Melhorando a saúde e a segurança da infraestrutura com a tecnologia de detecção de fibra

Pontes, túneis, tubulações, redes de telecomunicações, linhas de transmissão de energia elétrica e outras estruturas civis formam a espinha dorsal das sociedades modernas, facilitando serviços essenciais e conectividade. Garantir a segurança e a integridade dessas estruturas é de suma importância. Felizmente, os avanços na tecnologia levaram a soluções inovadoras para monitoramento de infraestrutura, com a tecnologia de detecção de fibra surgindo como um divisor de águas neste domínio.

A tecnologia de detecção de fibra envolve a integração de fibras ópticas dentro da infraestrutura para monitorar vários parâmetros físicos em tempo real. Essas fibras são capazes de detectar alterações na temperatura, tensão ou ondas de pressão mecânica originadas por uma infinidade de eventos. A técnica é chamada de “detecção de fibra óptica distribuída”, onde uma fibra óptica única padrão pode atuar como um sensor estendido em longas distâncias e com alta resolução espacial, cobrindo vastas áreas de infraestrutura crítica.

O coração da tecnologia de detecção de fibra é o fenômeno da retroespalhamento óptico, que ocorre quando a luz que se desloca ao longo do core de uma fibra óptica interage com o ambiente.

Efeitos de retroespalhamento usados para detecção de fibra

Alterações nos parâmetros físicos circundantes, como tensão ou temperatura, causam variações mínimas nas características da luz, que podem ser detectadas e analisadas. Técnicas avançadas de processamento de sinal permitem que os engenheiros convertam essas variações em dados valiosos para:

• Monitoramento estrutural da saúde: a tecnologia de detecção de fibra permite o monitoramento contínuo e em tempo real de estruturas como pontes, edifícios e barragens. Quaisquer desvios de tensão ou temperatura podem ser detectados imediatamente, alertando proprietários e designers sobre possíveis problemas antes que eles se transformem em problemas críticos.
• Monitoramento de dutos: os dutos de petróleo e gás, bem como os sistemas de distribuição de água, estão sujeitos a vazamentos e danos. Os sistemas de detecção de fibra ajudam a detectar e, mais importante, localizar vazamentos, movimento do solo ou interferência externa de terceiros, reduzindo o risco de acidentes e evitando reparos caros.
• Monitoramento geotécnico: In the context of tunnels and underground structures, fiber sensing can provide valuable insights into ground movements, subsidence, and other potential risks, aiding in early warning and preventive measureno contexto de túneis e estruturas subterrâneas, a detecção de fibra pode fornecer informações valiosas sobre movimentos do solo, subsidência e outros riscos potenciais, auxiliando na advertência precoce e medidas preventivas.
• Monitoramento de Smart Grids: Fiber sensing is more and more employed in electrical grids to monitor power transmission lines, transformers, and substations. The data collected helps optimize energy distribution and enhance grid reliabila detecção de fibra é cada vez mais empregada em redes elétricas para monitorar linhas de transmissão de energia, transformadores e subestações. Os dados coletados ajudam a otimizar a distribuição de energia e aumentar a confiabilidade da rede.

A detecção de fibra distribuída traz as seguintes vantagens:

• Custo-benefício: os sistemas de monitoramento tradicionais geralmente exigem vários sensores em vários pontos, levando a custos mais altos de instalação e manutenção. O sensor de fibra distribuída, por outro lado, usa uma única fibra óptica para cobrir grandes áreas, reduzindo significativamente os custos de implantação e operação.
• Manutenção proativa: a detecção de fibra distribuída fornece informações oportunas sobre quaisquer alterações ou anormalidades, permitindo respostas precoces a possíveis problemas ou ameaças.
• Longevidade e durabilidade: fibras ópticas e cabos usados na detecção são altamente robustos e podem suportar condições ambientais adversas, tornando-os ideais para monitoramento de infraestrutura de longo prazo.
• Detecção remota: a detecção de fibra permite o monitoramento remoto, reduzindo a necessidade de inspeções físicas e minimizando a exposição humana a locais perigosos./li>
• Escalabilidade: a tecnologia é escalável e pode ser adaptada para monitorar vários parâmetros simultaneamente, fornecendo uma solução de monitoramento abrangente para sistemas de infraestrutura complexos.

A detecção de fibra distribuída oferece um range versátil de recursos, permitindo o monitoramento de vários parâmetros físicos críticos para a integridade da infraestrutura. Os três tipos principais de detecção de fibra utilizados no monitoramento de infraestrutura são temperatura, tensão e acústica.

• Detecção de temperatura: anomalias de temperatura e superaquecimento podem afetar significativamente a integridade estrutural de infraestruturas como tubulações, cabos de energia elétrica e equipamentos elétricos. A detecção de temperatura distribuída (DTS) utiliza o princípio de medir a mudança na frequência ou potência da luz retroespalhada como uma função da temperatura. Esse método permite o monitoramento contínuo dos perfis de temperatura ao longo de todo o comprimento da fibra óptica, fornecendo dados valiosos sobre possíveis hotspots ou variações de temperatura que podem afetar o desempenho da infraestrutura.
• Detecção de tensão: o monitoramento de tensão devido a cargas mecânicas é crucial na avaliação da saúde dos ativos de engenharia civil. A detecção de tensão distribuída (DSS) baseia-se no princípio de medir variações mínimas na frequência da luz causadas pela tensão mecânica aplicada à fibra óptica. Essa técnica permite que os engenheiros detectem deformações, rachaduras ou cargas excessivas, ajudando a evitar falhas catastróficas e estendendo a vida útil de estruturas críticas.
• Detecção acústica: a detecção acústica distribuída (DAS) é uma tecnologia de ponta que permite a detecção e localização de distúrbios acústicos e vibrações. Ao analisar as mudanças na dispersão de luz causadas por ondas de pressão mecânicas, o DAS transforma uma fibra óptica em uma matriz de milhares de microfones virtuais distribuídos em uma vasta área. Essa capacidade é particularmente benéfica para monitorar grandes redes de infraestrutura, como tubulações ou ferrovias, pois pode detectar possíveis vazamentos, invasões de terceiros e interferências, ou até mesmo movimentos terrestres causados por eventos sísmicos.

A combinação desses diferentes tipos de detecção de fibra não apenas fornece uma solução abrangente para monitoramento de infraestrutura, como abre novas possibilidades para sistemas integrados e inteligentes que podem se adaptar às necessidades em evolução de nosso mundo moderno complexo e interconectado. Quando aproveitamos o poder da tecnologia de detecção de fibra, podemos melhorar a segurança, a eficiência e a confiabilidade de nossa infraestrutura crítica, garantindo um futuro sustentável e resiliente.

O desenvolvimento contínuo e a integração da tecnologia de detecção de fibra nas práticas de monitoramento de infraestrutura, sem dúvida, desempenharão um papel fundamental na proteção de nossa infraestrutura crítica, fornecendo aos engenheiros e tomadores de decisão as ferramentas necessárias para enfrentar os desafios proativamente e tomar decisões informadas para um futuro mais resiliente.

Para saber mais sobre detecção de fibra, consulte nossa página da web Detecção de fibra óptica.

This is the final blog in a series on centralized fiber testing. The other posts can be found here:

• Construindo redes ópticas passivas (PON) de qualidade em escala: teste centralizado
• Liberando o potencial da análise de fibra para melhorar o desempenho da rede
• Tapping de fibra e segurança de dados: desvendando as ameaças potenciais e métodos de detecção
• Revelando o papel vital dos sistemas de teste e monitoramento de fibra remotos: reduzindo o tempo médio para reparar e monetizar ativos de fibra

Douglas Clague é gerente de marketing para soluções de campo de fibra óptica na VIAVI. Doug conta com mais de 20 anos de experiência em teste e medição com foco principal em tecnologias de fibra óptica e cabo, apoiando o mercado de telecomunicações. Antes da VIAVI, trabalhou como engenheiro de fabricação, engenheiro de soluções e gerente de desenvolvimento de negócios. Doug participou de vários painéis do mercado sobre tendências tecnológicas de fibra e cabo. Ele frequentou a Brunel University em Londres e tem formação em Engenharia Elétrica e Eletrônica.