La atenuación inducida por hidrógeno-es un aumento en la pérdida óptica que puede ocurrir cuando el hidrógeno molecular llega a la fibra óptica de sílice y produce una absorción temporal o reacciona con sitios defectuosos en el vidrio. Es una verdadera consideración de confiabilidad-a largo plazo en algunos entornos de cable, pero no debe tratarse como un modo de falla universal para las redes de fibra exteriores. El diseño moderno de la fibra y la construcción adecuada del cable han reducido sustancialmente el riesgo en aplicaciones terrestres normales.
Por lo tanto, la cuestión de ingeniería no es simplemente si un cable contiene gel, metal o material que bloquee el agua. Se trata de si el sistema de cable completo puede generar o admitir suficiente hidrógeno, durante el tiempo suficiente, para afectar la fibra instalada. Esa evaluación debe considerar la categoría de fibra, los componentes del cable, la exposición a la humedad, los elementos metálicos, las fuentes externas de hidrógeno, el sellado y el entorno de servicio esperado.
¿Qué es la atenuación inducida-por hidrógeno?
Las moléculas de hidrógeno son lo suficientemente pequeñas como para difundirse a través de muchos materiales de cables y eventualmente ingresar al vidrio de sílice. Una vez que el hidrógeno llega a la fibra, es necesario distinguir dos efectos generales. El hidrógeno molecular puede producir características de absorción mientras el hidrógeno está presente en el vidrio, y parte de esta contribución puede disminuir si se elimina la exposición. El hidrógeno también puede reaccionar con sitios defectuosos susceptibles en la sílice y crear una absorción relacionada con el OH-, lo que puede producir cambios de atenuación más persistentes.
Esta distinción es importante porque la "pérdida de hidrógeno" no es automáticamente sinónimo de falla permanente del cable. La gravedad y la reversibilidad dependen del diseño de la fibra, la concentración de hidrógeno, la temperatura, el tiempo de exposición y el mecanismo químico involucrado.
¿De dónde puede venir el hidrógeno en un cable óptico?
El hidrógeno dentro de un cable puede provenir de más de una vía. Los mecanismos más relevantes están asociados con los materiales de los cables, la humedad y los componentes metálicos, o un entorno externo rico en hidrógeno-.
Humedad y elementos metálicos.
En construcciones de cables que contienen armadura metálica, elementos de refuerzo, cintas u otros componentes metálicos, la humedad puede crear condiciones para la corrosión o reacciones galvánicas que generan hidrógeno. La guía actual de la UIT para cables ópticos terrestres señala específicamente que se puede generar hidrógeno en presencia de humedad y elementos metálicos. Por esta razón, el sistema de corrosión, la barrera contra el agua, la integridad de la vaina y la interacción entre diferentes materiales deben evaluarse en conjunto en lugar de tratar la armadura de acero por sí sola como el problema.
Por lo tanto, para rutas enterradas, la selección de cables debe reflejar las condiciones del suelo y la protección mecánica requerida. Aenterrar-directamente el cable de fibra ópticapuede requerir legítimamente protección metálica en un proyecto y una estructura no-metálica en otro. La elección correcta depende de los requisitos ambientales, de aplastamiento, de roedores, de rayos, de conexión a tierra y de corrosión.
Compuestos de cables y materiales poliméricos.
Algunos componentes del cable pueden liberar pequeñas cantidades de hidrógeno bajo condiciones químicas, de temperatura o de envejecimiento particulares. Sin embargo, no es exacto suponer que cada gel de relleno tradicional sea una fuente importante de hidrógeno. Las formulaciones difieren y algunos sistemas de llenado de cables también pueden contener ingredientes que eliminan el hidrógeno-. La calificación del material debe basarse en los datos del proveedor y en pruebas de envejecimiento apropiadas en lugar de una simple regla de "gel versus seco".
Para obtener una visión más amplia de las funciones y la selección de cubiertas, cintas, compuestos de relleno, miembros de resistencia y otros componentes, consulte laguía de materiales del cable de fibra óptica.
Entrada externa de hidrógeno y humedad.
Los cables también pueden estar expuestos al hidrógeno generado fuera del cable, particularmente en entornos industriales especializados, de fondo de pozo, de alta-temperatura, presurizados o químicamente agresivos. Un cierre o sellado deficiente de la funda no es una fuente directa de hidrógeno en sí mismo, pero el ingreso de humedad puede acelerar la corrosión y las interacciones de materiales que aumentan la generación de hidrógeno. Por lo tanto, para empalmes y transiciones, la calidad del sellado sigue siendo parte de la estrategia de control del hidrógeno-.
Por qué 1383 nm son más importantes que 1310 nm o 1550 nm
Un error técnico común es describir 1310 nm y 1550 nm como los principales picos de absorción de OH causados por el hidrógeno. Son ventanas de transmisión importantes, pero la característica de absorción de agua/OH más-conocida en la fibra monomodo- estándar es de alrededor de 1383 nm.
La corrienteRecomendación UIT-T G.652especifica, para la fibra G.652.D, un coeficiente de atenuación máximo de 0,40 dB/km a 1383 ± 3 nm después del envejecimiento por hidrógeno. La misma Recomendación señala que la prueba de tipo envejecimiento por hidrógeno-para la fibra B-652.D se realiza de acuerdo con la norma IEC 60793-2-50. lo últimoCEI 60793-2-50cubre las especificaciones de productos de fibra monomodo-clase B, incluidas las categorías de fibra B-652.
Esto no significa que el hidrógeno no tenga influencia en otras longitudes de onda. El hidrógeno molecular y las reacciones relacionadas con el hidrógeno-pueden crear características espectrales adicionales y el impacto del sistema depende en última instancia de la banda operativa y el presupuesto del enlace. Sin embargo, para la calificación práctica de la fibra G.652.D moderna, la región de 1383 nm es un punto de referencia clave y no debe reemplazarse por una declaración genérica sobre "picos de OH en 1310 y 1550 nm".
¿Es el hidrógeno una causa común de fallas en los cables de fibra terrestre?
El hidrógeno es una consideración de diseño importante, pero su riesgo debe indicarse en proporción a la aplicación. Una guía reciente de la UIT para cables ópticos terrestres señala que la generación de hidrógeno se convierte en un problema sólo en casos limitados cuando se utilizan un diseño apropiado de fibra y cable. Esto es consistente con la evolución de la moderna fibra monomodo-de bajo pico-de agua-y de materiales de cable mejorados.
La implicación práctica es que los equipos del proyecto deberían evitar dos errores opuestos: ignorar el hidrógeno en entornos donde puede acumularse y tratarlo como la causa dominante de atenuación en cada cable exterior envejecido. La flexión, la tensión mecánica, las cubiertas dañadas, los empalmes deficientes, la contaminación del conector, los daños relacionados con el agua-y los defectos de instalación también pueden reducir el margen óptico.
Cómo diagnosticar una presunta atenuación-inducida por hidrógeno
Las pérdidas relacionadas con el hidrógeno-deben diagnosticarse con evidencia y no inferirse únicamente de la antigüedad del cable. Una investigación útil normalmente combina varias observaciones:
- Compare la atenuación actual con los registros de pruebas de puesta en marcha o aceptación-.
- Mida la atenuación en las longitudes de onda operativas y, cuando la especificación de la fibra y el equipo de prueba lo permitan, examine la región de 1383 nm o una traza de atenuación espectral más amplia.
- Compruebe si el aumento se distribuye a lo largo de la fibra o se concentra en un empalme, doblez, cierre o sección de cable dañada.
- Compare las fibras vecinas en el mismo cable y, si es posible, las fibras en secciones de cable adyacentes.
- Inspeccione la ruta para detectar entrada de humedad, corrosión, daños en la cubierta, inundaciones, temperaturas anormales o exposición al hidrógeno externo.
- Revise la categoría de fibra y los datos de calificación de envejecimiento del hidrógeno-del fabricante.
Un OTDR es valioso para localizar eventos reflectantes, pérdidas excesivas localizadas y cambios a lo largo de un tramo, pero una traza de OTDR por sí sola no prueba que el hidrógeno sea la causa principal. un más ampliopruebas de cables de fibra opticaEl programa debe combinar los resultados de OTDR con mediciones de atenuación o pérdida de inserción-, especificaciones de producto y evidencia ambiental.
Medidas de diseño de cables específicas para reducir el riesgo de hidrógeno
1. Especificar fibra moderna con rendimiento de envejecimiento-de hidrógeno verificado
La selección de fibras es la primera capa de control. Para redes terrestres monomodo-convencionales,Fibra monomodo-G.652.Destá diseñado con un rendimiento máximo de agua-bajo e incluye un requisito de envejecimiento de hidrógeno-alrededor de 1383 nm. Las especificaciones del proyecto deben hacer referencia a la categoría de fibra aplicable y a los requisitos de prueba en lugar de depender únicamente de la atenuación nominal a 1310 nm y 1550 nm.
2. Seleccione materiales para cables de baja-generación de hidrógeno-
Como sistema se deben seleccionar chaquetas, compuestos de relleno, cintas, aglutinantes, revestimientos y otros componentes del cable. El objetivo es minimizar los materiales o combinaciones de materiales que puedan generar hidrógeno durante el envejecimiento-a largo plazo.IEC TR 62690, Efectos del hidrógeno en cables de fibra óptica - Directrices, proporciona una referencia industrial específica para evaluar los efectos del hidrógeno en cables de fibra monomodo-.
3. Controlar las vías de humedad y corrosión.
Las barreras contra la humedad, la construcción de revestimientos acústicos, los cierres de empalmes calificados y el diseño metálico{0}}con conciencia de la corrosión pueden reducir las condiciones que generan hidrógeno. En ambientes húmedos o agresivos, la armadura y otros componentes metálicos deben seleccionarse teniendo en cuenta el sistema de corrosión completo. El acero inoxidable puede ser apropiado en algunos diseños, pero no es una respuesta universal para todos los proyectos enterrados.
Para rutas con humedad persistente del suelo o exposición mecánica exigente, compare los disponiblescable de fibra óptica subterráneoestructuras y determinar si la protección metálica o no-metálica se adapta mejor al perfil de riesgo del proyecto.
4. Utilizar materiales absorbentes de hidrógeno-cuando el riesgo lo justifique
ITU-T L.126 y las directrices sobre cables relacionadas reconocen los materiales absorbentes de hidrógeno-como un método para controlar la concentración de hidrógeno dentro de un cable. Un eliminador de hidrógeno es un material formulado para reaccionar con el hidrógeno o capturarlo; no debe confundirse con el polvo -hinchable con agua común o con la cinta bloqueadora de agua-, cuya función principal es limitar la migración del agua.
ElMétodo UIT-T L.126 para estimar la concentración de hidrógeno en cables de fibra ópticaEs útil cuando un diseño requiere una evaluación más formal de la acumulación de hidrógeno-.
5. Comprenda qué cambia un -cable seco-y qué no
Todos los-diseños de cables secos eliminan la inundación convencional o el gel de relleno de partes de la estructura del cable y utilizan elementos de bloqueo de agua- seca en su lugar. Esto puede simplificar el manejo y eliminar una posible fuente de material, pero no hace que un cable sea automáticamente inmune al hidrógeno. La corrosión metálica, otros materiales poliméricos, el hidrógeno externo y las condiciones de sellado aún pueden ser importantes.
Cuando sea deseable la construcción en seco por razones de instalación o mantenimiento, el beneficio de ingeniería debe evaluarse junto con el sistema de materiales completo del cable. Una descripción general de este enfoque de construcción está disponible en el artículo del sitio sobretodo-cable de fibra óptica ADSS seco.
¿Qué aplicaciones necesitan más atención?
El control del hidrógeno merece una revisión más detallada cuando se espera que un cable funcione en un entorno con una fuente de hidrógeno creíble o con condiciones que promuevan la generación de hidrógeno. Los ejemplos incluyen estructuras de cables metálicos húmedos, ciertas-instalaciones enterradas a largo plazo, sitios industriales con hidrógeno externo, entornos de alta-temperatura y otras implementaciones especializadas.
Para las redes troncales FTTx, de acceso, de conductos, aéreas y terrestres ordinarias que utilizan fibra calificada moderna, el hidrógeno debería ser un elemento en una evaluación de confiabilidad más amplia en lugar de una supuesta falla futura. Se deben revisar juntos la estructura del cable, el bloqueo de agua, el diseño mecánico, la calidad de la instalación, la protección del empalme, el margen óptico y la exposición ambiental.
Preguntas frecuentes
¿Puede el hidrógeno dañar permanentemente la fibra óptica?
Puede causar cambios de atenuación persistentes cuando el hidrógeno reacciona con sitios susceptibles en el vidrio, pero no todos los mecanismos de pérdida relacionados con el hidrógeno-son permanentes. La absorción de hidrógeno molecular puede ser parcialmente reversible cuando se elimina la exposición. El comportamiento real depende de la fibra y de las condiciones de exposición.
¿Qué longitud de onda está más asociada con el envejecimiento por hidrógeno en la fibra G.652.D?
La región de calificación clave es 1383 ± 3 nm. ITU-T G.652 especifica el requisito de atenuación en esta longitud de onda después del envejecimiento por hidrógeno para la fibra G.652.D.
¿Todos los-cables ópticos secos son inmunes al hidrógeno?
No. Quitar el gel de relleno elimina una posible contribución del material y puede brindar ventajas de instalación, pero el hidrógeno aún puede provenir de la corrosión metálica, de otros materiales o del ambiente externo.
¿Es la cinta hinchable-agua un absorbente de hidrógeno?
No necesariamente. Los materiales hinchables con agua-estándar están diseñados para bloquear la migración del agua. Los materiales-que absorben o eliminan el hidrógeno- requieren una formulación diseñada específicamente para el control del hidrógeno.
¿Pueden las pruebas OTDR por sí solas confirmar la atenuación inducida por el hidrógeno-?
No. OTDR puede ayudar a localizar pérdidas distribuidas o localizadas, pero la confirmación de la causa raíz-normalmente requiere una comparación con datos de referencia, mediciones de atenuación dependientes de la longitud de onda-, especificaciones del producto y evidencia ambiental o material.
Conclusión
La atenuación inducida por el hidrógeno-se gestiona mejor como un problema de ingeniería de materiales-y-medio ambiente, no como un mecanismo de envejecimiento inevitable. La fibra moderna con bajo-pico de agua-, una cuidadosa selección de componentes, control de humedad y corrosión, cierres calificados y medidas de eliminación de hidrógeno-cuando esté justificado pueden mantener la pérdida óptica-relacionada con el hidrógeno dentro de límites aceptables durante la vida útil del cable.
Para la adquisición y el diseño de redes, el requisito más útil no es "elegir un cable-a prueba de hidrógeno", sino definir la exposición real, la categoría de fibra, la construcción del cable, las pruebas de calificación y la atenuación permitida a largo-plazo. Ese enfoque produce una especificación más confiable para troncales FTTx, redes de comunicaciones eléctricas, troncales enterradas y otras infraestructuras ópticas-de larga duración.