Si bien la ingeniería de telecomunicaciones generalmente prioriza la capacidad de la red, el ancho de banda y la pérdida óptica, la supervivencia final de la capa física depende de la estabilidad geotécnica. Para los propietarios de redes que construyen activos de infraestructura para varias décadas, la principal amenaza no es sorprendentemente la capacidad. En cambio, es la volatilidad mecánica de la “Zona Activa”, que es la capa superior del suelo sujeta a intensas fluctuaciones estacionales de humedad.
Al construir una infraestructura de red crítica, como las rutas de retorno en las que cualquier interrupción podría ser extremadamente impactante, es prudente considerar la capacidad de los cables de fibra óptica para resistir las condiciones del suelo.
En muchas regiones del mundo, el suelo se comporta como una máquina dinámica, ejerciendo fuerzas multi-vectoriales que pueden exceder fácilmente las tolerancias físicas de los cables de fibra óptica estándar. Para mitigar este riesgo, los propietarios de redes prudentes están recurriendo a sistemas especializados de alta resistencia, como los diseños de alta resistencia de ScaleFibre, para garantizar la protección de los activos.
La Geotecnia de los Suelos “Reactivos”
El principal antagonista mecánico para la infraestructura enterrada es un tipo de suelo conocido como Vertisoles, comúnmente llamados “suelos negros”. Estos se definen por altas concentraciones de minerales de arcilla expansiva que experimentan cambios volumétricos dramáticos durante los ciclos de humedecimiento y secado.
¿Qué Sucede en el Suelo?
El comportamiento de un Vertisol está dictado por su composición mineralógica, específicamente la presencia de minerales específicos. Estos minerales presentan una estructura de celosía 2:1, esencialmente un “sándwich” molecular microscópico de diferentes capas de arcilla.
Los enlaces entre estas láminas son relativamente débiles. Durante la hidratación, las moléculas de agua son atraídas hacia el espacio intralaminar (entre las capas), obligando a las capas a separarse. A escala macroscópica, esta expansión molecular provoca que el volumen del suelo aumente, generando enormes presiones de hinchamiento. Por otro lado, durante los períodos secos, la pérdida de agua provoca el colapso de la celosía, lo que resulta en la contracción del suelo y la formación de fisuras profundas o “grietas de contracción” que pueden extenderse varios metros en el subsuelo.
Geografías Globales en Riesgo
Estas zonas geológicamente volátiles son estratégicamente importantes y están ampliamente distribuidas. Los suelos cambiantes y expansivos presentan desafíos en todo el mundo. Sin duda, ha visto esto en edificios, donde las paredes se agrietan y los cimientos se desplazan debido al movimiento del suelo subyacente. Los suelos problemáticos ocurren en muchos lugares, pero algunas regiones específicas son bien conocidas.
Norteamérica
Varias regiones cuentan con suelos cambiantes, incluido el notorio “Houston Black”, predominante en el corredor de Texas. Estos suelos son conocidos por su alto Coeficiente de Extensibilidad Lineal (COLE), que a menudo levantan los cimientos y cizallan los conductos con la fuerza suficiente para romper las tuberías de servicios públicos tradicionales. Una gran cantidad de daños ocurre cada año como resultado de los suelos expansivos “Houston Black”.
Europa
En la región de Extremadura en España, en un área conocida como Tierra de Barros, los Vertisoles Pélicos sufren una subsidencia extrema. En el Reino Unido, las arcillas del Grupo Lias son zonas de alto riesgo de cizallamiento inducido por deslizamientos de tierra y fallas de infraestructura, a menudo a lo largo de derechos de paso de transporte de uso común. De hecho, en el Reino Unido, los suelos expansivos son el peligro natural número uno del suelo y pueden cortar cables y otra infraestructura, causando cortes generalizados, fugas y explosiones.
Australia
Con la gama más diversa de arcillas agrietadas a nivel mundial, los Vertisoles australianos forman fisuras superficiales profundas que permiten una rápida entrada de agua al subsuelo, lo que desencadena un hinchamiento localizado y violento que puede desplazar enormemente los cables enterrados en una sola temporada. Los operadores de telecomunicaciones en toda Australia enfrentan enormes desafíos de estos suelos en muchas regiones del país cada año. En algunos casos, los suelos negros se desplazan tanto que crean grandes abismos en la tierra.
Modos de Falla de los Cables de Fibra Enterrados
El movimiento geotécnico ataca un activo enterrado a través de tres factores de estrés mecánicos distintos. Un cable estándar eventualmente alcanzará su límite elástico a través de uno o más de estos y fallará.
1. Deformación Longitudinal (Tensión)
A medida que ocurre el secado del suelo, la tierra que se encoge ejerce una alta fricción sobre la cubierta del cable, tirando de él desde ambos extremos. La mayoría de las fibras ópticas tienen una tolerancia máxima de deformación de aproximadamente 0,2% antes de que las pérdidas por microcurvatura atenúen la señal o la macrocurvatura conduzca a la fractura del vidrio.
2. Aplastamiento Radial (Presión de Hinchamiento)
La rehidratación desencadena un rápido aumento de volumen, lo que resulta en una carga de aplastamiento radial. Esta presión de hinchamiento puede ejercer enormes fuerzas sobre la cubierta del cable, actuando como un tornillo de banco hidráulico. Los cables estándar con cubiertas mínimas ofrecen poca resistencia, lo que permite que los tubos amortiguadores se deformen y presionen las fibras contra las paredes del tubo, induciendo una alta atenuación.
3. Compresión Axial (Pandeo)
Este es el modo de falla más crítico y mal considerado en entornos expansivos. Cuando el suelo se expande, a menudo empuja axialmente a lo largo del cable hacia puntos más estables. Muchos cables cuentan con miembros de resistencia limitados, diseñados principalmente para tirar durante la instalación. Algunos están reforzados con hilos de aramida (como Kevlar), que ofrecen una excelente resistencia a la tracción pero cero resistencia a la compresión. Son esencialmente cuerdas que se aflojan bajo presión.
Bajo cargas de compresión axial, los cables estándar se doblan y se doblan. Esto obliga a las fibras de vidrio a un radio de curvatura más ajustado que 30 mm, lo que provoca una pérdida óptica catastrófica o una falla física total.
Una Solución de Ingeniería
El uso de cables “normales” tradicionales en suelos negros o expansivos a menudo es propenso a problemas. Estos cables simplemente no están diseñados para soportar las fuerzas que los suelos negros ejercen sobre ellos y, por lo tanto, fallan rápidamente incluso después de cambios moderados en el suelo. ScaleFibre ha diseñado su cartera de cables de alta resistencia para proporcionar resistencia adicional que resista las fuerzas ambientales más fácilmente que los cables de fibra óptica estándar. Hay dos diseños amplios: el cable de fibra óptica de tubo holgado HS1 de alta resistencia (clasificado con una resistencia a la tracción de 6 kN) y el cable de fibra óptica blindado no metálico de alta resistencia (clasificado en 20 kN). El primero proporciona aproximadamente tres veces la resistencia a la tracción del tubo holgado tradicional, mientras que el segundo proporciona aproximadamente diez veces la resistencia a la tracción (y la adición de aumentar significativamente la capacidad de los cables para resistir el daño de los roedores).
Nivel 1: Alta Resistencia (6kN)
El nivel de alta resistencia de 6 kN proporciona una actualización significativa sobre el límite de tracción estándar de la industria de 2 kN, diseñado específicamente para manejar mayores cargas ambientales y de instalación. Este diseño de cable utiliza una cubierta de polietileno (PE) especializada integrada con mejoras patentadas que aumentan drásticamente su resistencia mecánica sin la necesidad de capas adicionales. Si bien mantiene un perfil aerodinámico, este diseño se enfoca en maximizar la capacidad de tracción y la resistencia al aplastamiento del cable, brindando una alta durabilidad dentro de una estructura de una sola cubierta. Esto lo convierte en una opción eficiente para este tipo de instalaciones de alta carga donde los cables estándar son insuficientes.
Este cable no proporciona armadura y, por lo tanto, solo es tan resistente a los roedores como los cables tradicionales sin armadura.
Cable de Fibra Óptica Exterior de Tubo Holgado de Alta Resistencia
Tubo holgado de alta resistencia y resiliencia para rutas de red críticas, diseñado para una gran capacidad de recuperación donde el movimiento del suelo o las condiciones adversas amenazan la …
View Product DetailsNivel 2: NMA de Alta Resistencia (20kN)
El diseño blindado no metálico de alta resistencia lleva la protección del cable aún más lejos. Ideal para cables críticos en entornos de suelo de alto riesgo, esta versión utiliza varillas de FRP (plástico reforzado con fibra) pultrusionado sólido. Esto es distinto de las armaduras de estilo de hilo de vidrio más comunes, y tiene el beneficio adicional de proporcionar una rigidez estructural significativa. Proporciona mucha más protección contra roedores y otros daños similares, ya que las varillas de FRP son más gruesas, más fuertes y brindan más cobertura que la “armadura” de estilo de hilo.
| Métrica Mecánica | Hilos de Vidrio (Estándar) | Varillas de FRP Sólidas (ScaleFibre NMA) |
|---|---|---|
| Perfil Físico | Flexible (Tipo Cuerda) | Rígido (Tipo Viga) |
| Resistencia a la Compresión Axial | Despreciable (Susceptible al Pandeo) | Alta (Resistencia de Columna Estructural) |
| Protección Contra Aplastamiento | Baja (La Cubierta Exterior se Deforma) | Superior (Jaula Protectora Rígida) |
| Módulo de Young (Rigidez) | Más Bajo (Mayor Elasticidad) | Alto (Reducción de Alargamiento del 30%–75%) |
Estas varillas sólidas proporcionan Resistencia a la Compresión Axial (ACR). Actúan como vigas que mantienen la integridad lineal del cable, evitando eficazmente los daños por compresión y el pandeo que compromete los cables estándar.
Cable de fibra óptica para exteriores con tubo holgado blindado de alta resistencia
Tubo suelto blindado de resistencia extremadamente alta para redes críticas para uso donde el movimiento del terreno o condiciones adversas amenazan la continuidad del servicio.
View Product DetailsLa Ventaja Dieléctrica
A diferencia de las opciones de cable blindado metálico, que normalmente no agregan suficiente resistencia para las aplicaciones de suelo negro, el diseño totalmente dieléctrico (sin metal) de ambos cables de alta resistencia ScaleFibre proporciona beneficios operativos esenciales para las redes troncales de larga distancia:
Inmunidad Electromagnética
Las rutas de larga distancia a menudo son paralelas a las líneas eléctricas de alto voltaje. Los cables dieléctricos no son conductores, lo que protege la red de las corrientes inducidas y los rayos que pueden fundir catastróficamente las alternativas blindadas metálicas.
Eficiencia Operacional
A diferencia de la armadura metálica, los dieléctricos no requieren conexión a tierra o unión en los puntos de entrada, lo que reduce significativamente la mano de obra en el campo y la lista de materiales (BoM). En muchas jurisdicciones, también pueden compartir conductos o conductos eléctricos existentes, donde los cables metálicos están prohibidos.
Estabilidad Química
Las varillas de FRP son químicamente inertes e inmunes a la corrosión. Esto es común en cables metálicos en suelos húmedos y ácidos, lo que afectará negativamente la vida útil del sistema de cable. La corrosión no solo reduce la resistencia a los roedores de la armadura metálica, sino que también reduce la resistencia del cable.
Conclusión
Construir una red troncal digital sostenible a través de suelo reactivo requiere una filosofía de ingeniería que considere los impactos geotécnicos. Confiar en cables estándar sin armadura o con armadura de hilo en estos entornos conduce a un ciclo de mantenimiento y eventual falla. La arquitectura de varilla sólida de ScaleFibre representa la diferencia entre una responsabilidad de alto mantenimiento y un activo de infraestructura permanente.
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