Vidrio o Plastico?
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Para que haya un buen transporte de luz, es necesario que la guía de onda óptica sea totalmente transparente. Existen dos tipos de materiales en que se puede aplicar un fiel transporte de luz; vidrio o plástico. En el mundo de las telecomunicaciones se usa más fibra óptica de vidrio, ya que este posee una baja atenuación con respecto al plástico. La fibra óptica de plástico tiene aplicaciones en:
· Equipos ópticos de tamaño pequeño · Iluminación · Automóviles · Sistema de música · Entre otros sistemas electrónicos.Lo que impulsa el uso de la fibra óptica de plástico, es debido a dos razones de peso[1]:
1. La alta atenuación relativa al vidrio, la cual no sería un problema serio para conexiones cortas. 2. La ventaja del costo.
Fibra óptica de plástico (POF)
Como se ha dicho anteriormente, una de las principales ventajas que tiene la POF es su precio. Las POF por lo general esta fabricadas por poli metil metacrilato, más conocido como PMMA[2].
Las características de este plástico son[3]:
· Transparencia de alrededor del 93% · Irrompible Alta resistencia al impacto, 10 o 20 veces que la del vidrio · Insoluble en el agua · Es transparente a ciertas longitudes de onda. · Resistente a la intemperie y a los rayos ultravioletas. No hay envejecimiento apreciable en 10 años de exposición exterior. · Excelente aislante térmico y acústico · De fácil combustión. No genera ningún gas toxico al arder
Como la fibra óptica de vidrio, la POF tiene tres ventanas de transmisión[4].
Fig. 1a Grafico que representa la atenuacion de POF a diferentes longitudes de onda
1b: Comparacion de perdidas vs. longitud de onda de diferentes polimeros*
Otra ventaja de la POF es la elevada atenuación de la radiación infrarroja, por lo tanto es la solución ideal para generar y transportar luz fría, o bien cuando se requiere una fuente de elevada luminosidad que no genere calor.
Fibra óptica de iluminación lateral
Para permitir que la luz se difumine alrededor del cable de fibra óptica, es necesario que exista pequeñas deformaciones entre el core y el cladding. Este proceso se lo hace en la manufactura de la fibra por medio de un baño químico o haciendo rugosa la superficie del core con maquinaria especializada.
Para el efecto de iluminación lateral, es necesario un cladding transparente para que la luz se escape al exterior y se vean los efectos de iluminancia. No es posible maximizar la intensidad de luz emitida alterando el cladding[5].
[1] Fiber Optic Lighting: A Guide for Specifies, DeVeau, Russell L.
[1] Fiber optics: principles and practices Escrito por Abdul Al-Azzawi
[2] Technician's Guide to Fiber Optics. Donald J. Sterling
[3]http://es.wikipedia.org/wiki/Polimetilmetacrilato
[4] http://www.tikshoret.eu/POF_ES.html
[*] http://www.paradigmoptics.com/pof/poffaqs
[5] Fiber Optic Lighting: A Guide for Specifies, DeVeau, Russell L.
Actividades Futuras
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Actividad: Investigación de las fibras ópticas difusas.
Fecha límite: 7 Enero 2010
Resultados: Recopilar información relevante al proyecto sobre las fibras ópticas difusas, parámetros físicos, químicos, técnicos; forma de difuminar la luz de una manera uniforme. Por medio de la ley de Snell comprobar la difusión de las ondas de luz al exterior.
Actividad: Investigación de cómo construir una fibra óptica económica.
Fecha límite: 14 Enero 2009
Resultados: Recopilación de tipo de materiales de fabricación de fibras ópticas difusas. Un estudio comparativo sobre cual es mejor material, ya sea éste plástico o vidrio.
Actividad: Encontrar una fuente concentrada de luz para maximizar la iluminación a través de la fibra óptica difusa, ya sea esta artificial o natural.
Fecha límite: 21 Enero 2009
Resultados: En el ámbito artificial, presentar un resumen de que fuentes de luz existen en el mercado, comparar su eficiencia, su potencia trasmitida, irradiada, y calórica producen. Cual es mejor para cierto ambiente controlado y satisfacción de las necesidades. Presentación de una idea para la captación de la luz natural, por medio de un concentrador de luz solar, y transportarla por el tubo de luz hacia el objetivo.
Actividad: Analizar las diferentes caracteristicas que posee el sistema hibrido de iluminacion.
Fecha límite: 11 de febrero 2010
Resultados: Presentar los componentes que la constituyen. Cual es la eficiencia del sistema y cuanto de Luxes puede generar. Cuantificar el uso de sus componentes para satisfacer las necesidades del producto final. Es fiable este sistema para las clemencias del clima?
Actividad: Analisis de un modelo de iluminacion para un ambiente controlado.
Fecha límite: 18 de febrero 2010
Resultados: Irradiancia del sistema. Diagrama tridimensional de como la luz se difumina y llega al objetivo. Forma de Guiar la luz hacia el objetivo y no desperdiciar flujo de luz.
Actividad: La planta idónea y accesible para usar en el sistema de iluminacion propuesto en el proyecto.
Fecha límite: 25 de febrero 2010
Resultados: Presentacion de un cuadro comparativo de diferentes plantas y sus caracteristicas fisicas receptivas idoneas para una máxima produccion. Cuanto de tiempo calendario necesita la planta para la produccion de fruto, hojas y flores, para asi acortar los periodos antes mencionados. El clima en el Ecuador. Caracteristicas de cada estacion del año en el Ecuador (Intensidad de luz recibida, Incidencia de Rayos UV, Nubosidad, Presion, etc)
Referencias Bibliográficas
- Advanced fiber spinning technology Toshinari Nakajima,K. Kajiwara,J. E. McIntyre
- Polymer optical fibers. Hari Singh Nalwa
- Advanced fiber spinning technology. Toshinari Nakajima,K. Kajiwara,J. E. McIntyre
- Fiber Optic Lighting: A Guide for Specifiers. DeVeau, Russell L.
- Fiber optics: principles and practices. Abdul Al-Azzawi
Referencias auxiliares
La luz, un factor que incide en el comportamiento biológico y químico de la planta
http://cmg.colostate.edu/gardennotes/142.pdf
http://www.buzzle.com/articles/plant-growth-factors.html
http://www.different-kinds-of-plants.com/plantgrowthfactors.html
http://www.ehow.com/about_4693214_plant-growth-factors.html
http://www.botanical-online.com/plantasdeinteriorluz.htm
USO DE LAS FIBRAS ÓPTICAS DIFUSAS PARA LA ILUMINACIÓN DE LAS PLANTAS
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Introducción
La luz es uno de los aspectos más críticos en la producción de las plantas. Se han realizado muchas investigaciones acerca de como la intensidad de la luz afecta a las plantas, pero muy poco se ha investigado sobre el efecto de la dirección de la iluminación en el crecimiento de las mismas.
En los experimentos realizados en lo que es iluminación a base de lámparas fluorescentes, ya sea iluminando la planta desde arriba o desde abajo, se ha llegado a la conclusión de que no existe gran diferencia en el crecimiento, desarrollo y morfología de la planta.
El presente estudio está basado en la iluminación lateral usando cintas de fibras ópticas difusas. Con esto se prevé mejorar la calidad de los cultivos y aumentar la producción en espacios reducidos.
A continuación se va a hablar sobre las ventajas y desventajas del uso de las fibras ópticas difusas y la iluminación lateral en el cultivo de plantas.
Fibras normales, difusas y “cintas” de fibras ópticas difusas
Fibras ópticas normales.- es una guía de onda óptica hecha a base de un material dieléctrico, como plástico o vidrio. Consiste en un núcleo y en una envoltura, donde el índice de refracción del núcleo debe de ser mayor que el de la envoltura para que así, la onda se propague en la fibra.
Fibras ópticas difusas.- normalmente es usada como una fuente de luz de línea fina, para esto se usa la fibra normal, pero aquí la envoltura es rayada químicamente a cierto ángulo, para que así los fotones puedan salir gradualmente a lo largo de la fibra.
Cintas de fibras ópticas difusas.- es básicamente una cinta plana compuesta de 90 fibras ópticas difusas adjuntadas y fijadas con una película blanca reflexiva en un lado y con ambos extremos de todas las fibras agrupadas muy juntas para hacer una sección circular. Cuando la luz emitida por las lámparas se envía a través de los dos extremos de la cinta, este conjunto de fibras actúan como una fuente de luz.
Sistemas de iluminación lateral
· Usando lámparas fluorescentes
Se han hecho pruebas con cultivos de papa usando la iluminación hacia abajo y la lateral y, se ha comprobado que con la iluminación lateral se obtienen mejores resultados en lo que a calidad del cultivo se refiere.
Fig. 1 Iluminación lateral y hacia abajo usando lámparas fluorescentes
· Usando cintas de fibra óptica
El montaje principal del sistema consta de dos lámparas de halogenuros metálicos, cada uno con un reflector y un filtro térmico y un par de cintas de fibra óptica que favorecen su dispersión (90 mm de ancho, 1,3 mm de espesor y 2,3 m de longitud cada uno). En este sistema, una "fuente de luz verdadera" es la de las lámparas de halogenuros metálicos, pero la «fuente de luz aparente" es la cinta.
Con este sistema, el espacio para la "fuente de luz aparente" puede ser muy reducido en comparación con el sistema de alumbrado lateral, utilizando lámparas fluorescentes.
Como en el caso anterior, se han hecho pruebas con el cultivo de papas usando iluminación lateral y hacia abajo, pero en este caso no se notaron diferencias significantes.
Ventajas y Desventajas
· Ventajas de la iluminación lateral
1. La utilización del espacio aumenta debido al apilamiento vertical de los recipientes del cultivo sin una reducción significativa en la cantidad de luz recibida por las plantas.
2. Mayor es la proporción de la luz es recibida por las plantas que la luz liberada por la fuente de luz, ya que las plantas se colocan junto a la fuente de luz.
3. Se aumenta el área de exposición de las hojas a la luz, ya sea que este en la parte más “oscura” de la planta.
· Ventajas de las cintas de fibras ópticas difusas en la iluminación lateral
1. Una fuente de luz óptima, como la de los LEDs, puede ser usada fácilmente con un filtro térmico para obtener una mejor distribución espectral de luz.
2. Se reduce la carga de enfriamiento en el cuarto de cultivo, ya que sólo la radiación fotosintética activa se libera en el cuarto de cultivo.
· Desventajas y sus posibles soluciones
1. En los sistemas de iluminación lateral usando fibras ópticas difusas, la relación de energía de radiación activa emitida por la lámpara con la que entra a la sección cruzada del ramo de fibras ópticas es baja. Esto se puede solucionar usando una fuente de luz puntual.
2. Los métodos de diseño de sistemas de iluminación lateral usando fibras ópticas no han sido adecuadamente desarrollados. Hoy en día existen muchos diseños geométricos de lámparas, reflectores, filtros térmicos y fibras. Hay muchos problemas de diseño que hay que resolver para un mayor desarrollo.
