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Crean termómetro de fibra óptica

El dispositivo se compone de elementos tan delgados como un cabello humano y fue desarrollado por científicos españoles quienes pretenden diseñar tecnología más resistente para entornos industriales extremos donde la mano del hombre es difícil llegar.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Ingenieros de la Universidad Carlos Tercero de Madrid (UC3M) de España, crearon un termómetro del tamaño de un cabello humano utilizando fibra óptica.

Crean termómetro de fibra óptica

El nuevo dispositivo tiene como objetivo ser la base de nuevos sistemas de monitoreo y medición para entornos industriales extremos, un campo en el que hasta ahora las soluciones de control y medición no son suficientes.

Aunque la fibra óptica ha sido un elemento vinculado a las telecomunicaciones al ser utilizada para transmitir información a través de la luz, los científicos ibéricos descubrieron una nueva aplicación para este material en el que pueden convertirlo en pirómetro altamente resistente y diminuto.

El reporte de la universidad indica que el nuevo sistema es capaz de medir la temperatura en maquinarias industriales donde muchos circuitos de medición convencionales no son capaces de operar debido a falta de resistencia, o que por su tamaño es difícil ingresarlos.

Medición óptica
Las mediciones de sistemas industriales resulta muy complejo debido a que los circuitos convencionales no logran llegar hasta el interior de los mecanismos para monitorear su desgaste mediante la lectura de su temperatura

“En estos entornos no se pueden utilizar cámaras de termografía infrarroja ya que no hay una línea de visión clara con el punto de corte de la herramienta, como tampoco se pueden adherir termopares u otros sensores por su deterioro y la dificultad de conseguir una localización accesible”, menciona el comunicado de la UC3M.

Para muchos procesos industriales las cámaras de termografía implementan tecnología de infrarrojos para realizar las lecturas, empero no son vistas como confiables ya que dichos entornos industriales limitan su operatividad al no ser los suficientemente resistentes a las temperaturas elevadas que hay en las máquinas, ni tampoco llegan hasta donde se realizan los cortes cíclicos, dejando solo al criterio de los ingenieros de mantenimiento el estado que guardan los sistemas de mecanización.

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Pirómetro óptico
Los científicos españoles diseñaron un pirómetro utilizando fibra óptica que presuntamente es más resistente a las altas temperaturas

Para batir los problemas de accesibilidad los académicos Carmen Vázquez, Alberto Tapetado, Henar Miguélez, José Díaz y Ernesto García, estudiantes de doctorado y profesores en Ingeniería Mecánica de la UC3M, se dieron a la tarea de crear una técnica para manipular la fibra óptica de tal forma que resultara viable para tareas de medición industrial, aprovechando que el tamaño de la fibra es de aproximadamente 62.5 micras, casi la mitad del grosor del cabello de una persona joven, el cual en promedio mide unas 100 micras.

“El pirómetro determina la temperatura de un cuerpo por la cantidad de radiación que emite: al aumentar la radiación, también lo hace la temperatura. Mide la radiación en dos colores distintos y calcula la temperatura a partir del cociente de ambas señales. El sistema está calibrado para que pueda empezar a medir a partir de 300 grados y podría llegar hasta mil grados porque la fibra, que es de sílice, soporta temperaturas muy altas”, comentó Carmen Vázquez, catedrática del departamento de Tecnología Electrónica de la UC3M y coordinadora del proyecto.

La investigadora adelanta que durante el corte que realiza una herramienta industrial se puede extraer la información térmica y con ello calcular el desgaste de la máquina, y con estos datos aplicar mayores estrategias de mantenimiento que prolonguen la vida útil de la maquinaria, lo que derivará en mayor productividad para la empresa al no dejarse sorprender por suspensiones o paros laborales que son obligatorios de carácter correctivo, en todo caso serán preventivos y no consumirán tanto tiempo ni significarán tantas pérdidas para las compañías. “Así mismo, es importante garantizar la integridad superficial del material mecanizado; en la mayoría de los casos la temperatura es un parámetro indicativo del daño generado por el mecanizado”, refirió Carmen Vázquez.

Carmen Vázquez UC3M
Carmen Vázquez, líder del proyecto y profesora de la UC3M

De acuerdo a los científicos, el pirómetro de fibra óptica permite determinar la temperatura de un objeto mediante la lectura del calor irradiado, y al aumentar la emisión espectral también genera un incremento en la temperatura. En este sentido el pirómetro envía datos de la radiación que son visualizados en dos colores distintos con los cuales se crea un coeficiente de ambas señales para el cálculo térmico.

Las aplicaciones de este pirómetro de fibra óptica están ligadas a industrial, automotriz y sector aeroespacial, donde es implícito el diseño de herramientas que sean capaces de soportar temperaturas extremas que permitan estudiar el desgaste de principalmente de motores o mecanismos electromecánicos en estado activo para prevenir su desgaste.

En el caso de industrial, en este sector existe el mecanizado de piezas para componentes como motores y en este sentido es muy importante su funcionamiento, ya que los estándares de fabricación determinan cero errores en sus procesos. Por ejemplo, los sistemas de mecanizado de piezas en industrial implican tensiones residuales excesivas o cambios de fase que a la postre fatigan el sistema, lo mismo en la práctica como sucedería en aeroespacial donde los riesgos deben ser subsanados como protocolos preventivos y no correctivos pues se involucra la vida de las personas.

Los científicos trabajarán en el sistema para hallarle mayores aplicaciones e identificar posibles inconvenientes, los cuales hasta ahora no se han registrado en las tareas de medición. También han comenzado a crear instrumentos de medición óptica para otros campos como el biomédico, donde inclusive ya han propuesto algunas soluciones que ya se han publicado en revistas científicas como “Sensors”.

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