O que é uma máquina de revestimento secundário?

A máquina de revestimento secundário é um equipamento industrial especializado utilizado no processo de fabricação de cabos de fibra óptica para aplicar uma camada protetora de polímero - conhecida como revestimento secundário ou tubo solto - sobre fibras ópticas ou fitas de fibra. Esta camada protege as delicadas fibras de vidro contra estresse mecânico, umidade e danos ambientais , tornando-se um dos estágios mais críticos na produção de cabos de fibra óptica confiáveis. Resumindo, a máquina de revestimento secundário transforma fibras nuas frágeis em componentes de cabos duráveis ​​e implantáveis, prontos para revestimento e instalação adicionais.

Além da simples proteção, o processo de revestimento secundário controla com precisão o diâmetro do tubo tampão, a espessura da parede e a densidade de enchimento do gel — tudo isso afeta diretamente o desempenho da transmissão óptica do cabo e a durabilidade a longo prazo no campo.

Função central e papel na produção de cabos de fibra óptica

Em uma linha típica de fabricação de cabos de fibra óptica, as fibras ópticas nuas passam primeiro pelo revestimento primário (revestimento de acrilato aplicado diretamente no vidro) e depois entram no estágio de revestimento secundário. A máquina de revestimento secundário extrusa um material termoplástico - mais comumente PBT (tereftalato de polibutileno), PP (polipropileno) ou HDPE (polietileno de alta densidade) - em torno de uma ou mais fibras para formar um tubo tampão.

Este processo normalmente envolve três operações simultâneas:

• Retorno da fibra e controle de tensão para manter a posição consistente da fibra dentro do tubo
• Injeção de gel ou composto tixotrópico para encher o tubo e evitar a entrada de água
• Extrusão e resfriamento para formar e solidificar o tubo tampão externo

O resultado é um buffer de tubo solto — o elemento fundamental usado em projetos de cabos de fibra trançados, com núcleo ranhurado e de fita implantados em redes de telecomunicações em todo o mundo.

Estrutura da Máquina e Projeto Estrutural

A integridade estrutural de uma máquina de revestimento secundário é fundamental para a fabricação de precisão. A estrutura da máquina é normalmente fabricada usando soldagem de chapa de aço A3 de alta tensão combinada com processamento de aço estrutural (tipo aço). , garantindo que toda a plataforma permaneça rígida e livre de vibrações mesmo durante operação contínua em alta velocidade.

O aço A3 (equivalente ao Q235 nos padrões chineses) oferece excelente soldabilidade, resistência à tração moderada (normalmente 370–500 MPa) e boa ductilidade – tornando-o um material de base ideal para estruturas de máquinas industriais pesadas. A estrutura soldada e usinada resiste à flexão e à deformação térmica, o que é fundamental para manter tolerâncias de alinhamento tão estreitas quanto ±0,01 mm na matriz de extrusão e no sistema de calha de resfriamento.

O design robusto da estrutura também acomoda o peso e a vibração de:

• Carretéis de fibra para serviços pesados (geralmente contendo 25 km ou mais de fibra por carretel)
• O cilindro da extrusora e o conjunto do parafuso (normalmente com diâmetro de parafuso de 30 a 60 mm)
• Múltiplas calhas de água de resfriamento, geralmente com 6 a 10 metros de comprimento total
• O cabrestante e o sistema de captação funcionam a velocidades de até 300 m/min

Estrutura de revestimento: Revestimento facial e revestimento inferior

Uma das características estruturais que definem uma máquina de revestimento secundário é a sua configuração de revestimento de camada dupla. Numa configuração padrão, o revestimento frontal é posicionado na frente da máquina e o revestimento inferior é posicionado na parte traseira. Este arranjo garante que o revestimento seja aplicado em uma sequência precisa de camadas que constrói a parede do tubo tampão de maneira uniforme e sem delaminação.

Revestimento facial (posição frontal)

O revestimento facial forma a superfície interna do tubo tampão que entra em contato com as fibras ópticas ou o composto de preenchimento de gel. Esta camada deve ser quimicamente inerte ao gel de enchimento tixotrópico e não deve induzir tensão de microflexão nas fibras. Materiais como o PBT são comumente usados ​​aqui devido à sua baixa taxa de encolhimento e excelente estabilidade dimensional — o PBT normalmente exibe um encolhimento linear inferior a 0,5% após o resfriamento, o que é essencial para manter o excesso de comprimento de fibra (EFL) necessário dentro do tubo.

Revestimento inferior (posição traseira)

O revestimento inferior forma a parede protetora externa do tubo amortecedor e fornece as propriedades mecânicas necessárias para o trançamento e instalação do cabo. Esta camada pode usar o mesmo material termoplástico ou um compatível e deve aderir perfeitamente ao revestimento facial. A espessura da parede do revestimento inferior é controlada com precisão — normalmente entre 0,3 mm e 0,9 mm — dependendo da especificação do projeto do cabo e do ambiente de implantação pretendido (por exemplo, instalação aérea, enterramento direto ou instalação em duto).

A disposição da frente para trás dessas duas camadas de revestimento permite que cada cabeçote da extrusora seja ajustado individualmente em termos de perfil de temperatura, pressão de fusão e rendimento do material, proporcionando aos fabricantes controle granular sobre a geometria do tubo e o desempenho mecânico.

Componentees principais de uma máquina de revestimento secundário

Uma linha completa de revestimento secundário consiste em múltiplos subsistemas integrados. Compreender cada componente ajuda os fabricantes a otimizar a eficiência da produção e a qualidade do produto.

As máquinas modernas também integram um Sistema de controle baseado em PLC que coordena todos os subsistemas em tempo real, permitindo feedback de circuito fechado entre as leituras do medidor de diâmetro externo e a velocidade da rosca da extrusora ou velocidade do cabrestante para manter as tolerâncias dimensionais automaticamente durante toda a produção.

Especificações Técnicas e Parâmetros de Desempenho

As máquinas de revestimento secundário variam significativamente em capacidade, dependendo da aplicação pretendida e do volume de produção. Abaixo estão os parâmetros técnicos representativos para máquinas de média a alta capacidade usadas em fábricas comerciais de cabos de fibra óptica:

• Velocidade da linha: 40–300 m/min (modelos de alta velocidade otimizados para produção em massa)
• Contagem de fibras por tubo: 1 a 24 fibras (os modelos compatíveis com fita suportam até 12 fitas de fibra)
• Faixa de diâmetro externo do tubo tampão: 1,0 mm a 4,0 mm
• Controle de espessura da parede: ±0,05 mm ou melhor
• Diâmetro do parafuso da extrusora: 30 mm, 45 mm ou 60 mm dependendo dos requisitos de rendimento
• Materiais compatíveis: Compostos PBT, PP, HDPE, LSZH
• Consumo de energia: normalmente 30–80 kW para a linha completa
• Pegada da máquina: aproximadamente 15–30 metros de comprimento, dependendo da configuração da calha de resfriamento

O comprimento excessivo da fibra (EFL) dentro do tubo — um parâmetro crítico que determina quão bem o cabo suporta a carga de tração sem forçar as fibras — é normalmente definido entre 0,2% e 0,5% , e é controlado pela relação entre a velocidade de retorno da fibra e a velocidade da linha do cabrestante.

Tipos de máquinas de revestimento secundário

Diferentes projetos de cabos exigem diferentes configurações de máquinas de revestimento secundário. Os três tipos principais são:

Linha de revestimento secundário de tubo único

Produz um tubo tampão por vez e é adequado para operações de produção menores ou tipos de cabos especiais. Essas máquinas são mais simples de operar e manter, com custos de investimento normalmente variando de US$ 80.000 a US$ 200.000 para uma linha completa.

Linha de revestimento secundário multitubo

Capaz de produzir vários tubos simultaneamente em paralelo, aumentando significativamente o rendimento. Os fabricantes de cabos de alto volume, que implantam milhões de quilômetros de fibra por ano, muitas vezes dependem de linhas multitubos para cumprir as metas de produção sem dimensionar proporcionalmente o espaço físico ou a mão de obra.

Linha de revestimento secundário de fibra de fita

Projetado especificamente para revestir pilhas de fibras de fita plana (4, 8 ou 12 fitas de fibra) em vez de fibras soltas individuais. A cabeça da matriz e o sistema de resfriamento são modificados para acomodar o perfil plano da fita, e o controle EFL é especialmente crítico para evitar empenamento da fita ou tensão nas fibras dentro do tubo.

O processo de revestimento secundário passo a passo

Compreender o processo de produção ajuda os operadores a solucionar problemas de qualidade e otimizar as configurações da máquina. Aqui está a sequência padrão para uma execução típica de revestimento secundário:

1. Carregamento de fibra: As fibras ópticas com revestimento primário são carregadas em bobinas de pagamento. A tensão da fibra é definida de acordo com o número de fibras por tubo e o material a ser extrudado.
2. Rosqueamento e alinhamento: As fibras são enfiadas através da guia de fibra, da ponta da matriz e do corpo da matriz. A centralização adequada das fibras dentro da matriz é fundamental para obter uma espessura de parede uniforme.
3. Pré-aquecimento da extrusora: As zonas do cilindro da extrusora são aumentadas até a temperatura operacional — para PBT, isso normalmente significa um perfil de temperatura de 200°C (zona de alimentação) a 260°C (zona de matriz). O tempo de aquecimento é geralmente de 30 a 60 minutos.
4. Preparação do sistema de gel: O composto de preenchimento tixotrópico é aquecido e preparado através da agulha de injeção até fluir consistentemente, garantindo que não haja bolsas de ar na linha de gel.
5. Arranque e rampa de velocidade: A linha começa em baixa velocidade (10–20 m/min) enquanto o diâmetro externo do tubo, a espessura da parede e a posição da fibra são verificados. A velocidade é aumentada gradualmente até a taxa de produção desejada.
6. Produção em estado estacionário: O sistema de controle PLC monitora o diâmetro externo em tempo real e faz microajustes para manter as dimensões do tubo dentro das especificações. Os operadores monitoram o processo por meio de telas IHM e amostragem manual periódica.
7. Troca de carretel: Quando um carretel de captação está cheio, a linha realiza uma troca automática ou semiautomática, cortando o tubo e transferindo para um novo carretel com perda mínima de produção.

Controle de Qualidade em Revestimento Secundário

A qualidade do revestimento secundário é medida em relação aos padrões dimensionais e aos padrões de desempenho óptico. Os principais parâmetros de qualidade incluem diâmetro externo (OD), diâmetro interno (DI), excentricidade da espessura da parede, nível de preenchimento de gel e EFL. Estes devem estar em conformidade com padrões internacionais como IEC 60794-1 e ITU-T G.652 para o cabo acabado.

Defeitos de qualidade comuns e suas causas principais incluem:

• Variação do diâmetro do tubo: Geralmente causado pela flutuação da velocidade da linha, instabilidade da pressão de fusão ou variação da temperatura da água de resfriamento.
• Excentricidade da parede: Resulta do desalinhamento das fibras na matriz ou da distribuição térmica irregular na cabeça da matriz.
• Preenchimento de gel insuficiente: Causado por erro de calibração da bomba de gel ou entrada de ar no sistema de fornecimento de gel, levando a falhas de serviço no bloqueio de água.
• Flambagem de fibra ou alto EFL: Ocorre quando a velocidade de retorno da fibra é muito alta em relação à velocidade da linha, aumentando a atenuação nas seções de cabo implantadas.
• Rugosidade da superfície ou furos: Normalmente, um sinal de contaminação por umidade na alimentação do pellet ou zonas de temperatura inadequadas da extrusora.

Os tubos acabados são amostrados regularmente quanto à resistência à tração (normalmente testada a 100 N/100 mm no mínimo), resistência ao esmagamento e verificação de atenuação óptica nos comprimentos de onda de 1310 nm e 1550 nm.

Aplicações e relevância da indústria

Máquinas de revestimento secundário são indispensáveis na produção de praticamente todos os tipos de cabos de fibra óptica utilizados na infra-estrutura moderna de telecomunicações. As principais áreas de aplicação incluem:

• Cabos troncais de telecomunicações: Cabos com alto teor de fibras (144 a 1.728 fibras) usados em redes metropolitanas e de longa distância dependem de tubos soltos com revestimento secundário de precisão para proteção da fibra e desempenho do cabo.
• Cabos FTTH (Fibra para Casa): Cabos drop e cabos de distribuição para conexões de última milha exigem produção consistente e de baixo custo de tubos soltos em altas velocidades.
• Alimentadores de cabos submarinos: Os tubos PBT de alto desempenho usados ​​em sistemas de cabos submarinos devem atender a tolerâncias dimensionais extremamente rígidas, tornando essenciais equipamentos avançados de revestimento secundário.
• Cabos industriais e militares: Cabos robustos para ambientes agressivos geralmente usam materiais de revestimento secundário de compostos especiais processados no mesmo tipo de maquinário com configurações de matriz personalizadas.

As implantações globais de cabos de fibra óptica continuam a se expandir rapidamente, impulsionadas por implementações de 5G, construções de data centers em hiperescala e iniciativas nacionais de banda larga. Analistas da indústria projetam que o mercado global de cabos de fibra óptica ultrapassará US$ 20 bilhões até 2027 , o que impulsiona diretamente a demanda sustentada por equipamentos avançados de revestimento secundário, capazes de alto rendimento e qualidade consistente.

Melhores práticas operacionais e de manutenção

A manutenção adequada de uma máquina de revestimento secundário garante qualidade consistente do produto e maximiza o tempo de atividade da máquina. As principais práticas de manutenção incluem:

Manutenção Diária

• Limpe a matriz de extrusão e a ponta de qualquer polímero residual após cada execução de produção
• Verifique e complete o reservatório do composto de enchimento de gel
• Verifique a vazão e a temperatura da água de resfriamento em cada zona de calha
• Inspecione a calibração do medidor OD com padrões de referência

Manutenção Periódica (Mensal / Trimestral)

• Desmonte e limpe completamente a rosca e o cilindro da extrusora usando composto de purga
• Inspecione as hélices do parafuso e o furo do cano quanto a desgaste; substitua quando a folga exceder 0,15 mm
• Lubrifique os rolamentos do cabrestante e a corrente de transmissão de acordo com as especificações do fabricante
• Recalibre os controladores de tensão e verifique os parâmetros de controle do PLC em relação às configurações originais

Os operadores também devem realizar uma auditoria completa do processo sempre que os lotes de matéria-prima mudam, uma vez que mesmo pequenas variações na viscosidade do pellet de PBT (MFI - Melt Flow Index) podem exigir ajustes nos perfis de temperatura e na velocidade da rosca para manter a estabilidade dimensional do tubo.