Sensores de degradación integrados y en tiempo real

El uso de sensores basados en fibras ópticas para SHM ha aumentado rápidamente en los últimos años para obtener datos en tiempo real sobre las tensiones aplicadas en estructuras como edificios, puentes y redes de tuberías. Adaptar lo mejor de estas tecnologías para certificar aeronaves y su aptitud para el vuelo era el objetivo del proyecto «Fiber optic sensors application for structural health monitoring» (FOSAS), financiado por la Unión Europea.

Los científicos querían aprovechar los sensores basados ópticos basados en redes de Bragg (FOBG) para evaluar las tensiones con el fin de predecir el inicio de la corrosión. La corrosión por fatiga es un fenómeno complejo de degradación debido a la combinación de tensiones mecánicas cíclicas y un entorno corrosivo. Aunque los efectos individuales se han estudiado ampliamente, sus efectos sinérgicos no se conocen a fondo. El equipo estudió tanto el comportamiento electroquímico como las tensiones mecánicas en un cupón metálico durante pruebas de fatiga en un entorno agresivo. Para monitorizar la tensión se utilizó un sensor FOBG.

Para desarrollar mejores métodos de SHM se necesitan aparatos adecuados para las pruebas. FOSAS también desarrolló una herramienta que ayuda a desarrollar y certificar las nuevas tecnologías SHM para materiales y estructuras aviónicas. Utiliza sensores de fibra óptica en lugar de los sensores de tensión tradicionales. Como resultado del trabajo de desarrollo, el equipo ha obtenido una gama de sensores de SHM de fibra óptica. Un solo sensor de FBG monitoriza la tensión casi estática y las señales de daños de alta frecuencia simultáneamente y otro mide a la vez la tensión triaxial y la temperatura.

Finalmente, el equipo orientó su trabajo hacia un sistema de detección de la temperatura distribuido con resolución ultra alta sobre la base de fibras ópticas estándar e interferometría de barrido de longitudes de onda. La técnica convierte un desplazamiento espectral en una variación de temperatura. Después de analizar el mercado para ver qué tecnologías del mercado eran asequibles y tenían posibilidades para la certificación de aeronaves, se desarrolló una técnica de detección distribuida. El prototipo del sistema se probó durante una campaña de pruebas en tierra y se ha certificado para el uso en el laboratorio.

FOSAS ha adaptado numerosas tecnologías avanzadas SHM con fibras ópticas para la certificación y el uso en aplicaciones aeronáuticas y obtuvo herramientas para continuar con su desarrollo. La adopción de estas tecnologías avanzadas y de bajo coste mejorará de forma importante la seguridad del sector aeronáutico y, a la vez, reducirá los costes asociados con las operaciones y el mantenimiento. Mejorar la competitividad del sector aeroespacial de la Unión Europea aportará beneficios importantes para la economía europea.