Medición de variaciones espacio - temporales de la temperatura del agua en su interacción superficie y el subsuelo utilizando redes de difracción de Bragg en un tramo de un arroyo de montaña colombiano

En este trabajo final de maestria se presenta los sensores opticos basados en redes de difraccion de Bragg FBG (Fiber Bragg Gratings) como una posible solucion para la medicion de variaciones espacio - temporales de temperatura en aplicaciones hidrologicas. Puntualmente se presenta un prototipo de medicion de variaciones de temperatura del agua debidas a la interaccion entre la superficie y el subsuelo en un arroyo de montana, basado en redes de difraccion de Bragg. En este trabajo, se realizo el diseno de cuatro arreglos de pares de sensores FBG, para los cuales se determino la respuesta en temperatura obteniendo curvas de caracterizacion con coeficientes de determinacion por encima de 0.9998 para cada uno de los sensores FBG. Adicionalmente, los sensores fueron sometidos a pruebas de cambio de nivel de la columna de agua hasta 55 cm. Las mediciones validaron que los sensores disenados son insensibles a variaciones de presion debidas al nivel de agua hasta los limites evaluados en la prueba. Finalmente, en un arroyo ubicado en las montanas de Puente de Boyaca, Boyaca, Colombia, se implemento el sistema prototipo de medicion en 3 distintos puntos de interes y se realizaron mediciones simultaneas de temperatura por un periodo de 24 horas. Los resultados obtenidos, permitieron obtener gradientes de temperatura para cada zona de interes, y el gradiente espacio – temporal de temperatura del agua en su interaccion entre superficie y subsuelo. Se obtuvo el mayor gradiente de temperatura entre el agua superficial y el agua subterranea para el arreglo de sensores ubicado en la primera posicion, con un valor de 1.4°C. Por su parte, el maximo gradiente de temperatura para los arreglos de sensores ubicados en la segunda y tercera posicion fue de 0.6°C y 0.45°C respectivamente.