Caracterización de sensores de fibra óptica tipo Bragg embebidos en estructuras de material compuesto

Resumen

Dentro del campo de la monitorización de la salud en estructuras (SHM), los sensores de fibra óptica tipo Bragg (FBGS) presentan grandes ventajas respecto de los sensores tradicionales, especialmente cuando se utilizan embebidos en estructuras de material compuesto, de creciente utilización en la industria aeroespacial. Gran parte de los estudios realizados con estos sensores se han orientado a su evaluación como instrumento para la detección de daño. Otros trabajos han estudiado la aplicación de los sensores para la medida de deformaciones en estructuras, poniendo de manifiesto la fuerte dependencia existente de las mediciones que proporcionan con las propiedades de los materiales del sensor y de la estructura en la que se integran, las condiciones residuales generadas durante la fabricación, y los factores ambientales. Para determinar el alcance de las desviaciones producidas en las medidas y mejorar la fiabilidad en la utilización de estos sensores, resulta necesario estudiar cómo influyen estos factores. Para ello se han realizado trabajos experimentales y sus resultados se han comparado con modelos numéricos de las fibras ópticas embebidas en el material. Se ha estudiado experimentalmente la influencia del tipo de material en el recubrimiento de la fibra óptica y de la temperatura en la respuesta de los sensores de Bragg, tanto cuando están en estado libre como embebidos en laminados de material compuesto tipo CFRP. En este último caso además se ha estudiado la influencia de la humedad. Por otro lado, se ha estudiado cómo se integran las fibras ópticas cuando se encuentran embebidas dentro laminados de CFRP, así como sus propiedades mecánicas. Se ha observado que el recubrimiento puede dañarse, despegarse de la fibra óptica o agrietarse, lo que además puede debilitar al material huésped. Finalmente, se realizó un análisis paramétrico de los distintos factores que influyen sobre la respuesta del sensor, empleando técnicas de modelado y simulación, para el cual reprodujo el comportamiento mecánico de los laminados y las fibras embebidas, y se resolvió numéricamente la respuesta óptica de los sensores de Bragg.