Una necesidad industrial …

“La medición fiable de altas temperaturas es vital para garantizar el éxito de una amplia gama de procesos industriales”.

Sectores tales como el aeroespacial, la producción de combustible nuclear y pruebas esenciales de seguridad nuclear, la producción de metales refractarios (silicio de carburo, materiales compuestos carbono/carbono, …), la fabricación de baterías de iones de litio de los coches eléctricos y la producción de hierro, acero, vidrio y cerámica son unos ejemplos de industrias muy demandantes de tecnologías avanzadas para la medición de temperaturas de alta calidad/fiabilidad en ámbitos que operan en condiciones muy extremas.

«La medida de altas temperaturas en la industria está sujeta a grandes incertidumbres debido a las condiciones de medición no ideales»

El uso de sensores de contacto clásicos tales como los termopares tipo K y B tienen la gran ventaja de poder utilizarse en lugares que tienen poca accesibilidad pero sufren problemas intrínsecos de fiabilidad a largo tiempo debido a la contaminación progresiva del sensor y al envejecimiento gradual, consecuencias de las condiciones ambientales severas (atmósfera corrosiva, contacto con químicos, …), que provocan una deriva impredecible en la termometría de contacto y obligan a un mantenimiento intensivo. Además, la calidad de medición de dichos sensores suele ser afectada por las interferencias magnéticas externas, lo que puede limitar su uso para aplicaciones en las que existen campos electromagnéticos externos.

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La termometría de radiación, permite la determinación de la temperatura sin contacto físico, lo que limita los problemas inherentes que sufren los sensores al estar expuestos a condiciones operativas extremas. No obstante, la instalación de los sensores de radiación suele ser más complicada en lugares con accesibilidad restringida y la obtención de resultados de medición confiables con dicha tecnología es mucho más delicada debido a la necesidad de conocer con exactitud la emisividad y la ventana de transmisión del material estudiado, lo que limita también la versatilidad de dichos sensores.

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Sensores de fibra FBG, una tecnología prometedora …

“El uso de sensores basados en fibra óptica que emplean luz en lugar de electricidad, y fibra óptica estándar en lugar de cable de cobre permite medir temperaturas con alta calidad/fiabilidad en ámbitos que operan en condiciones muy extremas”.

El uso de un nuevo tipo de sensores basados en fibras ópticas para la determinación de altas temperaturas en condiciones muy hostiles esta cogiendo mucha fuerza a nivel industrial.

Esta aplicación se ha visto muy favorecida por las recientes innovaciones, en optoelectrómia y en las diferentes tecnologías de fabricación tanto de componentes pasivos, como de cables ópticos, y las recientes mejoras en técnicas de montaje y conectorización.

Estos sensores han demostrado, sin lugar a duda, poseer una alta precisión y fiabilidad de medidas y se están posicionando como una tecnología relevante debido a las propiedades inherentes de las fibras ópticas.

Más sobre “SENSORES FBG” 

Un ejemplo de aplicación: sensores de deformación para ingeniería civil y monitoreo de infraestructuras industriales

La tecnología de sensores FBG se basa en la alteración del patrón de difracción que puede ser inducida por cambios de temperatura de la atmósfera circundante y/o por deformación física directa (tensión mecánica) de la fibra óptica.

CalSens, spin-off de la Universidad Politécnica de Valencia, desarrolla sensores FBG que se pueden insertar fácilmente en infraestructuras de obra civil y/o industriales.

Dicha implementación de los sensores ópticos permite la monitorización in situ de la deformación de dichas estructuras, ya sea durante las pruebas de carga iniciales o para la monitorización a largo plazo actuando como dispositivos de seguridad y facilitando el mantenimiento predictivo.

Web CalSens

Nuestra propuesta

Para ampliar el rango de medida y la aplicabilidad industrial de los actuales sensores de fibra óptica, el proyecto InTenSO tiene por objetivo desarrollar un recubrimiento innovador que permite proporcionar una compatibilidad completa para trabajar en condiciones extremas, asegurando al mismo tiempo una resistencia química y mecánica mejorada y una flexibilidad adecuada, permitiendo también trabajar en entornos de altos niveles de intensidad de campos electromagnéticos.

Quiénes somos

El equipo investigador está formado por dos grupos de dos Institutos de Investigación dada la multidisciplinariedad del proyecto. Por un lado, miembros del Instituto Universitario Mixto de Tecnología Química (ITQ) de la UPV que aportan sus conocimientos sobre síntesis de materiales inorgánicos y, por otro lado, miembros del grupo Photonics Research Labs (PRL), perteneciente al Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (iTEAM) de la Universitat Politècnica de València (UPV) que aportan sus conocimientos en el ámbito de la fotónica y el procesado de señales.

Cómo funciona un sensor FBG

Sensor Fiber Bragg Grating (FBG)

Un sensor Fiber Bragg Grating (FBG, por sus siglas en inglés) consiste en un tipo de rejilla Bragg incorporado sobre un segmento de fibra óptica, que da lugar a la reflexión de determinadas longitudes de onda de la luz, transmitiendo el resto. La longitud de onda (λ) de la luz reflejada depende de la variación o modulación periódica del índice de refracción del núcleo de la fibra; lo que origina una serie de espejos dieléctricos para determinadas λ.

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Red de sensores por multiplexación …

Los sensores FBG se pueden escribir para que tengan diferentes longitudes de onda resonantes, se pueden multiplexar en una red de sensores donde se pueden medir simultáneamente diferentes temperaturas en diferentes ubicaciones a lo largo de la longitud de la fibra óptica. Los sensores pueden estar cerca de unos pocos milímetros o separados por unos cuantos kilómetros.

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Ventajas claves de la tecnología …
  • La fibra óptica tiene un gran ancho de banda, lo que permite poder monitorizar en un solo cable un gran número de puntos/sensores. Además, se pueden medir variaciones muy rápidas de las señales ambientales.
  • Su pequeño peso y diámetro hace que sea fácil de embeber en todo tipo de piezas sin alterar las propiedades de estas…

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