La fibra óptica:


A finales del semestre pasado, tuvimos la oportunidad de estar presentes en el Auditorio del Colegio de Arquitectos de la Ciudad de México en una conferencia IESNA que versó sobre las aplicaciones de la fibra óptica en la iluminación. La conferencia fue impartida por el vicepresidente de Project Design de la compañía Visual Lighting Technologies: Jason R. Killelea. Antes de compartir algunas de las ideas expuestas por el conferencista, hagamos una breve parada en la historia de la fibra óptica: ¿De dónde vino? ¿Qué es? La luz se desplaza (por así decirlo) a su máxima velocidad en el vacío, por lo que cuando se transmite por cualquier otro medio, ésta disminuye. Es por eso que al pasar la luz por cierto medio, su velocidad cambia, sufriendo además efectos de reflexión1 y de refracción2. Según la velocidad con la que se propague la luz en un medio o material, se le asigna un Índice de Refracción “n”, número que resulta de dividir la velocidad de la luz en el vacío entre la velocidad de ésta en dicho medio. Los efectos de reflexión y refracción que se dan en la frontera entre estos dos dependen de sus Índices de Refracción. Si el haz de luz incide con un ángulo mayor al provisto por un ángulo límite, el haz siempre se reflejará en la superficie de separación entre ambos medios. Es lo que permite guiar la luz de forma controlada. Ahora bien, la fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital, dato que es preciso considerar ya que las ondas electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz. La fibra óptica se obtuvo en 1951 con una atenuación de 1000 dB/Km; sin embargo, debido a éstas reducciones lumínicas, las transmisiones ópticas debían ser dentro de un rango de distancias cortas. En 1970, la compañía Corning Glass de Estados Unidos, fabricó un prototipo de fibra óptica de baja pérdida, con 20 dB/Km. Luego se consiguieron fibras de 7 dB/Km. (1972), 2.5 dB/Km. (1973), 0.47 dB/Km. (1976) y 0.2 dB/Km. (1979). Hasta que a finales de los años setenta y principios de los ochenta, el avance tecnológico en la fabricación de cables ópticos y el desarrollo de fuentes de luz y detectores, abrieron la puerta al desarrollo de sistemas de comunicación de fibra óptica de alta calidad, capacidad y eficiencia. La fibra óptica está compuesta por una región cilíndrica, por donde tiene lugar la propagación, denominada núcleo y una zona externa a éste y coaxial con él, totalmente necesaria para que se produzca el mecanismo de difusión, que es conocido como envoltura o revestimiento. En sí podríamos verla como una varilla delgada, muy flexible de vidrio u otro material transparente, con un índice de refracción alto, constituida de material dieléctrico3. Es capaz de concentrar, guiar y transmitir la luz con muy pocas pérdidas, incluso cuando está curvada. Está formada por dos cilindros concéntricos; el interior llamado núcleo, que es el que guiará la luz, debe ser construido con un grado de elevadísima pureza con el propósito de obtener una mínima atenuación. Y, al final, el exterior –revestimiento- que cubre el contorno. Ambos tienen diferente índice de refracción (el n2 del revestimiento es de 0.2 a 0.3 por ciento, inferior al del núcleo n1 ). El diámetro exterior del revestimiento es de 0.1 mm aproximadamente y el diámetro del núcleo que transmite la luz es próximo a 10 ó 50 micras. La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica depende de tres características fundamentales: Del diseño o forma de la fibra. De las propiedades de los materiales. Del ancho del espectro de la fuente de luz utilizada: Cuanto mayor sea, menor será la capacidad de transmisión. La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre. Con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica. El sílice tiene un amplio margen de funcionamiento, en lo referente a temperatura su punto de fundición es aproximadamente a los 600 °C. La fibra óptica presenta un desempeño uniforme desde -550 °C a +125 °C, sin degradación de sus características. De manera que, un cable de 10 fibras tiene un diámetro aproximado de 8 ó 10 mm y proporciona la misma o más información que un coaxial de 10 tubos. El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos, por lo que su instalación es mucho más sencilla. Ya que conocimos de dónde provino la fibra óptica, hablemos de sus aplicaciones. Como bien sabemos, uno de los usos más comunes que se les da es en el área de las telecomunicaciones para la transmisión de datos en grandes cantidades; sin embargo, en los últimos años la fibra ha ganado terreno en el área de la iluminación. En este ámbito ha adquirido un protagonismo útil, sobretodo para aquellas personas que han batallado en sus diseños a la hora de iluminar: “¿Cómo rayos iluminar esto?”, nos cuestionó Jason -nuestro ponente-, refiriéndose al conflicto que enfrentan muchos empresarios a la hora iluminar un espacio de acceso difícil -por no decir imposible- para las instalaciones comunes de las luminarias; por lo que la fibra óptica, al ser un cable tan delgado que sólo requiere de un iluminador al inicio, se vuelve la opción más conveniente. Bien, el iluminador simplemente se debe instalar en un espacio con la suficiente respiración o ventilación y de ahí “tirar” el cable de donde se desprenderán las terminales necesarias para ello. Existe software especializado para hacer los cálculos específicos y así determinar la cantidad de cable necesario para un diseño de iluminación; los luminarios y el haz de luz que se proyectará, así como la cantidad de luxes que se desprenderán a partir de estos. ¿Cómo le doy mantenimiento? Del mismo modo en el que existen lugares inaccesibles para la instalación, también existen aquellos donde el mantenimiento es de alto riesgo para el personal; o bien, inaccesibles: techos, desplomes y otros lugares en los que la arquitectura moderna nos regala hermosas figuras, pero complica su adecuada depuración conforme pasa el tiempo. La fibra óptica, al no requerir mantenimiento (mas que en el luminario) es la mejor opción en este sentido, pues una vez instalada no requerirá de cambios. Otra de las aplicaciones de la fibra óptica se da en el terreno de la creación artística y diseño de interiores. Existen fibras ópticas llamadas en “red” que permiten crear figuras iluminadas, haciendo de la imaginación el único límite de creación. Con los cables de fibra se han creado candelabros de más de 10 metros de alto, con tejidos simulando telarañas, haciendo del espacio un deleite visual para el espectador. Algunas compañías joyeras han utilizado fibra óptica para iluminar sus mostradores, dándoles un toque de elegancia y clase. Otra de las ventajas que observamos es que al no conducir ni electricidad ni calor, las aplicaciones de la fibra se tornan aún más variadas: las cavas en los restaurantes pueden iluminarse sin temor de dañar un buen Lafitte 1961, botella valuada en 123,750 libras esterlinas (más de dos millones de pesos). Algunos bares han instalado fibra óptica debajo de sus barras conectándolos para simular un portavasos iluminado.
La única recomendación que nos hizo Jason, con toda sinceridad, fue la siguiente: “La fibra óptica no está al alcance de todos los presupuestos pero, si su bolsillo lo permite, siempre podrán disponer de una herramienta útil, sencilla y visualmente atractiva”.