Sensores de fibra óptica ofrecen rapidez y calidad en procesos industriales y telecomunicaciones
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05 de agosto de 2022

Sensores hechos con fibra óptica mejoran la automatización y los procesos industriales, gracias a que permiten medir variables como temperatura, deformación, fuerza, presión y humedad, entre otras, de forma rápida y eficiente, garantizando calidad y exactitud en la medición.

En Colombia la utilización de sensores elaborados con fibra óptica estaría orientada a medir y monitorear deslizamientos de tierra, en el sector petrolero, e incluso en el área biomédica, debido a su alta sensibilidad.

Uno de los problemas de los sensores electrónicos que normalmente se consiguen en el mercado a un precio asequible es que, como funcionan con electrones, están expuestos a la interferencia electromagnética. Por ejemplo, en algunos sensores la lectura de los campos electromagnéticos se altera con el paso de un carro.

El investigador Erick Estefen Reyes Vera, Ph. D. en Ingeniería – Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), desarrolló un estudio que propone una segunda alternativa para crear estos sensores, la cual consiste en emplear la fibra de cristal fotónico híbrida.

Según el trabajo, los sensores de fibra óptica terminan siendo más eficientes que los electrónicos, ya que por ser de vidrio no se oxidan, lo que hace su vida útil más larga, y aunque a corto plazo la inversión en ellos es más elevada que la de los electrónicos, a mediano y largo plazo brindan mayores beneficios.

Además, las señales ópticas no son perturbadas por señales electromagnéticas, como sí ocurre con los sensores electrónicos, debido a que trabajan con fotones (sin carga electromagnética) y no con electrones; a pesar de estar hechos de vidrio, un material aparentemente frágil (en esfuerzos laterales), resulta más resistente.

Novedosa tecnología

Según el profesor Pedro Torres, de la Escuela de Física de la UNAL Sede Medellín, la tecnología de fibra óptica brinda la posibilidad de hacer multiplexación –que consiste en incrementar los canales de comunicación y de medición–, por lo cual permite lecturas a varios sensores simultáneamente. Para que esto se dé en un sensor electrónico se necesitarían conexiones electrónicas para cada sensor, ya que necesitan manejo de corriente y voltaje.

Por su parte, el investigador Reyes destaca que otra de las ventajas de esta tecnología es que estos sensores puede medir muchas variables simultáneamente con una sola unidad sensora, en la que, por ejemplo, puede haber 20 sensores de presión, 20 de temperatura y 20 de humedad, y leerlos con una sola unidad.

Resalta además el uso de sensores de fibra óptica en ambientes y condiciones extremas –como los empleados en altas temperaturas o dentro de hornos–, en las que el vidrio tiene mayor resistencia frente al metal, pues para que este se funda se necesitan entre 1.900 y 2.000 oC, es decir que se pueden exponer a condiciones extremas.

Por su parte los sensores electrónicos, al estar expuestos al medioambiente, en ocasiones durante largas jornadas, requerirán un gasto en su protección para que puedan resistir más, lo que significa que tendrán un mayor desgaste y menor tiempo de vida útil.

“En represas, por ejemplo, hay mucha humedad y se usan sensores electrónicos, la humedad los oxida y se dañan, mientras que el material de fibra óptica, por ser de vidrio, no se oxida ni se daña”, señala el ingeniero Reyes.

Reinvención para las telecomunicaciones

Según el estudio, desde hace alrededor de 15 años investigadores de todo el mundo –apoyadas por empresas grandes de telecomunicaciones como Nokia– se percataron de que si seguían con la misma infraestructura y no daban un salto tecnológico importante, en los 10 años siguientes la capacidad de transmisión de información llegaría a un punto de estancamiento, es decir que la demanda ya iba a ser tan grande, que la velocidad de transmisión sería muy lenta, volviendo a las velocidades que dependían de una conexión telefónica a principios del 2000.

Ante esto, la tesis doctoral, además de generar una propuesta para los sensores, también abordó esa necesidad tecnológica. Hoy uno de los mayores retos en la industria de las telecomunicaciones es el incremento de la capacidad de transmisión de los enlaces de comunicaciones ópticas.

Los investigadores esperan construir el prototipo de sus propuestas y utilizar la misma técnica de conversión modal en otras tecnologías. Por ejemplo, se planea construir un láser a base de fibra óptica, el cual sería tan pequeño que podría caber en una caja de CD y que se pueda aplicar en biología para trabajar las “pinzas ópticas”, que consisten en agarrar células o moléculas con la luz para moverlas o separarlas.

fuente: agenciadenoticias.unal.edu.co

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