SMART FIBRES

SMART FIBRES


Los sensores y transductores Fiber Bragg Gratings (FBG) basan su funcionamiento en el análisis de longitudes de onda discretas reflejadas en la zona sensible del sensor. Aportan importantes ventajas sobre sensores convencionales:
– Soportan entornos agresivos.
Al tratarse de sensores y transductores pasivos que no utilizan componentes electrónicos pueden trabajar en rangos de temperatura extremos desde criogénicos hasta varios centenares de °C, durante largos periodos e incluso bajo condiciones extremas.
– Gran inmunidad a interferencias eléctricas.
Otra ventaja de los sensores FBG es su inmunidad a fuentes de interferencias electrostáticas y electromagnéticas permitiendo instalarnos en entornos con ruido eléctrico severo como por ejemplo en plantas de generación y transmisión. Demás como no consumen energía son 100% intrinsicamente seguros y pueden usarse en ambientes explosivos.
– Localización remota.
La fibra óptica es una forma muy eficiente de transmisión. Los interrogadores pueden situarse incluso a décadas de km del punto de medida sin necesidad de amplificación ni repetidores como ocurre con otras tecnologías que lo necesitan para compensar la degradación señal / ruido. Esto supone una grandísima ventaja a la hora de monitorizar grandes estructuras como túneles, puentes conducciones, pozos etc. Los sensores ópticos son inmunes a factores de atenuación convencionales ya que se basan en la detección de longitud de onda. No es posible corromper la señal transmitida a través de fibra óptica.
– Gran estabilidad.
Otra característica de los sensores FBG es su gran estabilidad en el tiempo. Tienen deriva prácticamente 0 y pueden usarse durante años sin necesidad de recalibración. De hecho es típico colocar los sensores en una estructura y conectar el instrumento para detectar movimientos estructurales respecto a la anterior lectura después de largos periodos de tiempo (incluso varios años) sin necesidad de calibración. Esto supone una gran ventaja económica ya que un mismo interrogador puede usarse en distintas estructuras.
– Tamaño miniatura
La fibra óptica utilizada con los sistemas FBG es muy fina (alrededor de 0,15mm de diámetro) y por lo tanto pueden instalarse muchos sensores en una estructura ocupando muy poco.
-Utilizan multiplexado de sensores
Con una sola fibra óptica pueden transmitirse varias décadas de sensores y varios centenares con un instrumento multicanal. Ees por tanto un sistema muy económico en estructuras grandes o con muchos puntos de medida ya que habitualmente, usando otras tecnologías, cada sensor necesita un canal de transmisión.
La fibra óptica es más pequeña y mucho más ligera que los cables eléctricos, gracias a la capacidad de multiplexado, los sistemas FBG pueden utilizarse en aplicaciones donde otros sistemas son inviables.
– Gran resistencia a fatiga
Diversos ensayos con fibra de carbono han demostrado que los sensores de fibra óptica embutidos o adheridos no mostraban signos de fatiga ni desprendimiento después de 1 millón de ciclos. Otras pruebas similares con materiales de fibra de vidrio como en palas de aerogeneradores han demostrado que los sensores embutidos instalados sobreviven los 25 años de servicio de las propias palas. En aplicaciones con montaje en la superficie, los sensores de fibra óptica son menos propensos a despegarse y mucho más resistentes a la humedad y diversos agentes químicos que la mayoría de sensores utilizados extensometría.
– Instalación fácil y económica.
Considere la instalación de un gran número de galgas extensométricas: Hay que pegar cada galga a la estructura a ensayar y también los terminales asociados a cada galga. Después es necesario soldar los cables eléctricos in situ a cada terminal y luego asegurar los cables hasta el banco de instrumentos. Finalmente hay que ajustar el puente eléctrico asociado a cada galga antes de comenzar las lecturas.
Compare con una instalación de numerosos sensores de extensometría FBG. Simplemente es necesario pegar unas cuantas fibras ópticas a la estructura, conectarlas a un interrogador y presionar un único botón para establecer la referencia de origen válida para todas las medidas futuras.
Considerando que la labor de instalación requiere experiencia, conocimiento y que el acceso a determinadas estructuras es a menudo complicado, el ahorro instalando un sistema de fibra óptica respecto a uno de extensometría convencional es muy importante.
Smart Fibres lleva trabajando con FBG muchos años y ha desarrollado soluciones novedosas para aplicar en muchos tipos de estructuras.
Sensores
Los sensores FBG son grabados en un núcleo de fibra óptica mono modo con solamente 9 µm de diámetro revestidas con un polímero protector con un diámetro total miniatura, de sólo 0,15 o 0,25 mm de diámetro. Para muchas aplicaciones de extensometría, es suficiente con embutir dichos sensores o pegarlos a la superficie a probar.
En otras aplicaciones son necesarias construcciones alternativas, que la respuesta sea distribuida o que permita medir otros parámetros como por ejemplo temperatura, presión, aceleración, flujo, torsión, compresión etc.

Modelo Descripción
Smart FBG
Sensor FBG sin empaquetar con fibra monomodal para medidas de extensometría y temperatura. Apropiado para montaje superficial de baja intrusión, embutible en composite o empaquetado como transductor.
http://smartfibres.com/docs/SmartFBG.pdf

SmartPatch Sensor robusto de extensometría y temperatura suministrado como parche flexible. Disponible independiente o en array. Apropiado para pegar en superficies de estructuras. Algunas aplicaciones típicas son: en mástiles y cascos de barcos, aerogeneradores, puentes de hormigón o de polímeros reforzados con fibra.
http://smartfibres.com/docs/SmartPatch.pdf

SmartWeld Sensores de extensometría resistentes para soldar en puentes, estructuras marítimas, edificios, gruas , construcción, minería, maquinaria pesada y estructuras susceptibles a entornos ambientales agresivos.
http://smartfibres.com/docs/SmartWeld.pdf

SmartTape Sensor de extensometría y temperatura suministrado con un velo protector apropiado para embutir o pegar en composite FRP con minima intrusión.
http://smartfibres.com/docs/SmartTape.pdf

SmartCell Transductor para medir presión en liquidos y gases en ambientes agresivos. Existen variantes para aplicaciones dinámicas y cuasiestáticas com medición de temperatura opcional. Utilizado en aplicaciones de fabricación de composite, uso de gas licuado, monitorización de presión de hidrogeno,etc.
http://smartfibres.com/docs/SmartCell.pdf

Downhole Smartcell Una variante de SmartCell desarrollada para medida estable y precisa de presión y temperatura en pozos.
http://smartfibres.com/docs/Downhole_SmartCell.pdf

SmartPort Una galga de perfil bajo para medidas de presión distribuida de hidrocarburos en pozos y otros ambientes extremos.
http://smartfibres.com/docs/SmartPort.pdf

SmartLink Galgas dentro de una cuerda de sensores desplegable en pozos y aplicaciones similares.
http://smartfibres.com/docs/SmartLink.pdf

SmartPB Accesorio para sellar alrededor de la fibra en Sensores de alta presión en pozos y otras aplicaciones.
http://www.smartfibres.com/docs/SmartPB.pdf

SmartFlow Un sensor de flujo. Puede usarse con flujo de vapor.
SmartBar Sensor de fibra óptica robusto encapsulado en barra de acero. Ideal para medidas de tensiones internas, compresión y cargas en materiales no homogéneos como hrmigón.
http://smartfibres.com/docs/SmartFlow.pdf

SmartTemp Sensor de temperatura disponible en varios formatos con rango -220 a 220 °C.
http://smartfibres.com/docs/SmartTemp.pdf

SmartAccel-LF Sensor de aceleración apropiado para medida de vibraciones de baja frecuencia. Ideal para registrar respuestas estructurales a estímulos dinámicos, por ejemplo en edificios durante terremotos.
http://smartfibres.com/docs/SmartAccel-LF.pdf

SmartAccel HF Sensor de aceleración para medida de vibraciones de alta frecuencia como en maquinas rotativas, bombas turbinas, motores y vehículos con ruedas.
http://smartfibres.com/docs/SmartAccel-HF.pdf

SmartBridge Sensor de desplazamiento para monitorizar movimientos estructurales en un eje como entre cubiertas hormigón, monitorización de grietas…
http://smartfibres.com/docs/SmartBridge.pdf

SmartRood Sensor para medida de tensión de curvatura, torsión y compresión. Puede pegarse a la superficie de una estructura o embutirse. Se utiliza en túneles y edificios, tuberías y pavimentos de carretera.
http://smartfibres.com/docs/SmartRod.pdf

Escáner de sensores

Escáner de sensores

Interrogadores
Smart Fibres lleva fabricando interrogadores desde hace 15 años. El primero de ellos, el OFSSS1 fue lanzado al mercado en 1999 y se posicionó en el mercado como el estándar a seguir para instrumentación de sensores FBG. Hoy día los nuevos interrogadores continúan siendo la referencia y aprovechan los avances en la industria de telecomunicaciones sobre láser de amplia longitud de onda sintonizados electrónicamente.
Estos equipos están cualificados por TELCORDIA para una vida útil de 25 años.
Smart Fibres ha desarrollado electrónica de alta velocidad para sintonizar estos láseres y para procesar la señal devuelta por los sensores FBG. El resultado es una gama de instrumentos muy robustos y con gran capacidad de procesamiento.
El interrogador Smart Scan incorpora como fuente de luz un laser sintonizable que emite 400 longitudes de onda discretas a través de cada fibra óptica con un ancho de banda de 40 nm. El sistema detecta la luz reflejada en cada una de las 400 longitudes de onda por fibra y construye un espectro para cada sensor conectado. El software calcula el pico de todos los sensores conectados en solo 0,4 ms y puede analizar canales de forma consecutiva a 25 kHz. También permiten medidas muy precisas, por ejemplo los sensores de extensometría ofrecen una resolución mejor que 10-12 m.

Modelo Descripción
Smart Scan
Es un interrogador de alta velocidad para medidas dinámicas o para ultra alta resolución gracias a su capacidad interna de promediado. Disponible con 1, 2, 3 y 4 canales. Máximo número de sensores por canal:16
http://www.smartfibres.com/docs/SmartScan.pdf

Smart Scan Aero Una variante del Smart Scan con rango de temperatura extendido y protección apropiada para dispositivos en vuelo y otros entornos muy agresivos.
http://www.smartfibres.com/docs/SmartScan_Aero.pdf

Smart Scan SBI Interrogador FBG con capacidad de medidas dinámicas en formato de tarjeta para integrar en sistemas desarrollados a medida.
http://www.smartfibres.com/docs/SmartScan_SBI.pdf

Modulo procesador para Smart Scan SBI Módulo de procesamiento en formato PC104 compatible con SMART SCAN SBI con interfaz para PC para explorar la capacidad del SBI en tareas de integración antes de embarcar.
http://www.smartfibres.com/docs/Processing_Module_for_SmartScan_SBI.pdf

Smart Scan Modular Interrogador variante de Smart Scan en formato de rack ofreciendo hasta 16 canales y rango de longitud de onda de 80 nm para grandes redes de sensores. Número de canales ópticos: 8, 12 o 16. Número de sensores por canal: 16
http://smartfibres.com/docs/Modular_SmartScan.pdf

Smart Scope Interrogador basado en el Smart Scan que ofrece mayor precisión y resolución para aplicaciones más exigentes. Disponible con 1, 2, 3 y 4 canales ópticos que soportan hasta 16 sensores / canal.
http://www.smartfibres.com/docs/SmartScope.pdf

FLAEMS Sistema en desarrollo para monitorización acústica. Una nueva tecnología para detección acústica de chasquidos en estructuras de composite.
http://smartfibres.com/docs/FLAEMS.pdf

Software
Todos los interrogadores incluyen el software SmartSoft. Es una aplicación basada en LabView fácil de utilizar que permite obtener información en diferentes formatos de monitorización. Incluye modo de datalogger avanzado, análisis de los datos adquiridos, representación gráfica, generación de informes, registro de eventos, integración de redes de sensores y comunicación remota utilizando diversos protocolos. Compatible con Windows 7, vista, XP y 2000.