Monitoreo estructural basado en sistemas de sensores de fibra óptica

Juan Sebastián Sanguino Lemus, Gustavo Adolfo Hernández Martínez, Karla Cecilia Puerto López

Resumen


Este artículo presenta un compendio de métodos para realizar monitoreo en diferentes tipos de estructuras mediante sensores de fibra óptica. Para el análisis de los diferentes métodos se analizaron panoramas de todas partes del mundo, teniendo como principal exponente a China por el desarrollo de un mayor número de sistemas y porque sus modelos están a la vanguardia del monitoreo estructural, incluso con gran aplicación en otros países. Se tuvieron en cuenta sistemas desarrollados en los últimos cinco años y se presenta una síntesis de los resultados de dichos sistemas en torno a sus ventajas, beneficios y principales características. Se encontró con este artículo que, ya que el monitoreo estructural atañe a distintas disciplinas, para la investigación de los sistemas de fibra óptica en monitoreo, se tuvieron muy en cuenta igualmente sistemas de otras áreas distintas a la electrónica, como lo son la ingeniería civil, la ingeniería de minas, la ingeniería estructural e incluso la medicina.

Texto completo:

PDF

Referencias


C. Randhu, La tecnología de los sensores de fibra óptica. México: Universidad Autónoma de Nuevo León, 2001.

F. Montero de Espinosa, “Fibra óptica y ultrasonidos. Hidrófonos, micrófonos y acelerómetros. Fibra óptica y ensayos no destructivos”, Revista de Acústica. Vol. 3I. nos 3 y 4, pp. 1-4, 2020.

Secretaría de comunicaciones y transportes instituto mexicano del transporte, Actualización y seguimiento de los índices de desempeño estructural del puente río Papaloapan. Publicación Técnica No. 524, 2018. [En línea]. Disponible en: https://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt524.pdf

Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, J. A. Villanueva Hernández, R. A. Vázquez Sánchez, Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, C. M. García Lara, y Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas, «Sensores de fibra óptica y sus aplicaciones en el medio ambiente», Espacio I+D, vol. 2, no. 3, pp. 94-115, 2013, doi: 10.31644/IMASD.3.2013.a06.

F. Navarro, “Sensores de fibra óptica FBG para el monitoreo de la salud estructural de los puentes”, TM, vol. 27, n.o 4, p. 3, nov. 2015, doi: 10.18845/tm.v27i4.2080.

M. Maheshwari, S. C. Tjin, y A. Asundi, “Efficient design of Fiber Optic Polarimetric Sensors for crack location and sizing”, Optics & Laser Technology, vol. 68, pp. 182-190, may 2015, doi: 10.1016/j.optlastec.2014.11.023.

T. Kissinger, R. Correia, T. O. H. Charrett, S. W. James, y R. P. Tatam, “Fiber Segment Interferometry for Dynamic Strain Measurements”, Journal of Lightwave Technology, vol. 34, no. 19, pp. 4620-4626, oct. 2016, doi: 10.1109/JLT.2016.2530940.

Y. Chen, Y. Zilberman, S. K. Ameri, W. J. Yoon, J.-J. Cabibihan, y S. R. Sonkusale, «A Flexible Gastric Gas Sensor Based on Functionalized Optical Fiber», IEEE Sensors Journal, vol. 16, no. 13, pp. 5243-5248, jul. 2016, doi: 10.1109/JSEN.2016.2544701.

K. Bremer et al., “Fibre Optic Sensors for the Structural Health Monitoring of Building Structures”, Procedia Technology, vol. 26, pp. 524-529, 2016, doi: 10.1016/j.protcy.2016.08.065.

B.-O. Guan, L. Jin, L. Cheng, y Y. Liang, “Acoustic and Ultrasonic Detection With Radio-Frequency Encoded Fiber Laser Sensors”, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 23, n.o 2, pp. 302-313, mar. 2017, doi: 10.1109/JSTQE.2016.2635035.

L. K. Yi Cheng y P. Agüero Barrantes, “Introducción al Monitoreo de la Condición Estructural de Puentes”, 2017, vol. 5, p. 14.

Domaneschi, M., Sigurdardottir, D., y Glisic, B., “Damage detection on output-only monitoring of dynamic curvature in composite decks”, Structural Monitoring and Maintenance, vol. 4, n.o 1, pp. 1-15, mar. 2017, doi: 10.12989/SMM.2017.4.1.001.

W. Li, C. Xu, S. Ho, B. Wang, y G. Song, “Monitoring Concrete Deterioration Due to Reinforcement Corrosion by Integrating Acoustic Emission and FBG Strain Measurements”, Sensors, vol. 17, n.o 3, p. 657, mar. 2017, doi: 10.3390/s17030657.

C. Zhou, T. Tian, L. Qian, D. Fan, W. Liang, y Y. Ou, “Doppler Effect-Based Optical Fiber Vibration Sensor Using Frequency-Shifted Interferometry Demodulation”, Journal of Lightwave Technology, vol. 35, n.o 16, pp. 3483-3488, ago. 2017, doi: 10.1109/JLT.2016.2592538.

C. Baldwin, “Fiber Optic Sensors in the Oil and Gas Industry”, en Opto-Mechanical Fiber Optic Sensors, Elsevier, 2018, pp. 211-236.

J. Serracín y J. Miranda, “Avances en el diseño de un sistema de bajo costo para el monitoreo de la salud estructural, a partir de la medición de deformaciones unitarias, utilizando sensores de fibra óptica.”, Memorias de Congresos UTP, pp. 96-102, jun. 2018.

H. Lu y X. Gu, “Fiber Bragg Grating Strain Sensor for Microstructure in Situ Strain Measurement and Real-Time Failure Detection”, en Opto-Mechanical Fiber Optic Sensors, Elsevier, 2018, pp. 75-96.

T. Liu et al., “Temperature Insensitive and Integrated Differential Pressure Sensor for Liquid Level Sensing Based on an Optical Fiber Fabry–Perot Interferometer”, IEEE Photonics Journal, vol. 10, n.o 4, pp. 1-8, ago. 2018, doi: 10.1109/JPHOT.2018.2860899.

C. Lopatin, “Aerospace Applications of Optical Fiber Mechanical Sensors”, en Opto-Mechanical Fiber Optic Sensors, Elsevier, 2018, pp. 237-262.

L.-K. Cheng y P. M. Toet, “Innovative Fiber Bragg Grating Sensors for Highly Demanding Applications”, en Opto-Mechanical Fiber Optic Sensors, Elsevier, 2018, pp. 175-209.

H. Cheng, S. Wu, Q. Wang, S. Wang, y P. Lu, “In-Line Hybrid Fiber Sensor for Curvature and Temperature Measurement”, IEEE Photonics Journal, vol. 11, n.o 6, pp. 1-11, dic. 2019, doi: 10.1109/JPHOT.2019.2944988.

D. F. Ramírez, “Implementación de una estación remota de monitoreo estructural para el seguimiento y control del estado actual de los monumentos de relevancia histórica en el Perú”, (Tesis pregrado). Pontificia Universidad Católica del Perú,2019.

J. Li, T. Yu, M. Zhang, J. Zhang, L. Qiao, y T. Wang, “Temperature and Crack Measurement Using Distributed Optic-Fiber Sensor Based on Raman Loop Configuration and Fiber Loss”, IEEE Photonics Journal, vol. 11, n.o 4, pp. 1-13, ago. 2019, doi: 10.1109/JPHOT.2019.2931306.

J. M. Pintado, M. Frövel, y A. Güemes, “Supervisión estructural de tanques criogénicos de material compuesto carbono/epoxi para lanzadores reutilizables”, p. 8.

S. Liang et al., “Fiber-Optic Auditory Nerve of Ground in the Suburb: For Traffic Flow Monitoring”, IEEE Access, vol. 7, pp. 166704-166710, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2952999.

K. Xu et al., “Optical Fiber Humidity Sensor Based on Water Absorption Peak Near 2-μm Waveband”, IEEE Photonics Journal, vol. 11, n.o 2, pp. 1-8, abr. 2019, doi: 10.1109/JPHOT.2019.2901290.

J. I. S. Anativia, R. R. Saavedra, F. R. Barrales, y F. H. Prado, “Bases metodológicas para implementación de sistemas de instrumentación y monitoreo de salud estructural en tiempo real de puentes en Chile”, p. 107.

J. Gómez, J. R. Casas, y S. Villalba, “Structural Health Monitoring with Distributed Optical Fiber Sensors of tunnel lining affected by nearby construction activity”, Automation in Construction, vol. 117, p. 103261, sep. 2020, doi: 10.1016/j.autcon.2020.103261.

A. Bassil, X. Chapeleau, D. Leduc, y O. Abraham, “Concrete Crack Monitoring Using a Novel Strain Transfer Model for Distributed Fiber Optics Sensors”, Sensors (Basel), vol. 20, n.o 8, abr. 2020, doi: 10.3390/s20082220.

H. Grefe, D. Weiser, M. W. Kandula, y K. Dilger, “Deformation measurement within adhesive bonds of aluminium and CFRP using advanced fibre optic sensors”, Manufacturing Rev., vol. 7, p. 14, 2020, doi: 10.1051/mfreview/2020011.

F. Walter et al., “Distributed acoustic sensing of microseismic sources and wave propagation in glaciated terrain”, Nat Commun, vol. 11, n.o 1, p. 2436, dic. 2020, doi: 10.1038/s41467-020-15824-6.

M. Domaneschi, G. Niccolini, G. Lacidogna, y G. P. Cimellaro, “Nondestructive Monitoring Techniques for Crack Detection and Localization in RC Elements”, Applied Sciences, vol. 10, n.o 9, p. 3248, may 2020, doi: 10.3390/app10093248.

J. Guffart et al., “Photometrische Inline-Überwachung der Pigmentkonzentration hochgefüllter Lacke”, Chemie Ingenieur Technik, vol. 92, n.o 6, pp. 729-735, 2020, doi: 10.1002/cite.201900186.

Y. Zheng, Z.-W. Zhu, W. Xiao, y Q.-X. Deng, “Review of fiber optic sensors in geotechnical health monitoring”, Optical Fiber Technology, vol. 54, p. 102127, ene. 2020, doi: 10.1016/j.yofte.2019.102127.

F. J. Velez, C. M. Serpa, y N. D. Gomez, “Medicao de micro de formacioes nos blocos viales usando redes de Braggnas fibras ´oticas”, p. 12.

L. A. V. Carvajal, “Propuesta de plan de monitoreo del comportamiento dinámico para la salud estructural del nuevo puente Gómez Ortiz en la vía Girón Zapatoca”, p. 154, 2016.

J. E. A. Gil, “Modelo para monitorear el asentamiento diferencial de fundaciones David Alfredo Ochoa Lotero”, p. 73, 2016.

F. Meléndez, J. G. Coneo, Z. Comas, B. Nuñez, y V. Molinares, “Integridad estructural de tuberías de transporte de hidrocarburos: Panorama actual”, Revista Espacios, Vol. 38, no. 17, pp. 10, 2017.

G. P. V. Ramírez, “Sistemas de instrumentación para monitoreo permanente de la salud estructural de puentes en”, p. 72.

J. Álvarez, B. Medina, C. M. Serpa y N. Guerrero, “Compensación Digital de la Dispersión Cromática en Sistemas de Comunicaciones Ópticas Basados en Algoritmos CMA y MMSE”,. 2011.

C. Lozano, J. Sánchez, y M. Bermúdez, “Determinación de perfiles de velocidad de ondas de corte a partir de registros de microtemblores en las ciudades de Cúcuta y Neiva, Colombia”, 2013.

K. C. P. López, B. M. Delgado, y L. L. C. Ariza, “Efecto de la dispersión cromática en un sistema híbrido”, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada (RCTA), vol. 2, No. 24, 2017. doi: 10.24054/16927257.v24.n24.2014.2344.

F. G. López, L. A. G. Ortiz, K. C. P. López, y D. G. Ibarra, “Modelado de los fenómenos no lineales generados por el efecto electro-óptico kerr en una transmisión por fibra óptica”, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada (RCTA), vol. 2, no. 28, 2017.doi: 10.24054/16927257.v28.n28.2016.2469.

J. A. Gómez, H. Y. Jaramillo, y A. C. Rojas, “Sistema para detección de fallos críticos en tuberías horizontales”, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Vol. 1, no. 35,pp. 44-51, 2020.


Enlaces refback

  • No hay ningún enlace refback.