En la industria de la fibra óptica, las necesidades de los fabricantes se centran alrededor de la precisión y repetibilidad. Es algo análogo al tiro con arco, donde la precisión significa dar en el blanco. Si puede golpear el mismo punto en el blanco cada vez, eso es precisión. La repetibilidad es ser capaz de demostrar la misma precisión cada vez que se acerca a la línea y dispara. Demos un vistazo a cómo se fabrican las fibras ópticas, y como Alicat encaja en la imagen.

Cómo se fabrican las fibras ópticas

El proceso de fabricación de la fibra óptica comienza con la creación de una preforma, donde se acumulan capas de vidrio muy puro sobre una varilla. Diferentes tipos de gases en cantidades muy específicas se utilizan para depositar una nueva capa de vidrio en cada pasada, y cada capa que se coloca sobre la base le dará a la fibra final una propiedad diferente. Una llama utiliza gases combustibles, operados por un controlador de flujo másico, para mantener una cierta temperatura y asegurar que el proceso esté funcionando óptimamente. El proceso de estratificación a veces tiene lugar a lo largo de muchas horas, dependiendo del tamaño de la preforma.

Después de crear la preforma, se coloca en una torre de trefilado. Al calentar uno de los extremos de la preforma, se utilizan gases inertes para evitar que el elemento calefactor se queme durante el proceso. A medida que la primera gota cae desde el extremo derretido, se produce una delgada fibra que luego se enfría en un tubo de enfriamiento lleno de nitrógeno a medida que desciende a través de la torre.

Se mide el espesor, se comprueba la calidad y, dependiendo del uso final del producto, un proceso de revestimiento puede aplicar una capa polimérica o acrílica muy fina en el exterior del vidrio. Este recubrimiento ayuda a proteger el vidrio puro de las condiciones ambientales y a preservar las importantes propiedades dentro de la propia fibra de vidrio. El control de presión regula el flujo de este polímero líquido. En un proceso similar a la extrusión, recubre la fibra. La presión de flujo necesita un control extremadamente preciso y repetible para proporcionar un recubrimiento consistente sobre el producto. Incluso una pequeña cantidad de fluctuación de presión podría llevar a micrones de variación en el espesor total, lo que podría afectar dramáticamente el rendimiento general de la fibra. Durante el curado UV o térmico, el material se mantiene en una atmósfera inerte para facilitar el proceso de curado. Estos gases son controlados de nuevo por controladores de flujo másico.

Dependiendo del tamaño de la preforma, es posible utilizar una fibra que se extiende desde miles de pies hasta cientos de millas. Estamos hablando de tirar de algo del ancho de un cabello humano y enrollarlo a 90 pies por segundo durante cientos de millas, sin dejar de mantener la uniformidad. Por eso es tan importante la fase inicial de fabricación de la preforma: para hacer un producto uniforme, los controladores de flujo másico deben ofrecer controles precisos y repetibles de los gases que se utilizan para depositar las diferentes capas de vidrio.

El papel de Alicat en la fabricación de la fibra óptica

Las compañías de fibra óptica utilizan los productos Alicat en diferentes aspectos del proceso de preformas y trefilado. Durante la creación de la preforma, podemos ser utilizados para la aplicación de control del quemador, que controla los gases combustibles que calientan la preforma y ayudan a controlar la deposición de cada fina capa. También podemos controlar los gases reales que se utilizan para crear el vidrio muy puro que se está depositando. Y nuestros controladores de flujo másico se utilizan en el proceso de trefilado, donde el argón está siendo alimentado en el área de horno para evitar que el elemento se queme. (El resultado final depende de la forma del cono).

Aproximadamente cada cinco milisegundos, las señales de nuestros sensores de medición pasan por todo nuestro procesador. Dependiendo del tipo de proceso y presiones de operación, el controlador tendrá un control de respuesta de 50 milisegundos o menos. (A veces podemos ayudar a sintonizar ese número a intervalos de tiempo inferiores a 50 milisegundos). Para cualquiera a quien le cueste imaginar lo rápido que es esto, al humano promedio le toma de 300 a 400 milisegundos (milésimas de segundo) parpadear sus ojos. Antes de que pueda parpadear, nuestros instrumentos ya han obtenido cientos de mediciones. Para poner esto en perspectiva, en un segundo los quemadores de gas y el flujo en la torre de enfriamiento pueden ser ajustados más de 200 veces. Así es como somos capaces de mantener la repetibilidad y la precisión mientras se produce una fibra a 90 pies por segundo.

Más recopilación de datos significa más información sobre el proceso

Las fibras especiales para aplicaciones de alta energía necesitan tener propiedades ópticas muy específicas, las cuales son formadas por la densidad y mezcla de materiales. Por lo tanto, dependiendo de la parte del proceso, los ingenieros quieren poder ver tantos parámetros como sea posible. Con un Alicat, no sólo se obtiene la medición de flujo másico, sino también información de presión absoluta, flujo volumétrico y temperatura, de modo que se puede volver a consultar más tarde. Desde una perspectiva de control de calidad, puede utilizar estos parámetros para determinar qué se modificó en el proceso y correlacionarlo con una ejecución que se rechazó debido a un defecto.

Típicamente, las señales que proporcionan esta información van a algún tipo de controlador (un PLC) para su interpretación. En el caso de un pico o una condición de flujo cero, el controlador Alicat enviaría una señal al PLC, que entonces podría cerrar la línea. En lugar de tener cientos de pies o incluso millas de producto inutilizable, le da a los fabricantes la oportunidad de identificar que hay un problema, arreglarlo y comenzar el proceso de nuevo rápidamente.

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Compensando para condiciones ambientales cambiantes

Las condiciones ambientales locales pueden afectar drásticamente el proceso de fabricación de fibra óptica. Desafortunadamente, todavía encontramos fabricantes que están acostumbrados a la antigua forma de hacer las cosas, donde no tienen la capacidad de adaptarse a los cambios en las condiciones ambientales. Por ejemplo, un fabricante en particular está ubicado en un área que experimenta fuertes tormentas eléctricas, que causan cambios en la presión barométrica (atmosférica), y que causa un producto inconsistente. Con una tormenta en el vecindario, podrían decidir no comenzar su proceso de 12 horas, dependiendo del pronóstico del día. Alicat puede superar y compensar los cambios en las condiciones atmosféricas y permitir al fabricante producir fibra de alta calidad, independientemente de las condiciones meteorológicas, ya que medimos el flujo en el contexto de los cambios de presión.

Otros procesos de moldeo del vidrio

La instrumentación de flujo másico se utiliza en muchos otros procesos de vidrio además de la fibra óptica. Los fabricantes de contenedores utilizan controladores de flujo másico para regular el flujo de gas a su proceso de fundición. También hay fabricantes que utilizan el flujo másico para controlar la llama utilizada para fabricar fibra de vidrio para componentes estructurales. El vidrio arquitectónico es otro gran consumidor de controladores de flujo másico. Tienen un horno de cientos de pies de largo, que requiere un control preciso de la temperatura para crear un producto de vidrio consistente. (Éstas son típicamente hojas enormes de placa de vidrio.) En cualquier zona dada del horno, se debe mantener una temperatura específica con un control de flujo de combustible muy preciso. Los controladores de flujo másico Alicat son utilizados por fabricantes de vidrio arquitectónico para recubrir el vidrio y crear diferentes propiedades en el producto final.

En los días antes de que la automatización industrial estuviera disponible, alguien que adquiría años de experiencia podía determinar la temperatura correcta con sólo mirar el color de la llama. Eventualmente aprendieron a hacer ligeros ajustes manuales mientras caminaban por la línea. ¿Qué hará la compañía cuando esas personas se jubilen? Es ahí donde los controladores de flujo másico digitales vienen para automatizar, lo que permite a las personas concentrarse en el desarrollo de condiciones de proceso óptimas y en el monitoreo de parámetros dentro de los hornos. Una vez que todo está configurado, es posible saber exactamente qué caudales son necesarios para mantener las temperaturas adecuadas. El proceso es repetible y proporciona datos útiles que pueden ayudar a identificar por qué puede haber una inconsistencia en el vidrio. El resultado final es una mayor repetibilidad, eficiencia y un producto mucho mejor.

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