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LA ESQUINA DEL INGENIERO

El siguiente documento es una reimpresion del articulo escrito para la
edicion de Marzo de 1999 de la revista Planta Externa.

Soplando a alta velocidad, Asistencia con Aire, Instalación Push/Pull, Cable soplado con aire, e Inyeccion de Cable; todos describen nuevos métodos para la instalacion del cable en el inetrior de un conducto mediante el uso de aire. A la fecha, el uso primario de estos métodos ha sido instalar el cable de fibra optica.

La instalación de la fibra óptica asistida por aire fue desarrollada y se exploró en los Países Bajos así como el Reino Unido en los 80's. Mientras los métodos de soplado se usan para instalar fibras individuales en tubos en LAN, este artículo se enfocará en la instalación de cables de fibra optica en planta externa. Aunque éste conducto es típicamente subterráneo, el soplado de cable también funcionara para las instalaciones con conductos aereos.

El personal de Planta Externa está muy familiarizado con el método de instalacion del Tirado de Cable. Cruza una guia a través del conducto, ata la guia al cable, y tira de ella arrastrando el cable a través del conducto. La fuerza necesitada normalmente para tirar del cable viene de un cabrestante o mano-por-mano al tirar de la soga. Esta fuerza necesita superar la resistencia friccional del cable para moverlo. La longitud de instalación está limitada por la fuerza máxima permitida en el cable.

La instalación asistida por aire debe superar la misma fuerza friccional para mover al cable, pero hace esto de una manera muy diferente. La fuerza del aire que sopla, primero viene de un dispositivo mecánico que empuja el cable; y segundo, la fuerza del aire mueve el forro aislante del cable, o alternativamente, la fuerza del aire empuja un pistón, proyectil, o portador en el extremo delantero del cable.

Estas dos variaciones del Soplado del Cable son ilustradas debajo:

      

Aunque el dispositivo de empuje es común en ambos métodos, el propósito del flujo del aire a través de la canalización es diferente. En el metodo de Soplado a alta velocidad (HASB), el conducto esta abierto en su totalidad, y el volumen de aire que fluye a traves de el es alto (300-600 cfm). Este "viento" empuja el cable haciendo que este avance. No hay una fuerza tirando en el extremo delantero del cable, sólo una fuerza empujando mecánicamente a la parte de atrás y el aire proporciona una fuerza de arrastre distribuida a lo largo de su longitud.

El método con piston, ata un proyectil o portador al frente del cable. El proyectil se empuja a través de la canalización por la fuerza de la presión del aire, y el proyectil tira del cable, por esto se da el termino de push/pull. Porque la canalización se bloquea, o por lo menos parcialmente por el pistón, este método no requiere tanto flujo de aire como el método de Soplado a alta velocidad, y los flujos de 200 a 300 cfm son típicos durante la instalación tipo push/pull.

Aunque todos los tipos de cable pueden soplarse dentro de un conducto, el Soplado es usado particularmente en la instalacion de cable de fibra optica en Planta Externa.La fibra optica es ligera y flexible. Se desean longitudes largas e ininterrumpidas de cable instalado. Ambos factores son importantes en los métodos de soplado.

En el Tirado de Cable, cuando este pasa por una curvatura de la canalización, la fuerza de tirado en el cable jala realmente del cable en la curvatura. Una fuerza friccional exponencial se crea y esta es muchas veces mayor que la que ocurriría solo con el peso del cable. Así, una acumulación de ángulos de la curvatura reduce enormemente la longitud del tirón. ¿Pero la fibra óptica que se cruza en campo no tiene curvaturas?

El conducto flexible continuo introduce "curvaturas ocultas." Estas son ondulaciones inherentes u olas de memoria de la bobina, como se esboza aquí. Aunque estas olas pueden minimizarse, no pueden ser completamente eliminadas. Los desplazamientos típicos van desde unas pulgadas a un pie, y esto aumenta la tensión de Tirado en factores de 3 a 200. La Referencia [1] nos da detalles teóricos del efecto de ola del conducto y su magnitud.

Aumentando al máximo la distancia del tirado de la fibra óptica se intenta minimizar las ondulaciones del conducto. Pueden ponerse conductos internos con un diámetro de 2 pulgadas o más, pero a un costo mayor. Los conductos multi-célula guardan conductos internos más rectos con un exterior rígido, de nuevo con un costo y una labor adicional. El conducto arado es más directo que el que se coloca en zanjas abiertas. De hecho, tirar de un cable dentro de un conducto interno en una zanja abierta no es práctico. La cantidad de ondulaciones simplemente hace que la distancia del tirado sea demasiado corta. Las curvas del conducto, incluso las ondulaciones, no limitan los procesos de Soplado de cable, sobre todo el Soplado a alta velocidad (HASB), como sucede en el Tirado tradicional. Con el método HASB, no se tira del cable en la curvatura, sino se empuja a través de la curvatura por la fuerza del aire.

En el Soplado tipo Push/pull, el tirón del pistón es compensado parcialmente por la fuerza de empuje del mecanismo. Esto compensa un poco los efectos de la curvatura. Un análisis más detallado de las diferencias de actuación de curvaturas en HASB contra el push/pull puede encontrarse en la Referencia[2].

Para conseguir un mejor desempeño en la instalación del cable soplado, hay varios factores importantes a tomar en cuenta. Primero la flexibilidad del cable. Un cable que es demasiado flexible no puede empujarse apropiadamente sin hacer un manojo. Los cables más tiesos son fáciles de empujar, pero ellos consumen más fuerza doblándose y enderezándose a través de las curvaturas de la canalización.

Es importante escoger el cable apropiado por un soplado óptimo. Aunque la mayoría de los cables de fibra óptica pueden ser soplados, algunos cables se diseñan específicamente por esto. Consulte al fabricante del cable para las recomendaciones.

El tipo de conducto es otro factor significativo para perfeccionar el soplado. Los conductos con costillas circunferenciales o corrugados que rompen el flujo de aire no son satisfactorios. Los conductos de paredes lisas de HDPE son preferibles [3].

También es importante el tipo de conducto y su habilidad para soportar la presión del aire. El conducto debe soportar hasta 130 psi de aire sin que se presenten fugas en este. Los empalmes del conducto son críticos. Los empalmes no deben reducir el diámetro interior del conducto. Los coples para conductos internos deben estar especialmente diseñados para el proceso de soplado, estos están disponibles comercialmente y se recomienda su uso.

Finalmente, un factor muy importante para optimizar el proceso de Soplado es la reducción de fricción. Teóricamente, la longitud máxima que puede soplarse en cualquier situación es proporcional al coeficiente de fricción. Si el coeficiente de fricción puede ser reducido por un factor de tres, la longitud práctica de instalación aumentará en ese mismo factor de tres.

La lubricación es muy importante para un Soplado de Cable óptimo. Una lubricación de fábrica de buena calidad en el interior del conducto es útil. Pero los resultados más consistentes vienen de la aplicación directa en campo antes de soplar el cable con un lubricante especialmente diseñado para esto, como el Prelube™ 2000 de Polywater®. Los lubricantes para el tirado de cable como el Polywater® F, por ejemplo, no trabajan bien para soplar, y se recomiendan lubricantes especiales para el soplado. Generalmente, estos lubricantes se usan en cantidades relativamente pequeñas (3-10 onzas por cada mil pies).

Los resultados de una investigación en la lubricación durante el proceso de Soplado [4] se presentan en el gráfico. En este estudio, la unidad mecánica de empuje se dejó fuera de funcionamiento en una máquina de HASB, y las fuerzas en el cable fueron medidas a diferentes volúmenes y presiones de aire. El flujo de aire empujó un cable de fibra óptica con forro aislante MDPE que se cruzó totalmente a través de un conducto HDPE de pared lisa con múltiples curvas.

El gráfico muestra un coeficiente lubricado de fricción en un rango de 0.08 contra uno de 0.60 para el cable sin lubricar. Para las instalaciones rectas, este nivel de lubricación podría producir un aumento en la longitud de la tirada en un factor de 5. Presión del aire (psi) se traza en el eje X y la fuerza (lbs f) que se necesitó para mover el cable en el eje Y. Una fuerza negativa indica que el cable estaba intentando adelantar en el conducto y tuvo que ser detenido.

Los procesos de soplando generalmente instalan el cable en el conducto a una velocidad más alta que la del tirado. La economía puede ser favorable, sobre todo en trabajos grandes donde el costo de equipo puede amortizarse. La gente en campo informa alrededor de 50,000 pies de cable instalados por día. Los factores del costo se presentan debajo:

Las longitudes largas, ininterrumpidas de cable soplado pueden ser instaladas soplando el cable con unidades en cascada. Esto, o usando las unidades en serie hacer corridas continuas, y puede minimizar la necesidad de la figura en ocho.

El Soplado de Cable requiere una buena planificación y preparación, sobre todo la preparación del conducto. Todas las unidades requieren sellos clasificados según el tamaño del cable para prevenir fugas en la cámara de presión alrededor del cable que entra. Deben obtenerse sellos propiamente clasificados según el tamaño antes de empezar el trabajo.

1. Asegúrese que usted tiene un sistema de conductos propiamente instalado con empalmes firmes a la presión. Pruebe esto sellando un extremo del conducto y presurizando el conducto con un sello de la máquina de soplado. El conducto no debe perder presión de aire en forma significante. Puede soplarse arena y proyectiles en el conducto, y los empalmes de conducto de calidad pobre pueden volar separadamente.

2. Para HASB, cubra el extremo delantero del cable para que no cuelgue del conducto. Asegúrese que usted tiene en su instalación sellos adecuados para soportar la presión de aire para encajar el diámetro exterior del cable que usted está instalando.

3. Limpie, seque, y pruebe el conducto. Si no fue hecho previamente, sople a través del conducto un mandril duro para establecer que el conducto no se aplasta. Entonces sople un portador de espuma firme a través del conducto a presión alta. El portador debe viajar a través del conducto a aproximadamente 100 ft/sec en un conducto limpio. Si hay agua o exceso de suciedad en el conducto, repita el proceso. Si es necesario, seque el conducto con aire.

4. Para las máquinas de aire a alta velocidad (sin ningún proyectil), inyecte la cantidad recomendada de lubricante y extiéndalo soplando a través de él otro portador de espuma. Para las máquinas de tipo pistón, la mayoría del lubricante se inyecta delante del proyectil o pistón y el recto detrás.

5. Enganche la máquina soplando al conducto. Para las máquinas del tipo push/pull, ate el pistón al cable e inserte el pistón en el conducto. Para las máquinas HASP, empuje con la mano unos cien pies de cable en el conducto. Cierre y selle el cable y la cámara de aire de la máquina de soplado. Siga las instrucciones del fabricante de la máquina para todos los funcionamientos.

6. Verifique todo el sistema neumático e hidráulico. ¡Despacio encienda el aire y mire como avanza!

La instalación asistida por aire del cable de fibra óptica ha demostrado ser práctico y "barato". La tecnología no sólo está ganando popularidad en el EE.UU. y Europa, también a lo largo del mundo. El proceso es bastante diferente de tirar y requiere un enfoque en factores diferentes a los del tirado. Un instalador puede aprender rápidamente y puede usar los métodos asistidos por aire atendiendo a estos factores.

[1]"Analysis of Duct Displacement Factor in Fiber Optic Pulling." J. M. Fee et al, 1997
[2]"Installation of Fiber Optic Cables in Duct," W. Griffioen, Plumettaz S. A., 1993
[3]"The Use of the High Air-Speed Blown-Cable System for Placing Optical-Fiber Cables in Ducts," P. R. Briggs et al, NFOEC Conference, 1993
[4]"Analysis and Measurement of Friction in High Speed Air Blowing Installation of Fiber Optic Cable," J. M. Fee et al, NFOEC Conference, 1995

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