerzo 60
presenta la misma construcción y propiedades funcionales que el
miembro de refuerzo 44 para hacer que el NA_{Min} se sitúe
dentro del cable 10A respecto al miembro de refuerzo 60 y el núcleo
12 de forma similar al cable 10 respecto al miembro de refuerzo 44
y el núcleo 12, y de forma que el cable 10A se pueda curvar con
relativa facilidad en el MAX-BP.
En una realización preferida, el diámetro del
miembro de refuerzo 60 es de un valor suficientemente grande para
lograr que el miembro de refuerzo 60 sea recibido de forma ajustada
dentro de la perforación 44A sin causar daños a los miembros de
refuerzo 64 dispuestos alrededor del miembro 60. En una realización
preferida, los miembros de refuerzo 64 son fibras aramidas
bobinadas alrededor del miembro 60 y que presentan un denier de
aproximadamente 400-8000. Los miembros de refuerzo
de fibra aramida 64 proporcionan una mayor facilidad de separación
del miembro de refuerzo 60 de la envoltura 40 cuando se desea, por
ejemplo en una instalación aérea del cable 10A. Aunque los miembros
de refuerzo 64 proporcionan alguna resistencia a la tensión mecánica
al cable 10A, el miembro de refuerzo único 60 es el único elemento
del cable 10B que presenta una resistencia suficiente para soportar
el peso completo del cable 10B en una instalación aérea y los
miembros de refuerzo 64 no contribuyen de forma substancial a
determinar las situaciones de NA_{Max} y NA_{Min}
en el cable 10A según los parámetros de la realización que se han
establecido anteriormente respecto al núcleo 12 y el miembro de
refuerzo 44 del cable 10.
La figura 5 es una vista en sección transversal
de un cable 10B según otra realización de la presente invención.
Los componentes del cable 10B idénticos a los que se han descrito
anteriormente respecto al cable 10 se referencian a continuación
utilizando los mismos números de referencia. En referencia a la
figura 5, el cable 10B es idéntico en construcción y funcionamiento
al cable 10, excepto por el hecho de que el cable 10B no comprende
el medio de refuerzo 44 y de que la envoltura 40 comprende una
perforación 44A que presenta unas dimensiones iguales o similares y
una situación dentro del cable 10B como las que arriba se han
descrito para el cable 10A. En referencia a la figura 5, la
perforación 44A recibe una unidad única de miembro de refuerzo 66
que comprende tres trenzas de miembros de refuerzo de alta
resistencia a la tensión mecánica 68. Los miembros de refuerzo 68
se disponen, por ejemplo, en una configuración substancialmente
triangular con los miembros 68 acoplados adhesivamente uno con el
otro a lo largo de su longitud o en una configuración torsionada o
tejida con los miembros 68 girando uno alrededor del otro a lo
largo de su longitud. Cada uno de los miembros de refuerzo 68
comprende material de alta resistencia a la tensión mecánica que es
el mismo o similar que el material de alta resistencia a la tensión
mecánica que comprende el miembro de refuerzo 44. En una realización
preferida, cada uno de los miembros 68 se realiza con los mismos
materiales y dichos materiales se encuentran comprendidos en cada
uno de los miembros 68 de forma igual o similar que los materiales
que se incluyen en el miembro de refuerzo 44. En otra realización
preferida, el diámetro de cada uno de los miembros 68 es el mismo y
se selecciona para lograr que la unidad única de miembro de refuerzo
66 sea recibida de forma ajustada dentro de la perforación 44A
definida en el interior de la
envoltura 40.
envoltura 40.
En otra realización preferida, los miembros 68
se encuentran empotrados dentro de la envoltura 40, es decir,
substancialmente todos los espacios que en otro caso estarían vacíos
dentro de la perforación 44 se rellenan con material de
envoltura.
En referencia a la figura 5, la perforación 44A
comprende además una pluralidad de miembros de refuerzo 64 que se
extienden longitudinalmente dispuestos dentro de los espacios de
otro modo vacíos de la perforación 44A que no están ocupados por la
unidad única de miembro de refuerzo 66. En una realización
preferida, la disposición y diámetros de los miembros de refuerzo
68 son tales que todos los miembros de refuerzo 64 se disponen
alrededor de la unidad única de miembro de refuerzo 66 y la unidad
única de miembro de refuerzo 66 se encuentra recibida firmemente en
el interior de la perforación 44A sin causar daño a los miembros de
refuerzo 64 dispuestos alrededor. Los miembros de refuerzo de fibra
aramida 64 proporcionan una mayor facilidad de separación de la
unidad única de miembro de refuerzo 66 de la envoltura 40 cuando se
desea, por ejemplo, en una instalación aérea del cable 10B. Como en
el cable 10A, los miembros de refuerzo 64 no proporcionan una
resistencia a la tensión mecánica substancial al cable 10B. Por el
contrario, la unidad única de miembro de refuerzo 66 es el único
elemento del cable 10B con una resistencia a la tensión mecánica
suficiente para soportar el peso completo del cable 10B en una
instalación aérea y los miembros de refuerzo 64 contribuyen de forma
no substancial a determinar las situaciones de NA_{Max} y
NA_{Min} en el cable 10B según el requerimiento que arriba se ha
establecido respecto al cable 10 y al cable 10A.
Aunque se han descrito e ilustrado realizaciones
preferidas de la presente invención, se hará aparente para las
personas expertas en la técnica que se pueden realizar varias
modificaciones en la misma sin salir de los principios de la
invención que se definen en las reivindicaciones adjuntas.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante es solamente para la conveniencia del lector. No forma
parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha prestado mucha
atención en la recopilación de las referencias, no se pueden
descartar errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes
renuncia a cualquier responsabilidad respecto a la misma.
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Claims (34)
1. Cable de fibra óptica (10) que comprende:
un núcleo interno (12) que se extiende
longitudinalmente que define una perforación que aloja de forma
holgada a por lo menos una fibra óptica (18);
una envoltura externa (40) con forma cilíndrica
que encierra al núcleo interno y que comprende una unidad única de
miembro de refuerzo (44) en el interior de la envoltura externa,
donde la unidad única de miembro de refuerzo se extiende a lo largo
de un eje longitudinal del cable paralelo al núcleo interno y es el
único elemento del cable que presenta una resistencia a la tensión
mecánica suficiente para soportar el peso entero del cable cuando el
cable se instala en una aplicación aérea fijado a postes verticales
separados;
donde un eje neutro NA_{Min} que se
corresponde con la intersección de un plano de mínima energía de
curvatura MIN-BP, asociado con la curvatura del
cable, con el núcleo y la unidad única de miembro de refuerzo y es
ortogonal respecto a un eje neutro NA_{Max}, que se
corresponde con la intersección de un plano de energía de curvatura
máxima MAX-BP, asociado con la curvatura del cable,
y el cable, caracterizado por la existencia de una capa de
separación de revestimiento (42), dispuesta entre y en contacto con
una envoltura de núcleo (30) y la envoltura exterior (40), que
acopla de forma separable la envoltura del núcleo con la envoltura
exterior.
2. Cable de la reivindicación 1, en el que
NA_{Max} se encuentra en el interior de la envoltura
exterior (40) y no intersecta con el núcleo (12).
3. Cable de la reivindicación 2, en el que
NA_{Max} no intersecta con la perforación del núcleo
(12).
4. Cable de la reivindicación 1, en el que
NA_{Min} intersecta con la perforación del núcleo (12) y el
eje de la unidad única de miembro de refuerzo (44).
5. Cable de la reivindicación 1, en el que la
posición de la unidad única de miembro de refuerzo (44), la unidad
única de miembro de refuerzo (44) y la forma de la envoltura externa
(40) se seleccionan de forma que el NA_{Min} se encuentra
en el mismo plano en el que se encuentran los ejes de la unidad
única de miembro de refuerzo, la envoltura exterior y la
perforación.
6. Cable de la reivindicación 1, en el que la
posición de la unidad única de miembro de refuerzo (44), la unidad
única de miembro de refuerzo (44) y la forma de la envoltura externa
(40) se seleccionan de forma que la curvatura del cable (10) en un
plano diferente que el MIN-BP no requiere
substancialmente más energía que la que se requiere para curvar el
cable (10) en el MIN-BP.
7. Cable de la reivindicación 1, en el que la
posición de la unidad única de miembro de refuerzo (44), la
composición material de la unidad única de miembro de refuerzo (44)
y la forma de la envoltura externa (40) se seleccionan de forma que
NA_{Min} intersecta con los centros geométricos del cable y
la unidad única de miembro de refuerzo.
8. Cable de la reivindicación 7, en el que el
camino nominal de la fibra (18) en el interior de la perforación es
a lo largo del eje del núcleo.
9. Cable de la reivindicación 7, en el que
NA_{Min} intersecta con la unidad única de miembro de
refuerzo (44).
10. Cable de la reivindicación 1, en el que la
fibra (18) presenta un exceso de longitud de fibra (EFL), y el EFL y
el área de sección transversal de la perforación se seleccionan para
minimizar la tensión mecánica sobre la fibra cuando el cable se
somete a curvatura.
11. Cable de la reivindicación 10, en el que el
EFL y el área de sección transversal de la perforación se
seleccionan para minimizar la tensión mecánica sobre la fibra (18)
cuando el cable (10) se somete a curvatura en el
MAX-BP.
12. Cable de la reivindicación 1, en el que el
eje de la perforación (12) se encuentra desplazado respecto al eje
de la envoltura externa (40) en una dirección alejada de la unidad
única de miembro de refuerzo (44) y donde los ejes del núcleo (12) y
de la envoltura externa (40) yacen en el mismo plano.
13. Cable de la reivindicación 12, en el que el
eje de la unidad única de miembro de refuerzo (44) se encuentra en
el mismo plano que los ejes del núcleo (12) y la envoltura externa
(40).
14. Cable de la reivindicación 1, en el que la
envoltura externa (40) y el núcleo (12) comprenden superficies
externas respectivas, cada una con la forma de la superficie de un
cilindro, y donde el núcleo comprende además:
un tubo amortiguador (14) que define la
perforación dentro de la cual se aloja de forma holgada la por lo
menos única fibra óptica (18);
un compuesto de relleno (22) dentro de cualquier
espacio vacío del tubo amortiguador; y
una envoltura exterior de plástico que se
extiende longitudinalmente rodeando al tubo amortiguador (14).
15. Cable de la reivindicación 14, en el que el
núcleo (12) comprende además por lo menos una capa externa de
miembro de refuerzo (24) que se extiende longitudinalmente, que se
dispone entre el tubo amortiguador (14) y la envoltura (30) del
núcleo (12).
16. Cable de la reivindicación 15, en el que la
capa externa de miembro de refuerzo (24) comprende por lo menos dos
fibras aramidas bobinadas longitudinalmente alrededor del tubo
amortiguador.
17. Cable de la reivindicación 16, en el que las
por lo menos dos fibras aramidas se bobinan de forma helicoidal
alrededor del tubo amortiguador (14).
18. Cable de la reivindicación 14, en el que el
núcleo (12) comprende además por lo menos una capa de armadura (26)
que se extiende longitudinalmente que se dispone entre el tubo
amortiguador (14) y la envoltura (30) del núcleo (12).
19. Cable de la reivindicación 14, en el que el
núcleo (12) comprende además por lo menos un medio dieléctrico
contra la compresión que se extiende longitudinalmente que se
dispone entre el tubo amortiguador (14) y la envoltura (30) del
núcleo (12).
20. Cable de la reivindicación 18, en el que la
capa de armadura constituye una capa de acero corrugado unido.
21. Cable de la reivindicación 1, en el que la
capa de revestimiento de separación (42) consiste esencialmente en
un agente de separación.
22. Cable de la reivindicación 21, en el que la
capa de revestimiento de separación (42) es hidrófoba.
23. Cable de la reivindicación 21 o la
reivindicación 22, en el que la capa de revestimiento de separación
(42) es seca y no pegajosa.
24. Cable de la reivindicación 1, en el que la
unidad única de miembro de refuerzo (44) es una única varilla
cilíndrica.
25. Cable de la reivindicación 1, en el que la
unidad única de miembro de refuerzo (44) consiste en por lo menos
dos miembros de refuerzo acoplados que se extienden
longitudinalmente.
26. Cable de la reivindicación 1 que comprende
además por lo menos un miembro de refuerzo (64) dispuesto alrededor
de la unidad única de miembro de refuerzo (60) y donde la envoltura
exterior (40) define una perforación (44A) dentro de la cual se
reciben la unidad única de miembro de refuerzo y el por lo menos
único miembro de refuerzo dispuesto alrededor de la unidad única de
miembro de refuerzo.
27. Cable de la reivindicación 26, en el que el
por lo menos único miembro de refuerzo (64) dispuesto alrededor de
la unidad única de miembro de refuerzo (60) es una fibra aramida que
se extiende longitudinalmente.
28. Cable de la reivindicación 24, en el que la
varilla se encuentra realizada con material dieléctrico.
29. Cable de la reivindicación 1, en el que la
unidad única de miembro de refuerzo (60) comprende material
resistente a la corrosión.
30. Cable de la reivindicación 1, en el que se
dispone una marca (56) sobre la superficie exterior (50) de la
envoltura externa (40) que se extiende longitudinalmente a lo largo
del cable cerca de la unidad única de miembro de refuerzo (44).
31. Cable de la reivindicación 30, en el que la
marca (56) comprende una perturbación en la superficie exterior de
la envoltura externa.
32. Cable de la reivindicación 30, en el que la
marca comprende una señal coloreada sobre la superficie exterior de
la envoltura externa.
33. Cable según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que dicha perforación aloja de
forma holgada por lo menos una cinta (16) de fibras ópticas.
34. Cable según la reivindicación 33 en el que
dicha perforación aloja de forma holgada una pluralidad de cintas
(16) dispuestas en forma de pila.
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