Come evitare di schiacciare il cavo in fibra durante l’installazione
Mantenere il diametro minimo di curvatura (MBD) è fondamentale per una buona prassi di installazione dei cavi in fibra. Il diametro minimo di curvatura (talvolta definito raggio minimo di curvatura) non viene mantenuto quando il cavo in fibra ottica viene installato su piccoli rulli. Infatti, l'uso di rulli a canale e guide angolari non è consentito. Secondo gli esperti, la causa più comune di danneggiamento dei cavi è l'uso di rulli di piccolo diametro. L'integrazione di rulli posacavi nella progettazione dell'installazione è un modo importante per mantenere l'MBD.
In questo articolo vengono descritte la ricerca e la fisica dello schiacciamento delle fibre. Si esplora inoltre l'impatto dell'integrazione di rulli posacavi nella progettazione dell'installazione. Poiché il rullo posacavi è una superficie fissa, la domanda è: "Quanta tensione viene aggiunta a una trazione?"
Come viene schiacciata la fibra.
I dati di ricerca sulle forze di schiacciamento e sulle limitazioni del diametro di curvatura sono stati pubblicati in un articolo del 2011 presentato da Corning Cable all’International Wire and Cable Symposium (IWCS). In questo studio è stato progettato e utilizzato uno speciale apparato per testare i cavi in fibra ottica in varie combinazioni di carico, raggio di curvatura e angolo di contatto. Sono stati testati diversi tipi di cavi in fibra di diversi produttori e tutti hanno mostrato segni di danneggiamento quando sono stati tirati con troppa tensione o curvati con un raggio troppo piccolo. Questo è ciò che i produttori di cavi chiamano “Andare oltre i limiti”. Il grafico 1 mostra la relazione tra carico di installazione e diametro di curvatura.
Grafico 1: Viene illustrata la relazione tra tensione di trazione e diametro di piegatura.
Ciò dimostra che quando i carichi di installazione sono troppo elevati o quando il diametro della puleggia è troppo basso, il cavo in fibra potrebbe danneggiarsi. “Oltre i limiti”, la tensione della parete laterale è troppo elevata e diventa una forza schiacciante.
Lo studio IWCS ha ulteriormente confermato che anche un angolo di contatto limitato (superficiale) può danneggiare la fibra. “Un angolo di contatto di appena 10 gradi provoca lo stesso danno di uno di 90 gradi.” Una curva di 10 gradi è poco profonda, quasi impercettibile. Vedere lo schema 1 qui sotto.
Schema 1
Il diametro di curvatura ha un’influenza diretta sulla forza di schiacciamento della parete laterale. L’angolo di contatto no.
In altre parole, tirare il cavo su ruote, rulli o normali rulli posacavi causerà dei danni anche se sembra che venga tirato diritto. Anche lo spostamento del cavo lungo il bordo di un tombino o di un armadio o cabinet può causare danni, poiché questi bordi agiscono come piccole curve di contatto. Pertanto, l’intensità dell’angolo di contatto non è un fattore importante; ciò che conta è piuttosto il raggio della curvatura.
In un rullo posacavi standard, mostrato qui, ogni piccolo rullo conferisce una forza laterale (o di schiacciamento) al cavo in fibra.
Cos’è la forza di schiacciamento? Come viene determinata?
La forza di schiacciamento è la relazione tra la forza di trazione e il raggio di curvatura. Quando un cavo viene tirato in una curva, la forza di schiacciamento (della parete laterale) è inversamente proporzionale alla lunghezza del raggio di curvatura. Man mano che il raggio diminuisce, la forza esercitata sulla parete laterale aumenta. La forza di schiacciamento/sulla parete laterale è determinata dalla seguente equazione:
Gli standard di settore definiscono chiaramente la forza di trazione massima per i cavi in fibra ottica. Per la maggior parte delle fibre negli impianti esterni, il carico di installazione è limitato a meno di 600 lbf (2700 N). I produttori di cavi limitano anche il raggio di curvatura in base al diametro del cavo. Gestendo il raggio di curvatura è possibile evitare forze laterali che schiacciano e danneggiano la fibra. Un tipico rullo a labbro progettato per cavi di alimentazione ha un diametro di 5 in. (13 cm). Questo valore è quattro volte inferiore all’MBD suggerito per un cavo in fibra ottica da 72 fili.
Questo tipica puleggia ha un diametro esterno di 18 cm, ma il diametro del mozzo è di soli 13 cm.
La resistenza minima allo schiacciamento per i cavi in fibra ottica è indicata in Telcordia GR 20 CORE2 a 1.500 lb/ft (21,9 kN/m). La tensione massima consigliata della parete laterale è pari al 50% di tale valore. Lo studio IWCS ha dimostrato che la fibra può essere danneggiata da carichi pari a soli 200 lbf (0,9 kN) tirati attorno a una ruota da 15 cm. In questo scenario la forza esercitata sulla parete laterale è pari a 800 lbf/ft (12 kN/m). Ciò è in linea con le attuali indicazioni relative alle pareti laterali.
| Contenuti connessi: Misurazione dell’attrito di trazione del cavo con il test della bobina |
La forza esercitata sulla parete laterale è amplificata nelle curve a raggio stretto. È questa la forza che danneggia la fibra. La gestione di questa forza laterale diventa ancora più critica con un numero maggiore di fibre.
Cosa sono i rulli posacavi per cavi in fibra?
I rulli posacavi per cavi in fibra sono uno dei tanti dispositivi utilizzati per il posizionamento dei cavi e sono necessari per garantire che il cablaggio in fibra ottica sia protetto durante l’installazione, in particolare quando si posizionano nuovi cavi in fibra ottica con un grande numero di fili. I rulli posacavi vengono utilizzati per proteggere i cavi in fibra ottica durante l’installazione, creando un “percorso” che consente al cavo di compiere una graduale curva di 90° per facilitarne il passaggio attraverso tombini, condotti, ecc.
Un rullo posacavi standard è composto da una serie di rulli su un telaio che funge da guida per garantire che il cavo in fibra ottica venga tirato lungo un raggio di curvatura adeguato per evitare la rottura delle fibre di vetro che costituiscono il nucleo del cavo. Finora, per far passare il cavo dentro/fuori da aree quali tombini e pozzetti attraverso condotti sotterranei e in aria sui pali della luce è stato utilizzato un rullo posacavi standard. In teoria il cavo dovrebbe scorrere lungo i rulli, e i rulli fungono da guida per garantire che il cavo non venga mai piegato al di sotto del suo raggio di curvatura minimo.
Tuttavia, questo metodo non si è rivelato affidabile per prevenire le rotture. I rulli stessi si sono rivelati un problema, in quanto esercitano una pressione di contatto eccessiva sul cavo, provocandone la rottura quando il cavo si piega da un rullo all’altro. Il cavo presenta una leggera flessione su ciascun rullo, pertanto il raggio di curvatura in questione è dato da ciascun piccolo rullo piuttosto che dall’intero blocco. Inoltre, ogni piccolo rullo è solitamente al di sotto del diametro minimo di curvatura. In passato, questo problema veniva risolto temporaneamente modificando i rulli posacavi con tubi divisi e sagome in acciaio per garantire un percorso più costante del cavo.
Dopo approfondite ricerche e test, i rulli posacavi per cavi in fibra sono stati progettati e sviluppati in una versione completamente nuova: un blocco dal corpo solido, da utilizzare specificatamente per il posizionamento di cavi in fibra ottica. Utilizzando un nuovo design pieno e delicatamente curvo, gli installatori sono riusciti a fornire un contorno liscio, a mantenere il raggio di curvatura richiesto del cavo in fibra ottica e ad eliminare la rottura del cavo causata dal contatto e dalla pressione sulla parete laterale, a differenza dei rulli tradizionali.
Il rullo posacavi migliore ha un raggio ampio con un canale dal diametro liscio.
Misurazione della tensione del cavo e delle forze laterali in un rullo posacavi per cavi in fibra.
Il rullo posacavi per cavi in fibra crea essenzialmente un canale liscio e ad ampio raggio per dirigere il cavo in fibra ottica durante l’installazione. Ciò significa che il cavo si muove lungo la superficie con un certo grado di attrito, determinando un aumento della tensione nominale.
| Contenuti connessi: Coefficiente di attrito nella trazione dei cavi — Parte 1 |
Per determinare il coefficiente di attrito, due diversi rulli posacavi per cavi in fibra sono stati montati su un dispositivo di prova. È stata aggiunta una controtensione a un cavo in fibra ottica mentre veniva tirato sulla superficie mediante un argano a velocità costante. La forza di tensione è stata misurata utilizzando una cella di carico. Questa forza è stata utilizzata per calcolare a ritroso i valori del coefficiente di attrito sulla superficie del rullo posacavi. In questo caso, è stato usato il Pull-Planner™ di Polywater per derivare iterativamente il COF (µ).
Le plastiche lisce solitamente utilizzate in questi dispositivi di installazione presentano un basso attrito e funzionano bene con i cavi in fibra ottica. I lubrificanti per cavi ad alte prestazioni riducono ulteriormente il COF, anche su superfici a basso attrito. Di seguito i risultati.
Rullo posacavi per cavi in fibra A
Diametro = 40 in. (100 cm)
Lunghezza dell’arco = 24 in. (60 cm)
Tin = 50 lbf (222 N)
Rullo posacavi per cavi in fibra B
Diametro = 64 in. (162 cm)
Lunghezza dell’arco = 46 in. (117 cm)
Tin = 50 lbf (222 N)
I rulli posacavi per cavi in fibra aggiungono una breve sezione ad arco alla trazione del cavo con un’aggiunta minima di tensione. L’impiego di rulli posacavi per cavi in fibra garantisce che la tensione della parete laterale o la forza di schiacciamento rimangano basse. Per la stessa tensione in entrata di 50 lbf (222 N), un rullo da 7 in. (18 cm) nello scenario soprastante crea una tensione della parete laterale di 171 lbf/ft (2,5 kN/m). Questa forza si avvicina a quella che inizierà a danneggiare il cavo.
| Contenuti connessi: La pianificazione dei progetti di cablaggio migliora il successo e la sicurezza |
Il COF misurato per il materiale del canale del rullo posacavi per cavi in fibra è ancora più basso all’aumentare della forza della parete laterale, variando da 0,08 non lubrificato a 0,05 lubrificato utilizzando il metodo del banco per la verifica dell’attrito di Polywater. Ciò supporta ulteriormente l’uso di rulli posacavi per cavi in fibra al posto dei rulli e dei blocchi standard comunemente utilizzati nelle installazioni passate.
Tirando le fila
Gli installatori devono essere a conoscenza di queste raccomandazioni sulle buone prassi. Per installazioni di fibre lunghe o con un numero elevato di fili, si consiglia l’uso di rulli posacavi per cavi in fibra. Ciò aumenta le probabilità di un’installazione sicura senza danni al cavo in fibra.
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Bibliografia
1 Quinn, C, Seddon D. 2011. Installation of Fiber Optic Cable Outside the Box. IWCS.
2 Telcordia Technologies. 2013. GR 20 CORE, Generic Requirements for Optical Fiber and Optical Fiber Cable