Un termómetro óptico para entornos industriales extremos

Investigación UPV/EHU

El grupo de investigación Applied Photonics Group de la UPV/EHU ha desarrollado un termómetro óptico para el sector industrial basado en una fibra óptica capaz de medir la temperatura en un amplio rango térmico con una alta sensibilidad sin interacción con el entorno.

La temperatura siempre ha sido una variable muy importante en muchos sectores industriales. Ciertas aplicaciones industriales requieren además una alta sensibilidad ya que existen procesos críticos en los que la medición precisa de la temperatura en tiempo real es esencial para la calidad del producto o para evitar accidentes o averías. Además, habitualmente, los entornos en los que se llevan a cabo estas mediciones provocan que los dispositivos estén sometidos a altos niveles de estrés que pueden reducir su vida útil. Así, por ejemplo, las altas temperaturas en el interior de las turbinas de los motores de aviación; la producción de productos petroquímicos, muchos de ellos inflamables o directamente explosivos, que hay mantener dentro de estrictos rangos de temperatura; o la industria alimentaria donde algunos productos deben conservarse a temperaturas bajo cero.

Existe pues una demanda de termómetros altamente sensibles y robustos capaces de operar en amplios rangos térmicos. Hoy en día, los termómetros electrónicos son los dispositivos más extendidos para la detección de la temperatura en la industria. Entre ellos, los termopares son una tecnología fiable y barata. Pero pueden no ser los mejores candidatos cuando hay que utilizarlos en entornos con gases inflamables, por ejemplo, porque pueden interactuar de forma indeseada con esos gases. En las últimas décadas han aparecido varios sensores basados en fibra óptica como alternativa para superar dicha limitación gracias a su pasividad y su sensibilidad intrínseca a la temperatura.

Por ello, “en este trabajo hemos desarrollado un termómetro basado en una fibra óptica muy especial capaz de soportar condiciones de trabajo extremadamente exigentes. Se trata de la fibra óptica multinúcleo que obtenemos gracias a un acuerdo de colaboración con la Universidad Central de Florida. La fibra óptica común, por ejemplo, es la fibra que nos llega a casa. Se trata de una carretera convencional con un solo carril por sentido de marcha. La fibra óptica multinúcleo sería equivalente a una autopista en la que hay múltiples carriles en cada sentido por los que puede ir la luz. De ahí que las propiedades tanto de transferencia de datos como de cantidad de luz que puede transmitirse se multiplican”, explica Josu Amorebieta investigador del grupo de investigación Applied Photonics Group de la UPV/EHU.

“Para desarrollar el termómetro hemos analizado teóricamente y en detalle cómo afecta la temperatura a las fibras multinúcleo para predecir de esta forma la geometría más sensible a la temperatura. El diseño del termómetro le permite funcionar en un amplio rango térmico (desde los -25 hasta los 900 grados Celsius) y su construcción es lo suficientemente compacta y robusta como para soportar entornos adversos”, añade Josu Amorebieta.

Según el personal investigador del grupo Applied Photonics Group de la UPV/EHU, “los resultados sugieren que el nuevo termómetro óptico es tan preciso como cualquier termómetro electrónico con la ventaja de ser inerte, compacto y fácil de fabricar”. Este prototipo es un importante paso en el camino hacia los termómetros ópticos comercialmente viables.

Referencia:

Josu Amorebieta, Angel Ortega-Gomez, Rubén Fernández, Enrique Antonio-Lopez, Axel Schülzgen, Joseba Zubia, Amezcua-Correa, Gaizka Durana & Joel Villatoro (2021) Sensitivity-optimized strongly coupled multicore fiber-based thermometer Optics and Laser Technology DOI: 10.1016/j.optlastec.2021.107532

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

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