4.3 Problematiza¸c˜ ao
5.2.7 Curvatura
Os microdutos, singulares ou agrupados, devem ser ensaiados curvando-se em 180 em torno de um mandril, com diˆametro de curvatura igual a 20 vezes o diˆametro externo do microduto singular ou a dimens˜ao min´ıma externa do microduto agrupado a uma temperatura de 25(±5)◦C sem apresentar rupturas ou fissuras. De forma analoga, com o microduto curvado no mandril deve ser poss´ıvel a passagem do gabarito de formato esf´erico de diˆametro 85 (±1)% do diˆametro interno m´edio m´ınimo do cada microduto.[77][74]
Figura 5.10: Curvatura do microduto.
5.2.8
Dobramento repetitivo
Os microdutos, singular ou agrupado, devem suportar 25 ciclos cont´ınuos, com massa de tracionamento de 0,5 kg e diˆametro do mandril igual a 20 vezes o diˆametro externo do microduto singular ou a dimens˜ao m´ınima externa do microduto agrupado, a uma temperatura de 25(±5)◦C, sem apresentar rupturas ou fissuras. O procedimento de teste e montagem do corpo-de-prova na m´aquina de dobramento deve ser conforme ABNT NBR 13518. Ap´os o ensaio deve ser poss´ıvel a passagem de gabarito esf´erico de diˆametro 85 (±1)% do diˆametro interno m´edio m´ınimo do microduto.[77][74]
5.2.9
Impacto
Os microdutos singulares ou agrupados devem suportar 3 impactos distribu´ıdos ao longo de sua extens˜ao, distanciados no m´ınimo de 500 mm, percursos com diˆametro
de 20mm 1mm e superf´ıcie de impacto com raio de 300 mm e a energia de impacto conforme a tabela que segue ABNT NBR 14689, sem apresentar rupturas ou fissuras. Ap´os o ensaio deve ser poss´ıvel a passagem de gabarito esf´erico de diˆametro (85 ±1)% do diˆametro interno m´edio m´ınimo do microduto. A marca no ponto do impacto n˜ao ´e considerada um dano. [77][74]
Tabela 5.3: Impacto nos microdutos
Microduto Energia de Impacto (J)
Rede interna 1
Duto/subduto 3
Diretamente enterrado 15
[77] [74]
5.2.10
Compress˜ao
Os microdutos, singular ou agrupado, devem suportar uma carga de compress˜ao definida, conforme IEC 60794-1-21m´etodo E3, sem apresentar rupturas ou fissuras. Uma hora ap´os o ensaio deve ser poss´ıvel a passagem de gabarito esf´erico de diˆametro 85 (±1)% do diˆametro interno m´edio m´ınimo do microduto. A tabela a seguir determina os valores: [77][74]
Tabela 5.4: Compress˜ao em microdutos
Microduto Carga de compress˜ao (N)
Rede interna 500
Duto/subduto 1000
Diretamente enterrado 2000
[77] [74]
5.2.11
Press˜ao interna
Todos os microdutos devem resistir a uma press˜ao de 1,3 vezes a press˜ao m´axima de instala¸c˜ao, `a temperatura de 40(±2)◦C, por 24 h. A press˜ao m´axima de instala¸c˜ao deve
ser 15bar. Durante o ensaio n˜ao deve haver perda de press˜ao e ap´os o ensaio o microduto n˜ao deve apresentar dano. O ensaio deve ser realizado conforme ABNT NBR 8415.
5.2.12
Coeficiente de atrito
O coeficiente de atrito dinˆamico entre um cabo ´optico e a parede interna do mi- croduto deve ser menor que 0,20 sem o uso de lubrificantes, conforme projeto de norma 03.086.04-061.
5.3
Microcabos
A miniaturiza¸c˜ao dos cabos ´opticos ´e obtida atrav´es de modifica¸c˜oes do seu di- ˆ
ametro e, apesar de possuir equivalˆencia em performance, os microcabos possuem uma menor resistˆencia mecˆanica `a impactos, tor¸c˜oes, compress˜oes e outras solicita¸c˜oes mecˆa- nicas eventuais, do que os cabos tradicionais, justamente pela redu¸c˜ao nos parˆametros dimensionais. Logo, o microcabo, ´e frequentemente instalado no interior de microdutos, afim de minimizar essas fragilidades.
5.3.1
Compara¸c˜ao
Os microcabos ´opticos s˜ao cabos, geralmente, formados pela miniaturiza¸c˜ao de cabos tipo loose. Esse tipo de cabo tem um elemento de tra¸c˜ao em seu interior, mais precisamente no centro, onde os tubos ficam dispostos ao redor desse elemento. J´a nos microcabos, este elemento ´e retirado e a fun¸c˜ao de tra¸c˜ao passa a ser realizada por ele- mentos embutidos na capa do cabo, deixando-os assim soltos dentro da capa. [78]
Assim como os cabos convencionais para instala¸c˜ao, os microcabos tem obrigatori- edade de atender um conjunto de fatores que garantem a confiabilidade do sistema frente `a todas as poss´ıveis situa¸c˜oes mecˆanicas, ambientais, biol´ogicas e etc. que ser˜ao submetidos durante todo o processo, desde `a implementa¸c˜ao, durante a opera¸c˜ao e em suas eventuais manuten¸c˜oes. [78]
Figura 5.12: Miniaturiza¸c˜ao do cabo ´optico - vista de perspectiva. [78]
Para os microcabos, o mais relevante, s˜ao suas dimens˜oes, significativamente me- nores, e seu peso reduzido em compara¸c˜ao com os cabos ´optico convencionais. Como falado anteriromente, os microcabos tem a mesma capacidade em compare¸c˜ao aos cabos tradicionais apresentando diˆametro exterior 44% menor e 64% mais leve. [77]
Figura 5.13: Compara¸c˜ao dos diˆametros entre Microcabos e cabos ´opticos convencionais. [77]
Isso exigiu a redu¸c˜ao dos diˆametros dos tubos termopl´asticos (contendo 12 fibras cada) em 32%, mantendo as suas caracter´ısticas mecˆanicas e ´opticas. [77]
Figura 5.14: Compara¸c˜ao dos pesos entre Microcabos e cabos ´opticos convencionais. [77]
5.3.2
Caracter´ısticas f´ısicas
A Agˆencia Brasileira de Normas T´ecnicas (ABNT) ´e respons´avel por, justamente, regulamentar as normas t´ecnicas a serem seguidas no Brasil. Fazendo referˆencia as reco- menda¸c˜oes da ABNT para os microcabos , nesta se¸c˜ao falaremos sobre os parˆametros em que os microcabos devem cumprir. [81]
Contra¸c˜ao do revestimento
Quando for submetido ao ensaio de contra¸c˜ao, o material do revestimento n˜ao dever´a apresentar contra¸c˜ao maior que 5%, conforme NBR9143.
Escoamento do composto de enchimento
Quando aplic´avel, o microcabo ap´os ser submetido ao ensaio de escoamento do composto de enchimento n˜ao pode apresentar escoamento ou gotejamento do composto, conforme NBR9149.
Ciclo t´ermico
O microcabo deve ser submetido a −20◦C por pelo menos 24 horas. Ap´os esse per´ıodo a temperatura ´e elevada at´e 65◦C, mantendo-a nesse patamar pelo per´ıodo de tempo de pelo menos 24 horas. Devem ser realizados 4 ciclos t´ermicos conforme NBR 13510, ´e tolerada uma varia¸c˜ao do coeficiente de atenua¸c˜ao de 0,4 dB/km conforme NBR 13520.
Penetra¸c˜ao de umidade
O microcabo ´optico, ap´os ser submetido ao ensaio de penetra¸c˜ao de umidade du- rante 24 horas, n˜ao pode apresentar vazamento de ´agua pelas extremidades, conforme NBR 9136.
Resistˆencia a fissura¸c˜ao
O material do revestimento externo n˜ao pode apresentar falha em 10 amostras, quando submetido ao ensaio de resistˆencia `a fissura¸c˜ao durante 24 horas, conforme a NBR 9142.
Dobramento a frio
O revestimento externo do microcabo n˜ao pode apresentar rachaduras, quando submetidos ao ensaio de dobramento `a frio. a (−20 ± 1) graus Celsius ap´os 24h de acondicionamento. O diˆametro m´aximo do mandril deve ser igual a 12 vezes o diˆametro externo do microcabo e devem ser dadas no m´ınimo duas voltas de enrolamento.
Deforma¸c˜ao na fibra ´optica por tra¸c˜ao no microcabo
O microcabo deve suportar uma for¸ca de tra¸c˜ao de uma vez o peso de um quilo- metro de cabo, com um m´ınimo de 500N, sem a transferˆencia de esfor¸cos que provoquem deforma¸c˜ao maior que 0,6% nas fibras quando tracionado e 0,2% ap´os o al´ıvio da tra¸c˜ao medida conforme NBR 13512. Sendo aceit´avel como varia¸c˜ao do coeficiente 0,4dB/km.
Compress˜ao
O microcabo deve suportar uma carga de compress˜ao de 500N com velocidade de aproxima¸c˜ao das placas de compress˜ao de 5mm/min conforme NBR 13507. Ap´os a retirada da carga, ´e tolerada uma atenua¸c˜ao de 0,4dB/km conforme NBR13520. Ap´os o ensaio, a amostra n˜ao pode apresentar trincas ou fissuras no revestimento externo.
Impacto
O microcabo deve suportar trˆes impactos distribu´ıdos ao longo de seu comprimento, distanciados no m´ınimo de 50mm, com uma energia de 1N, conforme NBR 13509. N˜ao pode haver, ap´os o ensaio, varia¸c˜ao de atenua¸c˜ao ´optica maior que 0,1dB.
Curvatura
O microcabo deve suportar cinco voltas em torno de um mandril, com raio de curvatura igual a 20 vezes o diˆametro externo do cabo, conforme NBR 13508. Durante o ensaio, ´e tolerado uma varia¸c˜ao de atenua¸c˜ao de 0,4dB/km conforme NBR 13520. N˜ao pode haver, ap´os o ensaio, trinas ou fissuras no revestimento externo.
Tor¸c˜ao
O microcabo deve suportar dez ciclos de tor¸c˜ao cont´ınuos, conforme a NBR 13513. Durante o ensaio, ´e tolerada uma atenua¸c˜ao de 0,4dB/km conforme NBR 13520. Ap´os o ensaio, n˜ao pode haver trincas ou fissuras no revestimento externo.
Dobramento
O microcabo deve suportar 25 ciclos cont´ınuos, com massa de tracionamento de 0,5kg e raio do mandril igual a 20 vezes o diametro externo do cabo, conforme NBR 13518. Durante o ensaio, ´e tolerada uma atenua¸c˜ao de 0,4dB/km conforme NBR 13520. N˜ao pode haver trincas ou fissuras no revestimento externo ap´os o ensaio.
Vibra¸c˜ao
O microcabo deve ser submetido a ensaio de vibra¸c˜ao conforme NBR 13990, sob as seguintes condi¸c˜oes:
- amplitude de vibra¸c˜ao de 0,75mm (1,5 pico a pico);
- 360 ciclos com frequˆencia variando linearmente de 10Hz at´e 55Hz em 30 segundos e retornando a 10Hz em 30 segundos.
´
E tolerada uma varia¸c˜ao de atenua¸c˜ao de 0,4dB/km, conforme NBR 13520.
Microcabo para sopramento em microdutos
Deve ser submetido ao ensaio conforme NBR 16609, sob as seguintes condi¸c˜oes: - press˜ao de sopramento entre 12 bar e 15 bar, medida na entrada ou sa´ıda da m´aquina de sopramento;
- temperatura do ar, do microduto e do microcabo n˜ao podem estar acima de 40 graus Celsius;
- Velocidade de instala¸c˜ao deve estar entre 5m/min e 60m/min. [82]
O tempo m´edio de instala¸c˜ao deve ser de 35 minutos e a varia¸c˜ao do coeficiente de atenua¸c˜ao n˜ao pode ser superior a 0,05dB/km, medido no comprimento de onda de 1550nm. O revestimento externo n˜ao pode apresentar trincas ou fissuras.
5.3.3
Vantagens
O uso dos microcabos ´opticos, sem d´uvida, proporcionam in´umeras vantagens para o prestador de servi¸cos de telecomunica¸c˜oes. Nesta se¸c˜ao do trabalho daremos um enfoque em alguma dessas vantagens. [72]
Uso otimizado da infraestrutura existente
Como visto anteriormente, os microcabos por possu´ırem dimens˜oes reduzidas e podem ser acomodados em espa¸cos menores, o que resulta em um poder de acomoda¸c˜ao maior dentro dos dutos existentes cada vez mais congestionados.
Como exemplo, um cabo loose de 96 fibras (aproximadamente 13mm) colocado no interior de um duto de diˆametro interno de 32mm, haveria espa¸co suficiente para a instala¸c˜ao de um novo cabo loose de 96 fibras, no entanto n˜ao seria recomendado esse excesso pois os cabos novos e existentes poderiam ser danificados no processo.
Com o uso de microcabos como alternativa, poderia ser usado um microduto de 12x10mm e instalar um microcabo de 144 fibras (aproximadamente 8mm). O microduto sendo muito leve pode ser instalado com maior seguran¸ca ao lado do cabo j´a existente e ainda assim permitir que a empresa aumente a capacidade geral de cabos no duto em 150%, diminuindo a necessidade de interven¸c˜ao futura para passagem de novas fibras com riscos relativamente mais baixos e menor despesa. [72]
Implementa¸c˜oes subterrˆaneas prontas para o futuro
As operadoras s´o conseguir˜ao realizar substitui¸c˜oes para microdutos nos dutos existentes onde exista espa¸co. Mais cedo ou mais tarde, uma nova solu¸c˜ao de infraestrutura ser´a necess´aria e a escolha dos microcabos se torna a ideal nesse novo cen´ario. [72]
Aumento da capacidade com microcabos ´opticos mais densos
Como dito anteriormente, os benef´ıcios da miniaturiza¸c˜ao evolu´ıram bastante desde quando foi iniciado. No atual momento, temos a fibra de 200µm (n´ucleo, casca e revesti- mento) representando a inova¸c˜ao. Tais fibras mant´em o diˆametro da casca em 125µm mas apresentam um diˆametro reduzido de 200µm no revestimento o que permite o ‘embalo’ eficiente durante o processo de cabeamento.
Essa inova¸c˜ao facilitou a cria¸c˜ao de um modelo de microcabo mais denso que o padr˜ao, onde s˜ao 20% menores, o que ocasiona a possibilidade das operadoras em optar por ter o mesmo n´umero de fibras em um cabo de diˆametro menor ou um maior n´umero de fibras sem alterar o diˆametro. Como exemplo, um microduto comum de 32mm pode acomodar no m´aximo 432 fibras, em compara¸c˜ao um bundle de sete vias de microdutos poderia acomodar sete microcabos de fibra de 8.1mm e 144 fibras e fornecer um total de 1008 fibras (133% a mais do que a solu¸c˜ao anterior).
No entanto, usando 24 fibras por cada buffer tube, um microcabo do tipo mais denso forneceria 216 fibras no mesmo espa¸co que o padr˜ao de 8.1mm, que teria apenas 144, para uma capacidade m´axima de 1512 fibras no total (250% a mais que a primeira solu¸c˜ao). [72]
O custo do crescimento ´
E sabido que o or¸camento de implementa¸c˜ao (CAPEX) das obras de infraestrutura de uma rede podem representar at´e 80% do custo total. Comparando-se uma escava¸c˜ao para implementar um duto de 32mm ou um microduto agrupado teriam o mesmo valor inicial. Haveria uma diferen¸ca ´ınfima no primeiro dia da implementa¸c˜ao, onde imple- mentar um ´unico cabo loose de 144 fibras ou um microcabo padr˜ao em um microduto agrupado de 7 vias em uma extens˜ao de ´area urbana de aproximadamente 915 metros.
No entanto, o grande valor dessa nova tecnologia se apresenta na atualiza¸c˜ao do sistema. Quando necess´ario aumentar a capacidade de 144 fibras, a nova implementa¸c˜ao de cabos tradicionais implicaria em uma nova escava¸c˜ao que traria os custos j´a apresen- tados no gr´afico acima al´em do tempo gasto. Um aumento do mesmo porte utilizando microcabos, seria a instala¸c˜ao do microcabo em um dos seis espa¸cos vagos no microduto. Este processo duraria um ´unico dia, seria muito menos custoso e caso fosse necess´aria no futuro novas atualiza¸c˜oes poderiam ser feitas da mesma maneira at´e ocupar-se todos os
espa¸cos do microduto antes de realizar uma nova escava¸c˜ao. [72]
Figura 5.15: Custos de implementa¸c˜ao - Cabo tradicional x Microcabo. [72]
Vantagens pr´aticas para instala¸c˜oes
Os microcabos permitem expans˜ao da capacidade da rede de maneira f´acil, mas possibilitam principalmente a instala¸c˜ao inicial de maneira mais f´acil e econˆomica. Com a redu¸c˜ao da dimens˜ao dos cabos uma outra forma de economia apresentada ´e em rela¸c˜ao ao transporte e ao armazenamento, tendo em vista que as bobinas se tornam menores. No que diz respeito `a instala¸c˜ao dos microcabos, apesar da possibilidade de ser realizado o puxamento com baixa tens˜ao em distˆancias relativamente curtas, os microcabos s˜ao utili- zados em conjunto com uma tecnologia conhecida como sopramento, onde os microcabos s˜ao soprados dentro dos microdutos com o uso de algo como um compressor. [72]
Cap´ıtulo 6
Instala¸c˜oes
6.1
Sobreposta
Nesse m´etodo utiliza-se o espa¸co existente em um duto j´a instalado anteriormente. Esse m´etodo revitaliza a rede existente, j´a que com a instala¸c˜ao do microcabo consegue-se uma expans˜ao da rede aliada ao menor custo de constru¸c˜ao e tempo de implementa- ¸c˜ao. Outro ponto importante ´e a possibilidade de implementar novos dutos adicionais, utilizando-se o mesmo direito de passagem e assim, mais uma vez diminuindo custos. [50]
Figura 6.1: Microtubos alinhados com cabo ´optico contido previamente. [50]
Figura 6.2: Instala¸c˜ao sobreposta. [50]
6.2
Diretamente enterrada
Neste tipo de instala¸c˜ao j´a vista anteriormente o microcabo ´e s˜ao diretamente enterrados, aplic´avel em locais onde a instala¸c˜ao n˜ao gere preju´ızo ao ambiente ou para possivelmente alguma via, como estradas.
Podem ser utilizados m´etodos destrutivos que s˜ao bastante utilizados em ´areas rurais, locais abertos, vias que a abertura de valas sejam de f´acil acesso ou por m´etodos n˜ao destrutivos atrav´es do furo direcional, onde a instala¸c˜ao do duto ´e feita por puxamento, em locais que possuam algum tipo de restri¸c˜ao. [50]
6.3
A´erea
Nas redes a´ereas, os microdutos s˜ao instalados da mesma maneira que os cabos auto-sustentados ou espinados, criando-se diversas possibilidades de instala¸c˜ao do micro- cabo, dado que uma fez feito o trabalho seria apenas de expandir com novos cabos dentro do microduto, conforme observado na figura a seguir.
Figura 6.4: Instala¸c˜ao a´erea.
6.4
Por sopramento
´
E o m´etodo de instala¸c˜ao do microcabo onde o ar ´e usado como meio para redu- zir o atrito entre o revestimento do microcabo e a parede do microduto. Esse tipo de lan¸camento de fibra atrav´es de sopramento, necessita de equipamentos apropriados como: - OTDR que deve operar na mesmo comprimento de onda indicado na especifica¸c˜ao do cabo.
- Manˆometro: deve ser adequado para medir as press˜oes na faixa indicada na especifica¸c˜ao do cabo.
- Termˆometro: deve permitir a medi¸c˜ao da temperatura no microduto, microcabo e do ar na sa´ıda do duto.
- Cronˆometro: deve permitir medi¸c˜ao do tempo de instala¸c˜ao
- Compressor: Alimentar a m´aquina de instala¸c˜ao com press˜ao indicada na espe- cifica¸c˜ao do microcabo.
- Sistema de resfriamento e desumidifica¸c˜ao do ar comprimido: Deve atuar com o objetivo de que o ar comprimido seja desumidificado e fique a uma temperatura m´axima especificada no microcabo durante o ensaio.
- M´aquina de sopramento: Deve ser adequada ao microcabo permitindo aplica¸c˜ao da velocidade de instala¸c˜ao levando-se em considera¸c˜ao todos os outros valores pertinentes especificados. [82]
O lan¸camento da fibra ´e realizada por ‘sopro’ atrav´es do equipamento conhecido como m´aquina de sopro aliado `a um compressor, ap´os a microvala ter sido aberta com o uso de uma valetadeira e o microduto ter sido colocado basta apenas ‘soprar’ as fibras. O processo, de acordo com ABNT NBR 16644, segue os seguintes passos:
1) Medi¸c˜ao dos diˆametros externos do microduto e microcabo.
2) Prepara¸c˜ao da m´aquina de sopramento utilizando os acess´orios de acordo com os diˆametros determinados.
3) Conecta-se o compressor ao sistema de resfriamento e `a maquina de sopramento. 4) Instala-se no microduto o manˆometro.
5) Acopla-se o microduto `a m´aquina de sopramento.
6)Checa-se a existˆencia de vazamentos no circuito, sopra-se espuma ou outro dis- positivo para verificar desobstru¸c˜ao do microduto.
7) Fecha-se a v´alvula de entrada da m´aquina de instala¸c˜ao.
8) Realiza-se a medi¸c˜ao a partir da ponta externa do microcabo ´optico trˆes medi- ¸c˜oes do coeficiente de atenua¸c˜ao das fibras a serem monitoradas, onde a m´edia torna-se referˆencia.
9) Insere-se a extremidade do microcabo na m´aquina de sopramento e em seguida no microduto, em um comprimento de aproximadamente 10m.
10) Abre-se a v´alvula da m´aquina de sopramento e libera-se o ar comprimido para o circuito ate que a press˜ao se estabilize na faixa definida na especifica¸c˜ao do microcabo. 11) Inicia-se a instala¸c˜ao do cabo, dispara-se o cronˆometro e acelerando at´e atingir a velocidade desejada.
12) Monitora-se a velocidade de sopramento e as temperaturas.
13) Interromper quando o microcabo atingir a extremidade oposta do circuito. 14) Realizar medi¸c˜ao final e calcular o coeficiente de atenua¸c˜ao. [82]
Sendo assim, podemos dividir o processo completo em 4 passos chaves:
1) Abertura da microvala; 2) Instala¸c˜ao dos microdutos; 3) Fechamento da microvala; 4) Sopramento.
Figura 6.5: Instala¸c˜ao dos microdutos. [84]
Figura 6.7: Fechamento da microvala. [85]
6.5
Comparativo
Ap´os a demonstra¸c˜ao de todo o processo de implementa¸c˜ao, fica claro que a so- lu¸c˜ao ´e bastante interessante e flex´ıvel j´a que pode-se trabalhar em conjunto com cabos ´
opticos tradicionais de uma poss´ıvel rede j´a existente ou como uma solu¸c˜ao ´unica. O pilar principal da tecnologia ´e criar uma rede t˜ao eficiente quanto as tradicionais mas que n˜ao gere custos para uma poss´ıvel amplia¸c˜ao, j´a que n˜ao ser´a necess´aria interven¸c˜oes na infra- estrutura. As aplica¸c˜oes do m´etodo se expandem pelos mais diversas possibilidades, uma vez que conseguem substituir os cabos tradicionais, ou seja, onde estes seriam aplicados os microdutos/microcabos podem ser utilizados. Sendo assim, pode-se obter uma compa- ra¸c˜ao no quadro abaixo onde est˜ao expl´ıcitos o m´etodo de sopramento versus o m´etodo tradicional.