ES2628038T3 - Procedimiento para controlar la propagación de agua en un cable óptico - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para controlar la propagación de agua en un cable óptico (100) para comunicación que comprende: - un elemento de retención (2); - por lo menos dos fibras ópticas individuales (3) alojadas dentro de dicho elemento de retención (2); y - un hilo hinchable en agua (4) alojado dentro de dicho elemento de retención (2) y dispuesto junto, y en contacto, con dichas por lo menos dos fibras ópticas individuales (3); en el que el procedimiento comprende seleccionar el volumen mínimo del hilo hinchable en agua (4) de acuerdo con la siguiente ecuación: en la que Vw es el volumen mínimo del hilo hinchable en agua (4) después de hincharse tras el contacto con agua; VTF es el volumen libre total en el elemento de retención (2); k es una constante >= 180 mm3/m; R es una constante >= 1,4; y Vt es el volumen libre por cada fibra óptica individual (3).
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para controlar la propagacion de agua en un cable optico Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un procedimiento para controlar la propagacion del agua en un cable optico para comunicacion que comprende al menos un elemento de retencion bloqueado con respecto a la propagacion del agua.
Estado de la tecnica
En un cable optico, los elementos de transmision, normalmente, son fibras opticas. Las fibras opticas generalmente comprenden un elemento transmisor de "nucleo + revestimiento" de vidrio de sflice y una capa polimerica externa unica o compuesta (recubrimiento protector) que ventajosamente incluye una capa coloreada para su identificacion.
El cable optico normalmente comprende elementos amortiguadores en posicion radialmente externa con respecto a las fibras opticas, proporcionando funciones tales como aislamiento mecanico, proteccion contra danos ffsicos e identificacion de las fibras.
Por ejemplo, una o mas fibras opticas, por ejemplo, dispuestas en grupo, paquete o cinta, se puede alojar en una vaina flexible o tubo (en lo sucesivo denominado "elemento de retencion") de material polimerico dotado de propiedades mecanicas espedficas (tales como el modulo de Young, resistencia a la traccion y alargamiento a la rotura) a fin de disponer de asegurar una proteccion adecuada a las fibras.
El conjunto de fibra optica/elemento de retencion generalmente se denomina "unidad optica".
Entre los cables opticos en los que la fibra o fibras opticas estan alojadas en un elemento de retencion tubular, hay cables en los que la fibra o fibras opticas se insertan en un tubo, a veces llamado "tubo amortiguador" o "tubo suelto", proporcionando proteccion e identificacion de fibra. El elemento de retencion de este tipo de unidad optica usualmente tiene un espesor superior a aproximadamente 0,2 mm, normalmente de aproximadamente 0,3 mm a aproximadamente 0,8 mm, y un diametro interno de 1,6-1,8 mm, cuando contiene doce fibras opticas.
En un tipo espedfico de cable optico de tipo tubular, las unidades opticas tienen dimensiones reducidas tanto en terminos de diametro como de espesor de la vaina. Normalmente, las unidades opticas se denominan "micromodulos", y el elemento de retencion de la misma generalmente se denomina "microvaina" o "minivaina". En este caso, el material del elemento de retencion esta especialmente disenado para permitir la identificacion de fibras o de grupos de fibras, y para conseguir un facil acceso a las fibras opticas, por ejemplo, simplemente rasgando y deslizando el elemento de retencion, para facilitar la conexion tanto entre las fibras opticas como el equipo del sistema o la interconexion entre los cables. La microvaina normalmente esta fabricada de un material que tiene un modulo de elasticidad y una elongacion maxima relativamente bajos, tal como PVC, acetato de etilvinilo (EVA) y polietileno. Ventajosamente, el uso de los materiales anteriores para formar una microvaina delgada tambien da como resultado una microvaina que es mas facil de retirar o de quitar, simplemente usando los dedos o las unas de los dedos. En un cable optico de micromodulo tfpico, un elemento de retencion que contiene doce fibras opticas tiene un diametro interior de aproximadamente 1,1 mm y un espesor de 0,2 mm o menos, por ejemplo de 0,15 mm.
Un cable optico de micromodulo es conocido, por ejemplo, del documento WO00/58768 (a nombre del Solicitante), y comprende un numero de micromodulos, un tubo interno que rodea los micromodulos y una vaina externa que cubre el tubo interno. Los micromodulos opcional y ventajosamente pueden mostrar diferentes colores para distinguirse entre sf.
El documento US 5.157.889 (a nombre de Societe Industrielle de Liaisons Electriques SILEC y Etat Frangais (Centre National d'Etude des Telecommunications - CNET)) proporciona un cable de telecomunicacion que comprende fibras opticas divididas en modulos, cada modulo que esta envuelto en una vaina de soporte delgada que se rasga facilmente, en el que las vainas de soporte estan en contacto con las fibras opticas para sujetarlas juntas.
La disposicion de las fibras opticas en micromodulos como se ha definido anteriormente permite emplear un numero elevado de fibras opticas en un cable optico relativamente pequeno. La disposicion de micromodulos puede proporcionar, por ejemplo, hasta 144 fibras opticas en un cable optico que tiene un diametro inferior o igual a 13 mm (este diametro no esta compuesto exclusivamente de capas protectoras adicionales proporcionadas opcionalmente para fines y requisitos espedficos), haciendo que dicho cable sea especialmente adecuado para redes de distribucion urbana.
En la presente descripcion y en las reivindicaciones, "bloqueado con respecto a la propagacion del agua" significa que se evita o se limita sustancialmente la propagacion del agua, principalmente concebida como una difusion a lo largo de la direccion longitudinal del micromodulo como consecuencia de un dano en la integridad del cable, que resulta en un llenado progresivo del mismo. Tanto el micromodulo como el cable que lo contiene deben cumplir los requisitos del ensayo segun el procedimiento F5B proporcionado por la norma internacional IEC 60794-1-2: a
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continuacion se proporcionaran mas detalles sobre este ensayo.
Normalmente, cada micromodulo puede comprender de 2 a 12 fibras opticas alojadas en un elemento de retencion como el anterior.
La intrusion de agua o humedad en un cable optico o un micromodulo, y la consiguiente propagacion a su traves puede ser un problema. El agua que entra en el micromodulo puede migrar a traves de el, perjudicando las propiedades de transmision de las fibras opticas alojadas en el mismo. Ademas, el agua puede alcanzar y degradar el cierre u otro dispositivo de terminacion y/o puede danar el sistema electronico montado dentro del cierre u otro dispositivo de terminacion.
Se conocen procedimientos para evitar dicha propagacion. Por ejemplo, se conocen micromodulos y cables que comprenden los mismos que estan bloqueados con agua por medio de material de relleno incluido en diferentes pasos. Mas en particular, se puede incluir un material de relleno en el elemento de retencion de cada micromodulo entre las fibras opticas contenidas en el mismo.
El documento US 2003/0168243 (Jamet y col.) Se refiere a un cable de telecomunicacion que incluye una pluralidad de modulos que tienen cada uno una fina fibra de retencion que sujetan fibras opticas entre sf, y una camisa alrededor de los modulos se caracteriza porque comprende unas vainas de retencion cada una que contiene una pluralidad de modulos respectivos y cada uno de los cuales esta mecanicamente acoplado a las vainas de retencion de los respectivos modulos para formar supermodulos en contacto con la camisa.
Dentro del micromodulo puede proporcionarse un material de relleno, por ejemplo, un producto sellante tal como silicona o grasa sintetica, aceite o gel, o un producto "seco" obtenido asociando polvos de hinchamiento y/o filamentos de hinchamiento y/o cintas de hinchamiento que se hinchan en presencia de agua para formar un tapon que evita la propagacion del agua.
Como se ha senalado, por ejemplo, mediante el documento US 5.157.752 (a nombre de Northern Telecom Ltd.), existen problemas asociados con el uso de grasas o geles. Por ejemplo, dichos materiales son diffciles y costosos de aplicar y de llenar en pasos de cable. La grasa o gel tambien hace diffcil y desagradable manejar las fibras durante la instalacion o reparacion de un cable y a bajas temperaturas (por ejemplo, por debajo de 0 °C) el cambio en la viscosidad de la grasa o gel que rodea y las fibras de contacto pueden aumentar la atenuacion de la senal en las fibras. Un problema adicional es que, puesto que las grasas o los geles pueden ser incompatibles con plasticos economicamente deseables, que normalmente podnan extruirse como tubos para contener las fibras, pueden requerirse polfmeros disenados de mas manera costosa para los tubos.
El uso de un producto "seco" podna eludir los problemas asociados con el gel y la grasa.
El documento US 5.157.752 antes mencionado describe un cable optico que define un paso que se extiende axialmente y un medio de fibra optica y un medio de bloqueo de agua dispuesto dentro y que se extiende a lo largo del paso, los medios de bloqueo de agua que comprenden un elemento alargado que se hincha al entrar en contacto con el agua para bloquear el paso contra el flujo de agua.
El solicitante observo que la eleccion del material hinchable en agua "seco", por ejemplo, un hilo hinchable en agua o un polvo hinchable en agua soportado opcionalmente sobre un soporte alargado, para obtener un micromodulo bloqueado con respecto a la propagacion del agua, supone un problema.
El material hinchable en agua tiene que coexistir con las fibras opticas sin causar danos a las mismas. Por ejemplo, las tensiones que surgen del contacto con el material hinchable en agua pueden inducir micro-flexion en las fibras opticas y perjudicar su rendimiento de transmision.
En particular, el solicitante observo que los polvos hinchables en agua disponibles en el mercado, dispersados entre fibras opticas o soportados, por ejemplo, por un filamento proporcionado dentro del elemento de retencion, pueden impedir eficazmente la propagacion del agua a lo largo del micromodulo, pero, debido a su tamano de grano, normalmente de un orden de magnitud micrometrico o mayor, puede perjudicar las propiedades de transmision de la fibra optica por micro-flexion. El polvo tambien puede producir aglomerados que exacerban el fenomeno de microflexion.
El solicitante tambien observo que la molienda de dichos polvos para disminuir su tamano de grano deteriora su capacidad de hinchamiento. Por otro lado, los polvos con un tamano de grano en orden nanometrico, obtenidos por molienda o por procedimientos distintos de la molienda, dan lugar a problemas relacionados con el coste y la manipulacion durante la produccion del cable y con la salud de los operadores.
Ademas, el Solicitante observo que es diffcil obtener una distribucion ffsica uniforme y controlada de dichos polvos dentro del micromodulo desde el punto de vista industrial.
Los hilos hinchables en agua se han considerado una alternativa al polvo hinchable en agua.
En la presente descripcion y reivindicaciones, como "hilo hinchable en agua" se pretende una cinta o filamento
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hinchable en agua opcionalmente soportado por o trenzado con un soporte filamentoso, o un filamento cubierto con un material no pulverulento hinchable en agua, por ejemplo, una emulsion polimerica hinchable en agua.
El documento US 5.157.752, ya descrito, propone que si el diametro del paso debe ser mayor que dos o mas, se deben incluir segun se requiera elementos alargados hinchables en agua con las fibras.
El documento US 6.633.709 (a nombre de Sumitomo Electric Lightware Corp.) se refiere a un cable que comprende una pluralidad de cintas de fibra optica apiladas que tienen una pluralidad de hilos de bloqueo de agua que generalmente se extienden a lo largo de la longitud de la pila de cintas de fibra optica y situados alrededor de al menos una parte de la circunferencia de la pila en la que la pluralidad de hilos de bloqueo de agua poseen caractensticas hinchables por agua. La pila de cintas de fibra optica y la pluralidad de hilos de bloqueo de agua que se extienden a lo largo de la longitud de la pila de cintas de fibra optica estan todas dispuestas libremente en un tubo intermedio que tiene un canal interior mayor que la pila de cintas de fibra optica. La capacidad de hinchamiento de la pluralidad de hilos de bloqueo de agua debe superar la masa cntica de agua que podna entrar en el tubo amortiguador en un factor de 2,0 o mas. La capacidad de hinchamiento se determina en funcion del numero de hilos de bloqueo de agua, del denier del hilo y de la absorbencia que, a su vez, se da en funcion del denier del hilo y se expresa como masa de hinchamiento por masa de hilo. Asf, para un numero dado de hilos N, de denier d, y absorbencia B, la capacidad total de absorcion de agua se expresa en masa por unidad de longitud. La masa cntica de agua se determina en funcion del area abierta del tubo amortiguador y de la densidad del agua.
El solicitante observa que en este documento no se consideran ni el diametro del elemento de retencion ni su disposicion en terminos de numero de fibras alojadas en el mismo.
El documento US 6 205 277 B1 describe un procedimiento de fabricacion de cable de fibra optica de nucleo seco que comprende las etapas de: proporcionar al menos un hilo de bloqueo de agua; proporcionar un organizador alargado; envolver dicho hilo de bloqueo de agua alrededor de dicho organizador; envolver una pluralidad de subunidades alrededor de dicho hilo de bloqueo de agua en una disposicion de oscilacion inversa, cada una de dichas subunidades que comprende: una pluralidad de fibras opticas, una capa de hilo y una camisa de subunidades, cada una de dichas fibras opticas que esta dispuesta adyacente a otra de dichas fibras opticas, dicha camisa de subunidades que rodea a las fibras opticas, dicha capa de hilo que esta dispuesta entre dichas fibras opticas y dicha camisa de subunidades; envolver dicha pluralidad de subunidades con cinta de bloqueo de agua; y formar una camisa exterior alrededor de dicha pluralidad de subunidades y dicha cinta de bloqueo de agua de manera que dicha cinta de bloqueo de agua este dispuesta entre dicha pluralidad de subunidades y dicha camisa exterior.
La solicitud de patente japonesa no examinada JP 62-222214 describe un cable de fibra optica impermeable que se dice que es excelente en caractensticas de prevencion de la hidrotaxis y que tiene resistencia contra microorganismos al enrollar una cinta absorbente de agua alrededor de la periferia de un miembro de tension central. El cable descrito consiste en el miembro de tension, un nucleo de fibra optica, una capa amortiguadora dispuesta alrededor del nucleo, una cinta de bobinado de prensa para un nucleo de cable de fibra optica que recoge todos los elementos constitutivos y una carcasa. La cinta de absorcion de agua se enrolla alrededor del miembro de tension central y la cinta, la capa de amortiguacion y la cinta de bobinado de prensa para un nucleo estan constituidas por un material que consiste en un material de alto contenido de agua del grupo acnlico.
De acuerdo con esta referencia, cuando la relacion de volumen de un espacio ocupado por el material absorbente de agua a un espacio en el cable formado antes de llenar el cable con el material absorbente de agua es R0 (%) y un aumento de la absorcion de agua expresado por la relacion ponderal del material absorbente de agua es M (veces), el cable de fibra optica impermeable esta disenado de tal manera que el producto MR0 excede el 300 %.
Sumario de la invencion
El solicitante ha observado que el hilo hinchable en agua, preferentemente, no solo debe ofrecer una capacidad de hinchamiento de agua adecuada para impedir la propagacion del agua dentro del micromodulo, sino que tambien debe mostrar una serie de caractensticas ffsicas de no menos importancia para una buena fabricacion y funcionamiento del cable, ademas de ser dimensionalmente compatible con el tamano del elemento de retencion y el numero de fibras opticas alojadas en el mismo.
Mas en particular, el hilo hinchable en agua debena, preferentemente:
a) mostrar una superficie tan lisa como para evitar la friccion contra la fibra optica, que puede dar lugar a microflexion; normalmente, las fricciones pueden ocurrir durante el procedimiento de fabricacion del cable, la instalacion y la vida util;
b) tener una estabilidad dimensional termica a lo largo del intervalo termico de funcionamiento del cable para no provocar tensiones a las fibras opticas;
c) mostrar propiedades mecanicas adecuadas para el procedimiento de fabricacion del cable optico, en particular resistencia a la traccion;
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d) tener una absorcion de agua efectiva en terminos de volumen de hinchamiento y velocidad de reaccion de hinchamiento.
El solicitante encontro que entre las propiedades mencionadas anteriormente, la alteracion dimensional y las caractensticas de hinchamiento son particularmente importantes para impedir la propagacion del agua a lo largo del micromodulo hasta tal punto que el micromodulo cumpla con el requisito del estandar internacional.
Dentro de la presente invencion, el Solicitante percibio que cuando el elemento de retencion tiene un volumen interno reducido, en particular en el caso de micromodulos, es decir, cuando el elemento de retencion esta estrechamente empaquetado con fibras opticas e hilo hinchable en agua, la capacidad de hinchamiento en terminos de aumento de volumen del hilo hinchable en agua se ve obstaculizada y, como consecuencia, se perjudica la capacidad de impedir la propagacion del agua a lo largo del micromodulo.
El Solicitante encontro que la propagacion del agua en un cable optico y en un micromodulo que contiene fibras opticas se puede controlar por debajo de un valor cntico, sin introducir efectos de micro-flexion, utilizando un hilo hinchable en agua dispuesto junto y en contacto con dichas fibras opticas. En particular, el hilo hinchable en agua se caracteriza por un volumen de hinchamiento en una relacion predeterminada con el volumen libre por fibra dentro del micromodulo.
En otras palabras, el Solicitante encontro que la capacidad para impedir la propagacion del agua depende no solo de la relacion del volumen de hinchamiento con el volumen libre dentro del elemento de retencion, sino tambien de la relacion con el numero de elementos de transmision alojados dentro del elemento de retencion.
La presente invencion se refiere a un procedimiento para controlar la propagacion del agua en un cable optico para comunicacion que comprende:
- un elemento de retencion;
- por lo menos dos fibras opticas individuales alojadas dentro de dicho elemento de retencion; y
- un hilo hinchable en agua alojado dentro de dicho elemento de retencion, y dispuesto junto y en contacto con dichas por lo menos dos fibras opticas individuales;
en el que el procedimiento comprende seleccionar el volumen mmimo del hilo hinchable en agua de acuerdo con la siguiente ecuacion:
V-=*+*
vw v:
(i)
TF ' t
en la que
Vw es el volumen mmimo del hilo hinchable en agua despues del hinchamiento al contactar con agua;
Vtf es el volumen libre total en el elemento de retencion; k es una constante = 180 mm3/m
R es una constante = 1,4; y
Vt es el volumen libre por cada fibra optica.
A los efectos de la presente descripcion y de las reivindicaciones que siguen, salvo que se indique lo contrario, todos los numeros que expresan cantidades, porcentajes, etc., debe entenderse que estan modificados en todos los casos por el termino "aproximadamente". Ademas, todos los intervalos incluyen cualquier combinacion de los puntos maximo y mmimo descritos e incluyen cualquier intervalo intermedio en el mismo, que puede o puede no enumerarse espedficamente en la presente memoria.
De acuerdo con la presente descripcion y reivindicaciones, los volumenes de las fibras opticas, del hilo hinchable en agua y del elemento de retencion estan previstos como volumen por unidad de longitud, por ejemplo, mm3/m y se calculan sobre la base del area de su seccion transversal. En el caso del elemento de retencion, el volumen interior Vi se calcula sobre la base del area interior de la seccion transversal.
En una realizacion del procedimiento de la presente invencion, el elemento de retencion tiene un espesor de 0,3 a 0,8 mm, y en lo sucesivo se indica como "tubo suelto". En este tipo de elemento de retencion, las fibras opticas se pueden proporcionar en haces, en cintas o en ambas configuraciones.
En otra realizacion del procedimiento de la presente invencion, el elemento de retencion tiene un espesor de 0,2 mm
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o menos, por ejemplo de 0,15 mm, y en lo sucesivo se indica como "micromodulo". Dentro de cada micromodulo, las fibras opticas se pueden disponer con o sin holgura. Como "holgura" en el presente documento se entiende una diferencia entre el diametro interior del elemento de retention y el diametro del tirculo mas pequeno que envuelve las fibras opticas igual o mayor que el 1 %.
Si no queda holgura entre las fibras opticas y el elemento de retencion, el micromodulo se denomina "apretado", mientras que un micromodulo se denomina "del tipo suelto" cuando dicha holgura esta presente. A un valor de holgura > 1 %, preferentemente hasta un 30 %, para una longitud adecuada de un micromodulo (por ejemplo, 1 m) es posible extraer una sola fibra optica independientemente de las otras.
De acuerdo con el procedimiento de la presente invention, se prefiere un micromodulo del tipo suelto.
El volumen libre total Vtf es el volumen dentro del elemento de retencion que queda vacante despues de la insertion de las fibras opticas. Se define de acuerdo con la siguiente relation:
VTF = \vi - (vf X m)j (2)
en la que
m es el numero de fibras opticas;
Vi es el volumen interior del elemento de retencion; y Vf es el volumen de una sola fibra optica.
Ventajosamente, el elemento de retencion esta fabricado de un material polimerico.
Los materiales adecuados, segun las necesidades espetificas, incluyen: poKmeros y copoKmeros de a-olefina, tales como polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de densidad ultra baja (ULDPE); polipropileno; poli-1-buteno de alta y baja densidad; poli-4- metil-1-penteno; ultra; poli-4-metil-1-penteno; copoKmeros de etileno y propileno; copoKmeros de etileno-propileno- dieno (EPDM); copolimero de etileno-acrilato de vinilo, copoKmero de etileno-acrilato de metilo, copoKmero de etileno-acrilato de butilo, copoKmero de etileno-acetato de etilo, copolimero de etileno-acetato de vinilo, copoKmero de propileno-4-metil-1-penteno, copoKmero de alcohol vinflico; terpoKmeros de etileno-acrilato de metilo-acido acrflico; o mezclas de los mismos. Tambien se pueden usar olefinas, poKmeros y copolimeros halogenados, cuando no se requiere ausencia de halogenos. Se prefieren el copolimero de etileno-acrilato de butilo, polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), o mezclas de los mismos.
Ventajosamente, se anade una carga inorganica (b) al material polimerico. La carga inorganica puede incluir, por ejemplo, hidroxido de magnesio, hidroxido de aluminio, oxido de aluminio, caolm, trihidrato de alumina, hidrato de carbonato de magnesio, carbonato de magnesio, hidrato de carbonato de calcio y magnesio, carbonato de magnesio y calcio o mezclas de los mismos. Son particularmente preferidos el hidroxido de magnesio, el hidroxido de aluminio, el trihidrato de alumina (Al2O33H2O), o sus mezclas.
Ventajosamente al material polimerico pueden anadirse otros aditivos, tales como coadyuvantes de procesamiento, lubricantes, pigmentos, y otras cargas.
Como volumen interno Vi del elemento de retencion se entiende en el presente documento el volumen por unidad de longitud confinado dentro del elemento de retencion. Preferentemente, el volumen interno Vi se calcula sobre un diametro interior de 1 mm a 1,2 mm. Preferentemente, el elemento de retencion tiene un diametro exterior de 1,3 mm a 1,5 mm.
Como Vf en el presente documento se entiende el volumen por unidad de longitud de una fibra optica. Normalmente, en el caso de fibras opticas como elementos de transmision, su diametro individual es de aproximadamente 0,25 mm. Preferentemente, el numero de fibras opticas es de 4 a 12.
Las fibras opticas se pueden disponer sustancialmente paralelas o, preferentemente, segun un patron de helice abierto (o hilado en SZ) alrededor del eje longitudinal del micromodulo, es decir, las fibras opticas estan trenzadas alrededor de dicho eje en secciones con una primera direction de hilado (en forma de s) que se alternan con secciones con una direccion de hilado opuesta (en forma de Z).
El volumen libre Vt, en lo sucesivo denominado tambien "volumen libre por fibra" se define de acuerdo con lo siguiente:
Ventajosamente, el hilo hinchable en agua tiene un tiempo de hinchamiento igual o inferior a 2 minutos, ya que el tiempo de hinchamiento es el tiempo para alcanzar al menos el 90 % de la expansion maxima en contacto con el agua.
5 Ejemplos de hilos hinchables en agua utiles para llevar a cabo el procedimiento de la presente invencion son filamentos o fibras de poliacrilato asociados opcionalmente a filamentos o hilos de poliester, y filamentos o hilos de poliamida aromaticos revestidos con un poKmero superabsorbente, tal como un poliacrilato.
De acuerdo con el procedimiento de la presente invencion, el volumen Vw del hilo hinchable en agua (en lo sucesivo tambien denominado en el presente documento como "volumen de hinchamiento") se selecciona de acuerdo con la 10 ecuacion (1). La selection de Vw esta correlacionada con el numero de fibras opticas destinadas a ser alojadas en el elemento de retention, y al volumen libre por fibra V, del elemento de retention, como se deduce sustituyendo Vtf en la ecuacion (1) por Vt • m segun Ecuacion (3) para obtener:
Multiplicando (4) de Vt • m, se obtiene:
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Breve descripcion de los dibujos
El procedimiento de la invencion se ilustrara mas adelante con referencia a los siguientes ejemplos y figuras, en los que:
- La Figura 1 muestra un micromodulo del tipo suelto;
20 - la figura 2 muestra esquematicamente un cable optico que contiene micromodulos del tipo suelto;
- las figuras 3 y 4 ilustran los resultados de los ensayos de propagation del agua;
- la figura 5 ilustra la relation Vw/VTF en funcion del volumen libre por fibra Vt.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
La figura 1 representa un micromodulo 1 de tipo suelto. El elemento de retencion 2 tiene un diametro exterior de 1,46 25 mm, un diametro interior de 1,23 mm y un espesor de 0,115 mm. El elemento de retencion 2 incluye doce elementos de transmision 3 en forma de fibras opticas con un diametro de 0,245 mm y un hilo hinchable en agua 4 con un diametro de 0,5 mm. El hilo hinchable en agua 4 se muestra de forma arbitraria en el centro del elemento de retencion 2, pero en la practica es libre de moverse dentro del elemento de retencion en la medida permitida por las fibras opticas alojadas en el mismo.
30 Los materiales polimericos termoplasticos adecuados para el elemento de retencion, de acuerdo con las necesidades espetificas, incluyen: poKmeros y copoKmeros de a-olefina, tales como polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de ultra baja densidad (ULDPE); polipropileno; poli-1-buteno de alta y baja densidad; poli-4-metil-1-penteno; ultra; poli-4-metil-1- penteno; copolimeros de etileno y propileno; copoKmeros de etileno-propileno-dieno (EPDM); copoKmero de etileno- 35 1-butileno, copoKmero de etileno-acrilato de vinilo, copoKmero de etileno-acrilato de metilo, copoKmero de etileno- acrilato de butilo, copoKmero de etileno-acetato de etilo, copolimero de etileno-acetato de vinilo, copoKmero de propileno-4-metil-4-penteno, copoKmero de etileno-alcohol vinflico; terpoKmeros de etileno-acrilato de metilo-acido acrilico; o mezclas de los mismos. Tambien se pueden usar olefinas, polimeros y copoKmeros halogenados, cuando no se requiere ausencia de halogenos. Se prefieren el copoKmero de etileno-acrilato de butilo, el polietileno lineal de 40 baja densidad (LLDPE), o mezclas de los mismos.
Ejemplos de olefinas que se pueden usar y estan disponibles en el mercado son el producto conocido con el nombre de Lotryl® de Atofina, Flexirene® de Polimeri Europa.
Ventajosamente, se anade una carga inorganica (b) al material polimerico. La carga inorganica puede incluir, por
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ejemplo: hidroxido de magnesio, hidroxido de aluminio, oxido de aluminio, caolm, trihidrato de alumina, hidrato de carbonato de magnesio, carbonato de magnesio, hidrato de carbonato de calcio y magnesio, carbonato de magnesio y calcio o mezclas de los mismos. Son particularmente preferidos el hidroxido de magnesio, el hidroxido de aluminio, el trihidrato de alumina (AhO3-3H2O), o sus mezclas.
Ejemplos de cargas inorganicas que pueden usarse para el elemento de retencion y estan disponibles en el mercado son los productos conocidos con el nombre Hydrofy® de Sima o Atomfor® de Omya.
Otros aditivos, tales como coadyuvantes de procesamiento, lubricantes, pigmentos, otras cargas, pueden anadirse ventajosamente al material polimerico.
La figura 2 ilustra esquematicamente un cable optico 100 que contiene doce micromodulos del tipo suelto 101, alojados en un tubo protector 102 de un material polimerico termoplastico, tal como el conocido en la tecnica como LS0H (Low Smoke Zero Halogen) o de polietileno de media o alta densidad (MDPE o HDPE), opcionalmente anadido con una carga mineral tal como magnesio o hidroxido de aluminio, y que tiene un diametro interior de 6,4 mm y un diametro exterior de 8,4 mm.
Una cinta longitudinal 103 se aplica en posicion radialmente externa sobre el tubo protector 102 y separa este ultimo de la vaina 106. La vaina 106 puede ser de MDPE o HDPE, opcionalmente anadida con carga mineral, o de un material LS0H. En el presente caso, el espesor de la vaina es de 2,30 mm.
La cinta longitudinal 103 facilita la separacion de la vaina 106 del tubo protector 102 durante la terminacion del cable. Se proporcionan dos cordones de corte 104 en contacto con la cinta longitudinal 103, incrustados en la vaina 106, y en posicion diametralmente opuesta entre sf.
Los refuerzos longitudinales 105 estan incrustados en la vaina 106, paralelos entre sf. Dichos refuerzos longitudinales 105 restringen las alteraciones longitudinales del cable debido a tensiones termo-mecanicas. Preferentemente, los refuerzos longitudinales 105 estan situados tangencialmente con respecto a la circunferencia del diametro interior de la vaina 106 para minimizar la dimension del cable. En el presente caso, el diametro del refuerzo longitudinal 105 es de 1,6 mm. El material de estos componentes se puede seleccionar, por ejemplo, entre plastico reforzado con fibra de vidrio, aramida/resina (aramida: poliamida aromatica) o acero.
Ejemplo 1
Cables opticos
Se fabricaron tres cables opticos con el diseno de la Figura 2 y un diametro externo de 13,8 mm con micromodulos bloqueados por agua, de acuerdo con las siguientes especificaciones:
- tubo protector de HDPE interiormente amortiguado con polvo hinchable en agua y talco; el tubo protector tema un diametro exterior de 6,1 mm y un diametro interior de 4,6 mm;
- armadura de refuerzo provista en posicion radialmente externa sobre la vaina, y fabricada de fibras de vidrio, que contiene filamentos tratados con polvo hinchable en agua;
- cinta longitudinal hinchable en agua;
- dos cordones de corte;
- dos refuerzos longitudinales en plastico reforzado con fibra de vidrio con un diametro de 1,7 mm;
- vaina termoplastica que envuelve los refuerzos longitudinales, fabricada de HDPE con un espesor de aproximadamente 2,4 mm;
- cuatro micromodulos SZ trenzados con un angulo de oscilacion de ± 280 ° y un paso de 2 m, cada uno de los cuales comprende:
- doce fibras opticas Pirelli NEON®, cada una de las cuales tiene un diametro de aproximadamente 0,245 mm;
- un elemento de retencion de material LS0H, basado en LLDPE y EVA como materiales polimericos termoplasticos e hidroxido de magnesio como carga inorganica, que tiene diametros y volumen interior de acuerdo con la Tabla 3; y
- un hilo hinchable en agua a partir de la siguiente Tabla 1.
Tabla 1
- Cable
- Hilo hinchable en agua [mm3/m] Hinchamiento despues de 2 minutos (%)
- 1
- GTB 150 (667 dTex) 3023 100
- 2
- GTB 200 (500 dTex) 1915 100
5
10
15
20
25
30
(continuacion)
Cable
Hilo hinchable en agua
[mm3/m]
Hinchamiento despues de 2 minutos (%)
3
Twaron ® 1052 (1750 dTex)
1897
88
El volumen de hinchamiento Vw y el porcentaje de hinchamiento en el tiempo (velocidad de hinchamiento) se evaluaron por medio de un recipiente cilmdrico (diametro = 75 mm) que aloja un piston con un peso conocido (60 g), siendo este ultimo libre de moverse verticalmente. Se puso una longitud conocida del hilo hinchable en agua a analizar (muestra seca) entre el piston y el fondo del recipiente cilmdrico, para componer una urdimbre monocapa. El hilo se dejo hincharse en contacto con agua bidestilada que fluye a traves de orificios en la base del piston. Un comparador micrometrico midio el movimiento del piston con el tiempo:
Tambien se analizaron los hilos hinchables en agua por sus caractensticas mecanicas. Los resultados se exponen en la Tabla 2.
Tabla 2
- Cable
- Hilo hinchable en agua Resistencia a la traccion (N) Alargamiento hasta rotura (%)
- 1
- GTB 150 7 11
- 2
- GTB 200 6 11
- 3
- Twaron ® 1052 350 2,7
- GTT 150-667 dTex y GTB 200-500 dTex son hilos hinchables en agua compuestos por fibras hinchables de poliacrilato sobre fibras de soporte de poliester (Geca-Tapes). Twaron®1052-1750 dTex es un hilo hinchable en agua impregnado con un polfmero superabsorbente (Twaron Products
- V.o.F., Pafses Bajos).
Ejemplo 2
Ensayos de propagacion de agua a lo largo de micromodulos bloqueados con agua
Los ensayos de propagacion del agua se realizaron de acuerdo con el procedimiento F5B proporcionado por la norma internacional IEC 60794-1-2 (2001). En particular, se evaluo la resistencia a la propagacion del agua a lo largo de los micromodulos aplicando una cabeza de agua de 1 m durante 24 horas en un extremo de muestras de micromodulos que teman una longitud de 1 a 4 m. Las muestras de cable contienen micromodulos como los identificados en el Ejemplo 1, pero con diferente numero de fibras opticas, como se especifica en los resultados de los ensayos y comentarios.
Se observo que muestras de micromodulos con las mismas caractensticas en terminos de hilo hinchable en agua y numero de fibras opticas, pero con diferentes longitudes, no proporcionaron resultados de ensayo significativamente diferentes.
Los ensayos se efectuaron en micromodulos que conteman un hilo que se hinchaba con agua y un numero de fibras opticas que oscilaba entre 1 y 12, asf como el hilo hinchable en agua solamente. El volumen interior Vi de cada elemento de retencion analizado permanecio sin cambios mientras se vario el numero de fibras opticas alojadas en el mismo y, por consiguiente, el volumen libre por fibra Vt.
Las figuras 3 y 4 muestran los resultados de la serie de ensayos realizados sobre cables de acuerdo con el ejemplo 1. Para cada tipo de cable, identificado tanto por el tipo de hilo hinchable en agua como por el numero de fibras alojadas en el micromodulo, las muestras del micromodulo n.° 8 se han analizado y los valores reportados son el promedio de los resultados de los ensayos individuales.
El efecto de bloqueo de agua realizado por cada hilo hinchable en agua analizado fue satisfactorio en ausencia de fibras opticas en el micromodulo. Aumentando el numero de fibras opticas alojados en el micromodulo, se alargo la propagacion del agua. Esto es sorprendente porque a diferencia de la hipotesis de que la propagacion del agua debe reducirse disminuyendo progresivamente la holgura (el volumen libre total Vtf y el volumen libre por fibra Vt) que se deja a la propagacion longitudinal del agua.
En particular, la Figura 3 muestra la influencia del numero de fibras opticas sobre la capacidad de bloqueo de agua del hilo hinchable en agua. Al aumentar el numero de fibras opticas, aumento la propagacion del agua a lo largo de cada micromodulo. En el cable 1 que contiene el GTB 150 como hilo hinchable en agua, la propagacion del agua se
5
10
15
20
25
confino en aproximadamente 1 m incluso cuando las fibras opticas ascendfan a 12; en los otros cables, que contienen hilo hinchable con un Vw notablemente menor que el GTB 150, se observo una penetracion de agua tan limitada con un numero de fibras opticas de hasta 3-4.
Los ensayos para el cable 1 continuaron durante 14 dfas (ensayo suspendido al 15° dfa) y la propagacion del agua nunca alcanzo los 200 cm de longitud. Mas espedficamente, las muestras de cable 1 que conteman 12 fibras opticas mostraron una longitud de propagacion del agua superior a 68-145 cm despues de un ensayo de 14 dfas.
La figura 4 muestra que la propagacion del agua a lo largo de los micromodulos analizados cambia en funcion del volumen libre por fibra Vt. La adicion de fibras opticas redujo progresivamente Vt. El volumen de hinchamiento del hilo hinchable en agua es uno de los factores que limitan la propagacion del agua. El grafico de la figura 4 confirma que los hilos hinchables en agua con Vw inferior pueden comportarse de manera eficiente solo para un volumen libre por fibra optica Vt mayor que el valor predeterminado.
La Tabla 3 siguiente resume las caractensticas geometricas de los componentes de micromodulo, la relacion de volumen descrita por la ecuacion de acuerdo con el procedimiento de la invencion y los resultados obtenidos a partir de los ensayos de propagacion de agua.
Tabla 3
- Elemento de retencion DE/DI [mm]
- Vi [mm3/m] Hilo hinchable en agua Vw [mm3/m] m Vfxm [mm3/m] Vt [mm3/m] Vtf [mm3/m] Vw/Vtf Longitud de propagacion del agua (promedio) [m] ID Fig. 6
- 12 565,7 48,68 584,2 5,17 1,02 A
- 1,46/1,21
- 1149,9 GTB150 10 471,4 67,85 678,5 4,45 0,84 L
- 3023 8 377,1 96,59 772,8 3,91 0,69 M
- 6 282,6 144,51 867,0 3,49 0,59 N
- 12 565,7 43,99 527,9 3,63 4,19 B
- GTB200 10 471,4 62,22 622,2 3,06 3,04 G
- 1,46/1,18
- 1093,59 1915 8 377,1 89,55 716,4 2,67 2,12 H
- 6 282,6 135,12 810,7 2,36 1,44 I
- 4 188,6 226,25 905,0 2,12 0,99 C
- 1,46/1,18
- 1093,59 Twaron ® 12 565,7 43,99 547,9 3,56 4,75 D
- 1897 3 141,4 317,39 952,2 1,99 0,96 E
- 1,46/1,23
- 1188,23 GTB150 12 565,7 51,88 622,5 4,86 1,02 F
DE = diametro externo DI = diametro interior
El hilo Twaron® es un tipo 1052 de la Tabla 1 y 2 anterior.
Los datos de propagacion del agua subrayados son los de acuerdo con la F5B de la norma internacional IEC 607941-2 (2001).
La figura 5 ilustra la relacion Vw/Vtf en funcion del volumen libre por fibra Vt que, a su vez, depende del numero de fibras opticas alojadas en el elemento de retencion. La curva de la figura 5 corresponde a la ecuacion (1) segun el procedimiento de la invencion, en la que k = 182 mm3/m y R = 1,42. Algunos de los puntos de la Figura 5 corresponden a los experimentos detallados en la Tabla 3 y se identifican mediante la letra ID. Los puntos D, B, G, H, e I, por debajo de la curva, corresponden a experimentos que resultan en una migracion de agua sensiblemente superior a 1 m. Los puntos l, M y N, por encima de la curva, corresponden a experimentos que resultan en una migracion de agua menor de 1 m.
En particular, para valores altos de Vt, tfpicos del diseno de tubos sueltos, Vw/Vtf es casi constante, mientras que para valores bajos de Vt, tfpicos de la construccion de micromodulos, Vw/Vtf esta fuertemente afectado por la variacion de Vt. A Vtf constante, el comportamiento es significativamente diferente en el caso de pocas fibras opticas o muchas fibras opticas alojadas en el elemento de retencion.
Claims (9)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Un procedimiento para controlar la propagacion de agua en un cable optico (100) para comunicacion que comprende:- un elemento de retencion (2);- por lo menos dos fibras opticas individuales (3) alojadas dentro de dicho elemento de retencion (2); y- un hilo hinchable en agua (4) alojado dentro de dicho elemento de retencion (2) y dispuesto junto, y en contacto, con dichas por lo menos dos fibras opticas individuales (3);en el que el procedimiento comprende seleccionar el volumen mmimo del hilo hinchable en agua (4) de acuerdo con la siguiente ecuacion:
imagen1 en la queVw es el volumen mmimo del hilo hinchable en agua (4) despues de hincharse tras el contacto con agua; Vtf es el volumen libre total en el elemento de retencion (2); k es una constante = 180 mm3/m;R es una constante = 1,4; yVt es el volumen libre por cada fibra optica individual (3). - 2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el elemento de retencion (2) tiene un espesor de 0,3 a 0,8 mm.
- 3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el elemento de retencion (2) tiene un espesor igual o inferior a 0,2 mm.
- 4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que dichas fibras opticas individuales (3) estan alojadas dentro del elemento de retencion (2) con una holgura, prevista como una diferencia entre el diametro interior del elemento de retencion y el diametro del drculo mas pequeno que envuelve las fibras opticas (3), igual o superior al 1 %.
- 5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el elemento de retencion (2) tiene un diametro interior de 1 mm a 1,2 mm.
- 6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el numero de fibras opticas (3) es de 4 a 12.
- 7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que las fibras opticas (3) estan trenzadas en SZ.
- 8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el hilo hinchable en agua (4) tiene un tiempo de hinchamiento igual o inferior a 2 minutos.
- 9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el hilo hinchable en agua (4) se selecciona de filamentos o fibras de poliacrilato asociados opcionalmente a filamentos o hilos de poliester, y filamentos o hilos de poliamida aromatica recubiertos con un polfmero superabsorbente.
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-
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