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WiTricidad el legado de Tesla

La idea de que en un futuro la transmisión de electricidad se iba a efectuar sin cables ya es una realidad. En 2007, científicos del MIT lograron transmitir electricidad a través del aire desde una fuente de energía hasta una bombilla situada a dos metros de distancia.

La Bobina de Tesla es un generador electromagnético que produce altas tensiones de elevadas frecuencias (radiofrecuencias) con efectos observables, como sorprendentes efluvios, coronas y arcos eléctricos. Para ello, empleaba el fenómeno de acoplamiento electroestático, con el cual podía electrificar una habitación.

Por  Melissa Rodríguez.

Torre Wardenclyffe fue diseñada entre 1901 y 1917 por Telsa para retransmisiones de radio y telefonía comercial transatlántica y para demostrar la transmisión de energía sin cables conectores

Este sistema de conducción eléctrica sin cables transmite energía por medio de antenas. Se basa en principios de inducción electromagnética y cuenta con una eficiencia del 50 por ciento. La adopción de esta tecnología, que se denomina WiTricidad, al menos por ahora, permite transmitir electricidad a corta distancia y podrá ser utilizada para recargar dispositivos portátiles, como laptops,  teléfonos móviles o autos eléctricos.

El antecedente de esta tecnología se sitúa en el siglo XIX cuando el físico e ingeniero Nikola Tesla experimentó por primera vez la transferencia de electricidad sin cables. En esos tiempos la intención del investigador serbio consistió en desarrollar una red de alto voltaje que, sin necesidad de cables, suministrara la energía eléctrica necesaria. Actualmente, investigaciones científicas más recientes han devuelto el interés por el tema, y así lo demuestra la WiTricidad.

El ingeniero Francisco Miguel Pérez Ramírez, profesor de la materia Electricidad y Magnetismo, de la facultad de Ingeniería, de la Universidad Nacional Autónoma de México, explica que la tecnológia que permite el funcionamiento de WiTricidad adopta los principios de inducción electromagnética y resonancia.

Además, añade, “la inducción electromagnética consiste en obtener energía eléctrica a partir de variaciones de flujo magnético, principio bajo el cual operan la mayor parte de los generadores eléctricos que suministran la energía necesaria para el funcionamiento del aparato tecnológico del mundo en que vivimos”.

Descubierta por el físico y químico británico Michael Faraday, en 1831, la inducción electromagnética es un fenómeno que refleja la íntima relación entre la electricidad y el magnetismo. Los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) adoptaron este principio y sumaron otro: el de la resonancia.

Este fenómeno físico, que transmite energía de un sistema a otro, por medio de frecuencias de resonancia naturales, permitió a los investigadores del Instituto transferir electricidad de manera inalámbrica.

A diferencia de Tesla, que empleó el acoplamiento electroestático, el equipo del Instituto utilizó el acoplamiento magnético resonante, logrando transferir electricidad de forma inalámbrica a varios receptores pequeños. Este descubrimiento corrió a cargo del  profesor en física, Marin Soljacic, del MIT, y por ello recibió el premio MacArthur Fellowship en 2008. Soljacic descubrió cómo separar las bobinas de un transformador a una distancia mayor del tamaño de esos transformadores.

Al respecto, el profesor Pérez Ramírez explica que para lograr la transmisión inalámbrica de electricidad se acoplan dos bobinas de cobre de la misma frecuencia de resonancia magnética. Una de las bobinas (la fuente) crea un campo magnético no radiactivo (que está relacionado con la radiactividad) a su alrededor de determinada frecuencia (del orden de MHz). En la otra bobina, de la misma frecuencia de resonancia, se induce una corriente eléctrica debida al campo magnético oscilante creado por la primera.

“Si se tratase de inducción normal, no tendría suficiente potencia para hacer funcionar nada a una distancia de 2 metros, pero la resonancia hace que la segunda corriente sea suficientemente grande como para encender una bombilla. El dispositivo combina la inducción de corriente con la resonancia”, explica el profesor Ramírez.

Cómo funciona
Para demostrar el método de acoplamiento magnético resonante, el equipo de MIT empleó dos bobinas de cobre. Una de ellas se conectó a una fuente de alimentación de corriente alterna y la otra se conectó a una lámpara de 60 vatios. Los científicos lograron ajustar la frecuencia del campo magnético inductor para que fuera similar a las frecuencias de resonancia naturales de ambas bobinas. Con esto lograron que la transferencia de energía eléctrica se hiciera óptima, hasta el punto de que no fue necesario un campo magnético muy intenso para inducir corriente eléctrica de la bobina primaria a la secundaria, y, además, fue posible separar ambas bobinas varios metros sin que decayera la corriente eléctrica inducida. Finalmente, lograron encender la lámpara, que estaba conectada a la bobina secundaria y de esa manera demostraron que la transmisión sin cables era posible.

Características de esta tecnología
Eficiencia. Se define la eficiencia como la cantidad de energía eléctrica utilizable disponible para el dispositivo que está siendo alimentado, dividida por la cantidad de energía que se extrae por la fuente WiTricidad. En muchas aplicaciones, la eficiencia puede exceder el 90 por ciento.

Atraviesa diferentes obstáculos. Este sistema puede transmitir electricidad de forma inalámbrica hasta una distancia aproximada de 3 metros y atravesar diversos obstáculos, como paredes de yeso, plástico, vidrio, ladrillo u hormigón. Estos materiales son transparentes a los campos magnéticos, lo que permite a la tecnología Witricity lograr, a través de éstos, que se pueda transferir energía de manera eficiente.

No transfiere energía radioactiva, es segura para las personas y animales y amigable con el medioambiente. A diferencia de los campos eléctricos, los magnéticos tienen prácticamente nulos efectos en organismos vivos. La WiTricidad no aumenta la emisión de las ondas de radio que interfieren con otros aparatos eléctricos y la tolerancia del cuerpo humano del campo magnético en el que se desenvuelve está dentro de los límites de la regulación.

Flexibilidad para manejar una amplia gama de niveles de potencia. Los sistemas de WiTricidad pueden ser diseñados en varios niveles escalables de transmisión de energía, dependiendo del elemento al cuál se quiera energizar. Así, es factible que un mismo emisor transfiera la energía suficiente para alimentar desde el teclado de una computadora, en miliwatts, hasta ser capaz de recargar un vehículo eléctrico de varios kilowatts.

Los dispositivos WiTricity pueden ser integrados en productos OEM. Gracias a la capacidad física de la resonancia magnética, se pueden diseñar generadores de potencia de diversas formas y tamaños. Esto con la meta de poderse integrar fácilmente, tanto en los requerimientos de diseño como los de transferencia de energía de aparatos OEM. Estos dispositivos han sido diseñados para poderse aplicar, incluso, dentro de un teléfono celular.

Productos
Prodigy. Es un sistema de demostración práctica que permite experimentar la tecnología WiTricity. Con Prodigy se puede alimentar dos dispositivos desde una sola fuente y experimentar con un repetidor de resonancia que posibilita poder, hop wireless, para mejorar el alcance y flexibilidad de su solución energética. El precio de este dispositivo ronda los 750 y 995 dólares.

WiT 2000. Estos módulos pueden ser configurados por el usuario para proporcionar la carga inalámbrica necesaria para alimentar sus dispositivos. Colocar debajo del texto imagen WIT 2000

Wit 2000M. Este sistema permite cargar dispositivos móviles, como smartphones, tablets, entre otros. Sobre este módulo se pueden cargar hasta tres dispositivos.

Starbucks se suma a la carga inalámbrica para celulares
Desde el año pasado las cafeterías de Starbucks en Boston, Estados Unidos, participan en un programa piloto de recarga inalámbrica de baterías. Esta tecnología, desarrollada por Duracell Powermat, está siendo incorporada en algunas de las mesas de las cafeterías de Starbucks y con ellas se elimina la necesidad de enchufar aquellos dispositivos que estén configurados para esa nueva tecnología.La tecnología de carga inalámbrica requiere que los dispositivos que reciben la energía utilicen adaptadores especiales que pueden ser conectados a los puertos mini-USB de un smartphone para poder cargarse a través de un tapete de energía de inducción magnética. Para ello Starbucks tendrá un número limitado de adaptadores para prestarles a sus clientes.
Especificaciones del sistema WiT 3300
Caracterísiticas Especificaciones
Frecuencia de operación 145 kHz, nominal
Tolerancia de posición lateral ±20 cm en eje vehicular de lado a lado
±10 cm en eje vehicular de defensa a defensa
Poder de salida DC: 300 watts-3.3 kilowatts, variable continua
Voltaje de salida DC: 350 VDC- 400 VDC at 3.3 kW, 18 cm distancia de resonador a resonador
Dimensiones Físicas
Espacio para módulo emisor 50 cm x 50 cm x 3.75 cm; 12.5 kg
Espacio para módulo receptor 50 cm x 50 cm x 3.75 cm; 12.5 kg
Amplificador de ensamblaje RF 22 cm x 33 cm x 13 cm; 4.2 kg
Ensamblaje de rectificador en vehículo 20 cm x 28 cm x 7 cm; 3.6 kg

WiT 3300: Este producto permite cargar automóviles eléctricos sin ningún tipo de enchufe. La transferencia inalámbrica de energía se puede producir a través de cualquier material no metálico, lo que significa que el dispositivo de la fuente se puede instalar debajo del suelo de un garaje o en un estacionamiento pavimentado.


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