La extensión y complejidad de los sistemas industriales hacen que el entorno presente condiciones sumamente desfavorables para la transmisión de señales eléctricas de información a las velocidades que los procesos actuales demandan. Sumado a eso, las redes de cobre de gran longitud presentan impedancia que, en determinado nivel, atenúan la señal hasta corromperla completamente. En este sentido, la gran ventaja de la fibra óptica es que todos esos efectos no tienen influencia, por lo que pueden alcanzarse distancias muy extensas a la mayor potencia de transmisión de la red. De hecho, un balance técnico-económico prueba que para determinadas distancias y velocidades es más conveniente utilizar la costosa FO que cables de cobre apantallados, ya que éstos a pesar de ser más económicos no garantizan una transmisión segura.

Los componentes básicos de un cable de FO son:

• Núcleo o fibra: transporta el haz de luz y, por ende, la señal de infor-mación.

• Revestimiento de la fibra: material que permite la reflexión interna del haz dentro de la fibra.

• Elementos de apoyo: le dan protección contra exigencias mecánicas y humedad, con materiales como fibras de Kevlar.

• Revestimiento externo: protege contra exigencias ambientales como luz solar o agentes químicos.

Tipos de fibras

Según las redes Profibus, es suficiente con diferenciar entre tres tipos de fibras:

• Fibras de vidrio (Multimode y Single Mode): las fibras Multimode deben su denominación al hecho de que su diámetro está por encima de los 50µm. Esto permite que varios haces de luz entren y se propaguen al mismo tiempo. Por supuesto que estas diferentes "rutas" implican distintos trayectos y tiempos de recorrido, lo que resulta en una dispersión y decrecimiento del ancho de banda para la información a transmitir.

Las fibras Single Mode poseen un diámetro entre 8 a 10µm y permiten una mayor densidad de transmisión de haces de luz.

Las redes industriales como Profibus operan en longitudes de onda entre 860nm para fibras Multimode y 1,310nm para fibras Single Mode (ambas invisbles al ojo humano).

• Fibras con cobertura de políme-ros: el núcleo es de vidrio y la cubierta de polímero plástico.

• Fibra plástica: tienen mayor diámetro, por ende resulta más fácil colocarles el conector, pero pueden cubrir distancias más cortas debido a su alta atenuación.

Por normas mundiales se especifican fibras plásticas con un núcleo de diámetro de 980µm y una cubierta de 1.000µm. Para PCF, se especifica 200/230µm. El funcionamiento óptimo se obtiene en longitudes de onda de 660nm (luz roja).

Componentes de red

Para armar una red de FO se dispone de varios dispositivos: el método standard utiliza Optical Link Modules (OLMs) para acoplar redes en cobre con FO. Un OLM admite redes en línea, estrella y anillo.

El OLM admite todas las velocidades de transmisión de una red desde 9.6kbaud hasta 12Mbaud y permite regenerar la señal para alcanzar grandes distancias de transmisión.

Para cada tipo de FO existe un OLM apropiado, siendo los que utilizan FO de vidrio los que permiten alcanzar mayores longitudes (en Profibus, 15 km).

Existen otros dispositivos como los OBT que permiten llegar con la FO hasta el dispositivo terminal cuando éste no posee una interface óptica.

¿Se pueden combinar las tecnologías de fibras?

• Se puede entrar a un OLM con fibra plástica y salir con PCF.

• La utilización de dos tipos de fibra de vidrio Multimode en una misma aplicación puede funcionar, pero debe ser evitada.

• No se puede entrar al OLM con fibra de vidrio y salir con plástico o viceversa.

Ejemplo de configuración

Supongamos disponer de pares de fibras desocupadas de un cable utilizado para red de comunicación. ¿Podremos usar esos pares sobrantes para una red Profibus de 1,5km?. Primero, es necesario seleccionar el OLM que sea compatible con el tipo de fibra, de acuerdo a las características técnicas de cada componente. Luego, constatar la atenuación de la línea (por ejemplo, el OLM Siemens admite una atenuación de 8dB más 3dB de reserva temporal).

En el ejemplo, la fibra Single Mode que disponemos posee un coeficiente de atenuación de 0.40dB/km para una longitud de onda de 1,310nm y 0.30 dB/km para 1,550nm.

El OLM transmite a 1,310nm, entonces el cálculo de la máxima longitud arroja 8dB/(0.40dB/km) = 20km. El OLM está aprobado para 15km como longitud máxima, por lo que la distancia propuesta originalmente es admisible.

Importante: durante la instalación, el cable sufre alteraciones como presiones, efectos de temperatura dispar, curvas, empalmes y otras modificaciones. Un buen ingeniero siempre mide la atenuación real del cable a la longitud de onda utilizada, al finalizar la instalación y lo deja documentado.

La colocación de conectores a la fibra o la interconexión entre ellas se denomina "Terminación" o "Splicing" y constituye una tarea sencilla en las fibras plásticas. Las fibras de vidrio y las PCF pueden requerir herramientas especiales y experiencia.

Ventajas de la fibra óptica

• Inmunidad al ruido: a diferencia del cobre, no es afectada por otras ondas electromagnéticas o radio interferencias.

• Distancias a alcanzar: con FO las redes se pueden extender a muy largas longitudes.

• Muchas posibilidades de topologías: la FO en combinación con los OLM permiten una gran flexibilidad en el diseño de redes.

• Sin cortocircuitos: Al no haber circulación de corriente eléctrica, todos sus problemas desaparecen (inducciones, temperatura, necesidad de protecciones especiales, etc).

• Bajo peso: la FO es mucho más liviana que los cables de cobre.

• Múltiples usos: como se ejem-plificó, un solo tipo de cable se puede usar en comunicaciones o redes industriales (Profibus, Ethernet , etc.).