La nueva normativa de ICT´s exige al instalador de telecomunicaciones un equipamiento mínimo para estar licitado.

 Para ayudar a los nuevos instaladores en su decisión final exponemos las claves para la compra de la principal herramienta: la fusionadora.   La nueva normativa para ICT’s incluye la instalación de cables de fibras ópticas, por lo tanto se requerirán herramientas y/o instrumentos que permitan realizar los empalmes de fibras ópticas, para adaptarse a los requerimientos de las instalaciones, ya sea porque la longitud de los rollos o bobinas de cables son menores a la longitud de las infraestructuras o porque para la distribución se utilizan varios tipos de cables con diferentes números de fibras. También se realizan empalmes de las fibras que componen los cables en sus extremos con latiguillos (pigtails), para poder conectar estas fibras a los equipos transmisores y receptores que las utilizarán.

Las fibra ópticas son hilos de vidrio flexible, fabricadas principalmente con sílice, por las que se transmiten señales luminosas, y están compuestas por: núcleo, revestimiento y protegidas por una cubierta de material plástico. Por el núcleo viaja la luz y el revestimiento tiene la misión de evitar que la luz abandone
el núcleo.

 

 

 

Existen dos tipos principales de fibras ópticas: monomodo y multimodo. Las fibras monomodo tienen un núcleo de diámetro muy pequeño, (8 a 10 µm) y por él solamente puede viajar un modo de luz (rayo).

Las fibras multimodo tienen diámetros de núcleos iguales o superiores a 50 µm por lo que permiten la circulación de muchos modos de luz.

Las monomodo permiten la transmisión de mayor cantidad de información por tener un ancho de banda superior al de las multimodo.

Los empalmes por fusión
A grandes rasgos, el empalme por fusión consiste en unir las dos fibras fundiendo el material de sus puntas mediante la aplicación de una fuente calorífica, que suele estar compuesta por dos electrodos entre los cuales se produce un arco eléctrico cuando se les aplica una fuente de alta tensión de 4000 a 5000 voltios con corriente controlada. La potencia calorífica del arco eléctrico dependerá de la corriente que en cada momento suministre la fuente de alta tensión.

 

Los empalmes por fusión se realizan utilizando una máquina a la que se suele denominar como: empalmadora, fusionadora o máquina de empalme. La máquina realiza como funciones principales: aproximación de las fibras, alineamiento, fusión, cálculo de pérdidas estimadas (figura 2)  y por último las máquinas disponen de un calefactor integrado que permite colocar el protector al empalme.

Forma de realizar un empalme por fusión
Para realizar un empalme, las fibras se deben pelar (retirar la protección primaria), limpiarlas con papel o gasas, que no suelten partículas, impregnados en alcohol, preferentemente etanol, aunque también se puede utilizar alcohol isopropílico, y por último se deben cortar, utilizando una cortadora de precisión que asegure que el ángulo de corte con respecto a la perpendicular sea menor a 1º (figura 3) .
Se colocarán las fibras en la máquina procurando que no se ensucien y se realiza el empalme simplemente apretando un botón, ya que la máquina realiza el proceso de modo automático.  Una vez finalizada la fusión, la máquina evalúa las pérdidas del empalme y se puede proceder a la colocación del protector del empalme.

Los alineamientos de las fibras son los factores que más influyen en las pérdidas de señal óptica de  los empalmes de fibras ópticas,  pueden ser de tres tipos: longitudinales (separación), laterales y  angulares.
Las pérdidas de señal ópticas dependerán del valor de los errores en estos alineamientos y de las características de las fibras a empalmar, entre las que se encuentran los diámetros de los núcleos y las Aperturas Numéricas (NA) de las mismas.

Composición de una fusionadora
Las fusionadoras están compuestas por diferentes sistemas, que tienen misiones distintas, por lo que podríamos diferenciar estos sistemas como:

-    Sistemas de sujeción de las protecciones primarias. Su misión es la de evitar que las fibras se desplacen hacia el interior o exterior de la maquina e impedir que las mismas roten mientras se realiza el empalme.
-    Sistema de visionado del punto de empalme. Permiten visualizar la zona donde se producirá la fusión. Pueden estar compuestos por un microscopio (máquinas antiguas o de bajo coste), una cámara de vídeo y un espejo o dos cámaras de vídeo, estas últimas son las más rápidas ya que se pueden visualizar los dos ejes de alineamiento simultáneamente.
-    Sistema de alineamiento. Su función principal es alinear las puntas de las fibras con la intención de que coincidan los núcleos de ambas fibras lo más exactamente posible. Existen dos tipos principales: alineamiento de los núcleos y alineamiento de los revestimientos. El primero de ellos localiza y alinea los núcleos de las fibras y el segundo hace lo mismo con el revestimiento.
Las máquinas que disponen de la posibilidad de alinear los núcleos utilizan sistemas de alineamiento como LID o PAS.

 El sistema LID (Light Injection & Detection) se basa en inyectar luz, a través de la protección, en una de las fibras mediante una curvatura y detectar la luz que se trasfiere a la otra fibra extrayendo la luz de la protección, con el mismo método de inyección. Este sistema tiene como inconvenientes que las cantidades de luz inyectadas  dependen de la opacidad y grosor de las protecciones, por lo que con algunas fibras no funciona correctamente; por otra parte, la cantidad de luz inyectada y extraída en muchos casos suelen ser muy débiles por lo que el alineamiento se puede ralentizar.

 El sistema PAS (Profile Alignment System), consiste en realizar el alineamiento mediante el perfil de los núcleos de las fibras de las imágenes obtenidas por una o dos cámaras de las fibras cuando son atravesadas por una fuente de luz colimada (rayos paralelos). Es el sistema más utilizado por ser el más rápido (empalmes en 9 segundos) y versátil.
-    Sistema de fusionado. Está compuesto por los electrodos y la fuente de alta tensión. Su misión es conseguir una correcta  fusión del material que compone las fibras.
-    Sistema calefactor. Tiene la misión de calentar los protectores termo contráctiles de los empalmes.
-    Sistema de control. Es el encargado de controlar los diferentes sistemas para conseguir automatizar el funcionamiento de la máquina y realizar el empalme en el menor tiempo posible y con la mayor calidad.
La precisión y calidad de estos sistemas influyen de manera muy notable en los resultados de los empalmes y la rapidez en la ejecución de los trabajos, lo que se traduce en una mayor rentabilidad.

Tipos de fusionadoras
Existe gran variedad de fusionadoras; se pueden dividir en dos tipos principales: fusionadoras de campo,las más utilizadas porque se utilizan en las instalaciones de los cables de fibras ópticas y fusionadoras de factoría que sirven para realizar empalmes de fibras ópticas en la fabricación de elementos electro-ópticos (amplificadores, compensadores, etc.) o laboratorios de investigación.

Las fusionadoras de campo permiten unir las fibras multimodo: G651, EIA-492 o ISO/IEC 793 y las monomodo: G652, G653, G654, G655, G656 y G657.
Existen dos tipos principales de fusionadoras de campo de fibras individuales, que se diferencian por el tipo de alineamiento que utilizan para unir las fibras: fusionadoras de alineamiento del núcleo y fusionadoras de alineamiento del revestimiento.

Las máquinas de alineamiento del núcleo son las que ofrecen mejor calidad, ya que la luz que viaja por las fibras, lo hace por los núcleos, por lo tanto el alineamiento de los mismos minimizará las pérdidas de señal óptica que se puedan producir en la unión; por esto se utilizan principalmente para empalmar fibras monomodo, aunque, por supuesto, también pueden empalmar fibras multimodo. Las máquinas de alineamiento del revestimiento son muy adecuadas para unir fibras multimodo, pero también se pueden utilizar en empalmes de fibras monomodo si los centros de los núcleos coinciden con los centros de los revestimientos (niveles de excentricidad bajos).

Las fusionadoras de alineamiento del núcleo están compuestas por dos piezas con una ranura en forma de V (donde se sitúan las fibras) dotadas de mecanismos de desplazamiento laterales y verticales.
Estas máquinas tienen un precio mayor que las máquinas de alineamiento por revestimiento, ya que disponen de un mayor número de motores y es mejor la calidad de las cámaras y objetivos.

Las máquinas de alineamiento por revestimiento disponen de una pieza que tiene una ranura en forma de V sobre la que se colocan las fibras a unir produciéndose así el alineamiento de los revestimientos de las fibras. Desde hace algunos años, las fibras monomodo que componen los cables, tienen niveles de excentricidad muy bajos. Así pues, para trabajar con cables de fibras monomodo de menos de 15 años también se pueden utilizar máquinas de alineamiento del revestimiento.

¿Qué fusionadora adquirir?
Para seleccionar el tipo de máquina que se adapte mejor a todas nuestras necesidades deberemos analizar los siguientes aspectos:

-    Tipo de alineamiento.Partiendo de la base de que las máquinas de alineamiento del núcleo ofrecen mejores características que las de alineamiento del revestimiento, debemos tener en cuenta que: para fibras monomodo y mínimas pérdidas (sector telecomunicaciones) lo más recomendable es una máquina de alineamiento del núcleo y para realizar empalmes en fibras monomodo con pérdidas razonables (FTTx, CATV, LAN, etc.) o fibras multimodo (LAN, control industrial, etc.) se puede utilizar cualquier tipo de fusio-nadora.  
-    Costes. Las máquinas de alineamiento del núcleo tienen un precio más elevado (del orden  de un 35%) que las máquinas de alineamiento del revestimiento.
-    Condiciones medioambientales. Es conveniente seleccionar entre las diferentes opciones del mercado la máquina que soporta las condiciones de temperatura, humedad y altitud a las que se necesita trabajar, así como resistencia a las vibraciones en el transporte, golpes, suciedad etc.. Para trabajos en interiores los requerimientos son muy elementales, pero en exteriores se necesitan mayores márgenes.
-    Servicio postventa. Las máquinas son instrumentación de alta precisión, que necesitan reajustes periódicos y rápidas reparaciones, por lo que es conveniente disponer de un buen servicio técnico postventa a nivel nacional.

El empalme mecánico
Un empalme mecánico consiste en la unión de los dos extremos de las fibras en un soporte mecánico para permitir la alineación de los recubrimientos y mediante pegamentos o sistemas de presión evitar la separación de las fibras. Su interior está impregnado de gel igualador de índice con el fin de reducir las  pérdidas de inserción y las pérdidas de retorno producidas por las reflexiones de luz que se generan debido a las diferencias de los índices de refracción del núcleo de las fibras y el aire.
El soporte mecánico dispone de una ranura que permite el alineamiento de los revestimientos de las fibras y suele tener forma de V, lo que confiere una gran precisión al alineamiento.

Para poder utilizar un empalme mecánico es necesario que las fibras a unir tengan niveles de excentricidad muy bajos o, lo que es lo mismo, que el centro del núcleo coincida con el centro del revestimiento, ya que, de no ser así las pérdidas de inserción que se producirían en los mismos serían  muy elevadas, sobre todo en empalmes de fibras monomodo.
Debido a lo tedioso, complejo y delicado del montaje y a la importancia que representaba la estabilidad mecánica de sus componentes los empalmes mecánicos han sido utilizados principalmente en los laboratorios de ensayos, en instalaciones interiores y con fibras multimodo.

Los avances tecnológicos experimentados en los últimos años han permitido el desarrollo de empalmes mecánicos fáciles de realizar, robustos, fiables, de pequeño tamaño y precio reducido.
Los empalmes mecánicos de Fujikura FMSEZ-025/09 son un ejemplo de empalmes de alta calidad y pequeño tamaño (40 x 4 x 4 mm) que se pueden instalar en las bandejas de las cajas de empalme y permiten realizar empalmes de fibras monomodo y multimodocon protección primaria de 250 µm y 900 µm. (Figura 6).
Se montan en menos de 3 minutos con muy pocas herramientas, que se transportan en un pequeño maletín de plástico (figura 7).
Una vez montados, sujetan los recubrimientos de las fibras y las protecciones primarias de forma independiente evitando así que las fibras puedan rotar en su interior.

Características y montaje
Las características técnicas de los empalmes mecánicos de Fujikura FMSEZ-25/09 son las siguientes: Diámetro del recubrimiento: 250 µm / 900 µm. Pérdidas de inserción típicas (promediadas): <0,1 dB. Reflexión: >40 dB. Tipos de fibras: monomodo/multimodo. Tiempos de instalación: <180 s (preparación de fibra incluida). Dimensiones: 40 mm x 4 mm x 4 mm. Rango temperatura: -40 a +80 ºC.

Para la realización del empalme se siguen los siguientes pasos:
1. Colocar el empalme en el útil de montaje. 2. Abrir el empalme. 3. Colocar la fibra en el soporte correspondiente con aproximadamente 4 cm de fibra en el extremo. 4. Pelar la fibra. 5. Limpiar. 6. Cortar. 7. Colocar en el útil. 8. Repetir los pasos del 3 al 7 para la otra fibra. 9. Cerrar el empalme. 10. Liberar las fibras y sacar el empalme. Estos pasos se muestran en la Figura 8.

¿Qué tipo de empalme es mejor?
Los empalmes por fusión se utilizan sobre todo con fibra monomodo y basándonos en  razonamientos de calidad técnica podemos asegurar que los empalmes por fusión son los mejores ya que ofrecen menores pérdidas de inserción y altas pérdidas de retorno (menores reflexiones), pero existen otras razones que hay que tener en cuenta al decidir el tipo a utilizar, éstas pueden ser: económicas, tecnológicas y  logísticas.
En cuanto a las razones económicas, se debe tener en cuenta que los empalmes mecánicos requieren una inversión inicial menor (1200 a 1500 euros dependiendo de la calidad de las herramientas) que la necesaria para los empalmes por fusión (6500 a 10000 euros, dependiendo de la calidad y precisión de la máquina y herramientas), pero el coste del material fungible para la realización de cada empalme mecánico (aprox. 5 euros) es más elevado que para los empalmes por fusión, ya que una vez realizados solamente es necesario utilizar un protector termo contráctil con refuerzo metálico cuyo coste es reducido (aprox. 0,25 euros/u).

Las razones tecnológicas vendrán marcadas por el tipo de industria en la que se realicen los empalmes. En el sector de telecomunicaciones y redes de CATV, se utilizan fibras monomodo y donde las longitudes de los cables sean elevadas se requerirán empalmes con bajas pérdidas de inserción, por lo que el empalme por fusión es el más adecuado, pero en enlaces de cortas distancias (FTTx) se podrán utilizar ambos métodos. El sector de seguridad, suele utilizar fibras multimodo y cortas distancias por lo que también se podrán utilizar los dos tipos de empalme. Las redes LAN utilizan fibras monomodo y multimodo, generalmente, cortas distancias; por lo tanto cualquier solución es adecuada. Para el sector de control industrial (industrias aeronavales, automovilística, control de edificaciones, sensores en áreas peligrosas, etc.) las fibras son multimodo y las distancias muy cortas; por lo tanto también los empalmes mecánicos son adecuados.
En cuanto a los condicionantes logísticos hay que tener en cuenta que el espacio necesario para la realización de empalmes mecánicos es menor que el que se necesita para los empalmes por fusión y que para estos últimos es preciso energía, aunque en los últimos años proviene de baterías, la realización de los empalmes mecánicos no requiere ningún tipo de alimentación.

Estas características hacen que los empalmes mecánicos sean muy adecuados para realizar reparaciones rápidas, aunque en algunos casos, éstas sean provisionales.

Autor: Pedro Notario, Director Técnico TELECOM-UNITRONICS

Más información o presupuesto