Tesis Fibra Optica

INTRODUCCIÓN

La

necesidad

de

aumentar

la

capacidad

de

los

servicios

de

telecomunicaciones a nivel mundial, ha llevado a grandes empresas de tecnología e industriales a buscar medios de transmisión con un mayor ancho de banda y velocidad, con el objetivo de mejorar el servicio de comunicaciones, para una demanda que va aumentando tanto en calidad como en cantidad. Con el fin de hacer frente a esta situación, nacen los sistemas de comunicación mediante fibra óptica. Con la experiencia que se tiene de los últimos años, la fibra óptica ha demostrado tener grandes cualidades que se pueden aplicar en variadas instalaciones. La fibra óptica en comparación con otro tipo de tecnologías, es más confiable en lo referente a la calidad, ancho de banda y durabilidad. También presenta ventajas frente a cambios drásticos en el clima, que usualmente afectan otro tipo de enlaces como los de microondas o satelitales. Estas cualidades brindan una mayor estabilidad al sistema, y un mejor índice de rendimiento. Por lo antes expuesto un sistema de comunicación óptica debe ser lo más transparente posible, es decir, debe ser eficaz al momento de efectuarse la transmisión o recepción d ela información, por lo tanto es importante que a la hora de realizar la preparación del cable en lo referente al tendido, empalmado y conectorización entre sí o a los equipos terminales electrópticos como lo son fuentes emisoras de luz, conversores de luzcorriente électrica, entre otros. Una vez finalizada el ponchado o conectorización de la fibra es necesario realizar las pruebas pertinentes para verificar si el cable óptico transmite de forma eficiente y las pérdidas que se están generando en el mismo. Debido a lo antes mencionado y la necesidad existente de un módulo donde se puedan realizar prácticas sobre el manejo de la fibra óptica dentro del laboratorio de Física en la cátedra Laboratorio de Comunicaciones y

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Microondas en el Instituto Politéncnico “Santiago Mariño”, surge el presente proyecto de investigación, el cual está basado en la construcción de una banco de pruebas para el ponchado de fibra óptica. Esta investigación es una descripción general de un banco de pruebas para el ponchado de fibra óptica, el cual permite una información detallada del diseño y construcción del mismo. La información está estructurada en tres capítulos, como se muestra a continuación: Parte I: El Problema, en esta parte se plantea la problemática en cuanto a la necesidad de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en la carrera de Ingeniería Electrónica en el laboratorio de Comunicaciones del Instituto Politécnico “Santiago Mariño”, así mismo se establecen los objetivos que darán solución al problema planteado y la justificación del proyecto. Parte II: Marco Referencial, comprende los Antecedentes de la investigación, los cuales aportaran la información fundamental para el desarrollo del proyecto en cuanto a lo que refiere al banco de prueba, fibra óptica, ponchado de la fibra óptica y todo lo relacionado al tema. Parte III: Marco Metodológico, contiene la metodología utilizada dentro del proceso de investigación para la elaboración del proyecto, en el mismo se establecen las modalidades en las cuales está enmarcado y que de acuerdo a esto se determinó que es un proyecto factible apoyado en la investigación de campo y documental. Además de esto, se manejaron una serie de técnicas e instrumentos con el fin de recabar la información necesaria para la resolución de la problemática planteada. Parte IV: Resultados, se muestran los alcances de la propuesta para luego dar pie a las conclusiones y recomendaciones de la antes mencionada.

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CAPÍTULO I EL PROBLEMA

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CAPÍTULO I EL PROBLEMA Contextualización del Problema

Las telecomunicaciones actuales surgen de miles de años de progresos a la hora de trasmitir información, el hombre ha inventado diferentes formas de comunicación, se inicio desde las señas hasta el intercambio de información a través de la distancia por medio de dispositivos tecnológicos avanzados. Desde la invención del telégrafo se han logrado grandes avances en el área de telecomunicaciones como la aparición del teléfono, radio, televisión, satélites, módems, redes alámbricas e inalámbricas (microondas), hasta llegar a la fibra óptica, permitiendo que el hombre se desempeñe de una manera más eficiente y es esta eficiencia que ha motivado a empresas nuevas tecnologías que día a día exigen mayores retos a quienes lo desarrollan. Por ello, en los últimos años la transmisión de información por fibras ópticas ha evolucionado desde una propuesta teórica a una realidad comercial que se está expandiendo cada día más. La tecnología de comunicaciones ópticas se encuentra en desarrollo para su empleo en las redes de enlaces urbanas e interurbanas, ya sea en redes o enlaces de alimentación que unen la central de telecomunicaciones con algún punto donde se realizan funciones de concentración de circuitos, conmutación de vídeo, entre otras; o en los propios enlaces de abonados, que unen estos puntos de conmutación/concentración (que normalmente podrán instalarse en centrales telefónicas ya existentes) con la propiedad del abonado.

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Por otra parte, la fibra óptica también se está utilizando para aplicaciones comerciales, tanto en la red de enlaces de larga distancia, redes metropolitanas y cables submarinos debido a que proporciona una flexibilidad en la arquitectura de las mismas. El crecimiento de la tecnología de fibra óptica y su capacidad de ancho de banda ha llevado a un reemplazo progresivo de enlaces microondas con el cable de fibra óptica para la comunicación punto a punto, sin embargo la terminación de los cables de fibra óptica requiere un tratamiento especial que causa un aumento de los costes de instalación. El hecho de no necesitar corrientes ni voltaje hace que la fibra óptica sea idónea para aplicaciones en donde se requiere de una probabilidad nula de provocar chispas, como el caso de pozos petroleros y las industrias químicas, en donde existe la necesidad de transportar la información a través de medios explosivos. Debido al auge que está teniendo el uso de la fibra óptica en la actualidad es importante dar a conocer a los estudiantes de las carreras asociadas a ésta tecnología las nociones fundamentales, criterios prácticos y habilidades necesarias relativas a la instalación de cableado especializadas en el manejo y operación de fibra óptica. Estas prácticas deben realizarse en lugares que cuenten con lo necesario para alcanzar un buen aprendizaje de forma práctica. Por esta razón, los laboratorios son los lugares adecuados para la instrucción y capacitación de los estudiantes, es por esto que se requiere que dicho lugar posea los instrumentos

y equipos precisos para que el

aprendizaje sea posible. El Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño (I.U.P.S.M), tiene como objetivo formar profesionales en cada una de las carreras que ofrece, una de ella es

Ingeniería Electrónica en la cual la

mayoría de sus materias son teórico-práctico; este es el caso de Comunicaciones, donde los conocimientos teóricos adquiridos se deben demostrar en la práctica que los incluyan en el actual mundo laboral, ampliando los conocimientos y ofreciendo de esta manera un mejor

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desempeño profesional en el futuro. Dado que el laboratorio de física del I.U.P.S.M aun no se actualizado en cuanto a las nuevas tecnologías, en este momento no cuenta con un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica donde se opere con este tipo de cableado, se estipuló la idea de desarrollar un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica y de ésta forma desarrollar las habilidades y destrezas del estudiante en cuanto al manejo de la misma, siendo una herramienta muy importante, ya que la mayoría de las empresas y en algunos hogares se está utilizando como medio de transmisión por su eficiencia y alto rendimiento. El siguiente proyecto de investigación se estará realizando desde el mes de Abril hasta el mes de Julio del 2012 en el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño, Extensión Cabimas. Con base a lo antes expuesto se formula la siguiente interrogante: ¿De qué manera beneficiaria al estudiante de ingeniera electrónica la construcción de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en el Laboratorio de Comunicaciones del Instituto Politécnico Santiago Mariño?

Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Desarrollar un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en el Laboratorio de Comunicaciones del Instituto Politécnico Santiago Mariño.

Objetivos Específicos  Diagnosticar la necesidad de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en la carrera de Ingeniería Electrónica.  Determinar los materiales, herramientas y dispositivos requeridos para la construcción del banco de prueba.

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 Diseñar planos del banco de prueba para la distribución de los elementos a utilizar.  Ejecutar la construcción del banco de prueba para el ponchado de fibra óptica.  Evaluar el funcionamiento del banco de prueba.

Justificación de la Investigación

El objetivo primordial de este proyecto es ofrecer una formación complementaria

de

carácter

netamente

práctico

en

los

aspectos

fundamentales de las comunicaciones ópticas. Se pretende que el estudiante adquiera experiencia en el manejo de los componentes usuales de un sistema de comunicaciones ópticas (esencialmente los que se refieren a las fibras ópticas), así como de las técnicas de conexión y caracterización de todos ellos. La demanda de fibra óptica en el mundo está creciendo considerablemente, las redes cada vez son mayores, más confiables y más potentes,

lo

que

aumenta el número de

operadores, instaladores

y contratistas de mantenimiento, con el fin de seguir haciendo más eficientes las redes. Este gran avance ha dado respuesta a múltiples necesidades del ser humano para desempeñar arduos trabajos y entrega de resultados; debido al surgimiento de ésta nueva tecnología la humanidad ha superado grandes retos en cuanto a la solución de problemas de comunicación por la capacidad de transmisión de información a grandes distancias y de forma más rápida, simplificando las labores de la vida cotidiana en la mayoría de los campos tales como: las telecomunicaciones, medicina, arqueología, prácticas militares, mecánica, vigilancia, trasporte que se han beneficiado de las cualidades de esta herramienta óptica debido a la seguridad y eficiencia que ésta les ofrece.

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Por otra parte, la realización de éste proyecto resultaría de gran beneficio para el instituto no sólo por la preparación que les brinda a los estudiantes del mismo, también por la oportunidad que representa de ofrecer cursos de capacitación a personas foráneas, además de ser una herramienta con la que podría contar diversas empresas de telecomunicaciones para la corroboración del funcionamiento de sus sistemas y cableados ópticos. Metodológicamente, la investigación podrá servir para quienes deseen realizar posteriores estudios técnicos, ya que, el tema del manejo de la fibra óptica no se ha podido desarrollar potencialmente debido a la falta de medios prácticos en los laboratorios, de manera que facilitaría la instrucción de los docentes y el aprendizaje de los estudiantes. También resulta una contribución al enriquecimiento de las ilustraciones documentales de investigaciones realizadas en el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño y así mismo sirve de guía para futuros proyectos.

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CAPÍTULO II MARCO REFERENCIAL

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CAPÍTULO II MARCO REFERENCIAL Antecedentes de la Investigación

El siguiente capítulo indica algunos aspectos del marco referencial que respaldan

la

investigación

en

forma

conceptual,

siguiendo

pautas

metodológicas y documentales, examinando estudios que permiten el análisis, comprensión de diversidades teóricas relacionadas con el problema abordado. Las referencias tomadas para este estudio son las siguientes: En tal sentido Cortez (2011), realizó una investigación en el Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”, titulado Diseño de un prototipo programador-entrenador con Microcontroladores PICAXE adaptado a las prácticas de electrónica en el I.U.P “Santiago Mariño”, este proyecto estuvo enmarcado en un estudio de tipo Proyecto Factible apoyado en una investigación de campo y documental, el cual tuvo como objetivo principal diseñar un prototipo programador-entrenador con Microcontroladores PICAXE adaptado a las prácticas de Electrónica en el Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño Extensión Costa Oriental del Lago Cabimas. Para el logro de este objetivo, el investigador realizó un diagnóstico mediante la observación directa y entrevistas no estructuradas para determinar las necesidades actuales de los laboratorios de Electrónica de esta casa de estudio. Así mismo, se determinó los componentes eléctricos y electrónicos para su desarrollo. Seguidamente, se realizó el diseño del plano electrónico del mismo; donde arrojo como resultado el diseño del prototipo programador-entrenador para las prácticas de electrónica, el cual será 10

implementado en

los laboratorios de la institución antes mencionada

permitiendo a los estudiantes complementar la teoría y al mismo tiempo relacionarlo con su ámbito laboral facilitando el proyecto enseñanzaaprendizaje sobre todo en el área de microcontroladores. Esta investigación tuvo como aporte para éste proyecto en el ámbito metodológico, en lo referente a la modalidad y tipo de investigación; además guarda relación con los objetivos que se desean cumplir en este proyecto en cuanto al diseño de un prototipo con el fin de exponer los conocimientos teóricos adquiridos mediantes prácticas para la carrera de Ingeniería Electrónica. Por otro lado, Moretti (2010), realizó una investigación en la Universidad Rafael Belloso Chacín, titulada Redes de fibra óptica (Home-Fiber) para los servicios de telefonía e internet de la Zona Norte de Maracaibo. Esta investigación se clasifico como proyectiva, descriptiva, y de campo. El propósito

principal

de

este

estudio

fue

diseñar

un

sistema

de

telecomunicaciones para los servicios de telefonía e Internet de la zona norte de Maracaibo. La perspectiva más importante de esta investigación es la del uso de una nueva tecnología, la fibra óptica, para brindarle mejoras a dichos servicios para los usuarios de esta población y ofrecer una gamma de soluciones interactivas a sus habitantes. Se concluyó que con esta nueva propuesta se ha satisfecho las necesidades en las mejoras de los servicios de los usuarios de la zona anteriormente mencionada, recomendándose así la implementación de esta nueva plataforma con equipos de última generación, con el fin de aumentar el ancho de banda de las vías de comunicación y los niveles de seguridad, a través de instalación de enlaces de fibra óptica monomodo que aumentará la velocidad de transmisión hasta 10 Gbps. Este trabajo es tomado en consideración por la relación que guarda con el proyecto que se está desarrollando por el aporte en cuanto al énfasis del uso de la fibra óptica para la optimización de las comunicaciones y la necesidad de conocer el conexionado del medio de comunicación antes mencionado,

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además de los conceptos emitidos que sirven de apoyo en la investigación que se está desarrollando. Para finalizar Rincón (2006) realiza una investigación en el Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”, titulado Instalación de fibra óptica para la optimización de la interconexión entre en centro de telecomunicaciones y el edificio principal PDVSA en el área de la Salina. Esta investigación se caracterizó por ser factible ya que consiste en el diseño de un diseño operativo viable, o una solución posible de un problema de tipo práctico y descriptivo buscando describir sistemáticamente los hechos que involucran la investigación. En cuanto al diseño es de campo debido a que los datos se recogen directamente de la realidad. Con la instalación del cable de fibra óptica se logró dar respuesta a la necesidad de ampliar los servicios de telecomunicaciones necesarios para las labores de monitoreo y control de los sistemas automatizados de las Unidades de Exploración y Producción de PDVSA Occidente. Este trabajo sirve como antecedente debido a la similitud que tiene con la investigación que se desarrolla, en el ámbito metodológico, en lo referente a la relación y estilo e información bibliográfica así; como su estructura, permitiendo un eficiente desarrollo a los objetivos que se desean cumplir.

Bases Teóricas

Banco de Prueba

Según la Enciclopedia Salvat (2002), es todo modulo o soporte que las herramientas o instrumentos de cualquier componente en el cual este apto para dicho modulo. Por otra parte para

Kraft y Hawkins (2007), puede definirse como:

“equipos provistos de una serie de instrumentos de medición digitales o análogos los cuales sirven para medir diferentes variables. Un mueble que

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se compone de un tablero horizontal sostenidos por uno o varios pies donde se colocan materiales, equipos o instrumentos, entre otros que sirven de trabajo para emplear las funciones propias de algo”. También puede decirse que un banco de prueba es una plataforma conformada por uno o varios instrumentos de medición y tableros de conexión para realizar montajes eléctricos o electrónicos, demostrando de forma experimental el comportamiento y funcionamiento de dichos montajes.

Proceso de enseñanza-aprendizaje

Del

Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura, el

Servicio Especializado de Capacitación y Comunicación, Agencias de Cooperación Técnica realizó una investigación sobre Elementos para Programar, Ejecutar y Evaluar Actividades de Capacitación, se explica que: …“en el campo de la educación, existe el acuerdo general de definir el aprendizaje como un cambio de conducta, que normalmente acontece dentro de un conjunto de actividades e interacciones intencionadas, cuyo resultado es, precisamente el aprendizaje. Esta modificación de conducta es, por consiguiente, resultado de un proceso en el que intervienen diversos factores relacionados con las dimensiones de enseñar y aprender, de donde surge la frase proceso de enseñanza-aprendizaje”. (pág. 25). De acuerdo a lo antes expuesto se concluye que la enseñanza y el aprendizaje forman parte de un único proceso que tiene como fin la formación del estudiante, es decir, la enseñanza se complementa con el aprendizaje y viceversa, con el propósito de aportar y recibir conocimientos, hábitos y habilidades educativas.

Capacitación

Del

Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura, el

Servicio Especializado de Capacitación y Comunicación, Agencias de Cooperación Técnica realizó una investigación sobre Elementos para 13

Programar, Ejecutar y Evaluar Actividades de Capacitación, explica que: “Se entiende por capacitación las actividades de enseñanza aprendizaje destinadas a que sus participantes adquieran nuevos conocimientos y habilidades, y modifiquen actitudes en relación con necesidades de un campo ocupacional determinado, mediante eventos

de

corta duración”.

(pág. 18). Por lo tanto, para que se pueda proporcionar las habilidades y destrezas para desempeñar determinadas actividades, es necesario que se tengan no solo los conocimientos básicos, también es importante contar las herramientas necesarias

y un ambiente adecuado, haciendo posible el

desarrollo personal del estudiante.

Motivación

La motivación es un aspecto de enorme relevancia en las diversas áreas de la vida, entre ellas la educativa y la laboral, por cuanto orienta las acciones y se conforma así en un elemento central que conduce lo que la persona realiza y hacia qué objetivos se dirige. De acuerdo con Santrock (2002), la motivación es “el conjunto de razones por las que las personas se comportan de las formas en que lo hacen. El comportamiento motivado es vigoroso, dirigido y sostenido” (p. 432). Por otro lado, Ajello (2003) señala que la motivación debe ser entendida como la trama que sostiene el desarrollo de aquellas actividades que son significativas para la persona y en las que esta toma parte. En el plano educativo, la motivación debe ser considerada como la disposición positiva para aprender y continuar haciéndolo de una forma autónoma. Asimismo, Trechera J. (2005) explica que, etimológicamente, el término motivación procede del latín motus, que se relaciona con aquello que moviliza a la persona para ejecutar una actividad.

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Calidad de aprendizaje Según Biggs, J (2004) “las investigaciones sobre el aprendizaje de los estudiantes tienen dos corrientes influyentes como son: el constructivismo y la fenomenología”.El primero se centra sobre todo en las actividades de los estudiantes adecuadas cuando en enfoque es profundo (aprendizaje para saber y comprender) e inadecuadas cuando conducen a un enfoque superficial (aprendizaje para aprobar). En consecuencia, señala que el reto de la enseñanza consiste en que el estudiante potencie actividades cognitivas de nivel superior o enfoque profundo. Para ello la intervención que se propone está en el área afectiva: la motivación y el clima de clase institucional.

Fibra óptica

Para Herrera (2010), la fibra óptica es una nueva tecnología que se utiliza para la instalación de redes locales. …“Consiste en un núcleo central muy delgado de vidrio con alto índice de refracción de luz. Alrededor de este núcleo hay un revestimiento también a base de vidrio pero con índice de refracción más bajo que protege al núcleo de contaminación y provoca el fenómeno de reflexión interna, es decir, que cuando un rayo de luz (información) entra por un extremo del cable no se disipa hacia el exterior sino que mediante reflexiones sucesivas dentro del núcleo se propaga hasta el otro extremo de la fibra”. (pág. 85). En la figura 1, se ilustra la estructura de un cable de fibra óptica. Donde se muestra las partes que conforman el cable óptico como son: la cubierta, el revestimiento y el núcleo.

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Figura 1. Estructura del cable de fibra óptica. Tomado de Tecnologías y Redes de Transmisión de Datos (pág., 85) por E. Herrera, 2010. México.

Características de la fibra óptica

Para Herrera (2010, pág. 86). La fibra que se emplea en las redes de cómputo es sumamente delgada, ligera, fuerte y flexible, y soporta jalones y esfuerzos considerables como cualquier otro cable. Debido a su ligereza se puede acomodar en ductos muy congestionados que no admiten el diámetro y el peso del cable coaxial. Esto es de gran importancia cuando la única alternativa es emplearlos ductos congestionados. Las fibras ópticas suministran un ancho de banda extremadamente grande y tiene una pérdida muy pequeña de señal, razón por la cual se emplean para distancias muy largas entre repetidores. No las afectan las variaciones de voltaje o corriente en las líneas de potencia, la interferencia electromagnética o los químicos corrosivos dispersos en el aire; por lo tanto pueden utilizarse en ambientes industriales expuestos a condiciones muy severas en el que el par trenzado o el cable coaxial serian totalmente inapropiados. Las fibras no son conductoras y, por ello, no propagan descargas eléctricas hacia los servidores o el equipo de la red. Otra característica ventajosa de la fibra es que se adapta por igual a todos los estándares y velocidades de red. Sin embargo, la ventaja de la fibra representada por su mayor velocidad de transmisión, no es completamente aprovechada por los dispositivos con los que actualmente se cuenta.

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Tipos de fibra

Para

Vargas (2009, pág. 16). Sistemas de fibra óptica. Universidad

Nacional San Luis Gonzaga de Ica (citado por Tomasi (2003), los tipos de fibra se clasifican según el modo de propagación y según su composición.

Según el modo de propagación:  Fibra Monomodo: Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar. La figura 2, muestra que sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 mm. Si el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y entrañan dificultades de conexión que aún se dominan mal.

Figura 2. Fibra monomodo. Tomado de Sistemas de fibra óptica (pág., 17) por I. Vargas, 2009. Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica.

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Fibra Multimodo: Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino como se muestra en la figura 3. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico. Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baja intensidad. El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

Figura 3. Fibra multimodo. Tomado de Sistemas de fibra óptica (pág., 18) por I. Vargas, 2009. Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo: Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal. Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.

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Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda las fibras pueden ser OM1, OM2 ó OM3. OM1: Fibra 62.5/125 μm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores. OM2: Fibra 50/125 μm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores. OM3: Fibra 50/125 μm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan láser como emisores.

Figura 4. Características físicas y eléctricas de los dos tipos de cable. Tomado de Sistemas de fibra óptica (pág., 19) por I. Vargas, 2009. Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica.

Según su composición

Hay tres tipos disponibles actualmente: Núcleo de plástico y cubierta plástica. Núcleo de vidrio con cubierta de plástico (frecuentemente llamada fibra PCS, el núcleo silicio cubierta de plástico).

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Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio (frecuentemente llamadas SCS, silicio cubierta de silicio). Las fibras de plástico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser más flexibles y más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su característica de atenuación alta: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las de plástico se limitan a distancias relativamente cortas, como puede ser dentro de un solo edificio. Las fibras con núcleos de vidrio tienen baja atenuación. Sin embargo, las fibras PCS son un poco mejores que las fibras SCS. Además, las fibras PCS son menos afectadas por la radiación y, por lo tanto, más atractivas a las aplicaciones militares. Desafortunadamente, los cables SCS son menos fuertes, y más sensibles al aumento en atenuación cuando se exponen a la radiación.

Construcción del cable

Para Tomasi (2003, pág. 428). Hay muchos diseños distintos de cale, en la actualidad. La figura 5, muestra ejemplos de varias configuraciones de cales de fibra óptica. De acuerdo con la configuración, el cable puede consistir de un núcleo, un revestimiento, un tubo protector, amortiguadores, miembros resistentes y uno o más chaquetas de protección. En la construcción suelta de tubo (figura 5-a), cada fibra está contenida en un tubo de protección. Dentro del tubo de protector hay un compuesto de poliuretano que encapsula, o sella, a la fibra, y evita la penetración del agua. Se puede presentar un fenómeno llamado corrosión bajo tensiones, o fatiga estática si la fibra de vidrio se expone durante largos periodos a humedades altas. La figura 5-b, muestra la construcción de un cable restringido de fibra óptica. Hay un amortiguador primario y uno secundario, rodeando al cable de fibra. Las chaquetas amortiguadoras protegen a la fibra

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de influencias mecánicas externas que pudieran causar su ruptura, o demasiada atenuación óptica. El Kevlar es un material fibroso que aumenta la resistencia del cable a la tensión. De nuevo hay un tubo protector externo, lleno de poliuretano, que evita que la humedad se ponga en contacto con la fibra del núcleo. La figura 5-c muestra una configuración de hilos múltiples. Para aumentar la resistencia a la tensión se incluyen en el paquete un miembro central de acero y una envoltura de cinta de Mylar. La figura 5-d muestra la configuración de cinta, que se ve con frecuencia en los sistemas telefónicos de fibra óptica. La figura 5-e representa las vistas de frente y lateral de un cable de sílice revestido con plástico.

Figura 5. Configuraciones de cable de fibra óptica: (a) construcción suelta en tubo; (b) fibra restringida; (c) fibras múltiples; (d) cable telefónico; (e) cable de sílice revestida de plástico. Tomado de Sistemas de Comunicaciones Electrónicas 4ta Edición (pág., 429) por W. Tomasi, 2003. México.

Pérdidas en los cables de fibra óptica

Según Tomasi (2003, pág. 442). Es probable que la pérdida de potencia en un cable de fibra óptica sea la característica más importante del cable. Con frecuencia se llama atenuación a la pérdida de potencia de la onda luminosa al atravesar el cable. La atenuación tiene varios efectos adversos

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sobre el funcionamiento, que incluyen la reducción del ancho de banda del sistema, la rapidez de transmisión de información, la eficiencia y la capacidad general del sistema. La formula normal con la que se expresa la pérdida total de potencia en un cable de fibra es: (

)

En la que: A (dB) = reducción total de potencia (atenuación) PSal = potencia de salida del cable (watts) PEnt = potencia de entrada al cable (watts) Las pérdidas características de los enlaces de fibra óptica incluyen las siguientes:  Pérdidas en el cable. Las pérdidas en el cable dependen de la longitud, el material y de la pureza del material del cable. En general, se especifican en dB/Km, y pueden variar desde décimas de dB por Km.  Pérdidas en el conector. A veces se usan conectores mecánicos para unir dos tramos de cable. Si la conexión mecánica no es perfecta, puede escapar energía luminosa y

causar una reducción de la potencia óptica. Las

pérdidas en el conector suelen variar entre unas décimas de dB hasta 2 dB para cada conector.  Pérdida en interfaz de fuente a cable. La interfaz mecánica que se usa para conectar la fuente de luz y fijarla al cable casi nunca es perfecta. En consecuencia, un pequeño porcentaje de la potencia óptica no se acopla al cable, y representa una pérdida de potencia en el sistema de algunas décimas de dB.  Pérdida en interfaz de cable a detector de luz. La interfaz mecánica para contener el detector de luz y fijarlo al cable tampoco es perfecta y, en consecuencia, evita que un pequeño porcentaje de la potencia que sale del

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cable entre el detector de luz. Esto, naturalmente, representa una pérdida para el sistema, que suele ser de algunas décimas de dB.  Pérdidas en empalmes. Si se requiere más que un tramo continuo de cable, se pueden fundir (empalmar) los tramos. Como los empalmes no son perfectos, se pueden introducir pérdidas que van desde un par de décimas de dB hasta varios dB en la señal.  Dobleces del cable. Cuando un cable óptico se dobla formando un ángulo muy agudo, sus características internas cambian radicalmente. Si los dobleces son grandes, ya no se lograrán las reflexiones totales de algunos de los rayos de luz, y se refractarán. La luz refractada en la interfaz entre el núcleo y el revestimiento entra al revestimiento y causa una pérdida neta de la señal, de algunas décimas de dB hasta varios dB. Como en cualquier provisión de enlace o de sistema, la potencia útil disponible en el receptor depende de la potencia de transmisión y de las pérdidas en el enlace. La ecuación es:

Pt = Pr - pérdidas Donde, Pr = potencia recibida (dBm) Pt = potencia transmitida (dBm) Pérdidas = suma de todas las pérdidas (dB)

Componentes de la fibra óptica

Para Vargas (2009) Sistemas de fibra óptica. Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica Dentro de los componentes que se usan en la fibra óptica caben destacar los siguientes: los conectores, el tipo de emisor del haz de luz, los conversores de luz, entre otros. (p. 25).

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Tipos de conectores

Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes: FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. FDDI, se usa para redes de fibra óptica. LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos. ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

Figura 6. Tipos de conectores de fibra óptica. Tomado de Sistemas de fibra óptica (pág., 25) por I. Vargas, 2009. Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica.

Emisores del haz de luz

Estos dispositivos se encargan de emitir el haz de luz que permite la transmisión de datos, estos emisores pueden ser de dos tipos: LEDs. Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fácil y su tiempo de vida es muy grande, además de ser económicos.

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Lásers. Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, pero por el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más costosos.

Conversores luz-corriente eléctrica

Este tipo de conversores convierten las señales ópticas que proceden de la fibra en señales eléctricas. Se limitan a obtener una corriente a partir de la luz modulada incidente, esta corriente es proporcional a la potencia recibida, y por tanto, a la forma de onda de la señal moduladora. Se fundamenta en el fenómeno opuesto a la recombinación, es decir, en la generación de pares electrón-hueco a partir de los fotones. El tipo más sencillo de detector corresponde a una unión semiconductora P-N. Las condiciones que debe cumplir un fotodetector para su utilización en el campo de las comunicaciones, son las siguientes: Detectores PIN: Su nombre viene de que se componen de una unión P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de material intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector. Se utiliza principalmente en sistemas que permiten una fácil discriminación entre posibles niveles de luz y en distancias cortas.  Detectores APD: El mecanismo de estos detectores consiste en lanzar un electrón a gran velocidad, contra un átomo para que sea capaz de arrancarle otro electrón.Estos detectores se pueden clasificar en tres tipos: -De silicio: presentan un bajo nivel de ruido y un rendimiento de hasta el 90% trabajando en primera ventana. Requieren alta tensión de alimentación (200-300V). -De germanio: aptos para trabajar con longitudes de onda comprendidas entre 1000 y 1300 nm y con un rendimiento del 70%. -De compuestos de los grupos III y V. 25

Transmisión por fibra óptica

Para Herrera (2003, pág. 86). La transmisión de información a través de fibra óptica requiere tres elementos esenciales. Una fuente de luz, la fibra como medio de transmisión y un detector de luz en el receptor. La figura 7 ilustra los componentes de un sistema óptico para la transmisión de datos. El sistema envía los bits de la señal de datos como estados, encendido o apagado, de un rayo de luz. Esta luz (con longitud de onda de 1.3 a 1.5 μm) la genera el transmisor un láser o un diodo emisor de luz (DEL), que es un dispositivo más barato. La luz se desplaza dentro de la fibra sin fugas debido a las propiedades de reflexión y refracción de su revestimiento, el cual se fabrica en forma de túnel. Tanto el láser como el DEL emiten luz cuando se aplica voltaje a sus terminales. El detector es un fotodiodo que genera un pulso eléctrico en el momento de recibir un rayo de luz.

Figura 7. Sistema óptico de transmisión. Tomado de Tecnologías y Redes de Transmisión de Datos (pág., 86) por E. Herrera, 2010. México.

Comparación de instalaciones con fibras ópticas y con cables metálicos

Para Tomasi (2003, pág. 423), las comunicaciones a través de cables de fibra de vidrio o plástico tiene varias ventajas abrumadoras sobre las comunicaciones que usan instalaciones convencionales de cable metálico o coaxial. 26

Ventajas de los sistemas de fibra óptica Mayor capacidad de información debido a que estos sistemas tienen mayor capacidad de información que los cables metálicos por el ancho de banda, inherentemente mayores con las frecuencias ópticas. Inmunidad a la diafonía: los cables ópticos son inmunes a la diafonía entre cables vecinos, debida a la inducción magnética. Inmunidad a la interferencia por estática: los cables ópticos son inmunes al ruido de estática que causa la interferencia electromagnética (EMI) debido a rayos, motores eléctricos, luces fluorescentes y otras fuentes de ruido eléctrico. Inmunidad al ambiente: los cables ópticos son más resistentes a los extremos en el ambiente que los cables metálicos. También, los cables ópticos funcionan dentro de las variaciones más amplias de temperatura y son menos afectados por los líquidos y gases corrosivos. Seguridad: los cables ópticos son más seguros y fáciles de instalar y mantener que los cables metálicos, debido a que las fibras de vidrio y de plástico son no conductoras, no se asocian con ellas corrientes ni voltajes eléctricos. Seguridad: las fibras ópticas son más seguras que los cables metálicos. Es virtualmente imposible entrar a un cable de fibra óptica sin que sepa el usuario, y los cables de fibra óptica no se pueden detectar con buscadores de metales, a menos que tengan refuerzo de acero para tener mayor resistencia. Duran más: aunque todavía no se ha demostrado, se anticipa que los sistemas de fibra óptica durarán más que las instalaciones metálicas. Economía: el costo de los cables de fibra óptica es, aproximadamente, igual al de los cables metálicos.

27

Sin embargo, los cables de fibra tienen menores pérdidas y en consecuencia requieren menos repetidoras. Esto equivale a menos costos de instalación y del sistema en general, así como mayor confiabilidad.

Desventajas de los sistemas de fibra óptica Costos de interconexión: los sistemas de fibra óptica son virtualmente inútiles por sí mismos. Para ser prácticos se deben conectar a instalaciones electrónicas normales, lo cual requiere con frecuencia interconexiones costosas. Resistencia: las fibras ópticas de por sí tienen una resistencia bastante menor a la tensión que los cables coaxiales. Esto se puede mejorar recubriendo la fibra con Kevlar normal y una chaqueta protectora de PVC. Potencia eléctrica remota: a veces es necesario llevar energía eléctrica a un equipo remoto de interconexión o de regeneración. Esto no se puede hacer con el cable óptico, por lo que se deben agregar más cables metálicos en el cableado. No están demostrados: los sistemas de cable de fibra óptica son relativamente nuevos, y no han tenido el tiempo suficiente para demostrar su confiabilidad. Herramientas, equipo y adiestramiento especializados: las fibras ópticas requieren herramientas especiales para empalmar y reparar cables, y equipos especiales de prueba para hacer medidas rutinarias. También es difícil y costoso reparar cables de fibra óptica necesitan también tener destrezas y adiestramiento especiales.

28

Tipos de conectorización de la fibra óptica

De

http://fibremex.com/fibraoptica.

conectorización para

la

Existen

fibra óptica, aunque

varios

métodos

de

dependerá mucho de la

marca. Epóxico (curado de 110° a 120°): En este método se debe tener una resina y un endurecedor, que se deben mezclar por un lapso no menor a 2 minutos, posteriormente se debe dejar reposar por un lapso de 15 minutos antes de su aplicación y curado, este deberá ser a una temperatura de 110º a 120º durante 7-8 minutos. Crimpeado (Pre pulido): En este método se debe contar con una pinza especial creada por AMP dado que este proceso solo es aplicable con su marca de conectores, en este método se excluye el epóxico dado que el crimpeo se hace a base de presión de una herramienta especializada. Hot Melt (3M): En este método el epóxico ya viene integrado en los conectores ya endurecido, el horno solo lo vuelve maleable para poder introducir la fibra, para posteriormente volver a su estado normal para darle el terminado. Curado en Frío (anaeróbico): Este método es muy parecido al primero, pero en este caso solo se mezcla la resina y el endurecedor y no es necesario el curado ya que este se endurecerá en un lapso de 4 a 5 segundos dependiendo del endurecedor elegido.

29

Kit de herramientas para el ponchado de fibra óptica

De la página http: //es.scribd.com/doc/50054515/Cableado-estructuradopdf, se define los siguientes: Tijeras para cortar Kevlar: es una tijera diseñada especialmente para cortar Kevlar.

Figura 8.Tijeras para cortar http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

 Pelador

de

revestimiento:

Kevlar.

herramienta

diseñada

Tomado

para

remover

de

el

revestimiento del cable.

Figura 9. Pelador de http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

revestimiento.

Tomado

de

Crimpadora: herramienta para asegurar el conector en el cable de fibra óptica.

30

Figura 10. Crimpadora. Tomado de http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

 Stripper o Pelador para terminación manual de hilos de fibra óptica: esta herramienta es para la terminación manual de cables de fibra óptica, con esta herramienta se prepara el hilo de fibra óptica para colocarle el conector o realizar el empalme de fusión.

Figura 11. Stripper o http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

Pelador.

Tomado

de

 Lijas y discos para pulir: son un conjunto de lijas y discos utilizados para realizar el pulimiento o acabado de la fibra de vidrio para colocar el conector.

Figura 12. Lijas y discos de http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

31

pulir

fibra

óptica.

Tomado

de

Microscopio con adaptador para ST, FC, SC: microscopio usado para revisamos que el punto de la fibra haya quedado bien de acuerdo a los estándares de calidad existentes.

Figura 13. Microscopio para http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

fibra

óptica.

Tomado

de

Pegamento especial para fibra óptica: Resina especial para fijar los conectores de fibra óptica.

Figura 14. Pegamento especial http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

para

fibra

óptica.

Tomado

de

 Líquido limpiador de fibra óptica: Líquido limpiador especial para fibra óptica. Se trata de una solución que debe estar a mano en todo el proceso de crimpado de conectores de fibra óptica. Es muy importante eliminar las impurezas y sobretodo en la punta de la fibra.

32

Figura 15. Liquido limpiador http://www.google.co.ve/imagenes/fibraoptica.

de

fibra

óptica.

Tomado

de

Autocad

De http://es.wikipedia.org/wiki/AutoCAD. AutoCAD es un programa de diseño asistido por computadora para dibujo en dos y tres dimensiones. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. El término AutoCAD surge como creación de la compañía Autodesk, teniendo su primera aparición en 1982. AutoCAD es un software reconocido a nivel internacional por sus amplias capacidades de edición, que hacen posible el dibujo digital de planos de edificios o la recreación de imágenes en 3D. AutoCAD es uno de los programas más usados, elegido por arquitectos, Ingenieros y diseñadores industriales. Desglosando su nombre, se encuentra que Auto hace referencia a la empresa creadora del software, Autodesk y CAD a Diseño Asistido por Computadora (por sus siglas en inglés).

Planos

De http://www.definicionabc.com/Planos. Cuando se habla de un plano, se está haciendo referencia a la superficie geométrica que no posee volumen (es decir, que es sólo bidimensional) y que posee un número infinito de rectas y puntos que lo cruzan de un lado al otro.

33

Sin embargo, cuando el término se utiliza en plural, se está hablando de aquel material que es elaborado como una representación gráfica de superficies de diferente tipo. Los planos son especialmente utilizados en ingeniería, arquitectura y diseño ya que sirven para diagramar en una superficie plana otras superficies que son regularmente tridimensionales.

Relación Beneficio/Costo

Beneficios La clasificación de los conceptos a los estudiantes ya que se tiene la posibilidad de ver y manipular los elementos utilizados en el ponchado de fibra óptica. Permite que el aprendizaje sea rápido y la explicación sea concisa, teniendo como base la conectorización de cables de fibra ópticas y las pruebas de continuidad y pérdidas en la línea. Permite disponer de las herramientas y equipos usados dentro de la conectorización, haciendo que el manejo de las mismas pueda practicarse. Complementa las clases teóricas permitiendo establecer criterios sobre la conectorización o ponchado de fibra óptica así como la medición de pérdidas en el cable con la ayuda de una guía práctica. Podría servir como recurso de soporte para la institución en el Programa de Capacitación Laboral y Comunitaria, además de prestar apoyo a otras instituciones que lo requieran.

Costos

Se estima una inversión de por lo menos 5.000 Bs, Destinados a la adquisición de equipos, herramientas y materiales necesarios para la construcción del banco de prueba para el ponchado de fibra óptica, en el 34

cual se obtendrán mediante los aportes equitativos de los integrantes del grupo que compone el proyecto de investigación.

Listado de Implementos Cuadro 1 Cuadro de costos del banco de prueba para el ponchado de fibra óptica

CUADRO DE COSTOS DEL BANCO DE PRUEBA PARA EL PONCHADO DE FIBRA ÓPTICA N

Descripción de equipos, herramientas y

º

materiales 1

Kit de herramientas para el ponchado de fibra óptica: Paladin Tools 4924 Ultimate Fiber Tool Kit

Costo Unid. 4500 Bs 30Bs x

Cant.

1

Costo Total 4500 Bs

2

Cables de fibra óptica

3

Conectores de fibra óptica, ST, SC, LC…

90 Bs

3

4

Fuente de poder 12v

50Bs

1

50Bs

5

Diodo emisor de luz

3 Bs

1

3 Bs

6

Diodo receptor de luz

3 Bs

1

3 Bs

7

Resistencias y jumpers

1Bs

4

4 Bs

8

MDF

120 Bs

Lámina

9

Cerradura

150 Bs

1

mt

2mts

Total

60 Bs 180 Bs

120B s 150 Bs 5000 Bs

La relación Beneficio-Costo satisface y cumple con las expectativas planteadas con el origen de la idea base de la necesidad de unos elementos con los cuales se permitan realizar pruebas para presentarle a los estudiantes de la carrera de Ingeniería Electrónica un modelo base para llevar a cabo una buena conectorización de cable de fibra óptica, nueva 35

tecnología que se está utilizando dentro de los sistemas de comunicaciones, perfilando a la Institución con un ente de calidad educativa superior.

Medidores de Potencia Óptica u OLTs (Optical Loss Testers)

De http://fibremex.com/fibraoptica. Son equipos de medición de redes ópticas. Concretamente son dos, un medidor de potencia y una fuente de luz. La fuente de luz nos da una potencia promedio, la cual viajara a través de la fibra óptica perdiendo potencia en todo el trayecto. El medidor de potencia nos muestra la atenuación generada por conectores, dobleces, curvaturas, empalmes y cualquier otro desperfecto que tenga la fibra, generando el valor de la perdida de señal (Atenuación) medida tanto en dBm como en dB.

Fuente de Poder ó de Alimentación

De

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_Poder.

En

electrónica,

una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna de

la

red

de

suministro,

en

una

o

varias

tensiones,

prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, entre otros).

Circuito de transmisión por fibra óptica

Se trata de un circuito básico de transmisión y recepción de señales ópticas, consiste en un conjunto de dispositivos electrónicos (resistencias, jumpers, diodo emisor de luz y una fuente de alimentación de 12V DC), donde se conecta una cable de fibra óptica con sus respectivos conectores entre el diodo emisor de luz y un medidor de potencia óptica que se encarga de

36

medir las pérdidas en vatios (watts) dentro de la fibra. Este es un circuito sencillo que se utiliza generalmente para realizar prácticas de atenuación en los cables óptico, por medio de un medidor de potencia óptico. En la figura 16 se muestra la configuración del circuito.

Figura 16. Circuito de transmisión por fibra óptica. Realizado por el programa simulador de circuitos electrónicos Livewire.

Bases Legales

Normas y estándares de la fibra óptica

De http://fibremex.com/fibraoptica. Hace la referencia a las normas ANSI/TIA/EIA-568-B.3 Norma para Componentes de Cableado de Fibra Óptica, Esta norma específica los requisitos mínimos para componentes de fibra óptica usados en cableados de telecomunicaciones en edificios y campus, tales como cable, conectores, hardware de conexión, cordones, jumpers y equipo de pruebas en campo.  Especificaciones adicionales de desempeño de transmisión para cables de fibra óptica de 50/125μm. Especifica requisitos adicionales de componente y

37

transmisión para cable de fibra óptica de 50/125μm capaz de soportar transmisiones seriales 10 Gb/s hasta 300m usando láser de 850nm.  Consideraciones adicionales para determinación de pase o fallo para pérdida de inserción y pérdida de retorno. Establece que, debido a consideraciones de exactitud, los valores medidos de pérdida de inserción menores a 3dB se usarán sólo como valores informativos y no se tomarán en cuenta sus valores relacionados de pérdida de retorno.

Y la norma ANSI/TIA/EIA 598-A Codificación de Colores de Cableado de Fibra Óptica, mayo 1995. En ella habla que se tiene que agrupar las fibras, cada grupo será compuerta por 2, 4, 6 hasta 12 fibras ópticas. En el cuadro 2, se muestra la numeración del cable para cada color.

Cuadro 2 Código de colores del cable de fibra óptica 1–Azul

7 - Rojo

2–Naranja

8 - Negro

3- Verde

9 - Amarillo

4–Café

10 - Morado

5–Gris 6–Blanco

11- Rosa 12 - Aqua

Nota: Tomada de la página http://fibremex.com/fibraoptica.

Cuando el primer grupo sea utilizado por completo, se creará otro grupo teniendo en cuenta la clasificación según la norma: Grupo 1 Azul y sus 12 colores  Grupo 2 Naranja y sus 12 colores  Grupo 3 Verde y sus 12 colores  Grupo 4 Café y sus 12 colores  Grupo 5 Gris y sus 12 colores  Grupo 6 Blanco y sus 12 colores  Grupo 7 Rojo y sus 12 colores 38

 Grupo 8 Negro y sus 12 colores  Grupo 9 Amarillo y sus 12 colores  Grupo 10 Morado y sus 12 colores  Grupo 11 Rosa y sus 12 colores  Grupo 12 Aqua y sus 12 colores De esta manera se puede tener desde 2 fibras hasta 144 fibras en un solo cable. TIA/EIA TSB-72.Guía para el cableado de la fibra óptica. Este estándar especifica el camino y conexión del hardware requerido para el sistema de cableado de fibra óptica y equipos localizados dentro del cuarto de telecomunicaciones o dentro del cuarto de equipos en el área de trabajo. El TSB72 prevé un método unificado para las conexiones de fibra óptica del punto de interconexión al área de trabajo. Las técnicas comunes son la canalización del cable, una interconexión, o un empalme en el closet de telecomunicaciones. Estas técnicas, comúnmente se conocen como un backbone a escala, permiten a un administrador el utilizar equipo central para satisfacer múltiples usuarios. Centralización del cableado necesita ser en la misma estructura del área de trabajo. En conjunto la distancia del cable horizontal, backbone, y los cordones de parcheo en el closet de telefonía y la interconexión hasta300 m. (982 pies).

Términos Básicos

ANSI El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI, por sus siglas en inglés: American National Standards Institute) es una organización sin ánimo de lucro que supervisa el desarrollo de estándares para productos, servicios, procesos y sistemas en los Estados Unidos. ANSI es miembro de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y de la Comisión 39

Electrotécnica

Internacional

(International

Electrotechnical

Commission, IEC). Cable coaxial El cable coaxial fue creado en la década de los 30, y es un cable utilizado para

transportar señales eléctricas de

alta

frecuencia que

posee

dos

conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante. Conector Un conector eléctrico es un dispositivo para unir circuitos eléctricos. En informática, son conocidos también como interfaces físicas. Crimpadora Es una especie de tenaza que mediante presión, fija el conector al cable. Crimpeado Es usual encontrar los anglicismos crimpar y crimpear, derivados del verbo inglés crimp. Es la unión de dos piezas metálicas o de otros materiales maleables mediante la deformación de una o ambas piezas; esta deformación es lo que las mantiene unidas. Para esta tarea existen herramientas

de

uso

específico

llamadas

pinzas

de

compresión

o crimpeadoras. Decibeles El decibelio (símbolo dB) es la unidad relativa empleada en acústica, electricidad, telecomunicaciones y otras especialidades para expresar la relación entre dos magnitudes: la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.También se tiene el dBm que es una unidad de medida utilizada, principalmentexen telecomunicacionesx paraxexpresarxlaxpotencia absoluta

40

mediante una relación logarítmica. El dBm se define como el nivel de potencia en decibelios en relación a un nivel de referencia de 1 mW. Diafonía Fenómeno que se presenta generalmente debido a acoplamientos magnéticos entre los elementos que componen los circuitos perturbador y perturbado o como consecuencia de desequilibrios de admitancia entre los hilos de ambos circuitos. EIA Electronic Industries Alliance (EIA), Alianza de Industrias Electrónicas, que hasta 1997 fue conocida como Electronic Industries Association, es una organización formada por la asociación de las compañías electrónicas y de alta tecnología de los Estados Unidos, cuya misión es promover el desarrollo de mercado y la competitividad de la industria de alta tecnología de los Estados Unidos con esfuerzos locales e internacionales de la política. Abarca a casi 1.300 compañías del sector y cuyos productos y servicios abarcan desde los componentes electrónicos más pequeños a los sistemas más complejos usados para la defensa, el espacio y la industria, incluyendo la gama completa de los productos electrónicos de consumo. Fibra Óptica Cable de filamentos de vidrio y su transmisión se genera por haz de luz. Índice de Refracción Es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio ( ) será de onda en el vacío (

veces más grande que el número

).

ISO/IEC 11801 El estándar internacional ISO/IEC 11801 especifica sistemas de cableado para telecomunicación de multipropósito cableado estructurado que es utilizable

para

un

amplio

rango

de

41

aplicaciones

(análogas

y

de

telefonía ISDN, varios estándares de comunicación de datos, construcción de sistemas de control, automatización de fabricación). Jumper En informática,

un jumper o puente es

un

elemento

que

permite

interconectar dos terminales de manera temporal sin tener que efectuar una operación que requiera una herramienta adicional. Dicha unión de terminales cierra el circuito eléctrico del que forma parte. Kevlar El Kevlar

o poliparafenileno tereftalamida es una poliamida sintetizada

por primera vez en 1965 por la química Stephanie Kwolek, quien trabajaba para DuPont. La obtención de las fibras de Kevlar fue complicada, destacando el aporte de Herbert Blades, que solucionó el problema de qué disolvente emplear para el procesado. Finalmente, DuPont empezó a comercializarlo en 1972. Es muy resistente y su mecanización resulta muy difícil. Láser Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, pero por el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más costosos. Longitud de onda La longitud de una onda es el período espacial o la distancia que hay de pulso a pulso. Normalmente se consideran dos puntos consecutivos que poseen la misma fase: dos máximos, dos mínimos, dos cruces por cero (en el mismo sentido). Par trenzado El cable de

par

trenzado es

un

medio

de conexión usado

en

telecomunicaciones en el que dos conductores eléctricos aislados son entrelazados para anular las interferencias de fuentes externas y diafonía de los cables adyacentes.

42

Ponchado Fijar el cable al Patch Panel o al Coupler y para esto necesitas de una ponchadora o Punch Tool. Ponchadora Herramienta de impacto que sirve para fijar el cable al Patch Panel o al Coupler. Reflexión La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. TIA La Telecommunications Industry Association (Asociación de la Industria de

Telecomunicaciones

o TIA)

es

una asociación de

comercio

en

los Estados Unidos que representa casi 600 compañías.

Sistema de Variables La variable en la presente investigación es “Banco de Prueba” definida de forma conceptual y operacional.

Definición Conceptual de la Variable Según Microsoft Encarta (2006). Es un montaje previsto de equipos e instrumentos, que permiten medir las características de una máquina simulando las condiciones de su funcionamiento real. Definición Operacional de la Variable Se tiene que un banco de pruebas de ponchado de fibra óptica es un modulo o soporte provistos de una serie de instrumentos de medición análogo que sirve para fijar el cable al Patch Panel o al Coupler a través de una herramienta de alto impacto.

43

CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO

44

CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO El siguiente capítulo se enfocará en la explicación del tipo de investigación y las herramientas necesarias para la comprensión, entendimiento y análisis que se requieren para el desarrollo y aplicaciones de las técnicas o métodos para la ejecución de los objetivos planteados.

Modalidad de la Investigación

Tomando en cuenta el tipo de datos obtenidos de la recolección en la realización de la presente investigación se determino que la misma se encuentra bajo una modalidad de campo, en función del criterio de los siguientes autores: Según la División de Planificación y Desarrollo. Investigación y Postgrado del Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño, en el manual de trabajo especial de grado (2006), definen que la modalidad de campo “consiste en el análisis sistemático de un determinado problema con el objeto de describirlo, explicar sus causas y efectos, comprender su naturaleza y elementos que lo conforma, o predecir su ocurrencia. Una de las características básicas de este tipo de trabajo en la modalidad mencionada, es la siguiente: el estudiante deberá recabar los datos directamente de la realidad. Lo cual significa que tales datos han de ser originales o primarios”. (P.6) De acuerdo con Cázares y otros (2000), la investigación de campo es aquella en que el mismo objeto de estudio sirve como fuente de información para el investigador. Consiste en la observación, directa y en vivo, de cosas, 45

comportamiento de personas, circunstancia en que ocurren ciertos hechos; por ese motivo la naturaleza de las fuentes determina la manera de obtener los datos. (p.18). En virtud que los datos para la realización de esta investigación se obtendrán directamente de la realidad, en la construcción de un banco de prueba

para

el

ponchado

de

fibra

óptica

en

el

Laboratorio

de

Comunicaciones del Instituto Politécnico Santiago Mariño y de acuerdo con los objetivos perseguidos en la investigación y los procedimientos a ser empleados en la misma.Además, esta investigación se considera documental por la revisión de diversas fuentes bibliográficas y autores, para establecer los criterios y basamentos teóricos que sustenten los procesos de esta investigación. Según la División de Planificación y Desarrollo. Investigación y Postgrado del Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño, en el manual de trabajo especial de grado (2006), definen a “Una investigación documental como el estudio un problema con el objeto de ampliar y profundizar el conocimiento inherente a su naturaleza, el cual esta contenido en diversas fuentes documentales. La estrategia del autor se basa en el análisis de diferentes fuentes de

información

que

contiene

los

resultados de

investigaciones por diferentes autores y constituyen datos de segunda mano o secundarios”. (P. 7). Al respecto, Tamayo y Tamayo (2004), aclara que el diseño bibliográfico esta dado por “La utilización de datos secundarios, es decir aquellos que han sido obtenidos por otros y nos llegan elaborados y procesados de acuerdo con los fines de quienes inicialmente los elaboraron o manipularon” (P. 109). Las fuentes documentales pueden ser, entre otras: libros, trabajos de grados, periódicos, revistas, manuales, tratados, conferencias escritas; películas, diapositivas, fotografías, discos,

incluso documentos electrónicos como

páginas web.

46

De acuerdo a las investigaciones de tipo proyecto factible UPEL (2006), señala que deben tener un apoyo ya sea de tipo documental, de campo o una modalidad que los incluya a ambos. En este caso, desde un aspecto de campo, se confronta con lo planteado anteriormente, de acuerdo a que en una investigación de campo el análisis sistemático de problemas en la realidad, tienen el propósito bien sea de describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y factores constituyentes, explicar sus causas y efectos o predecir su ocurrencia, haciendo uso de métodos característicos de cualquiera de los paradigmas o enfoques de investigación conocidos o en desarrollo. (p.8). Asimismo, se concreta en el estudio que permite la solución de un problema de carácter práctico, que pueden conceder beneficios en diferentes áreas o esferas del acontecer diario que en este caso; trata de la construcción de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica.

Tipo de Investigación Según Tamayo y Tamayo (2003). “En la investigación descriptiva “El enfoque se hace sobre conclusiones dominante o sobre una persona, grupo o cosas se conduce o funciona en el presente”. El carácter descriptivo de esta investigación radica en evaluar y diagnosticar la necesidad de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica para la carrera de ingeniería electrónica”. (pág. 46). Según el nivel de conocimientos, Arias (2006, p. 24) señala lo siguiente “este tipo de investigación se ubica en un nivel intermedio en cuanto a la profundidad de los conocimientos se refiere”, es decir, no es necesario realizar estudios muy profundos para lograr unos resultados aceptables en la indagación referente al tema del ponchado de fibra óptica y estos resultados pueden ser usados para alguna investigación futura de igual o mayor nivel.

47

Para Hurtado (2008) define que la investigación proyectiva se ocupa de cómo deberían ser las cosas, para alcanzar unos fines y funcionar adecuadamente, y que se debe desarrollar las siguientes fases: creación, diseño, elaboración de planes, o de proyectos. La propuesta resultante de la aplicación del tipo de investigación debe estar fundamentada en un proceso sistemático de búsqueda e indagación que requiere la descripción, el análisis, la comparación, la explicación y la predicción. Este proyecto asumió el nivel de investigación proyectiva, porque primero se diagnosticó técnicamente el problema planteado, es decir, la necesidad de contar con un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en la carrera de ingeniería electrónica. Luego de determinar lo antes expuesto se establecieron los elementos que lo componen y el diseño del banco de prueba para posteriormente ejecutar la propuesta dando solución a la problemática.

48

CUADRO 3 OPERACIONALIZACIÒN DE LA VARIABLE OPERACONALIZACIÓN DE LA VARIABLE

Desarrollar un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en el laboratorio de física del Instituto Politécnico Santiago Mariño Objetivo General:

Variable

Objetivos Específicos

Dimensiones

Diagnosticar la necesidad de un banco de prueba para el ponchado de Necesidad de un fibra óptica en la carrera de Ingeniería banco de prueba Electrónica. Determinar los materiales, herramientas y dispositivos requeridos para la construcción del banco de Banco prueba. de Prueba Diseñar planos del banco de prueba para la distribución de los elementos a utilizar.

Materiales, herramientas dispositivos requeridos

Técnica De Recolección De Datos

Indicadores

y

Diseño de planos

- Proceso enseñanza aprendizaje - Capacitación - Motivación - Calidad en el aprendizaje

–

- Dispositivos - Equipos - Herramientas

Análisis Cualitativo

Observación directa Revisión Bibliográfica

Análisis Cualitativo

- Autocad - Diseño de Planos

Ubicación Ejecutar la construcción del banco de Instalación de los prueba para el ponchado de fibra óptica. equipos.

- Medidor de potencia óptica - Fuente de poder - Circuito de transmisión por fibra óptica

Evaluar el funcionamiento del banco Funcionamiento del banco de de prueba. prueba

- Prácticas

49

Entrevista no estructurada

Técnica De Análisis De Los Datos

Esto representa el desarrollo del Prototipo

Población y Muestra Según Arias (2006), “la población se define como el conjunto finito o infinito de elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones de la investigación”. (pág. 81). Tomando en cuenta esta definición la población la constituye la totalidad del conjunto de elementos o seres que se desean investigar, se tomó como población al laboratorio de Física del Instituto Politécnico “Santiago Mariño”, donde se dicta la cátedra Laboratorio de Comunicaciones y Microondas en la carrera ingeniería electrónica. Respecto a la muestra se puede establecer lo señalado por Arias (2006). “La muestra es un subconjunto representativo y finito que se extrae de la población accesible”. (pág. 83). Por otra parte Tamayo y Tamayo (2003) define a la muestra como, “El conjunto de operaciones que se realizan para estudiar la distribución de determinados caracteres en la totalidad de una población, universo o colectivo, partiendo de la observación de una fracción de la población considerada”. (pág. 98). Para esta investigación se toma como muestra la misma población.

Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos Según Sampieri (2006, Pág. 274), recolectar datos “implica elaborar un plan detallado de procedimientos que nos conduzcan a reunir datos con un propósito específico” se puede definir entonces como técnicas de recolección de datos como los procedimientos que utiliza el investigador para recabar la información requerida durante el desarrollo de la investigación. Para Arias (2006), “las entrevistas no estructuradas es cuando no se dispone de una guía de preguntas elaboradas previamente. Sin embargo se orienta por unos objetivos preestablecidos, lo que permite definir el tema de la entrevista” (pág. 74). Esta

entrevista

50

fue

aplicada

a

profesores

y

estudiantes de la carrera Ingeniería Electrónica del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. Según Tamayo y Tamayo, M. (2003), “la observación directa “es aquella en la cual el investigador puede observar y recoger datos mediante su propia observación”. (pág. 122). Se utiliza la observación directa, ya que a través de ella se podrán visualizar las necesidades surgidas en el laboratorio de física donde se dicta de la cátedra Laboratorio de Comunicaciones y Microondas. Según Tamayo (2004), “la revisión bibliográfica es el “fundamento de la parte teórica de la investigación y permite conocer a nivel documental las investigaciones realizadas con el problema planteada”. (pág. 222). Este

tipo

de técnica de recolección de datos fue aplicada en esta investigación, ya que se consultaron diversas fuentes bibliográficas referentes a la fibra óptica, conectorización y comportamiento, de manera que se tuviera fundamento teórico al momento de desarrollar el banco de prueba para el ponchado de fibra óptica.

Técnica De Análisis De Los Datos

Arias (2006), precisa que la técnica de análisis como los distintos medios existentes para estudiar y razonar la información. En ella se describen las distintas operaciones a las que serán sometidos los datos que se obtengan: clasificación, tabulación, registro y codificación. (p.111). El autor establece que en el análisis, se definen las técnicas lógicas (introducción, deducción, análisis-síntesis), o estadísticas (descriptivas o inferenciales), que son empleadas para disimular lo que revelan los datos recolectados. Esta técnica depende del tipo de investigación y del problema planteado. Al respecto, se tomó en cuenta el análisis cualitativo; que se realizó para caracterizar las situaciones y expresar la calidad de los hallazgos de la investigación, considerando las respuestas que no puedan ser expresadas cuantitativamente y el análisis interpretativo; este se efectuó en función de

51

las variables para así evaluar los resultados en forma parcial, que facilitó la comprensión global de la información, para emitir juicios críticos y conclusiones. Para el análisis de los datos es necesario definir una técnica de análisis, como podrían ser el análisis cualitativo y análisis cuantitativo, que son necesarios para la recolección de los datos que se obtendrán a lo largo de la investigación. Luego de recopilados los datos que se obtendrán como resultado de las diferentes técnicas aplicadas; por lo cual es necesario analizar de forma clara para así poder determinar cuáles son los requerimientos y necesidades de los estudiantes y público en general. Según Sabino C. (2007) define el análisis cualitativo como la información de tipo verbal que, de un modo general se ha recogido mediante fichas de uno u otro tipo. Por tal razón, es preciso tomar cada uno de los grupos que se han formado para proceder a analizarlos. El análisis se efectúa cotejando los datos que se refieren a un mismo aspecto y tratando de evaluar la fiabilidad de cada información. Asimismo, el análisis cuantitativo se define como: “una operación que se efectúa, con toda la información numérica resultante de la investigación. Esta, luego del procesamiento que ya se le habrá hecho, se presentará como un conjunto de cuadros y medidas, con porcentajes ya calculados”. Para Sampieri, Fernández y Baptista (2003), el análisis cualitativo se define

como:

“un

método

busca

obtener

información

de

sujetos,

comunidades, contextos, variables o situaciones en profundidad, asumiendo una postura reflexiva y evitando a toda costa no involucrar sus creencias o experiencia: (p 451).

Procedimiento de la Investigación

La presente investigación tuvo como primer objetivo diagnosticar la necesidad de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en la carrera de Ingeniería Electrónica, en el que se utilizó la observación directa

52

en las instalaciones del laboratorio de física donde se efectúan las prácticas de la cátedra Laboratorio de Comunicaciones y Microondas, para luego determinar los materiales, herramientas y dispositivos requeridos para la construcción del banco de prueba comprobando la factibilidad del antes mencionado banco. Una vez seleccionados los elementos necesarios para la construcción del banco de prueba y habiendo determinado la factibilidad del prototipo se procede a realizar el diseño del banco por medio del programa AutoCad, usado para dibujar objetos en dos y tres dimensiones y de esta forma obtener un modelo que pueda ser editado las veces que sean necesarias para lograr la presentación adecuada y comenzar la ejecución de la construcción del banco de prueba para el ponchado de fibra óptica. Ya efectuadas las fases de diagnóstico, diseño y ejecución del prototipo se procede a verificar el funcionamiento del banco de pruebas realizando una práctica en lo referente al ponchado de fibra óptica.

53

CAPÍTULO IV RESULTADOS

54

CAPÍTULO IV RESULTADOS En el presente capitulo se expresan los resultados alcanzados durante el proceso de

investigación, a continuación se efectúa la interpretación y

discusión de los antes mencionados, con el propósito de tomar los aspectos más importantes y establecer la factibilidad del desarrollo de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica en el laboratorio de física del Instituto Politécnico Santiago Mariño; cumpliendo con cada uno de los objetivos planteados en el primer capítulo del estudio realizado.

Análisis de los Resultados

Con el fin de alcanzar el objetivo general planteado al inicio de la propuesta se lleva a cabo el análisis de los resultados de la presente investigación por medio de la ejecución del diseño y la construcción del prototipo, siguiendo el orden establecido por los objetivos específicos. Esto permite a los estudiantes de ingeniería electrónica, cursantes de la cátedra Laboratorio de Comunicaciones y Microondas desarrollar las prácticas necesarias para complementar los conocimientos adquiridos en la teoría logrando un aprendizaje eficiente en lo referente al ponchado de fibra óptica. En primer lugar se procedió a realizar un diagnóstico de la necesidad de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica mediante una entrevista estructurada efectuada a profesores y estudiantes de la carrera de ingeniería electrónica además de recurrir a la observación directa, donde se determinó la importancia de contar con el prototipo para complementar las bases teóricas proporcionadas.

55

Diseño del Banco de Prueba

Una vez realizado el diagnóstico donde se comprobó que es importante contar con un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica, ya que, los estudiantes tendrán la oportunidad de reforzar los conocimientos adquiridos sobre el funcionamiento de la fibra óptica para los sistemas de comunicaciones, se establecieron los materiales, herramientas y equipos que integrarían el banco de prueba.

Selección de los materiales, herramientas y equipos del banco de prueba Para esta actividad se consideraron los siguientes elementos para el desarrollo del prototipo:

Cuadro 3 Materiales, Herramientas y Equipos del Banco de Prueba Nº 1

Descripción de equipos, herramientas y materiales

Cantidad

Kit de herramientas para el ponchado de fibra óptica: Paladin

1

Tools 4924 Ultimate Fiber Tool Kit 2

Cables de fibra óptica

3

Conectores de fibra óptica, ST, SC

1

4

Fuente de poder 5v

1

5

Diodo emisor de luz

1

6

Diodo receptor de luz

1

7

Resistencia 390Ω

1

8

Acoplador ST, SC

1

9

MDF

10

2mts

Lámina

Cerradura

1

56

1

Diseño de planos y diagramas circuitales del banco de prueba

Para el bosquejo del prototipo se consideraron variables de ergonomía de modo que la comodidad, seguridad, flexibilidad y uso del banco de prueba sea más práctico al momento de ponerlo en funcionamiento. Para esto fue tomado en cuenta la estructura más adecuada para obtener una buena distribución de los elementos que lo integrarán. Para determinar la estructura del prototipo se buscó obtener un diseño que ofreciera comodidad y seguridad al momento de ejecutar las prácticas bajo un diseño único establecido entre los actores involucrados en el proceso. Esta fase se divide en dos partes, la primera consiste en el bosquejo del cajón donde se hará el montaje de los elementos integrantes del banco de prueba. En la figura 17 se muestra el modelo seleccionado, realizado con el software AutoCAD (se refiere CAD como Diseño Asistido Por computadora por sus siglas en inglés).

Figura 17. Diseño del banco de prueba. Tomado de Aguilera e Higuera 2012.

57

Montaje de los circuitos de emisión y recepción de señales para la verificación del correcto ponchado de la fibra óptica La segunda parte de esta fase reside en determinar el montaje de circuitos electrónicos apropiados para realizar de manera efectiva las prácticas establecidas en cuanto a la transmisión y recepción de luz a través de la fibra óptica ya ponchada, así como la medición de las pérdidas de potencia en las mismas. Este montaje consiste en dos arreglos de circuitos, el primero muy sencillo para efectuar mediciones de corriente mediante un Multímetro; y el otro para ejecutar una práctica de transmisión de una señal alterna a través del cable de fibra óptica. El banco de prueba cuenta con una fuente de poder de 5V y 9v para alimentar los circuitos que integraran el prototipo El siguiente circuito mostrado en la figura 18, está compuesto por un montaje sencillo entre una fuente de 5V DC, una resistencia de 390Ω (la cual protege al Led rojo, quien debe ser alimentado por un voltaje de 1.5V DC según su especificación), un fotoreceptor y un Multímetro.

Figura 18. Circuito sencillo para medición de potencia de transmisión. Tomado de

58

Otro de los circuitos consiste en un arreglo de resistencias, capacitadores, transistor BC547A, diodo Led y fotodiodo. El circuito que se monta para la parte del emisor (LED) se muestra en la siguiente figura 19 y constituye el circuito-driver de polarización del LED.

Figura 19. Circuito emisor con el LED. Tomado del Manual de Prácticas Dispositivos y Medios de Transmisión Ópticos de la Universidad Carlos III de Madrid, 2012.

En la siguiente figura (Figura 20) se muestra el circuito receptor. Como puede comprobarse consta de dos elementos: un fotoreceptor y una resistencia de carga. Esta última permite realizar una conversión eléctrica de corriente a voltaje (conversión I-V).

Figura 20. Esquema del receptor con el fotodiodo. Tomado del Manual de Prácticas Dispositivos y Medios de Transmisión Ópticos de la Universidad Carlos III de Madrid, 2012.

59

Cuando la energía luminosa emitida por el emisor (LED) alcanza el receptor, esta energía se convierte en energía o corriente eléctrica mediante el fotodiodo, conteniendo el mismo patrón de información (modulación) que se emitió desde el emisor, es decir, si modulamos el LED con un nivel de continua la señal generada por el fotodiodo será continua, si modulamos el LED con una señal senoidal la señal generada por el fotoreceptor tendrá forma de seno, entre otras. Por otra parte, la función de la resistencia de carga RL en el receptor es la de realizar la conversión de intensidad eléctrica a tensión eléctrica, puesto que ésta es una magnitud más fácil de medir en cualquier circuito electrónico.

Construcción del banco de prueba para el ponchado de fibra óptica

En esta fase se determinaron las especificaciones del banco de prueba estableciendo las medidas del mismo, así como la versatilidad y funcionabilidad requeridas para su construcción. En primer lugar se realizaron los cortes de las secciones que conforman la armadura del banco de prueba, un vez que se hayan agrupado estas secciones de acuerdo a la forma y tamaño establecidos en el diseño, se

utilizó una lámina de MDF

de 0,9 cm de espesor; sujetándolas con los clavos y tornillos. Los materiales e insumos utilizados para la elaboración del banco de prueba, así como la mano de obra constituyen un aporte de los involucrados en el proyecto. Los costos y cantidad de materiales se describen en el cuadro Cuadro 4.

Cuadro 4 Lista de materiales e insumos para fabricar el banco de prueba Cant.

Descripción

P/ Unidad Bs

Total Bs

2

MDF 12mm Fibranova 1.22 x 2.44

240

480

1

Caja de tornillos tirafondo 2”

40

40

60

1

Caja de clavos 1”

40

40

1

¼ de Contac 100

30

30

1

¼ Cola blanca

20

20

200

200

1

Lámina Acrílica 1.5mm Transparente de 1.80 x 1.20 Total de la inversión

800,00

Además en las figuras mostradas a continuación (figura 21), se puede observar el banco de prueba ya ensamblado y revestido.

Figura 21. Estructura del banco de prueba. Tomado de Aguilera e Higuera 2012.

61

Figura 22. Estructura del banco de prueba revestido. Tomado de Aguilera e Higuera 2012.

Una vez elaborado el cajón del banco de prueba, se procedió a realizar el montaje de los elementos que conforman el prototipo con sus respectivas conexiones: la gaveta donde serán guardadas de forma segura las herramientas de ponchado de la fibra óptica, la fuente de poder, los circuitos electrónicos determinados para el desarrollo de las prácticas (Resistencias, Fotoreceptores, Fototransmisores, entre otros). Este montaje se muestra en las siguientes figuras ( figuras 23, 24 y 25 ).

62

Figura 23. Montaje de los elementos integrantes del banco de prueba (Parte Frontal). Tomado de Aguilera e Higuera 2012.

Figura 24. Montaje de los elementos integrantes del banco de prueba. (Parte Lateral). Tomado de Aguilera e Higuera 2012.

Figura 25. Montaje de los elementos integrantes del banco de prueba. (Parte Trasera). Tomado de Aguilera e Higuera 2012.

63

Por último, como se muestra en la figura 26, se instalaron las secciones de vidrio sujetándolas con pegamento; éstas harán visibles tanto para el profesor y sus estudiantes las herramientas y los circuitos que conforman el banco de prueba con el fin de que estos puedan identificar cada uno de los componentes y herramientas utilizadas en el ponchado, medición y transmisión de la fibra óptica. Ya ajustadas las secciones de vidrio en el cajón, el banco de prueba ha quedado ensamblado completamente para realizar la evaluación de su funcionamiento.

Figura 26. Banco de prueba ensamblado. Tomado de Aguilera e Higuera 2012.

64

Evaluación del funcionamiento del banco de prueba

Luego de haber ejecutado el diseño y construcción del banco de prueba para el ponchado de fibra óptica es necesario realizar la evaluación de su funcionamiento. Para ello se elaboraron una serie de actividades con la finalidad de poner en práctica los datos teóricos obtenidos. Al final de estas actividades el estudiante habrá ganado un mejor entendimiento en lo referente a los sistemas de fibra óptica, adquiriendo una verdadera experiencia mediante la manipulación de los mismos. El conjunto de actividades que conforman la guía práctica son:  Práctica 1. Transmisión en el cable de fibra óptica.  Práctica 2. Dispositivos de interconexión para la fibra óptica, conectores ST y SC.  Práctica 3. Conectores y empalmes.  Práctica 4. Transmisión de fibra óptica. Las prácticas serán mostradas dentro de la sección de anexos.

65

CONCLUSIONES

Una vez finalizadas las etapas de investigación es preciso aportar las conclusiones que se obtuvieron dentro del desarrollo del prototipo. De este modo, a continuación se procederá con la descripción de cada etapa. Luego de realizar una observación y diagnóstico dentro del laboratorio de física del Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño, específicamente para la cátedra de Laboratorio de Comunicaciones y Microondas; se determinó que había la necesidad de contar con un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica, debido a que los alumnos dispondrían de una herramienta educativa para la realización de sus prácticas profesionales. En cuanto a la determinación de los materiales, herramientas y equipos requeridos para la construcción del banco de prueba, se estableció el uso de una serie de componentes electrónicos y herramientas implementados dentro de los sistemas básicos de transmisiones con fibra óptica, entre ellos se mencionan los siguientes: fototransmisores, fotodetectores, cable de fibra óptica, conectores ST y SC, fuente de poder, kit de herramientas para el ponchado de fibra óptica, entre otros. Además se diseñaron los planos de la estructura del banco de prueba y el montaje de circuitos adecuados para la distribución de los elementos que integrarían el prototipo, esto se logro con la ayuda de los programas de computadora AutoCad y Livewire, usados para simular la estructura y conectorización de los componentes respectivamente. Con respecto a la construcción del prototipo, el mismo se fabricó con los elementos seleccionados anteriormente siguiendo con lo establecido en las especificaciones tomadas en cuenta dentro del diseño de los planos, también se estimaron las necesidades de los estudiantes y profesores así como la seguridad y comodidad de los mismos.

66

Finalmente, ya completado el ensamblaje del banco de prueba se procedió a evaluar su funcionamiento por medio de actividades prácticas establecidas para la experimentación dentro del tema de los sistemas de transmisiones ópticas, el cual representa un tópico muy importante en la actualidad para las comunicaciones. Por ende se concluye que se los objetivos planteados en el primer capítulo de la investigación se cumplieron en su totalidad resultando en el desarrollo de un banco de prueba para el ponchado de fibra óptica para la cátedra de Comunicaciones y Microondas en el Laboratorio de Física para el Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño.

67

REFERENCIAS

Biggs, J. (2006). Calidad del Aprendizaje Universitario (2ª e.d.). Narce, S.A., Ediciones. España, Madrid. Cortez (2011). Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. Diseño de un prototipo programador-entrenador con Microcontroladores PICAXE adaptado a las prácticas de electrónica en el I.U.P “Santiago Mariño”. Curso de Básico para Instructores de

Capacitación. Elementos para

Programar, Ejecutar y Evaluar Actividades de Capacitación.

Instituto

Interamericano

Servicio

de

Cooperación

para

la

Agricultura,

el

Especializado de Capacitación y Comunicación, Agencias de Cooperación Técnica. Enciclopedia Definiciónabc (2012). Planos. [Documento en línea]. Disponible en: http://www.definicionabc.com/Planos [Consulta 2012; Julio] Enciclopedia Wikipedia (2012). AutoCad. [Documento en línea]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/AutoCAD [Consulta 2012; Julio] Enciclopedia Wikipedia (2012). Fuente de Poder. [Documento en línea]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente de Poder [Consulta 2012; Julio] Fidias, A. (2006). El Proyecto de Investigación: Introducción a la Metodología Científica (5ª. e.d). Caracas, Venezuela; EPISTEME. Herrera, E. (2006). Tecnología y Redes de Transmisión de Datos. Editorial LIMUSA. Grupo Noriega Editores. D.F, México. Hurtado J (2008) Metodología de la Investigación, una comprensión Holística. Caracas. SYPAL. IEEE (2001). Informe del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos

68

Moretti (2010). Universidad Rafael Belloso Chacín. Redes de fibra óptica (Home-Fiber) para los servicios de telefonía e internet de la Zona Norte de Maracaibo. Página web Fibremex (2012). Fibra Óptica. [Documento en línea]. Disponible en: http://fibremex.com/fibraoptica [Consulta 2012; Julio] Publicaciones Scrib (2012).Cableado estructurado. [Documento en línea]. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/50054515/Cableado-estructuradopdf [Consulta 2012; Julio] Rincón

(2006).

Instituto

Universitario

Politécnico

“Santiago

Mariño”.

Instalación de fibra óptica para la optimización de la interconexión entre en centro de telecomunicaciones y el edificio principal PDVSA en el área de la Salina. Tamayo y tamayo, M. (2003). Proceso de la Investigación Científica. Editorial LIMUSA-Noriega Ediciones. México. Tamayo, M. (2004) El proceso de investigación científica. Tercera Edición. Tomasi, W. (2003). Sistemas de Comunicaciones Electrónicas (4ª e.d.). Ediciones PEARSON. México. UPEL (2006), Universidad Pedagógica Experimental Libertador. Manual de Trabajos de Grado, Especialización, Caracas.

69

maestría y Tesis. FEDUPEL.

ANEXO “A”

Práctica Nº1 – Cátedra: Laboratorio de Comunicaciones y Microondas

TRASNMISIÓN EN EL CABLE DE FIBRA ÓPTICA

En fibra óptica uno de los términos que define el rendimiento es la atenuación, ó pérdida de luz por unidad de distancia. En esta actividad se medirá la atenuación a través de diferentes longitudes de onda.

Objetivos:  Se medirá la luz transmitida a través de varias medidas de longitud de fibra óptica.  Relacionarse con los elementos básicos de la transmisión óptica: los fotodetectores y los fototransmisores. Materiales:  LED Rojo  Fototransmisor  Resistencia 390Ω  Multímetro  Fibra óptica de plástico (1m y 3m)  Fuente de poder Procedimiento: 1) Se corta 2mm de los extremos de la fibra óptica de 1m y 3m. trate de obtener un corte transversal preciso de 90º (esto puede comprobarse por medio de una lupa o un microscopio).

70

2) En estas prácticas se utilizarán emisores y detectores ópticos que se encuentran insertados dentro de un recubrimiento plástico que tiene un orificio con un receptáculo a manera de tuerca que permite conectar la fibra de plástico al dispositivo óptico fácilmente. El mecanismo para insertar la fibra es sencillo, primero se abre la tuerca y se inserta la fibra, después se asegura la tuerca y de esta manera la fibra estará acoplada firmemente al dispositivo óptico. En la siguiente figura (figura 1) se puede apreciar un corte transversal del dispositivo.

Figura 1. Corte transversal del receptáculo donde se alojan los elementos fotoreceptores y fototransmisores. Tomado de

3) Inserte y asegure uno de los extremos del cable óptico de 3 metros al fototransmisor de la manera explicada en el punto anterior, y lo mismo se hará con el extremo sobrante, fijándose en el montaje del Led rojo. Circuito mostrado en la figura 2.

Figura 2. Circuito de medición de potencia de transmisión. Tomada de

71

4) Coloque el multímetro para que lea la corriente en la escala de 2mA. 5) Encienda la fuente y anote la corriente que muestre el Multímetro en la tabla 3. Una vez terminada la lectura apague la fuente. 6) Reemplace el cable de 3 metros por el de 1 metro y asegure a los dispositivos ópticos. 7) Encienda la fuente y anote la corriente que muestra en Multímetro en la tabla antes mencionada. Tabla 1. Medición de corriente en un Fototransmisor para 1 y 3 metros de fibra óptica. I3metros

I1metro

LED Rojo

Práctica Nº2 – Cátedra: Laboratorio de Comunicaciones y Microondas

DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN PARA LA FIBRA ÓPTICA, CONECTORES ST Y SC Los dispositivos electrónicos son usualmente interconectados, ya sea para formar parte de un sistema mayor o para intercambiar información. En la práctica anterior se mencionó la fibra óptica, transmisores y receptores, pero no se ha descrito en detalle como estos elementos están conectados uno al otro.

72

Objetivos:  Ser capaz de definir interconectores de fibra.  Identificar los cuatro (4) componentes básicos que poseen los conectores de fibra óptica.  Discutir las ventajas y desventajas de los diferentes conectores que existen.  Estudiar el procedimiento general de la instalación de conectores y el pulimiento de sus terminaciones en la fibra óptica.  Instalar un conector ST o SC en el extremo de una fibra óptica, incluyendo el poncheo y los pasos posteriores al pulimiento.  Medir las pérdidas de inserción del cable de fibra óptica.

Materiales:  Kit para terminaciones de fibra óptica  2 metros de fibra óptica (plástica o de vidrio)  2 conectores tipo ST ó SC para fibra óptica

Procedimiento: En la siguiente demostración se aprenderá a instalar un conector ST o SC de acuerdo a su preferencia, en un cable de fibra óptica plástica. Cada paso de este procedimiento debe ser tomado como si se estuviese ejecutando en una aplicación real. En la primer parte deberá completar de pulir las terminaciones de la fibra, paso muy importante en el procedimiento general. Después de ensamblar los conectores a la fibra se deberá medir que también trabaja.

1) El conector ST que se utilizará consiste de cuatro partes como se muestra en la figura 3. Cada paquete de ensamblaje contiene un caucho de tensión, una manga plástica, un conector metálico y un protector plástico. El conector

73

es un ensamblaje con un tubo cilíndrico largo (el extremo), y un seguro situado en forma de anillo en C.

Figura 3. Componentes del conector ST. Tomado de

2) Sostenga la peladora de cables en una mano y el cable de fibra óptica en la otra. No apriete el mango de la peladora de cables aún. 3) Inserte el cable de fibra óptica en el agujero de la peladora (guía de fibra) hasta que el final de la fibra esté alineado con la medida de os 22mm. 4) Apriete el mango de la peladora de cables hasta que esté completamente cerrada y luego suavemente deje de hacer presión en el mango. 5) Mientras mantiene una presión suave pero constante en el pelador de cables, tire la fibra de la herramienta para despojar el cable de la cubierta (puede ser que un tirón fuerte pueda ser requerido).esto se muestra en la siguiente figura 4.

74

Figura 4 . Orientación correcta entre la fibra y la peladora de cables. Tomado de

6) Ahora se debería tener un cable de fibra con el núcleo libre y descubierto, expuesto alrededor de 22mm. 7) Deslice la pequeña terminación de tensión de color negra en el extremo de la fibra que se acaba de pelar. 8) Deslice también la manga plástica en el cable de fibra. 9) Presione la manga hasta que el final este lo más cerca de la fibra expuesta.

75

10) Deslice el extremo largo del cuerpo del conector hacia la parte expuesta de la fibra justo encima de la manga plástica. De haber d 3 a 10mm de manga sobresaliendo de final en el cuerpo del conector, y de 1 a 2mm de fibra desnuda sobresaliendo en el otro extremo del conector, como se muestra en la figura 5.

Figura 5. Conector ST propiamente localizado y ponchado en un cable de fibra óptica. Tomado de

11) Se deberá usar a continuación el hoyo hexagonal número 0.128 pulgadas de las tenazas de la ponchadora para encajar el cuerpo del conector ST en el cable. Esta medida es la más pequeña en la ponchadora, ésta posee seis (6) hoyos. Si la herramienta no está completamente abierta, apriete suavemente el mango de las tenazas hasta que esté cerrada. Se continúa presionando hasta que el mecanismo del cerrojo de las tenazas se libere, permitiendo quelas tenazas se abran completamente. Esto se puede observar en la siguiente figura 6.

Figura 6. Agarre debido de la ponchadora. Tomado de

76

12) Posicione el extremo del conector en el hoyo de 0.128 pulgadas como se muestra en la figura 7 y presione suavemente el mango de la ponchadora hasta que las tenazas solo hagan contacto con él. No se debe aplicar ninguna clase de presión en el mango.

Figura 7 . Posición correcta del conector ST en la ponchadora. Tomado de

13) A esta altura del procedimiento, se debe estar seguro que ambas tenazas estén sujetando firmemente el alrededor del seguro en forma de anillo del conector. Esto asegurará que el cuerpo del conector ST será ponchado. También se debe estar seguro de que el cable de fibra óptica esté situado firme en el conector.

77

14) Mientras se esté seguro que el cable de fibra óptica y el conector no se moverán de posición, se debe apretar suavemente el mango para cerrar las tenazas hasta que la herramienta ponche el cable. 15) Se desliza el caucho protector hacia el conector, apretar en su parte delgada y gruesa con herramienta adecuada y atornillar. 16) Corte el exceso de fibra sobresaliente del conector con lápiz zafiro o herramienta adecuada. Alrededor de 2mm. 17) Realice el procedimiento de pulimiento con el final del conector ST con lija adecuada con movimientos suaves, circulares y en 8 en una mesa lisa y sin ejercer presión al conector. 18) Observar núcleo con microscopio, teniendo en cuenta que el núcleo debe verse bien pulido y ojalá blanco, tal y como se muestra en la siguiente figura (figura 8).

Figura 8 . Vista de pulido con Microscopio. Tomado de

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Práctica Nº3 – Cátedra: Laboratorio de Comunicaciones y Microondas

CONECTORES Y EMPALMES Los enlaces de fibra óptica no son perfectos porque parte de la luz es perdida a través del núcleo óptico. Los sistemas de fibra óptica no siempre pueden ser instalados con una fibra de una sola longitud ininterrumpida, usualmente dos o más longitudes de fibra deben ser unidos para obtener la longitud deseada. Pérdidas de este tipo son llamadas extrínsecas porque ocurren fuera del núcleo de la fibra.

Objetivos:  En esta práctica se medirá atenuación en un conector y en un empalme de fibra óptica.  Se comparará la pérdida de potencia óptica al acoplador, dos tramos de fibra versus un tramo de fibra continuo.  Se adquirirá destreza en el manejo de un par de métodos de empalme: conectores y empalmes.  Al finalizar la práctica se tendrá la capacidad de escoger el empalme correcto de acuerdo a las circunstancias.

Materiales:  Fototransmisor  2 tramos de fibra óptica (1 y 2 metros)  Led Rojo  Resistencia de 390Ω  Conectores ST ó SC  Acoplador  Multímetro  Fuente de voltaje

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 Kit para terminaciones de fibra óptica En caso de haber realizado la práctica anterior, pueden tomarse dos cables de fibra ya conectorizados para realizar ésta práctica.

Procedimiento: 1) Conectar uno de los cables ya ponchado al fototransmisor y fotoreceptor ópticos respectivamente. 2) Encender la fuente de poder y medir la corriente en la escala de 20mA. 3) Repetir estos pasos con el otro cable, anotar la corriente que se muestra. Recuérdese que la fuente de poder debe apagarse antes de desconectar el cable. 4) Ahora se conectará uno de los cables desde el fototransmisor el acoplador ST, y el otro cable deberá conectarse desde el fotoreceptor hacia el otro extremo del acoplador como se muestra en la siguiente figura (figura 9) .

Figura 9. Circuito de medición de potencia de transmisión con conectores y acoplador. Tomado de

5) Encienda la fuente y se deberá tomar la medida de la corriente para luego ser anotado en la tabla

.

6) Apague la fuente. 80

Tabla 2 . Mediciones de la corriente en el fotoreceptor con un empalme con conectores. IConector Posición

Led Rojo

Práctica Nº4 – Cátedra: Laboratorio de Comunicaciones y Microondas

TRANSMISIÓN EN FIBRA ÓPTICA Un sistema de transmisión de fibra óptica consta de tres elementos principales: Transmisor óptico, Receptor óptico y Fibra óptica. La siguiente figura (figura 10) muestra un esquema de los elementos principales antes mencionados.

Figura 10 . Esquema de elementos principales de un sistema de fibra óptica. Tomado de

81

Objetivos:  Experimentar la transmisión y recepción de señales con fibra óptica.  Verificar la correcta conectorización (ponchado) de la fibra óptica. Materiales:        

Led Rojo (Fototransmisor) Fotoreceptor Transistor BC547A Resistencias (220, 4700, 1k)Ω Capacitador cerámico 1µF Cable de fibra óptica con sus conectores Generador de señales Osciloscopio Procedimiento:

1) Realizar la conexión del cable, un extremo se colocará en el fototransmisor y el otro extremo del cable en el fotoreceptor (la conexión se hará de acuerdo al tipo de conector que la fibra óptica posea). 2) El generador de señales será conectado en la entrada analógica del circuito, y el osciloscopio en la salida del mismo (para mayor seguridad realizar este procedimiento bajo la observación y tutoría del profesor designado). Las figuras 11 y 12, muestra la conexión del montaje descrito. 3) Se procede a encender la fuente de poder para alimentar los circuitos, de la misma manera se deberán encender el generador y el osciloscopio. 4) Una vez comprobado el funcionamiento del montaje se pueden realizar varias medidas comparando las señales de entrada y salida.

82

Figura 11. Diagrama circuital del sistema de transmisión de señales ópticas. Tomado de

Figura 12. Diagrama de conexión del sistema de transmisión de señales ópticas Tomado de

83

ANEXO “B”

84

85

86

INSTITUTO PROFESIONAL DUOC-UC ESCUELA DE INGENIERIA SEDE ANTONIO VARAS

GUIA Y MATERIAL DE APOYO PARA LABORATORIO DE FIBRA OPTICA Material de apoyo para la Carrera de Ingeniería de Ejecución en Conectividad y Redes Santiago de Chile, Marzo 2005

87