ed51art2 - Jornal do PET Elétrica
As fibras ópticas foram desenvolvidas nos anos 1970 e proporcionaram grande revolução na tecnologia de transmissão de dados, que pode ter sua capacidade multiplicada por milhares de vezes. De forma básica, a fibra óptica é um meio de transmissão que possui um filamento de materiais poliméricos ou de fibra de vidro e apresenta alta capacidade de transmitir feixes de luz. O seu princípio de funcionamento independe do material utilizado e da sua aplicação: através do núcleo, um feixe de luz é lançado em uma extremidade da fibra e, devido às suas características ópticas, ele a percorre por meio de reflexões consecutivas.
Os sensores à fibra óptica são dispositivos que utilizam a fibra óptica como meio de conexão para a luz entre a grandeza medida e a região de leitura. Em geral, estes sensores possuem as vantagens de serem inertes na maioria dos meios, de terem imunidade eletromagnética, peso e tamanho reduzidos e alta sensibilidade. Além disso, devido à baixa atenuação do sinal óptico, esses tipos de sensores possibilitam um sensoriamento mais remoto. Tais características fazem com que eles sejam bastante indicados para ambientes de alta tensão elétrica, sendo utilizados no sensoriamento de diversas grandezas envolvidas no processo de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.
As Redes de Bragg (RB) ou FBG (acrônimo em inglês Fiber Bragg Grating) são um tipo de sensor à fibra óptica. Estes sensores utilizam uma técnica na qual uma modulação periódica é gerada no índice de refração do núcleo da fibra, de forma que a modulação produzirá uma reflexão do sinal de luz introduzido na fibra (λBroad), funcionando como um filtro óptico reflexivo com alta seletividade espectral que satisfaz a condição de Bragg,
λBragg = 2nΛ ,
em que, Λ é período de graduação e n o índice de refração da fibra.
Figura 1: Rede de Bragg em fibra óptica e a propagação dos sinais.
As alterações de temperatura e deformação mecânica afetam tanto o índice de refração efetivo quanto o período de graduação de uma RB, de forma que o sinal refletido por este sensor poderá apresentar mudanças no seu comprimento de onda.
Em subestações, a medição de temperatura com baixa incerteza de medição é essencial para a monitoração e prevenção de falhas em equipamentos de alto custo. Nestes casos, as falhas podem acarretar em tragédias envolvendo tanto danos nos equipamentos quanto na vida de pessoas. As redes de Bragg podem ser utilizadas para medir temperaturas que vão de -50°C até 400°C, apresentando incerteza de medição de menos de 1%.
As RB como medidores de temperatura são geralmente empregadas no monitoramento de linhas de transmissão, transformadores de potencial (TPs) e transformadores de corrente (TCs) em alta tensão, máquinas geradoras de energia elétrica. A monitoração de pontos quentes de componentes e instrumentos em subestações é muito comum, devendo-se destacar o sensoriamento nos enrolamentos de transformadores de potência.
Além de aplicações que envolvem a mensuração de temperatura, as Redes de Bragg podem ser utilizadas para medir deformações mecânicas (muito utilizadas em estruturas civis), grandezas elétricas, como tensão e corrente, vibrações em estruturas. Apesar de serem usados há décadas, estes sensores continuam sendo considerados inovação tecnológica, apresentando desempenho consideravelmente mais satisfatório quando comparado aos outros tipos de sensores.