La integridad de puentes, presas y oleoductos puede ser monitorizada en tiempo real gracias a esta tecnología, sin necesidad de desplazarse para medir ‘in situ’. Una investigación española acaba de conseguir aumentar a un millón el número de puntos de medida para un mismo cable.
Una de las promesas de internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) es medir todo lo que pasa en el mundo a través de sensores instalados en cualquier sitio posible. Tráfico, flujo de personas, variables climáticas y otros muchos ámbitos podrían empezar a ofrecer millones de datos gracias a esta tecnología. Y también los edificios y las grandes infraestructuras como puentes, presas, oleoductos, turbinas eólicas, etcétera. Los sensores instalados en ellas permitirían monitorizar en tiempo real algunas de sus características más importantes, como su integridad estructural. Pero las propias cualidades de rodean a estas construcciones, como las altas temperaturas, los ambientes químicamente agresivos y la presencia de fuertes campos electromagnéticos, dificultan el uso de sensores basados en circuitos electrónicos.
Una alternativa son los sensores de fibra óptica, químicamente inertes, y resistentes a las altas temperaturas y los campos electromagnéticos. Gracias a ello, se podrían tomar datos en ambientes con riesgo de explosión, corrosivos, inflamables y otra serie de situaciones que harían inviable o extremadamente peligroso para las personas el tomar medidas.
Las lecturas con este tipo de aparato se basan en la deformación de la propia fibra causada por los cambios en las variables externas como la temperatura, presión, y desplazamientos. Esta deformación altera de forma claramente medible las propiedades de la luz transmitida por la fibra. Estas variaciones pueden ser medidas con un aparato específico situado en los extremos del cable, lo que permite tomar datos de puntos situados a kilómetros de distancia sin realizar desplazamientos ni necesitar que dichos puntos tengan acceso a corriente eléctrica para alimentar ningún aparato o para la transmisión de los datos.
Debido a este mecanismo de acción, la longitud entera del cable de fibra óptica se convierte en un sensor. O, dicho de otra forma, con un único cable pueden establecerse puntos de medida a lo largo de toda su extensión. “Un sensor distribuido de fibra óptica tiene la ventaja de transformar un cable como el que lleva el internet a las casas en un gran número de sensores”, afirma el ahora ingeniero senior en la empresa polaca InPhoTech dedicada a la investigación aplicada con fibra óptica Alejandro Domínguez.
Multitud de aplicaciones
Los cables de fibra óptica que llevan internet a los hogares ya recorren muchas de las infraestructuras construidas en la actualidad, como puentes y vías férreas. Por lo que resulta fácil incorporar un nuevo cable por el mismo hueco para disponer de un sensor capaz de medir fallos mecánicos en su estructura.
Representación del cableado de fibra óptica que haría de sensor a lo largo de un puente y sus elementos de suspensión.
Una de las principales aplicaciones actuales de los sensores de fibra óptica es en gasoductos y oleoductos, donde se usan para detectar fugas a lo largo de su recorrido de cientos de kilómetros. Otra aplicación es en las redes de alcantarillado. En esas circunstancias no es demasiado factible disponer de multitud de sensores a lo largo de las tuberías, pero sí es relativamente fácil tender un cable de fibra óptica con el que poder tomar medidas desde los agujeros de inspección, sin tener que sumergir al inspector o su equipo en las aguas fecales o fluidos inflamables y llegar hasta distancias imposibles de cubrir con sensores sin cables.
También son especialmente útiles en los parques de turbinas eólicas marinas, campo de especialidad de la empresa belga Zensor, dedicada a la instalación de sensores en infraestructuras y cuyo fundador Yves Van Ingelgem fue elegido Innovador del año en Bélgica en 2015 por MIT Technology Review en español. “La fibra es ideal para medir la deformación de los materiales de construcción con el paso del tiempo”, afirma Van Ingelgem.
Medir estas deformaciones permite detectar la fatiga de los materiales, el desplazamiento de los componentes, la aparición de grietas, o, simplemente evaluar su comportamiento ante la carga. Todos estos parámetros resultan esenciales en las turbinas, pero también en puentes y otras grandes infraestructuras, como las presas. Todo este tipo de información sobre la calidad estructural permite tener que desplazar a un equipo técnico a realizar mediciones sobre la propia estructura construida a la vez que la mayor frecuencia de las comprobaciones permite anticipar los potenciales problemas y reducir por tanto los costes de reparación y mantenimiento de la infraestructura.
Fuente: Autodesk Journal
Universidad Internacional Uninter
Ingeniería en Sistemas Computacionales
