Desarrollo de sensores de alta temperatura para su uso en la monitorización de estructuras ante la acción del fuego

Resumen

Acontecimientos recientes como los incendios en los túneles bajo el Canal de La Mancha (1996) y San Gotardo (2001), las Torres Gemelas de Nueva York (2001), el Edificio Windsor en Madrid (2005) o el intercambiador Mac Arthur en Oakland (2007), ponen de manifiesto la gran importancia y necesidad de monitorizar las estructuras vulnerables al fuego para poder evaluar su seguridad estructural y, llegado el caso, proceder a su demolición de forma segura. Para monitorizar estructuras sometidas a fuego es necesario disponer de sensores de altas temperaturas que permitan medir la temperatura en puntos críticos. Los requisitos de estos sensores dependen de factores singulares como ser la temperatura máxima estimada, los materiales y el sistema estructural de la estructura. Una estructura que cuenta con un sistema de monitorización de temperaturas ofrece información en tiempo real a los servicios de emergencia, permitiendo una mejor evacuación y una reducción de las consecuencias de un incendio. Además, la historia de las temperaturas en la estructura que brinda el sistema de monitorización de altas temperaturas es una información muy valiosa para el diagnóstico de los daños sufridos por la estructura y para su posible reparación. Hoy en día, la medición de las temperaturas durante incendios se realiza básicamente con termopares de alta temperatura. Sin embargo, los sensores de fibra óptica presentan grandes ventajas frente a los sensores eléctricos. Por ejemplo, son inmunes a las interferencias electromagnéticas, tienen alta precisión y confiabilidad en las medidas, tienen estabilidad temporal, excelente resistencia a los ambientes adversos y pueden ser multiplexados. A pesar de las destacables ventajas de los sensores de fibra óptica su disponibilidad en el mercado de la monitorización estructural ante el fuego es limitada o nula. En este trabajo se presentan tres tipos de sensores de fibra óptica puntuales y multiplexados para medir altas temperaturas desarrollados en Universitat Politècnica de València por los autores. Se describen el principio de funcionamiento de los sensores y las etapas de su desarrollo. El adecuado comportamiento de los sensores fue evaluado a través de diferentes pruebas de laboratorio y cuando era posible validados con modelos de elementos finitos. Especial énfasis se hace en el encapsulado de los sensores ya que es el principal responsable de las diferentes prestaciones de cada tipo sensor. Luego se presentan los demás componentes de los sistemas de monitorización (sistema de adquisición, transmisión y almacenaje de datos), una comparación entre los sensores y sus posibles aplicaciones.