Desarrollo de sensores en fibra de cristal fotónico para detección de gases y temperatura

Abstract

Los sensores electromecánicos han sido durante décadas los transductores estándar para medir fenómenos físicos y mecánicos. Sin embargo estos sensores están limitados por las pérdidas en transmisión y la sensibilidad a las interferencias electromagnéticas, lo cual hace que su uso sea poco recomendable en ciertas aplicaciones. Una solución a estos problemas es la utilización de sensores de fibra óptica, ya que son inmunes a interferencias electromagnéticas, químicamente inertes, generalmente pasivos, ligeros, y cada vez tienen un menor coste. Este proyecto final de carrera, englobado dentro del proyecto europeo Ecoal-Mgt Gestión ecológica de pilas de residuos de carbón en combustión, programa SUDOE, tiene como objetivo el desarrollo experimental, caracterización, medida y optimización de sensores de fibra de cristal fotónico para medir temperatura y gases. Las fibras de cristal fotónico suponen una nueva oportunidad de estudio en el sensado de gases y líquidos, debido a su excepcional estructura formada por huecos. Estos huecos permiten a un fluido circular con libertad a lo largo de la fibra, lo cual modifica sus propiedades, además de permitir usar el campo evanescente para detectar y cuantificar la presencia de gas. Todo lo comentado anteriormente son las bases de este proyecto final de carrera, el cual se divide en dos etapas diferenciadas tanto por los materiales utilizados como pos sus objetivos. La primera parte se basa en el desarrollo experimental y optimización de un sensor de temperatura y de un sensor de tensión basados en fibras de cristal fotónico. La segunda parte consta de un estudio en detalle de tres fibras de cristal fotónico teóricamente aptas para su uso como sensor de gas. En este apartado se estudian las técnicas óptimas de manipulación y fusión de la fibra así como los resultados, sus causas y posibles alternativas. Finalmente se muestran las principales características del material utilizado y se realiza un estudio económico del proyecto final de carrera.