Distributed Temperature Sensors System. Field Tests on Earth Dam

Abstract

The present paper examines the use of optical fiber as a distributed temperature sensor to detect leaks in earth dams. This real-time data acquisition technique complements current auscultation systems and improves monitoring of these critical infrastructures. The aim of this paper is to provide a practical illustration of this novel and promising technique and, particularly, of the precautions to consider to correctly deploy the sensor elements. For this last purpose, this document describes the field tests carried out on the Yesa dam in February 2017 and propose best practices concerning the implementation of the system. Keywords: Dam auscultation; Distributed temperature sensor; DTS; leak detection; earth dams

A Refinement of Backward Correlation Technique for Precise Brillouin Frequency Shift Extraction

“…If it is necessary to obtain information about each point of the sensor, it is advisable to use distributed fiberoptic sensors [7][8][9][10]. They can be based on Rayleigh [11], Raman [12], or Brillouin [13][14][15] scattering. The intensity of Rayleigh scattering in an optical fiber weakly depends on the impact applied; therefore, special methods of radiation phase extraction are used to obtain information about temperatures and strains [16].…”

Desarrollo en laboratorio de un sistema de detección temprana de fugas en balsas mediante tecnología de fibra óptica

“…En una investigación previa se implantó un sistema similar de monitorización para la detección de fugas en dos presas en construcción (Muñoz et al, 2016;Sánchez et al, 2022), pero sin llevar a cabo una calibración inicial de los resultados en diferentes condiciones de humedad del subsuelo; así, las variaciones térmicas estacionales y las existentes de manera simultánea en diferentes zonas de las infraestructuras se mostraron suficientemente importantes como para interferir en una identificación precisa de las condiciones de humedad provocadas por una fuga. En el presente trabajo se ha adaptado el sistema de monitorización a las condiciones constructivas concretas de las balsas, y se ha desarrollado el conjunto de experiencias en laboratorio bajo diferentes condiciones para definir con precisión las diferencias térmicas que pueden obtenerse en una infraestructura de este tipo para, en una fase posterior de la investigación, aplicarlo a un prototipo real, actualmente en construcción, dentro del mismo proyecto de investigación.…”

“…El análisis termométrico para monitorizar las filtraciones de agua asociadas a obras hidráulicas se planteó ya en 1957 por Kappelmeyer, basándose en el análisis de los procesos de transferencia de calor que tenían lugar en el susbsuelo, pero los avances tecnológicos, sobre todo en el desarrollo de la fibra óptica y de sus múltiples aplicaciones, están permitiendo que esta tecnología se aplique como complemento a los sensores convencionales empleados en sistemas de auscultación de presas, para así subsanar dos de sus inconvenientes principales: el carácter puntual de las mediciones y la detección tardía, que muchas veces tiene lugar ya cuando los procesos de inestabilidad de un talud o de filtración en el cuerpo de la presa están demasiado avanzados, con impactos ambientales significativos y riesgo potencial de deterioro irreversible de la infraestructura (Muñoz et al, 2016;Čejka et al, 2018;Ghafoori et al, 2020;Sánchez et al, 2022). El uso de fibra óptica se ha aplicado además en otros tipos de obras hidráulicas con el objetivo de detectar cualitativa y cuantitativamente las posibles filtraciones de agua (Leng et al, 2007;Ukil et al, 2012), pero las características específicas de cada tipología de obra necesitan una definición previa de las condiciones de medida, adaptadas a cada situación particular (Xiao y Cai, 2008).…”