ITU-T L 27 SPANISH-1996 Method for Estimating the Concentration of Hydrogen in Optical Fibre Cables《光纤电缆中氢浓度的估算方法 6号研究组 19pp》.pdf

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1、UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONESUIT-T L.27SECTOR DE NORMALIZACINDE LAS TELECOMUNICACIONESDE LA UIT(10/96)SERIE L: CONSTRUCCIN, INSTALACIN YPROTECCIN DE LOS CABLES Y OTROSELEMENTOS DE PLANTA EXTERIORMtodo para estimar la concentracin dehidrgeno en cables de fibra pticaRecomendacin UIT-T L.27(

2、Anteriormente Recomendacin del CCITT)RECOMENDACIONES DE LA SERIE L DEL UIT-TCONSTRUCCIN, INSTALACIN Y PROTECCIN DE LOS CABLES Y OTROS ELEMENTOS DEPLANTA EXTERIORPara ms informacin, vase la Lista de Recomendaciones del UIT-T.Recomendacin L.27 (10/96) iPREFACIOEl UIT-T (Sector de Normalizacin de las T

3、elecomunicaciones) es un rgano permanente de la Unin Internacional deTelecomunicaciones (UIT). Este rgano estudia los aspectos tcnicos, de explotacin y tarifarios y publica Recomen-daciones sobre los mismos, con miras a la normalizacin de las telecomunicaciones en el plano mundial.La Conferencia Mun

4、dial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (CMNT), que se celebra cada cuatro aos,establece los temas que han de estudiar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que a su vez producen Recomendacionessobre dichos temas.La aprobacin de Recomendaciones por los Miembros del UIT-T es el objeto del proce

5、dimiento establecido en laResolucin N. 1 de la CMNT (Helsinki, 1 al 12 de marzo de 1993).La Recomendacin UIT-T L.27 ha sido preparada por la Comisin de Estudio 6 (1993-1996) del UIT-T y fue aprobadapor la CMNT (Ginebra, 9-18 de octubre de 1996)._NOTAS1. En esta Recomendacin, la expresin Administraci

6、n se utiliza para designar, en forma abreviada, tanto unaadministracin de telecomunicaciones como una empresa de explotacin reconocida de telecomunicaciones.2. Los trminos anexo y apndice a las Recomendaciones de la serie L debern interpretarse como sigue: el anexo a una Recomendacin forma parte int

7、egrante de la misma;el apndice a una Recomendacin no forma parte integrante de la misma y tiene solamente por objetoproporcionar explicaciones o informaciones complementarias especficas a dicha Recomendacin. UIT 1997Es propiedad. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse o utilizarse, de n

8、inguna forma o por ningn medio,sea ste electrnico o mecnico, de fotocopia o de microfilm, sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT.ii Recomendacin L.27 (10/96)NDICEPginaIntroduccin. 1Anexo A Medicin del hidrgeno liberado por cada componente de cable mediante cromatografa de gases. 2A.1 Pri

9、ncipio 2A.2 Equipo. 2A.3 Procedimientos de medicin. 2A.4 Anlisis . 3Anexo B Medicin de la concentracin de hidrgeno en una muestra de cable . 5B.1 Cable no relleno 5B.2 Cable relleno. 5Anexo C Medicin de la eficacia a largo plazo de los materiales absorbentes de hidrgeno . 6C.1 Principio 6C.2 Aparato

10、 . 6C.3 Procedimientos de medicin. 6C.4 Anlisis . 6Apndice I Experiencia del Reino Unido con las concentraciones de hidrgeno en los cables en conductos defibra ptica con barreras antihumedad . 7I.1 Experiencia en explotacin real 7I.2 Anlisis . 7I.3 Referencias . 8Apndice II Experiencia japonesa en e

11、l aumento de prdida debido a la generacin de hidrgeno en un cablede fibra ptica con cinta impermeabilizante. 9II.1 Estructura y materiales del cable con cinta impermeabilizante 9II.2 Hidrgeno generado por los componentes de cable . 9II.3 Evaluacin del aumento de la prdida debido a la generacin de hi

12、drgeno . 9II.4 Aumento de la prdida en un cable penetrado por el agua . 10Apndice III Experiencia espaola de generacin de hidrgeno en los cables de fibra ptica con barreraantihumedad . 12III.1 Estructura de los cables 12III.2 Experiencia en explotacin real 12III.3 Origen del problema . 12III.4 Soluc

13、in del problema 12Recomendacin L.27 (10/96) 1Recomendacin L.27Recomendacin L.27 (10/96)MTODO PARA ESTIMAR LA CONCENTRACIN DE HIDRGENO ENCABLES DE FIBRA PTICA(Ginebra, 1996)IntroduccinSe ha obtenido considerable experiencia utilizando cables de fibra ptica en aplicaciones terrenales y submarinas, que

14、demuestra que las fibras pticas proporcionan un medio de transmisin estable.Hay algunas situaciones en las que la concentracin del hidrgeno dentro de un cable puede aumentar a un valorsuficientemente grande para producir un aumento de la prdida ptica de la fibra (vase el apndice III). Por tanto, exi

15、stenecesidad de determinar la incorporacin de hidrgeno en un cable considerando las formas en que puede generarsehidrgeno en su interior.Si el escape de hidrgeno a travs de la cubierta de poliolefina o la superposicin de una barrera antihumedad equilibrael hidrgeno generado en el cable, las concentr

16、aciones resultantes en su interior no causan un cambio apreciable en laprdida ptica (vanse los apndices I y II).considerandoa) que el hidrgeno dentro de un cable puede ser debido a: el hidrgeno liberado por los componentes del cable; la accin electroltica entre componentes de diferentes metales en p

17、resencia de humedad; la reaccin corrosiva de componentes metlicos en presencia de humedad; el hidrgeno existente dentro del aire bombeado en las redes de cables presurizados;b) que el hidrgeno puede escapar por permeacin a travs de la cubierta del cable, excepto en cubiertashermticamente selladas o

18、en las que la concentracin de hidrgeno es mayor que dentro del ncleo del cable;c) que el cambio de prdida ptica, que es de lo ms apreciable a la longitud de onda de 1,24 m m y/o 1,38 m m,surge como consecuencia de: un cambio temporal debido al hidrgeno molecular dentro del ncleo de la fibra, que es

19、proporcional a laconcentracin (presin parcial) de hidrgeno; un cambio qumico permanente que depende del dopante y de su concentracin, debido al oxhidriloformado por la combinacin qumica de las molculas de hidrgeno difusas y los defectos estructurales enel vidrio de slice de la fibra,se recomienda1)

20、que en los cables que pueden permitir que la concentracin de hidrgeno dentro del ncleo del cable aumentehasta un valor que podra causar un aumento apreciable de la prdida ptica:i) la concentracin de hidrgeno prevista dentro del ncleo del cable debe estimarse a partir delconocimiento del hidrgeno lib

21、erado por los componentes del cable. Si se desea, puede utilizarse elmtodo de medicin de cromatografa de gases descrito en el anexo A para determinar la cantidad dehidrgeno liberado por los componentes del cable;ii) la concentracin de hidrgeno en los cables rellenos debe gestionarse por uno o ms de

22、los siguientesmtodos: reducirse al mnimo por seleccin cuidadosa de los componentes del cable; reducirse a cero mediante el uso, dentro del cable, de un material absorbente del hidrgeno que debetener una vida activa comparable a la vida del cable; tener reducida influencia en el rendimiento ptico med

23、iante el uso de fibras hermticamenterecubiertas o mediante el uso de una cubierta hermtica alrededor del ncleo del cable en el caso deque la concentracin exterior de hidrgeno sea superior a la del interior del ncleo del cable;2 Recomendacin L.27 (10/96)iii) la concentracin de hidrgeno en cables no r

24、ellenos debe ser purgada del cable a intervalos regulares;iv) los largos de cable prototipo no relleno o las muestras cortas especialmente preparadas (hasta 10 m) delcable prototipo relleno deben probarse para confirmar las concentraciones estimadas de hidrgeno por elmtodo de medicin descrito en el

25、anexo B;2) que la eficacia a largo plazo del material absorbente del hidrgeno, cuando se utiliza, debe ser confirmada porel mtodo de medicin descrito en el anexo C.En los cables de construccin totalmente dielctrica, hay suficiente experiencia de propiedades de transmisin establespara hacer innecesar

26、ia la prueba de concentraciones apreciables de hidrgeno que podran producir un aumento de laprdida ptica.Anexo AMedicin del hidrgeno liberado por cada componente de cablemediante cromatografa de gasesA.1 PrincipioLa cromatografa de gases puede utilizarse para estimar la concentracin de hidrgeno. La

27、concentracin de hidrgenoen un recipiente se estima comparando las crestas de N2, O2y H2, medidas por cromatografa de gases, con la de unaconcentracin de hidrgeno conocida. La liberacin de hidrgeno puede normalmente acelerarse elevando latemperatura ambiente. Condiciones de aceleracin tales como la t

28、emperatura y el tiempo dependen del volumen de lamuestra. La temperatura suele ser de 50 C a 160 C, y el tiempo est dentro de las 48 h. La elevada temperatura debeseleccionarse para que est por debajo del nivel que fundira o deformara los materiales del cable. El tiempo debe sersuficientemente largo

29、 para que se sature la actividad trmica. Tras la activacin trmica, la temperatura se reduce a sunivel inicial y la concentracin de hidrgeno es medida por cromatografa de gases. En la figura A.1 se presenta unflujograma para estimar la cantidad de hidrgeno liberado en la muestra de material de cable.

30、A.2 EquipoEl equipo bsico se muestra en la figura A.2. Se utiliza un cromatgrafo de gases para el anlisis cuantitativo delhidrgeno. Suele medir el contenido de hidrgeno separando ste de los otros gases a causa del tiempo de retencinnico de este elemento en la columna, y determinando luego su concent

31、racin con un detector de conductividad trmica.Las condiciones ordinarias de dicho cromatgrafo de gases son las siguientes:1) ColumnaLongitud: 1 a 4 metrosFiltro: Criba molecular 5ATemperatura: 40 C a 50 C2) Gas portador (gas argn)Caudal: 30 a 40 ml/min3) Detector (detector conductivo trmico)Gama de

32、temperatura para la deteccin: 25 C a 50 CA.3 Procedimientos de medicinA.3.1 Preparacin de la muestraLos cables de fibra suelen contener los siguientes componentes: fibras de slice recubiertas; materiales polimerizados, tales como: tubos o varillas ranuradas donde pueden insertarse las fibras de vidr

33、io recubiertas de slice, cintas envolventes, incluidas cintas impermeabilizantes;Recomendacin L.27 (10/96) 3 compuestos de gelatina o polvo impermeabilizante, que pueden utilizarse como materialesimpermeabilizantes; componentes metlicos, de fibra de vidrio o de aramida, que pueden utilizarse como el

34、ementos deresistencia mecnica.El espcimen se prepara como una muestra de prueba. Debe colocarse en un recipiente de concentracin por extraccinde volumen conocido, que se llena con aire o con un gas inerte, tal como argn, a la presin atmosfrica. El recipientesuele ser de vidrio con preferencia al met

35、al, ya que las superficies metlicas ofrecen un lugar para los fenmenos deabsorcin-desorcin de molculas de hidrgeno que hacen difcil una prueba fiable a bajas concentraciones. Elrecipiente debe ser a prueba de hidrgeno y no ser de por s una fuente de hidrgeno. En algunos casos, la muestra puedeponers

36、e en una ampolla de vidrio que tenga un volumen menor que el recipiente y sellarse la boca de la ampolla paraevitar fugas de hidrgeno durante la activacin trmica. En tales casos, el volumen interior del recipiente o ampollasellada debe ser unas 10 o ms veces mayor que el volumen de la muestra para l

37、a reaccin de oxidacin.A.3.2 CalibracinLa lnea maestra calibrada del cromatgrafo de gases debe determinarse antes de la medicin. En la parte superiorizquierda del flujograma de la figura A.1 se hace una descripcin resumida de este procedimiento. Se prepara unamuestra estndar primaria de 10 000 ppm de

38、 hidrgeno en argn como gas maestro que se diluye a las concentracionesdeseadas de 10, 20, 50 y 100 ppm. El hidrgeno a esas concentraciones viene dado por un cromatgrafo de gases y lalnea maestra calibrada, es decir, la relacin entre la concentracin de gas y el rea en la que se determinan las crestas

39、por el mtodo de los mnimos cuadrados. En la figura A.3 se muestran ejemplos de las crestas y de la lnea maestracalibrada obtenidos en la calibracin.A.3.3 MedicinDespus de preparada la muestra, el hidrgeno liberado de la muestra de prueba se activa trmicamente segn elprocedimiento mostrado en la part

40、e superior izquierda de la figura A.1. En esta etapa, la temperatura de la muestra seeleva a un nivel predeterminado comprendido entre 50 C y 160 C. El lmite de temperatura superior debe estar pordebajo del nivel al que la muestra de prueba se fundira o deformara. El tiempo debe ser suficientemente

41、largo parapoder despreciar el tiempo necesario para conseguir el equilibrio trmico, y suficientemente corto para asegurar unamuestra reproducible. El aire es preferible como atmsfera de reaccin, debido a que las fibras pticas en servicio estnnormalmente rodeadas de aire y la oxidacin afecta a la lib

42、eracin de hidrgeno de materiales orgnicos tales comocompuestos gelatinosos y resinas de recubrimiento. A continuacin la muestra de prueba se devuelve a la temperaturaambiente.0,5 ml de gas procedente del interior del recipiente o ampolla es inyectado en el cromatgrafo de gases, y laconcentracin de h

43、idrgeno se obtiene a partir de la lnea maestra. Cuando se ha utilizado una ampolla, debe romperseen el recipiente antes de tomar la medida. La cantidad de hidrgeno liberado de la muestra de prueba puede obtenersemediante:H=221AVV(ml/g o ml/cm, por el peso o longitud de la muestra de prueba)donde:A E

44、s la concentracin de hidrgeno obtenida de la lnea maestra calibrada correspondiente al rea entre lascrestas en el cromatgrafo de gases del gas extradoV1Es el volumen inyectado en el cromatgrafo de gasesV2Es el volumen interno del recipienteNOTA El hidrgeno en la regin de 105ml y superior puede norma

45、lmente detectarse por este mtodo.A.4 AnlisisLa mxima cantidad de hidrgeno generada por una muestra de prueba a una temperatura elevada puede estimarse por lamedicin antes descrita. La ley en la variacin de la liberacin de hidrgeno debida a la variacin de temperatura seconsidera que sigue una represe

46、ntacin de Arrhenius:Log H2 = f (1/T)donde:T Es la temperatura absoluta4 Recomendacin L.27 (10/96)La mxima cantidad de hidrgeno generada por la muestra de prueba a la temperatura en servicio puede calcularseconociendo la relacin entre la cantidad de hidrgeno liberada y la temperatura.T0603940-96/d01P

47、reparacin de la muestra con unaconcentracin de hidrgeno conocida Extraccin de muestras de gas con jeringaAnlisis por cromatografade gasesPreparacin de la lnea de calibracinDeterminacin de la relacin entre la concentracin de hidrgeno y el rea subtendida por la crestaPreparacin de la muestra Medida (l

48、ongitud, peso) Introduccin de la muestra en el recipientePurgado del recipiente con argnActivacin trmicaEnfriamiento del recipiente a temperatura ambienteExtraccin de muestras de gas con jeringaAnlisis por cromatografade gasesConcentracin de hidrgenoen la atmsfera del recipienteValor absoluto de hidrgenoCorreccin del volumen en elinterior del recipienteFigura A.1/L.27 Ejemplo de flujograma de la cromatografa de gasesFIGURE A-1/L.27.D01 = 13.5 CMT0603680-94/d02