Nove cabos de fibra óptica em corte transversal, mostrando diferentes estruturas internas de fibra, camada de proteção, elemento de reforço e revestimento

ÍNDICE DE CONTEÚDO

Os cabos de fibra óptica não são feitos apenas de vidro. A parte que conduz a luz é uma fibra óptica composta por um núcleo e um revestimento de vidro, mas o cabo finalizado também requer materiais que protejam a fibra contra flexão, tração, umidade, esmagamento, incêndio, luz solar, abrasão ou manuseio repetido.

É por isso que dois cabos com o mesmo número de fibras podem ser projetados para aplicações muito diferentes. Um cabo de conexão interno leve, um cabo de derivação FTTH resistente a dobras, um cabo blindado para enterramento direto e um cabo tronco de alta densidade para data center utilizam fibra óptica, mas suas estruturas de proteção e materiais de revestimento não são os mesmos.

Hoje explicamos quais são os materiais comumente utilizados no interior das fibras ópticas e ao redor delas, qual é a função de cada camada e como escolher a estrutura de cabo adequada para uma instalação. Além disso, mostramos por que o material do cabo deve ser considerado em conjunto com a terminação, a conectividade e os requisitos de manutenção a longo prazo.

Material de fibra óptica x Material de cabo de fibra óptica

A frase material de fibra óptica pode se referir a duas coisas relacionadas, mas diferentes:

1. A própria fibra óptica — o meio transparente que conduz a luz.
2. A estrutura do cabo — as camadas que protegem uma ou mais fibras e facilitam sua instalação.

Manter esses dois níveis separados torna as especificações dos cabos muito mais fáceis de entender.

Diagrama comparativo mostrando o núcleo, o revestimento e o revestimento externo de uma fibra óptica, ao lado de um cabo de fibra óptica com fibra, tubo tampão ou tubo solto, elemento de reforço e revestimento externo

A fibra óptica: o elemento que conduz a luz

Na maioria das aplicações de telecomunicações, a fibra óptica é fabricada com vidro de sílica altamente purificado. Ela possui três camadas básicas:

  • Núcleo: a região central pela qual o sinal óptico se propaga.
  • Revestimento: vidro que envolve o núcleo, com um índice de refração ligeiramente diferente, o que mantém a luz guiada dentro da fibra.
  • Revestimento primário: um revestimento protetor de polímero aplicado sobre o vidro para reduzir o risco de danos causados pelo manuseio, pela umidade e por pequenas deformações locais.

Na fibra óptica comum para telecomunicações, o revestimento de vidro tem um diâmetro nominal de 125 µm, conforme especificado em ITU-T G.652. Trata-se do diâmetro da estrutura de vidro, e não de uma referência apenas à espessura do revestimento. A fibra revestida é maior porque o vidro é coberto por camadas protetoras de polímero.

O cabo: o sistema de proteção ao redor da fibra

Um cabo pode incluir camadas de revestimento apertado ou tubos soltos, componentes de bloqueio de água, reforço, blindagem e um revestimento externo. A composição exata depende do trajeto, do ambiente, do número de fibras, do método de instalação e dos requisitos locais de segurança.

Por exemplo, um cabo de distribuição para uso interno pode priorizar a flexibilidade, o desempenho em caso de incêndio e a facilidade de terminação. Um cabo para dutos externos pode priorizar a resistência à umidade, o desempenho à tração e a proteção contra intempéries. Um cabo para enterramento direto pode oferecer proteção mecânica contra esmagamento ou danos causados por roedores. Não existe uma combinação única de materiais que seja adequada para todos os projetos.

Materiais no interior da fibra óptica

Núcleo e revestimento de vidro de sílica

O vidro de sílica é a base da fibra óptica convencionalmente utilizada nas telecomunicações, pois é capaz de transmitir luz por longas distâncias com baixa perda quando fabricado e instalado corretamente. Tanto o núcleo quanto o revestimento são de vidro, mas suas propriedades ópticas são projetadas de forma que o núcleo tenha um índice de refração mais alto do que o revestimento. Essa diferença permite que a fibra guie a luz por meio da reflexão interna total.

O sistema de materiais é mais preciso do que a expressão simplificada “fio de vidro”. O projeto da fibra pode envolver dopantes cuidadosamente controlados e perfis de índice de refração para alcançar a transmissão e o comportamento de curvatura necessários. Essas são propriedades do projeto da fibra óptica, e não características criadas pelo revestimento externo do cabo.

Revestimento polimérico: proteção do vidro sem revestimento

A fibra de vidro nua é delicada. Por isso, é revestida com um revestimento primário, geralmente à base de sistemas poliméricos curados por UV. O revestimento ajuda a proteger a fibra durante o cabeamento, a instalação, a remoção do revestimento, a emenda e o manuseio normal. Ele também ajuda a reduzir o efeito da pressão localizada, que pode causar perdas por microcurvatura.

O revestimento primário não deve ser confundido com um buffer apertado ou com o revestimento externo. O revestimento é aplicado diretamente sobre a fibra de vidro. Um buffer apertado é uma camada adicional do cabo utilizada em muitas instalações internas, enquanto o revestimento externo é a camada protetora mais externa do cabo acabado.

Fibra monomodo, multimodo e insensível à curvatura

A fibra de vidro escolhida para um cabo influencia os locais onde esse cabo é normalmente utilizado.

  • Fibra monomodo é amplamente utilizado em redes de acesso, metropolitanas, de longa distância e em muitas redes gerais de telecomunicações.
  • Fibra multimodo é comumente utilizado para ligações de curto alcance entre instalações, empresas e centros de dados, nos casos em que o sistema foi projetado para esse fim.
  • Fibra monomodo insensível à flexão foi projetado para melhorar o desempenho da instalação em locais onde se prevêem raios de curvatura pequenos, como redes de acesso, edifícios, instalações dos clientes e áreas com alta densidade de gerenciamento de fibras; essas aplicações são abrangidas por ITU-T G.657.

O tipo de fibra deve ser selecionado como parte do projeto geral do link. O revestimento do cabo não pode transformar uma categoria de fibra em outra, e um conector, por si só, não determina se um link é monomodo ou multimodo.

Materiais que transformam a fibra óptica em um cabo utilizável

material do cabo de fibra óptica

A estrutura protetora do cabo é o que permite que a fibra óptica resista às condições reais de instalação. Os componentes a seguir são comuns, mas não universais.

Tubos soltos para proteção externa

Muitos cabos para uso externo utilizam tubos soltos. Nessa estrutura, as fibras são colocadas em tubos de polímero com espaço controlado suficiente para ajudar a lidar com as tensões mecânicas e relacionadas à temperatura. Dependendo do projeto, o tubo pode conter um composto impermeabilizante ou ser combinado com componentes impermeabilizantes a seco.

As estruturas de tubo solto são frequentemente utilizadas em projetos de cabos em dutos, aéreos e enterrados diretamente, pois o cabo precisa suportar variações de temperatura, forças de tração e exposição ao ambiente externo. O material do tubo, o comprimento excedente da fibra e o projeto de bloqueio de água devem atuar em conjunto; não basta especificar apenas o revestimento externo.

Margens de segurança reduzidas para manuseio e terminação em ambientes internos

As construções com buffer apertado adicionam uma camada de polímero ao redor da fibra revestida. Elas são amplamente utilizadas em distribuição interna, derivação, cabo de conexão de fibra óptica, e em aplicações de interconexão de equipamentos, pois as fibras individuais são mais fáceis de identificar, manusear e preparar para a terminação.

Muitos cabos para uso interno também utilizam fios de aramida em torno de fibras com revestimento de proteção apertado. Isso melhora a resistência à tração, ao mesmo tempo em que preserva a flexibilidade. Essa combinação é particularmente relevante quando o cabo precisa ser passado por racks, gabinetes, bandejas ou dutos do prédio e, em seguida, conectado a conectores, adaptadores, painéis ou caixas de conexão.

Materiais impermeáveis

A impermeabilização é uma característica do projeto do cabo, e não um único material universal. Os fabricantes podem utilizar gel ou composto de enchimento, fita impermeabilizante, fio impermeabilizante ou uma combinação desses materiais. Sua função é limitar o movimento da água ao longo do cabo caso a umidade penetre por meio de danos, uma extremidade ou um ponto fraco.

Os recursos de proteção contra água são especialmente importantes para instalações ao ar livre, enterradas, em dutos e em trajetos úmidos. Para um cabo de conexão interno em ambiente seco, talvez não seja necessário o mesmo nível de proteção contra água. Os compradores devem especificar o trajeto e a exposição ambiental, em vez de simplesmente perguntar se um cabo é “à prova d’água”.”

Elementos de reforço: aço, FRP e fio de aramida

Os elementos de reforço suportam as cargas de tração, de modo que as fibras ópticas não precisem suportá-las. O material selecionado depende da aplicação do cabo.

  • Aço pode oferecer um forte suporte mecânico e é utilizado em alguns projetos para uso externo, blindados ou autoportantes.
  • FRP, GFRP ou outro reforço dielétrico não é condutor e pode ser útil em casos em que se prefere uma construção totalmente dielétrica, como em algumas vias de acesso, aéreas ou eletricamente sensíveis.
  • Fio de aramida combina baixo peso, flexibilidade e reforço à tração. É comumente encontrado em cabos para uso interno, cabos de conexão, construções do tipo tático e alguns projetos aéreos totalmente dielétricos.

A questão importante não é qual reforço é universalmente o melhor. Trata-se de saber se a construção atende aos requisitos de tensão de instalação, ambiente elétrico, flexibilidade e necessidades de manuseio a longo prazo.

Materiais do revestimento externo: PE, PVC, LSZH e TPU

O revestimento externo é a superfície visível de um cabo, mas sua escolha não deve se limitar apenas à aparência. O material do revestimento influencia a facilidade de manuseio, a resistência ambiental e a adequação do cabo a normas específicas de instalação.

PE e HDPE para percursos ao ar livre

O polietileno (PE) e o polietileno de alta densidade (HDPE) são comumente associados a revestimentos de cabos para uso externo. Eles costumam ser escolhidos para aplicações em que a exposição às intempéries, a umidade e o manuseio ao ar livre são fatores relevantes, incluindo instalações em dutos, aéreas e enterradas diretamente.

O desempenho exato de um cabo em ambiente externo depende de toda a sua construção, incluindo o composto do revestimento, a espessura da parede, o projeto de impermeabilização, a armadura, quando aplicável, e a classificação ambiental declarada. Portanto, um cabo para uso externo deve ser especificado de acordo com as condições de instalação, e não escolhido simplesmente porque seu revestimento é de PE preto.

PVC para diversas aplicações em cabos para uso interno

O PVC é amplamente utilizado em estruturas de cabos flexíveis para uso interno, incluindo certos cabos de conexão e interconexões de equipamentos. Pode ser uma opção prática nos casos em que o código de construção aplicável e os requisitos de segurança contra incêndio do projeto o permitam.

No entanto, a escolha do cabo deve estar em conformidade com as normas locais aplicáveis relativas a incêndio, fumaça e instalação. Um revestimento de PVC não é uma solução universal para todos os percursos internos, especialmente em edifícios com requisitos específicos para colunas verticais, câmaras de ar, áreas públicas ou infraestrutura crítica.

LSZH para aplicações com requisitos relativos à emissão de fumaça e halogênios

Os compostos com baixa emissão de fumaça e sem halogênio (LSZH) são comumente especificados quando a limitação das emissões de fumaça e de halogênios é um requisito importante do projeto. Eles são frequentemente considerados para espaços públicos internos, sistemas de transporte, centros de dados e outros ambientes regidos por normas de segurança específicas.

LSZH é uma categoria de material, não uma declaração completa sobre o desempenho em caso de incêndio. A propagação de chamas, a fumaça, a acidez, a toxicidade e os requisitos para cabos instalados devem ser verificados de acordo com a norma aplicável e as especificações do projeto. Os compradores devem solicitar a documentação de testes pertinente, em vez de presumir que todos os cabos LSZH apresentam desempenho idêntico.

TPU para ambientes flexíveis e exigentes

O poliuretano termoplástico (TPU) é utilizado em cabos que exigem alta flexibilidade, resistência à abrasão ou manuseio repetido. Ele pode ser relevante para equipamentos industriais, sistemas móveis, conjuntos especiais para uso interno e externo e projetos de cabos reforçados.

Como qualquer material para revestimento, o TPU deve ser escolhido de acordo com o ambiente em que será utilizado. Flexões repetidas, abrasão, exposição a óleo, variação de temperatura e o nível de proteção exigido para os conectores são fatores que podem influenciar na escolha do material mais adequado.

Camadas de proteção opcionais: blindagem, fitas metálicas e materiais especiais

Fotografia de estúdio em formato de leque de cabos de fibra óptica seccionados, mostrando as fibras expostas, os elementos de reforço e as seções blindadas do cabo

Blindagem para proteção mecânica

Os cabos blindados podem incluir fita de aço, fio de aço ou outra camada protetora para aumentar a resistência ao esmagamento, ao impacto, a danos causados por roedores ou a condições severas de instalação. Eles são comumente utilizados em instalações com enterramento direto e em trajetos externos de alto risco.

A blindagem oferece proteção, mas também pode aumentar o peso, o diâmetro, a rigidez e a complexidade da instalação. Ela deve ser escolhida quando o trajeto justificar seu uso, e não como um upgrade padrão para todos os cabos externos.

Camadas de barreira e proteção externa especializada

Alguns projetos de cabos incluem laminados de metal e polímero, fios de vidro, camadas de náilon/poliamida ou outros elementos de proteção especializados. Esses elementos podem contribuir para o controle da umidade, o reforço, a resistência à abrasão ou a proteção contra riscos ambientais locais.

Como esses detalhes variam de acordo com o projeto do cabo, consulte uma ficha técnica ou as especificações do projeto para confirmar a construção real. Um nome genérico de produto, como “cabo de fibra para uso externo”, não revela se um determinado cabo inclui blindagem, barreira contra água, reforço dielétrico ou um revestimento especial.

Como escolher os materiais dos cabos de acordo com o ambiente de instalação

A maneira mais rápida de selecionar um cabo é começar pelo ambiente de instalação e, a partir daí, avançar para o tipo de fibra, a construção e os requisitos de terminação.

Ambiente de instalação Prioridades materiais Direção comum de construção Perguntas para confirmar
Centro de dados
densidade, gerenciamento de curvas, requisitos de segurança em ambientes fechados
fibra com revestimento apertado, reforço de aramida, revestimento de PVC ou LSZH, conforme especificado
tipo de fibra, polaridade, formato do conector, requisitos de segurança contra incêndio
Escritório ou prédio
flexibilidade, roteamento interno, fácil terminação
cabo de distribuição com buffer apertado ou cabo de derivação
classificação do cabo local, raio de curvatura, transição para tomadas ou painéis
Conexão FTTH
tamanho compacto, desempenho à flexão, resistência à tração
fibra resistente à flexão, com reforço dielétrico ou metálico, conforme necessário
necessidade de autossustentabilidade, transição entre ambientes internos e externos, método de terminação
Trajetória por duto ou aérea
proteção contra umidade, carga de tração, exposição às intempéries
tubo solto, bloqueio de água, revestimento externo do tipo PE
comprimento do trajeto, carga rebocada, exposição aos raios UV, ambiente elétrico
Enterro direto
proteção contra umidade, esmagamento, roedores e danos causados pela instalação
proteção contra infiltração de água, além de blindagem ou estrutura reforçada, quando necessário
condições do solo, método de enterramento, risco mecânico, acesso para reparos
Uso industrial ou móvel
flexibilidade, abrasão, manuseio repetido
reforço de aramida e um revestimento especial, como TPU, quando for o caso
ciclos de flexão, abrasão, exposição a óleo, proteção de conectores

Esta tabela serve como ponto de partida, não substituindo as especificações do projeto. Em particular, as classificações de resistência ao fogo, as classificações mecânicas e os limites ambientais devem estar em conformidade com a norma exigida e com o trajeto real da instalação.

Por que os materiais dos cabos são importantes para a terminação e a conectividade

A seleção do material do cabo e o planejamento da conectividade devem ser considerados em conjunto. Uma rede confiável depende não apenas da atenuação da fibra, mas também de como o cabo será ramificado, protegido, terminado, testado e mantido.

O tipo de fibra e a estrutura do cabo influenciam o plano de conexão

Os sistemas monomodo e multimodo exigem componentes e métodos de teste compatíveis. A contagem de fibras determina quantas terminações, bandejas de emenda, adaptadores ou interfaces de alta densidade podem ser necessários. Um cabo externo de tubo solto pode precisar passar por um fechamento ou um arranjo de ramificação antes de entrar em um prédio, enquanto um cabo interno com revestimento apertado pode ser preparado para terminação direta com mais facilidade.

Alto teor de fibras Linhas principais da MPO levantar questões adicionais de planejamento, como o formato dos conectores, a polaridade, o layout do cassete e possíveis expansões futuras. Essas decisões devem ser tomadas antes da instalação, e não depois que o cabo já tiver sido passado por um gabinete ou canalamento superlotado.

As condições de instalação influenciam a seleção dos componentes

O material do revestimento, o diâmetro do cabo, os requisitos de raio de curvatura, a exposição à água, o revestimento de proteção e o tipo de traçado são fatores que influenciam os componentes de suporte. Um cabo instalado em um data center tem requisitos diferentes dos de um cabo aéreo, de uma derivação FTTH ou de um traçado enterrado diretamente.

Por exemplo, um trajeto externo em condições adversas pode exigir um gerenciamento protegido das emendas e um compartimento projetado para a entrada do cabo e o método de vedação. Um trajeto interno de alta densidade pode priorizar o gerenciamento da curvatura dos cabos de conexão, o layout dos adaptadores e a compatibilidade conectores de fibra óptica. O sistema de cabos e conexões deve ser especificado como um único plano de implantação.

Planeje o sistema de cabos e conexões em conjunto

Antes de fazer um pedido, confirmem juntos o seguinte:

1. Tipo e número de fibras.
2. Rota e ambiente de instalação.
3. Especificações obrigatórias relativas ao revestimento e ao desempenho em caso de incêndio.
4. Necessidades relacionadas à impermeabilização, ao isolamento dielétrico, à blindagem ou ao reforço.
5. Raio mínimo de curvatura e restrições de tração.
6. Método de terminação: emenda, conector de campo, conjunto pré-terminado ou tronco de alta densidade.
7. Interface do conector, polaridade, adaptador, caixa de proteção e plano de testes exigidos.

Essa abordagem evita um problema comum em processos de aquisição: escolher o cabo apenas com base no número de fibras e no preço, para depois descobrir que o método de terminação ou instalação pretendido não é compatível com o tipo de construção selecionado.

Uma lista de verificação prática para solicitações de cotação (RFQ) em projetos de cabos de fibra óptica

Ao solicitar um orçamento ou comparar opções, forneça o máximo possível das seguintes informações:

  • Tipo de fibra exigido: monomodo, multimodo ou fibra insensível à curvatura.
  • Quantidade de fibras exigida.
  • Ambiente de instalação: interno, externo, aéreo, em duto, enterrado diretamente, industrial ou trajeto misto.
  • Temperatura, umidade, radiação UV, abrasão ou exposição mecânica previstas.
  • Necessidade de impermeabilização, construção dielétrica, blindagem ou proteção contra roedores.
  • Requisitos relativos a incêndio, fumaça ou halogênio para o local de instalação.
  • Comprimento do cabo, comprimento do carretel e método de tração.
  • Requisito de raio mínimo de curvatura.
  • Método de terminação e interface de conector necessária.
  • Necessidade de cabos de conexão, adaptadores, gabinetes, caixas de emenda ou conjuntos MPO/MTP compatíveis.

Informações claras na solicitação de cotação (RFQ) levam a uma recomendação mais precisa e ajudam a evitar problemas de compatibilidade entre cabos, produtos de conectividade e equipamentos de instalação.

Perguntas frequentes

De que material é feita a fibra óptica?

A maior parte da fibra óptica utilizada em telecomunicações é fabricada a partir de vidro de sílica altamente purificado. A luz se propaga em um núcleo de vidro rodeado por um revestimento de vidro com um índice de refração diferente, enquanto revestimentos de polímero protegem o vidro contra danos causados pelo manuseio e pelas condições ambientais.

Ambos os materiais podem estar presentes. A fibra que transporta a luz nos cabos comuns de telecomunicações é normalmente de vidro, enquanto o revestimento protetor, o tampão, o tubo solto, os elementos de reforço e o revestimento externo são, geralmente, materiais à base de polímeros. Algumas fibras ópticas especiais de curto alcance são fibras ópticas de polímero, mas não são a escolha padrão para a maioria das redes de telecomunicações.

O revestimento é uma fina camada de polímero aplicada diretamente sobre a fibra de vidro. O revestimento externo é a camada protetora externa do cabo acabado. Entre eles, um cabo também pode incluir um buffer apertado ou um tubo solto, reforço, barreira contra água e blindagem.

O PVC é comum em muitas instalações flexíveis em ambientes internos. O LSZH é utilizado quando o projeto exige materiais com baixa emissão de fumaça e sem halogênios. O PE ou o HDPE são comuns em instalações externas, enquanto o TPU costuma ser escolhido quando a flexibilidade e a resistência à abrasão são fatores importantes. A escolha do material correto depende do trajeto e das especificações aplicáveis.

O fio de aramida proporciona resistência à tração sem aumentar muito o peso e permite manter a flexibilidade. É frequentemente utilizado em cabos para uso interno, cabos de conexão, cabos de derivação e em algumas construções de cabos especiais.

A blindagem pode ser indicada quando houver risco significativo de esmagamento, danos causados por roedores, impacto ou condições de enterramento direto. Ela não é automaticamente necessária para todos os cabos instalados ao ar livre, pois a blindagem também aumenta o diâmetro, o peso e a rigidez.

Sim. O tipo de fibra, o número de fibras, a construção do cabo, o método de ramificação, os requisitos de curvatura, o ambiente de instalação e o método de terminação influenciam o plano de conexão compatível. Confirme esses fatores antes de selecionar conectores, cabos de conexão, adaptadores, gabinetes ou conjuntos de alta densidade.

Conclusão

O material adequado para fibra óptica não é simplesmente a opção mais resistente ou mais cara. É a combinação entre o projeto da fibra óptica, a estrutura protetora do cabo, o reforço e o material do revestimento que se adapta ao ambiente de instalação e ao plano de conexão.

Comece pelo trajeto: onde o cabo será instalado, quais as condições que ele deverá suportar, como será a terminação e como a rede será mantida. A partir daí, selecione o tipo de fibra e a composição de materiais que atendam aos requisitos reais. Isso facilita a criação de uma solução de cabo e conectividade que seja prática de instalar, confiável em operação e pronta para expansões futuras.

Para obter ajuda na comparação entre opções de cabos de fibra óptica e conectividade, informe à nossa equipe o ambiente de instalação, o tipo de fibra, o número de fibras e os requisitos de terminação.