Guía para principiantes sobre materiales de fibra óptica

cables de fibra óptica Hemos avanzado en nuestros sistemas de comunicación. Sin embargo, el verdadero secreto de la conectividad fluida reside en su material. Por ejemplo, la mayoría de las fibras ópticas utilizan finos filamentos de vidrio o plástico. Estos materiales son transparentes, resistentes y duraderos, lo que permite una transmisión de señales fiable a largas distancias. En este artículo, analizaremos en detalle todos los tipos de materiales de fibra óptica. Así que, sigue leyendo este blog y descubre cómo el mundo se mantiene conectado.

Figura n.º 1 Materiales del cable óptico contra incendios

1) Comprensión materiales de fibra óptica

“Los materiales de fibra óptica están compuestos de polímeros finamente elaborados (plástico) o vidrio (sílice) que son muy translúcidos y permiten que la luz pase a través de ellos con muy poca pérdida” 

• Características principales de los materiales de fibra óptica

• Alta transparencia: El vidrio (sílice) y el plástico son altamente transparentes, lo que permite el paso de la luz con mínima pérdida. Esto resulta en una transmisión eficiente de datos a distancia. 

• Ligero y flexible: Las fibras son mucho más ligeras que los cables de cobre. Además, son más fáciles de doblar y girar sin romperse, lo que simplifica el proceso de instalación. Gracias a su ligereza y flexibilidad, la fibra óptica se adapta perfectamente a espacios reducidos o configuraciones complejas, lo que la convierte en una solución práctica para ahorrar espacio. 

• Alta durabilidad y resistencia: La fibra óptica tiene una larga vida útil gracias a materiales resistentes como el Kevlar, recubrimientos protectores y capas resistentes a la humedad que se utilizan en su construcción. Estos cables resisten la intemperie, la flexión y los impactos. Con un cuidado adecuado, pueden durar décadas y seguir siendo una solución fiable gracias a su longevidad.

• Resistencia al calor y al fuego: Algunos de los materiales utilizados en los cables de fibra óptica están diseñados para resistir el calor e incluso el fuego. A diferencia de los cables metálicos, la fibra óptica no se sobrecalienta ni produce chispas, lo que la hace más segura para su uso en edificios, fábricas u otras zonas de alto riesgo.

2) ¿Qué materiales son? Cables de fibra óptica ¿Hecho de?

Los materiales utilizados en los cables de fibra óptica Permiten el paso de la luz para que se pueda transmitir la información. Dado que cada componente de un cable de fibra óptica tiene una función individual, los materiales deben ser robustos, transparentes y duraderos. ¡Profundicemos!

i) Material del núcleo: por donde viaja la luz  

El núcleo de un cable de fibra óptica es la parte central transparente por donde viaja la luz. Debe estar hecho de un material que permita que la luz lo atraviese con mínimas pérdidas.  

• Vidrio (fibras a base de sílice): La mayoría de los cables de fibra óptica utilizan vidrio altamente purificado fabricado a partir de sílice (SiO₂). Este vidrio es extremadamente transparente, lo que permite la transmisión de la luz a largas distancias sin perder intensidad. El internet rápido y las comunicaciones a larga distancia requieren vidrio.    

• Plástico (fibra óptica plástica, POF): Algunos cables utilizan plástico en lugar de vidrio. Estas fibras plásticas son más fáciles de usar, económicas y flexibles, lo que las hace adecuadas para distancias cortas, como redes domésticas y sistemas de automóviles. No son compatibles con redes de larga distancia, ya que el plástico no transmite la luz con la misma intensidad que el vidrio.

Figura n° 2: ¿Qué materiales se pueden utilizar para fabricar hilos de fibra óptica?

ii) Material de revestimiento: mantiene la luz en el interior  

El revestimiento es la carcasa que sujeta el núcleo. Impide que la luz escape de la fibra mediante reflexión interna total, lo que garantiza que la luz se conserve en el núcleo.  

• Vidrio (revestimiento a base de sílice): Para cables de alto rendimiento, se utiliza un revestimiento de vidrio, ya que posee un índice de refracción más bajo que el del núcleo. Esto facilita la transmisión de la luz.  

• Vidrio dopado con flúor: La adición de flúor a un vidrio especial reduce el índice de refracción, lo que garantiza una señal más clara al minimizar la pérdida de señal.  

• Revestimiento a base de polímeros: Este tipo, utilizado en algunas fibras ópticas plásticas (POF), utiliza una cubierta de plástico para mejorar la flexibilidad. Sin embargo, esto conlleva una mayor atenuación de la señal, especialmente a largas distancias.  

iii) Recubrimiento y amortiguación: protección contra daños  

Debido al diámetro reducido de los cables, es necesario contar con una capa protectora para protegerlos de arañazos, humedad y dobleces.  

• Recubrimientos de polímero de acrilato: La mayoría de las fibras ópticas están recubiertas con estos polímeros para mayor protección contra la humedad, el polvo y la deformación. Esto evita que el núcleo de vidrio o plástico se rompa.

• Recubrimientos de poliimida: Se trata de cables que se utilizan en el ámbito aeroespacial y de máquinas industriales y que están diseñados para soportar temperaturas extremas o entornos exigentes.

iv) Materiales de refuerzo

Para proteger las delicadas fibras de vidrio de la tensión, la flexión y los daños externos, se utilizan materiales de refuerzo en los cables de fibra óptica. Las opciones más populares son las siguientes:

• Kevlar Es un hilo de aramida por su ligereza, flexibilidad y resistencia al estiramiento. 

• Para situaciones de alta tensión, como cable aéreo de fibra óptica y los cables submarinos, el alambre de acero proporciona durabilidad adicional. 

• Los elementos de resistencia dieléctrica y las varillas de fibra de vidrio proporcionan soporte estructural manteniendo la flexibilidad. 

Estos materiales garantizan que el cable resista las inclemencias del tiempo y las fuerzas de tracción durante la instalación. La selección adecuada de materiales de refuerzo de fibra óptica depende de la aplicación, ya sea en interiores, exteriores o industriales.

Además, un usuario de Qoura llamado Steve Blumenkranz, ingeniero mecánico, también compartió sus opiniones sobre los materiales de fibra óptica. Añadió que el vidrio dopado con dióxido de gemranio o el plástico son materiales de uso común.

3) Material de la cubierta del cable de fibra óptica

La cubierta de un cable de fibra óptica es la capa más externa que lo rodea y lo protege de diversos daños. Protege los sensibles componentes internos de la humedad, el calor, los productos químicos y cualquier impacto físico. 

Las cubiertas de fibra óptica suelen estar fabricadas con materiales plásticos de alta durabilidad, resistentes a los arañazos y con una larga vida útil. Entre ellas, las más importantes son las siguientes:

i) Cloruro de polivinilo (PVC): El cloruro de polivinilo es un polímero sintético fabricado a partir de monómeros de cloruro de vinilo mediante un proceso de polimerización. Este tipo de material para revestimiento es rentable, flexible y resistente al fuego; el PVC es la opción más popular. Protege eficazmente contra daños por humedad e incluso daños físicos menores, lo que resulta ideal para cables interiores como redes de oficina o conexiones de internet domésticas. Sin embargo, el PVC no puede utilizarse en aplicaciones que requieran altas temperaturas, ya que libera humos tóxicos al quemarse.

Figura n.º 3 Material de la cubierta del cable de fibra

ii) Polietileno (PE): El PE es un polímero termoplástico más ligero producido a partir de monómeros de etileno. Es ideal para cables exteriores y subterráneos, ya que es resistente al agua, a los productos químicos y a los rayos UV. No se degrada fácilmente en condiciones climáticas adversas, por lo que se utiliza en cables de fibra óptica subterráneos, en zonas industriales e incluso bajo los océanos.

iii) Lámparas de baja emisión de humo y sin halógenos (LSZH): A diferencia del PVC, los plásticos LSZH no liberan gases tóxicos durante la combustión, lo que los hace ideales para lugares sensibles a la seguridad, como hospitales, escuelas o áreas públicas concurridas. 

iv) Elastómero termoplástico (TPE) y poliuretano (PU): Estos materiales demuestran elasticidad y resiliencia, lo que permite su uso en cables que se doblan con frecuencia, como los utilizados en brazos robóticos y vehículos. El PU se utiliza en aplicaciones industriales y militares gracias a su excepcional resistencia al aceite, a los productos químicos y a la abrasión.  

5) Observaciones finales

En resumen, el desarrollo de la fibra óptica demuestra las innovaciones logradas en las comunicaciones modernas de alta velocidad y larga distancia. Sin embargo, esto solo es posible si se eligen materiales de alta calidad; de lo contrario, habrá que asumir los costos de mantenimiento y reparación. 

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