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El arma secreta de la detección distribuida de temperatura: ¿Cómo las tecnologías OTDR y OFDR hacen que las mediciones sean tan precisas?
En los entornos industriales altamente automatizados de la actualidad, la capacidad de medir la temperatura con precisión es cada vez más importante. El sistema de detección de temperatura distribuida (DTS), como tecnología de fibra óptica, ha desempeñado un papel indispensable en muchos campos. Gracias a esta tecnología, la medición de temperatura no se limita a puntos preestablecidos, sino que se puede realizar un registro continuo del perfil de temperatura a lo largo de toda la fibra óptica, mejorando enormemente la precisión y el rango de medición.
Los cambios locales del índice de refracción de la fibra óptica causados por variaciones térmicas permiten a esta tecnología realizar mediciones precisas a diferentes distancias con una resolución espacial de 1 metro y una precisión de ±1°C.
Principio de medición: efecto Raman
La influencia de parámetros de medición físicos como la temperatura, la presión y la tensión en las fibras ópticas de vidrio puede provocar cambios locales en las características de transmisión de la luz, por lo que las fibras ópticas se utilizan como sensores lineales. Cuando los efectos térmicos inducen vibraciones reticulares dentro de un sólido, la luz lo irradia y los fotones interactúan con los electrones de las moléculas, provocando la dispersión Raman.
La dispersión Raman se puede dividir en tres componentes espectrales: dispersión Rayleigh, línea de Stokes y línea anti-Stokes. La intensidad de las líneas es proporcional a la temperatura.
Mediante la medición de la relación entre la intensidad luminosa de la línea anti-Stokes y la de la línea de Stokes, podemos obtener la temperatura local de la fibra óptica. Este principio de medición preciso convierte a la tecnología DTS en una herramienta importante en la industria actual.
Principio de medición: tecnología OTDR y OFDREn la tecnología de detección de temperatura distribuida, OTDR (reflectometría óptica del dominio del tiempo) y OFDR (reflectometría óptica del dominio de la frecuencia) son dos principios de medición básicos. Desde su introducción hace más de 20 años, la tecnología OTDR se ha convertido en el estándar de la industria para la medición de pérdidas de telecomunicaciones, principalmente a través de señales de eco Rayleigh ascendentes y descendentes. Por el contrario, OFDR proporciona información de respuesta basada en frecuencia, lo que hace que el proceso de medición general sea complejo y requiere la transformada de Fourier.
Gracias a estas tecnologías, el sistema DTS es capaz de analizar distancias superiores a 30 kilómetros y alcanzar una resolución de temperatura inferior a 0,01°C, proporcionando excelentes capacidades de aplicación para una amplia gama de industrias.
Estructura e integración de sistemas de cables sensores
El sistema de medición de temperatura distribuida consta de un controlador (que incluye una fuente láser, un generador de pulsos, un módulo óptico, un receptor y una unidad de microprocesador) y una fibra óptica de vidrio de cuarzo como sensor de temperatura lineal. Dado que esta fibra puede tener hasta 70 kilómetros de longitud y su naturaleza pasiva no requiere puntos de detección individuales, su costo de producción se reduce enormemente, haciéndola más rentable.
El diseño sin partes móviles del sistema de medición de fibra óptica le otorga una vida útil de más de 30 años, lo que reduce significativamente los costos de mantenimiento y operación.
Esto hace que la tecnología DTS sea muy flexible y fácil de integrar en los sistemas de control industrial. Hoy en día, en la industria del petróleo y el gas, se han adoptado estándares XML para la transmisión de datos con el fin de facilitar las aplicaciones integradas entre diferentes sistemas.
Seguridad del láser y funcionamiento del sistema
En los sistemas de pruebas ópticas, se deben tener en cuenta los requisitos de seguridad del láser para garantizar la seguridad de la instalación a largo plazo. Muchos sistemas DTS utilizan diseños de láser de baja potencia (por ejemplo, Clase 1M) que son relativamente seguros de operar y pueden ser utilizados por cualquier persona sin la necesidad de un oficial de seguridad láser profesional. Para los sistemas DTS utilizados en atmósferas explosivas, se han desarrollado modelos de diseño de baja potencia específicos para garantizar la seguridad operativa.
Estimación de temperatura y rango de aplicaciónLas características de interacción no electromagnética de estas tecnologías reducen aún más los riesgos de seguridad en entornos complejos, lo que las hace ideales para una variedad de aplicaciones industriales.
Utilizando tecnología de detección de temperatura distribuida, las empresas han logrado aplicaciones exitosas en la producción de petróleo y gas, monitoreo de canales de transmisión de energía y detección de incendios en túneles e instalaciones industriales. Más importante aún, esta tecnología también se puede aplicar al monitoreo ambiental, desde la temperatura de los arroyos hasta la detección de fuentes de agua subterránea, e incluso la configuración de la temperatura en sistemas de intercambio de calor, lo que demuestra su amplitud y flexibilidad.
La aplicación de la tecnología de detección de temperatura distribuida no sólo promueve el desarrollo industrial, sino que también proporciona nuevas posibilidades para la protección del medio ambiente y la gestión de recursos.
Este progreso tecnológico no sólo ha cambiado la forma de trabajar de la industria, sino que también ha generado la demanda de una mayor resolución y un rango de medición más amplio. ¿Esto también promoverá una mayor innovación en la tecnología de medición de temperatura en el futuro?
