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EuroWire – Noviembre de 2007
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español
La luz que viaja a través de esta fibra será
parcialmente reflejada a las variaciones del
índice, pero la luz será reflejada solamente
en un campo de longitudes de onda
limitado, donde tiene lugar la interferencia
constructiva (
Figura 2
).
La longitud de onda máxima de la luz
reflejada es la que se conoce como
longitud de onda de Bragg:
λ
B
=2·Λ·n
eff
(1)
donde Λ es el periodo de la red y n
eff
es
el índice de refracción efectivo. De la
ecuación
(1)
se puede deducir que λ
B
es
influenciado por cualquier variación de
la red causada por influencias externas:
la deformación de la fibra modifica ambos
parámetros debido al efecto elasto-óptico,
mientras que la temperatura altera el n
eff
debido al efecto termo-óptico.
En la
Figura 3
se ilustra un ejemplo de un
cambio de longitud de onda causado por
las variaciones de temperatura.
Estas dependencias se usan para fabricar
sensores muy pequeños pero altamente
fiables para medir la deformación y la
temperatura
[4,5]
.
2.3 Componentes del sistema
Los
capítulos
siguientes
describen
detalladamente los componentes de un
sistema completo.
2.3.1 Cable conectador con sensor
El sensor FBG usado para las mediciones
de temperatura consiste en la misma red
de Bragg (FBG) protegida por un tubo de
acero inoxidable de 1,5mm de diámetro,
sellado en ambas extremidades. La fibra
de salida es protegida por un tubo de
plástico convencional. La longitud del tubo
de acero de alojamiento depende de la
longitud del cable conectador (o puente) y
varía entre 1,5 y 3m.
Para usar eficazmente el sensor, debe ser
puesto en el centro del cable conectador,
que es normalmente del mismo tipo que
el conductor de fase. En el caso del sistema
presentado, el conductor de fase tenía
una estructura de acero-aluminio donde
el acero tenía una sección transversal de
39,5mm
2
y el aluminio de 243,1mm
2
. Su
designación según la norma EN 50182
[6]
es
243-AL1/39-ST1A. La
Figura 4
muestra un
corte transversal donde se puede apreciar
el sensor FBG.
Otra manera de crear un puente con un
sensor FBG es usar un cable compuesto
fase óptico OPPC con tubo de acero. El
sensor puede ser instalado dentro del tubo
de acero. En este caso, el diseño OPPC
debe ser lo más parecido posible al diseño
del conductor de fase para evitar una
incompatibilidad en la correlación entre el
conductor y el puente.
2.3.2 Sensor de deformación
El sensor de deformación, como se ha
dicho antes, utiliza también la tecnología
del sensor FBG, pero es utilizado
concretamente por su función principal:
la medición de las deformaciones.
Presenta una cubierta rectangular y está
fijado a un clip de sujeción (
Figura 5
).
La configuración actual para la línea
escogida utilizaba dos aisladores paralelos
para anclar el conductor de fase. Por lo
tanto, se necesitaban dos sensores.
2.3.3 Separador
Para una línea de alimentación normal,
el cable conectador es utilizado como
puente en el espacio entre las extremidades
de dos conductores de fase en una
torre eléctrica. Tiene el mismo potencial
eléctrico elevado de los conductores y
transporta la misma corriente eléctrica.
La idea de usar un sensor en el puente
plantea dos preguntas:
• ¿Cómo se baja la terminación de la fibra
óptica del sensor al potencial de tierra?
• ¿Cómo se puede asegurar un flujo
de corriente continuo saliendo de la
terminación de la fibra del sensor?
La respuesta a ambas preguntas es
simple: se puede, usando un separador de
diseño especial con derivación en T. Los
separadores se usan normalmente para
terminar las líneas OPPC con una entrada
de cable en la parte “caliente”. Añadiendo
una segunda entrada, opuesta a la
primera, se forma una derivación de tipo
en T (
Figura 6
).
Un separador de derivación en T divide el
cable conectador en dos partes con dos
extremidades permitiendo la salida de la
fibra sensor. Como opción, se puede usar
un segundo sensor en la otra mitad del
puente. Contrariamente a los separadores
para OPPC, el empalme de las fibras de
sensor al cable de fibra óptica de conexión
se puede hacer en el lado puesto a tierra
del separador, facilitando el procedimiento
de ensamblaje. El flujo de corriente
eléctrica es asegurado por abrazaderas
montadas en las entradas y una campana
de aluminio sólido. Las pruebas de
cortocircuito y las pruebas de corriente
permanente han confirmado la capacidad
y fiabilidad del diseño.
2.3.4 Estación metereológica
Para
completar
el
sistema
de
monitorización y obtener los datos
ambientales correspondientes, se ha
utilizado también una pequeña estación
metereológica, independiente de la fuente
de alimentación y alimentada por un
panel solar. La
Figura 7
muestra la estación
metereológica montada encima de la
torre.
Los datos, la temperatura del aire, la
humedad, la velocidad y la dirección
del viento son transferidos al ordenador
de control a través de una conexión
inalámbrica.
Figura 3
:
Cambios de longitud de onda de Bragg causados por los cambios de temperatura
▲
Figura 4
:
Sección transversal del cable conectador
243-AL1/39-ST1A con sensor FBG
▼
26 Alambres de aluminio
3.45mm diam
7 Alambres de acero
2.68mm Diám.
Sensor FBG
Longitud de onda (nm)
Atenuación (dB)