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El sueño de Tesla

Los ingenieros rusos Leonid Plekhanov y Sergei Plekhanov decidieron hace un tiempo retomar la construcción de un ambicioso proyecto fraguado por Nikola Tesla: la Torre de Wardenclyffe, un dispositivo para transmitir electricidad de forma inalámbrica y gratuita.

El propósito principal del proyecto de los hermanos Plekhanov es alimentar la primera bobina con corriente alterna a una frecuencia aproximada a 100 kiloWatts.

Por Antonia Tapia.

No cabe duda de que Nikola Tesla, padre de la corriente alterna, fue uno de los grandes científicos del siglo XX. Sus aportes al campo de la electricidad fueron innovadores en su tiempo y transcendentales para la historia moderna. Actualmente, su legado permanece intacto; ejemplo de ello es la iniciativa que Leonid Plekhanov y Sergei Plekhanov quieren llevar a la práctica: reconstruir la emblemática Torre Wardenclyffe. Para concretar su proyecto, que ya lleva más de cinco años de maduración, los hermanos Plekhanov, a principios de 2014, lanzaron la campaña para recaudar fondos en Indiegogo, una de las plataformas globales de crowdfunding más importantes del mundo.

En relación con esta iniciativa, Constructor Eléctrico dialogó con Leonid Plekhanov sobre los alcances de la propuesta. “Las habilidades de Tesla eran impresionantes. Llevó a cabo una gran cantidad de experimentos. Él es uno de los grandes científicos del siglo pasado. En su momento, no se le prestó la debida atención a sus trabajos teóricos porque a su alrededor se tejieron muchas especulaciones que desprestigiaron sus investigaciones”.

Leonid Plekhanov explica que su acercamiento a la obra del Tesla inició hace algunos años mientras estudiaba en el Instituto de Física y Tecnología de Moscú. Cautivado por las ideas de Tesla, a medida que empezó a analizar sus trabajos, él y su hermano –también ingeniero– decidieron comenzar su propia investigación, sin dejarse llevar por anteriores interpretaciones.

“Tesla sumó todos tus esfuerzos para diseñar la Torre de Wardenclyffe y su sistema de energía inalámbrica. Estamos absolutamente convencidos de que es necesario repetir su experimento y continuar su investigación”.

A principios del siglo pasado, el científico construyó la Torre Wardenclyffe, a las afueras de New York. Esta monumental obra de 57 metros de altura que, según atestiguan algunos escritos, fue probada en varias oportunidades, se irguió con el objetivo de demostrar que la transmisión inalámbrica de electricidad era posible. Sin embargo, el proyecto quedó sin financiamiento y nunca se puedo concluir. La Torre fue derribada durante la Primera Guerra Mundial y a partir de allí se tejieron cientos de especulaciones acerca de su funcionamiento.

El prototipo
Para reconstruir la Torre de Wardenclyffe, los científicos rusos precisan 800 mil dólares. El proyecto es viable utilizando la tecnología actual, como un paquete de software de Ansoft HFSS que permite realizar cálculos específicos. Además, indican que para la construcción de la torre el empleo de materiales livianos posibilita que el prototipo sólo pese 2 toneladas, a diferencia de la torre original, cuyo peso era de 60. En cuanto a la bobina, su largo será de 20 metros, aproximadamente.

De acuerdo a datos suministrados por Plekhanov, la torre de la bobina posee una estructura en forma de malla con paneles hechos con tubos de madera laminada y sujetos a través de pernos.

Se deberá insertar la madera en todas las uniones de los tubos en su diámetro interno.

Las ligas verticales están hechas con tubos de 22 mm. Por otro lado, el diseño de la bobina tiene la forma de una delgada capa que envuelve a la torre con su respectiva estructura de soporte, hecha con barras de 100 X 220 mm.

La envolvente se sujeta a las ligas verticales desde dentro; ésta consiste en dos capas de paneles de 12 mm de espesor. Los paneles tienen que instalarse con un ángulo de 45 grados respecto de las ligas verticales y se sujetarán con tornillos a la estructura principal. La base de soporte se hará de pilotes anclados y placas de acero para soportar la torre, que deberán estar soldadas a las bases.

A0CE0041718La principal preocupación surge de la necesidad de evadir el sobrecalentamiento de los semiconductores cuando se alcanzan valores límite de corriente y voltaje

Diseño e Implementación de la Unidad de Energía Eléctrica
Radar, empresa de ingeniería, encabeza el proyecto para el proceso de implementación de la unidad de energía eléctrica (EPU).

Al respecto, Plekhanov compartió un breve resumen de las principales especificaciones técnicas de dicha unidad, así como una descripción de los asuntos problemáticos que puedan surgir durante su implementación.

El propósito principal de la unidad es alimentar la primera bobina con corriente alterna a una frecuencia aproximada a los 100 kW. Para tal propósito, se utilizará el tipo de circuito que se detalla en la Imagen 1.

Cuatro interruptores activan la carga en ambas direcciones, al igual que la corriente en etapas en una u otra dirección. En ese punto, para tal fin, se utilizará la onda de voltaje trifásica con un valor aproximado de 560 V y la corriente con un valor promedio debajo de los 200 grados.

La preocupación principal que puede surgir durante la implementación de la EPU se origina de la necesidad de evadir el sobrecalentamiento de los semiconductores (los interruptores, principalmente) y su habilidad para mantener valores altos de combustión (los dispositivos de seguridad son inútiles en este caso) cuando se llega a valores límite de corriente y voltaje. Para superar esa dificultad se deberá construir el software y hardware necesarios para proteger las unidades, el cual cortará el paso de energía de la unidad de transmisión.

En cuanto al circuito, los parámetros necesarios deben medirse de manera que se pueda controlar el valor del flujo energético de la torre mientras se ajusta el valor de frecuencia al interruptor, para que el modo de resonancia pueda ser constante (es ahí donde la frecuencia de la resonancia variará dependiendo de las fluctuaciones en la energía emitida). También, a la vez es posible medir el factor Q del sistema.

Por lo tanto, tal combinación de interferencias de alto voltaje, que resulta tanto de las descargas como del puente inductivo de las corrientes eléctricas, puede inducir falsas aberturas de los interruptores o una falla en las unidades de protección, que hacen del proceso de implementación de las EPU algo complejo y difícil de completar.

Otro aspecto problemático de las EPU es el enfriamiento. Cada uno de los módulos IGBT utilizados (los conmutadores de carga del interruptor, por ejemplo) se calientan al máximo poder, como el hierro, y hacia el valor que varía en un rango de 600 a 700 watts; por eso, es necesario prevenir calentamientos superiores a los 90 grados centígrados. Para este propósito es posible utilizar una placa de enfriamiento especial.

En ese sentido, cinco litros de agua por minuto se bombearán a dicha placa, cantidad que posteriormente se enfriará en un radiador convencional, que será inyectado a través de enfriadores convencionales. Dicha solución puede resultar poco eficaz al principio, pero permitirá ahorrar dinero al proyecto, pues los enfriadores industriales son mucho más costosos.

Otra alternativa para evitar el calentamiento es emplear en la placa de enfriamiento un par de puentes de diodos trifásicos que permitan liberar calor en el módulo.

A0CE0041717Imagen 1. Circuito para la alimentación de la bomba

Alcances y beneficios
Los alcances y las ventajas de la transmisión inalámbrica de energía son infinitos. Este tipo de esquema, de acuerdo con palabras de Plekhanov, es el único camino para alcanzar la energía verde e incluso libre, como Tesla pretendía.

Del mismo modo, el científico aseguró que el proyecto cambiará radicalmente las posibilidades de transmitir eficientemente energía a cualquier rincón del planeta, lo cual se traduce en amplios beneficios:

  • Transmisión inalámbrica de energía
  • El transmisor de energía aseguraría la disponibilidad de energía en todo el mundo
  • Uso eficiente de la energía

Acerca de la recepción que ha tenido la propuesta, Plekhanov agregó que, en su mayoría, las personas apoyan el proyecto: “Estamos recibiendo mucho aliento de personas que se encuentran en diferentes partes del mundo”.

A0CE0041716Cálculo de temperaturas en una placa de agua que se intenta utilizar para el enfriamiento de los elementos del EPU

Retos
Plekhanov subraya que uno de los grandes desafíos que tiene el proyecto es derribar el halo de misterio que con los años se ha acumulado en torno a la figura e ideas de Tesla. Por esa razón, aclaró el ingeniero, la comunidad científica se ha distanciado de sus obras.

“Tenemos que romper el muro de desconfianza. Para lograrlo se requiere una gran cantidad de esfuerzos, paciencia y energía; sin embargo, creo que una vez que concretemos nuestro proyecto vamos a obtener una prueba irrefutable de que la transmisión de energía que Tesla planteaba es posible. Los hechos evidentes no se negarán nunca más”.

Al cierre de esta nota, los científicos rusos, a través de Indiegogo, llevaban recaudados más de 44 mil dólares de una meta de 800 mil. Y aunque con la plataforma global no han podido cubrir su objetivo de financiación, ya que el plazo para juntar los fondos venció los primeros días de agosto, Plekhanov se muestra orgulloso con el resultado obtenido y afirmó que continuarán con el proyecto, por lo que invitan a científicos de todo el mundo a contribuir con su conocimiento y experiencia para concretar la iniciativa.
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