Mejora del estado y la seguridad de las infraestructuras con la tecnología de detección de la fibra óptica

Puentes, túneles, conductos, redes de telecomunicaciones, líneas de transmisión eléctrica y otras estructuras civiles forman la columna vertebral de las sociedades modernas que facilita los servicios básicos y la conectividad. Garantizar la seguridad y la integridad de estas estructuras es de vital importancia. Afortunadamente, los avances tecnológicos han dado lugar a soluciones innovadoras para monitorizar las infraestructuras, y la tecnología de detección de la fibra óptica es un factor de cambio en este dominio.

La tecnología de detección de la fibra óptica implica la integración de las fibras dentro de la infraestructura para monitorizar diversos parámetros físicos en tiempo real. Estas fibras son capaces de detectar cambios en la temperatura y la tensión o las ondas de presión mecánica que originan una gran cantidad de eventos. Esta técnica se denomina “detección distribuida de la fibra óptica”, donde una sola fibra estándar puede hacer las veces de sensor ampliado en largas distancias y con una alta resolución espacial, de modo que se abarcan superficies enormes de infraestructuras críticas.

El eje de la tecnología de detección de la fibra óptica es el fenómeno de la retrodispersión óptica, que se produce cuando la luz que se transmite por el núcleo de la fibra óptica interacciona con sus alrededores.

Efectos de retrodispersión empleados para la detección de la fibra óptica

Los cambios en los parámetros físicos del entorno, como la tensión o la temperatura, provocan variaciones de minutos en las características de la luz, que se pueden detectar y analizar. Las técnicas avanzadas de procesamiento de señales permiten a los ingenieros convertir estas variaciones en datos valiosos para los siguientes tipos de monitorización:

• Monitorización del estado estructural: la tecnología de detección de la fibra óptica permite una monitorización continua y en tiempo real de estructuras como puentes, edificios y represas. Cualquier desviación en la tensión o la temperatura se puede detectar a tiempo, lo que pone sobre aviso a propietarios y diseñadores de posibles problemas antes de que se agraven.
• Monitorización de conductos: los conductos de combustible y gas, así como los sistemas de distribución de agua, pueden ser propensos a sufrir fugas y daños. Los sistemas de detección de la fibra óptica sirven de ayuda para detectar y, lo que es más importante, localizar fugas, movimientos de tierra o interferencias externas de terceros, lo que reduce el riesgo de accidentes y evita costosas reparaciones.
• Monitorización geotécnica: en el contexto de túneles y estructures subterráneas, la detección de la fibra óptica puede proporcionar información muy valiosa sobre movimientos de tierra, hundimientos y otros posibles riesgos, lo que contribuye a un aviso precoz y a la toma de medidas preventivas.
• Monitorización de redes eléctricas inteligentes: la detección de la fibra óptica se emplea cada vez más en redes eléctricas para monitorizar líneas de transmisión eléctrica, transformadores y subestaciones. Los datos recopilados sirven de ayuda para optimizar la distribución de la energía y mejorar la confiabilidad de la red eléctrica..

La detección distribuida de la fibra óptica ofrece las siguientes ventajas:

• Rentabilidad: los sistemas de monitorización tradicionales requieren a menudo varios sensores en diversos puntos, lo que deriva en costos de instalación y mantenimiento más elevados. La detección distribuida de la fibra óptica, en cambio, emplea una sola fibra para abarcar superficies de gran tamaño, lo que reduce considerablemente los costos operativos y de implementación.
• Mantenimiento proactivo: la detección distribuida de la fibra óptica proporciona información a tiempo sobre cualquier cambio o anomalía, lo que permite una respuesta temprana a posibles problemas o amenazas.
• Longevidad y durabilidad: las fibras ópticas y los cables empleados en la detección son muy robustos y pueden soportar condiciones medioambientales duras, por lo que son perfectos para una monitorización a largo plazo de las infraestructuras.
• Detección remota: la detección de la fibra óptica permite una monitorización remota, lo que reduce la necesidad de inspecciones físicas y permite que se expongan menos personas a ubicaciones peligrosas.
• Escalabilidad: esta tecnología es escalable y se puede adaptar para monitorizar diversos parámetros a la vez, de modo que se proporciona una solución de monitorización completa para sistemas de infraestructuras de carácter complejo.

La detección distribuida de la fibra óptica ofrece una variedad de capacidades de gran versatilidad, lo que permite monitorizar diversos parámetros físicos críticos en lo que al estado de las infraestructuras se refiere. Los tres tipos principales de detección de la fibra óptica que se utilizan en la monitorización de infraestructuras están relacionados con la temperatura, la tensión y la acústica.

• Detección de temperatura: las anomalías de la temperatura y el sobrecalentamiento pueden afectar de forma significativa a la integridad estructural de infraestructuras como conductos, cables de la red eléctrica y equipos eléctricos. La detección distribuida de la temperatura (DTS) emplea el principio de medir los cambios de la energía o la frecuencia de la luz retrodispersada como función de la temperatura. Este método permite una monitorización continua de los perfiles de temperatura a lo largo de toda la fibra óptica, de modo que se obtienen datos valiosos sobre posibles variaciones de temperatura o puntos calientes que podrían afectar al rendimiento de la infraestructura.
• Monitorización de la tensión: monitorizar la tensión debida a cargas mecánicas es esencial a la hora de evaluar el estado de los activos de ingeniería civil. La detección distribuida de la tensión (DSS) se basa en el principio de medir las variaciones de minutos de la frecuencia de la luz provocadas por la tensión mecánica aplicada a la fibra óptica. Esta técnica permite a los ingenieros detectar deformaciones, grietas o cargas excesivas, lo que contribuye a evitar fallos catastróficos y a extender la vida útil de estructuras críticas.
• Detección acústica: la detección acústica distribuida (DAS) es una tecnología de vanguardia que permite la detección y la localización de perturbaciones acústicas y vibraciones. Al analizar cambios en la dispersión de la luz provocadas por ondas de presión mecánica, la DAS convierte una fibra óptica en una conjunto de miles de micrófonos virtuales distribuidos por una superficie enorme. Esta capacidad es especialmente útil para monitorizar redes de infraestructuras grandes, como conductos o vías férreas, ya que se pueden detectar posibles fugas, intrusiones de terceros e interferencias, o incluso movimientos de tierra provocados por seísmos.

La combinación de estos distintos tipos de detección de la fibra óptica no solo proporciona una solución completa para la monitorización de infraestructuras, sino que también abre la puerta a nuevas posibilidades de sistemas integrados e inteligentes que se pueden adaptar a las necesidades cambiantes de nuestro mundo moderno, complejo e interconectado. Al sacar partido al poder de la tecnología de detección de la fibra óptica, podemos mejorar la seguridad, la eficiencia y la confiabilidad de nuestra infraestructura crítica, y garantizar así un futuro sostenible y resiliente.

El desarrollo y la integración continuos de la tecnología de detección de la fibra óptica en las prácticas de monitorización de infraestructuras desempeñará, sin duda, un papel primordial en la protección de nuestra infraestructura crítica, de modo que se proporcionarán a ingenieros y responsables de la toma de decisiones las herramientas necesarias para abordar desafíos de manera proactiva y tomar decisiones bien fundamentadas con vistas a un futuro más resiliente.

Para obtener más información sobre la detección de la fibra óptica, eche un vistazo a nuestra página web sobre detección de fibra óptica.

Este es el último blog de una serie sobre pruebas centralizadas de fibra óptica. Encontrará las otras publicaciones aquí:

• Construcción de redes ópticas pasivas (PON) de calidad a escala: pruebas centralizadas
• Liberamos el potencial de los análisis de la fibra óptica para mejorar el rendimiento de la red
• Detección de intrusiones y seguridad de los datos: desentrañamos las posibles amenazas y los métodos de detección
• Revelamos cuál es el papel vital que desempeñan los sistemas remotos de pruebas y monitorización de la fibra óptica: reducir del tiempo medio de reparación y monetizar los recursos de la fibra

Douglas Clague es director de marketing de soluciones de campo de fibra óptica de VIAVI. Doug cuenta con más de 20 años de experiencia en pruebas y mediciones dentro del campo de las tecnologías de fibra óptica y cable orientadas al sector de las telecomunicaciones. Antes de incorporarse a VIAVI, Doug trabajó como ingeniero de fabricación, ingeniero de soluciones y director de desarrollo. Doug ha participado en numerosos comités del sector sobre tendencias tecnológicas en torno a la fibra óptica y el cable. Cursó sus estudios en la Universidad Brunel de Londres, donde se licenció en Ingeniería Eléctrica y Electrónica.