ensayo de la electricidad inalámbrica
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FACULTAD:
INGENIERÍA
COLEGIO:
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
MATERIA:
DESARROLLO DE HABILIDADES EN EL USO DE LA
TECNOLOGÍA, LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN
HORARIO:
8:00 AM – 8:59 AM
NOMBRE DEL FACILITADOR:
M. I JUAN CARLOS CARMONA RENDÓN
NOMBRE DEL ALUMNO:
ALFONSO CAMPILLO HERRERA
MATRÍCULA:
201526834
LA ELECTRICIDAD INALÁMBRICA
Puebla, Puebla a 8 de octubre de 2015
BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
Índice
Resumen.................................................................................................................3
Introducción............................................................................................................3
1. Transferencia inalámbrica de electricidad.......................................................4
1.1 Principales desarrolladores............................................................................4
1.1.1. Nikola Tesla..................................................................................................4
1.1.2. Sony...............................................................................................................5
1.1.3. Intel................................................................................................................5
1.1.4. Instituto Tecnológico de Massachusetts...................................................5
2. Métodos inalámbricos para la transmisión de energía eléctrica...................6
2.1. Laser.................................................................................................................6
2.2. Microondas......................................................................................................7
2.3. Radio Frecuencia............................................................................................7
2.4. Inducción magnética o inducción de campo cercano.................................7
3. Usos de la energía inalámbrica.........................................................................8
Conclusiones..........................................................................................................9
Bibliografía..............................................................................................................9
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Resumen
La electricidad desde su descubrimiento ha marcado de manera importante la
forma en cómo vivimos, y no es de sorprenderse que conforme pase el tiempo
este descubrimiento vaya evolucionando, hasta el grado de poder trasferir la
energía eléctrica de manera inalámbrica, ya sea por medio de ondas de radio,
láseres, microondas o campos magnéticos. Gracias a los experimentos de Nikola
Tesla con la bobina que lleva su nombre en su honor y la Torre de Wardenclyffe,
se obtuvieron las bases para la creación de esta tecnología.
Actualmente existen varias empresas que se dedican a crear un método por
el cual puedan transferir energía eléctrica de manera inalámbrica, pero solo
WiTricity ha tenido un verdadero éxito en este campo. Esta tecnología tiene una
gran variedad de aplicaciones en varias áreas, como la médica y hasta la de
transportes, y conforme se desarrolle se encontraran muchas otras aplicaciones.
Introducción
La electricidad es uno de los descubrimientos más importantes que ha realizado el
hombre, gracias a ella se ha podido revolucionar la forma como vivimos
actualmente, haciéndola más cómoda para nosotros. Ahora es posible recargar
baterías o mantener aparatos eléctricos con carga sin estar conectados
directamente a la línea de eléctrica de nuestra casa. Sin duda esta invención
traerá consigo miles de ventajas para la vida cotidiana de las personas. Aunque
esta tecnología fue inventada por Nikola Tesla hace algunos años, actualmente
muy pocas empresas han tenido éxito en el desarrollo de esta tecnología.
A lo largo de este ensayo se explicará lo que es la electricidad inalámbrica y
su funcionamiento, además expondrá las ventajas y aplicaciones que tiene y
tendrá en nuestra vida diaria y así poder contestar la siguiente pregunta: ¿Qué
ventajas tendrá el uso de esta tecnología en un futuro?. Esta investigación va
dirigida a un público con un algún nivel de conocimiento sobre la electricidad, sus
propiedades y sus formas de transferencia, se usará un lenguaje técnico conforme
al tema pero de fácil comprensión, pues se explicara lo más posible cada uno de
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los temas y subtemas, además de que se usaran imágenes para un rápido y mejor
entendimiento. Mi postura respecto al tema es favor, pues pienso que el uso de
esta tecnología beneficiará mucho la vida de las personas,
1. Transferencia inalámbrica de electricidad
La mayoría de las personas cuando escuchan el concepto de “electricidad
inalámbrica”, se imagina algo parecido a las conexiones inalámbricas que existen
actualmente como el Wi-Fi o el bluethooth, y es que esta idea no es muy errónea,
la electricidad inalámbrica se trata de la transferencia de la energía eléctrica sin
cables o algún otro medio físico. Aunque esta tecnología parezca algo futurista, la
realidad es que fue creada hace más de 100 años por el físico e inventor croata
Nikola Tesla.
1.1 Principales desarrolladores
1.1.1. Nikola Tesla
Tesla nació en 1856 en Smiljan en lo que actualmente es Croacia, durante toda su
vida inventó muchos aparatos eléctricos como la radio y la lámpara fluorescente,
pero otros dos inventos que destacan son la bobina de Tesla y la Torre de
Wardenclyffe.
La bobina de Tesla (Fig. 1) fue uno de los
primeros inventos que creó Nikola, este
consiste en un transformador de núcleo de aire
que produce corrientes eléctricas de alto voltaje
y alta frecuencia, y que gracias a él se
obtuvieron las bases para el desarrollo de la
electricidad inalámbrica y también para el
creación de la Torre de Wardenclyffe.
El objetivo principal de Nikola Tesla con la experimentación de la energía
inalámbrica era proveer de electricidad a todo el mundo a través de una torre, a la
cuál nombró Torre Wardenclyffe (Fig. 2). Aunque al inicio esta idea parecía
bastante atractiva, comenzó a perder financiamiento debido a que podía generar
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Figura 1. Bobina de Tesla.
energía eléctrica de manera gratuita, y esto haría
perder grandes ganancias a las empresas
generadoras de electricidad. Puede que el
proyecto de la Torre Wardenclyffe nuca se haya
puesto en marcha como tal, pero Tesla la puso
en funcionamiento en varias ocasiones teniendo
éxito en cada una de las pruebas.
1.1.2. Sony
Actualmente muchas compañías intentan recrear los inventos de Tesla para así
poder trasmitir la energía eléctrica sin el uso de cables, pero pocas de ellas han
podido tener éxito, pues sus aparatos no tienen la eficiencia necesaria; entre las
empresas que han tenido éxito en la transición de energía inalámbrica se
encuentra Sony que ha desarrollado un sistema de transferencia de energía
inalámbrica para ser usados en sus televisores con una eficiencia de hasta el
80%.
1.1.3. Intel
Otra gran compañía que ha tenido un gran avance en esta tecnología es Intel, que
ha demostrado que no solo se dedica a construir y vender procesadores si no a
también a desarrollar un método para trasmitir energía de forma inalámbrica, a
partir de una espiral que produce y trasmite un campo magnético y otra que lo
recibe, esta tecnología se prevé que sea implementada en sus dispositivos en un
futuro.
La gran desventaja que tiene tanto Sony como Intel es que solo piensan
desarrollar esta tecnología para el uso de sus propios aparatos eléctricos,
haciendo que su costo sea algo elevado y que pocos sectores de la sociedad que
posean el nivel económico para pagar el costo de esos productos puedan
adquirirlos.
1.1.4. Instituto Tecnológico de Massachusetts
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Figura 2. Torre Wardenclyffe.
Pero no todo está perdido, y aunque pareciera que en la actualidad estas dos
grandes compañías son las que tienen mejor desarrollada esta tecnología, existe
un instituto que les lleva una gran ventaja en el campo, ese es el Instituto
Tecnológico de Massachusetts, que gracias a varios años de investigación creó
WiTricity, una alternativa dirigida para todos. Algo que comenzó como un proyecto
término convirtiéndose en una empresa con un gran futuro por delante. El principal
objetivo de WiTricity es que la energía inalámbrica sea utilizada por todos, así que
podría suponerse que este producto tendrá un bajo costo, para que así sea
accesible para todos.
El invento de WiTricity funciona gracias al uso de dos bobinas (Fig.3) las
cuales resuenan a la misma frecuencia, para que esto funcione, los aparatos que
queramos que operen con energía
inalámbrica tienen que estar equipados con
una bobina receptora la cual transformará
los campos magnéticos en energía
eléctrica. Sin duda esta tecnología tiene un
gran futuro por delante, aunque solo falta
pulir algunos detalles para que la
transferencia de energía sea
completamente funcional, todo esto
dependerá del método que se utilice para trasmitir la energía.
2. Métodos inalámbricos para la transmisión de energía eléctrica
Si bien existen diferentes métodos para realizar la trasmisión de energía, solo
pocos han resultado exitosos hasta ahora, esos métodos utilizan láseres,
microondas, radio frecuencias o inducción magnética.
2.1. Laser
El método por medio de láseres fue descubierto por Albert Einstein, este método
consiste en convertir la energía eléctrica en un potente haz de luz que se proyecta
en un aparato receptor que vuelve a trasformar el haz de luz en energía eléctrica,
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Figura 3. Base con bobinas transmisoras de electricidad.
estos rayos se generan cuando las moléculas de algún material son energizadas
por la electricidad y pueden dirigirse en un potente rayo de luz, aunque esta forma
de transmisión sea muy efectiva para transferir la energía de manera inalámbrica
gracias a su eficiencia, resulta muy poco convencional pues si se interrumpe el
haz de luz que se proyecta, ya no se transmite la energía eléctrica.
2.2. Microondas
Otro método que existe para la transmisión inalámbrica de electricidad es por
medio de microondas, como bien sabemos, las microondas son ondas
electromagnéticas que al tener una frecuencia muy alta nos es imposible percibir
las ondas a simple vista. Aunque actualmente es común ver que estas ondas son
usadas para transmitir señales telegráficas de alta velocidad y hasta para el uso
de electrodomésticos, como son los hornos de microondas, su propiedad para
poder trasmitir electricidad de forma inalámbrica es algo muy innovador, esto se
logra mediante la generación de pulsos eléctricos hacia a una antena que
transforma los pulsos en ondas electromagnéticas, que pueden ser aprovechadas
y trasformadas en energía eléctrica.
2.3. Radio Frecuencia
El método por radio frecuencias funciona por medio de la generación ondas
electromagnéticas en las cuales un aparato receptor trasforma las ondas en
energía eléctrica, este método fue el que utilizo Tesla para la creación la Torre
Wardenclyffe mencionada anteriormente. Aunque en la actualidad se ha
experimentado con este método, no resulta muy útil de utilizar para transferir la
energía de forma inalámbrica, pues tiene muy poca eficiencia en el momento de
transmitir la electricidad de un punto a otro.
2.4. Inducción magnética o inducción de campo cercano
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El último método y además el más eficiente
hasta ahora es el que utiliza la inducción
magnética (Fig. 4), la cual por medio de
campos magnéticos se generan campos
eléctricos, este método al igual que algunos
otros ya mencionados utilizan dos dispositivos
para su funcionamiento, un dispositivo que
genere el campo magnético y otro que reciba y transforme el campo en energía
eléctrica, en este caso se utilizan dos bobinas que resuenan a la misma
frecuencia. Esta tecnología de transmisión inalámbrica de la electricidad puede
funcionar de dos formas, mediante el acoplamiento inductivo estándar y el
acoplamiento inductivo resonante, cada uno ofrece distintas ventajas al ser
empleado, su eficiencia y uso dependerá de en qué forma se utilice.
Este método es el más viable pues ofrece una gran eficiencia al transmitir la
energía y a pesar de que se encuentren objetos entre el dispositivo receptor y
dispositivo transmisor, no se genera ninguna inferencia entre ambos, también se
ha demostrado con algunos experimentos que dependiendo el tipo de bobina que
se utilice para la trasferencia de energía (planas, cilíndricas, cuadradas, etc.)
cambiara la eficiencia que tiene la trasferencia. En este método se basó WiTricity
para la creación de sus dispositivos, pues presenta muy pocas desventajas en
comparación a los demás métodos que existen.
3. Usos de la energía inalámbrica
Sin duda las aplicaciones que tendrá la
implementación de esta tecnología en la vida
diaria beneficiarán a muchos pues tendrá un
sinfín de aplicaciones. No cabe duda que una
de las principales aplicaciones que tendrá será
la carga de aparatos eléctricos o electrónicos
(Fig. 5), pero esta tecnología tiene aún más
aplicaciones. A una mayor escala se piensa
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Figura 5. Ejemplo del uso de la electricidad inalámbrica para cargar aparatos eléctricos.
Figura 4. Ejemplo de la inducción magnética.
utilizar para recargar batería de automóviles y hasta para implementarla en las
carreras de autos, donde por medio de un túnel se recargarían los autos, utilizar
de esta manera la energía inalámbrica reduciría la contaminación producida por
los automóviles pues al ser autos eléctricos se disminuiría la generación de gases
de dióxido de carbono. También se ha pensado aplicar esta tecnología en la
medicina pues se podrían recargar los dispositivos implantables, como los marca-
pasos, y así se evitarían las operaciones para cambiarle las baterías. Sin duda las
aplicaciones que tiene el uso de la electricidad inalámbrica son muy variadas.
Conclusiones
En una época donde las tecnologías inalámbricas son el futuro de todo, la
energía eléctrica inalámbrica representa un gran avance en el área de la
electricidad, y aunque existen muchos métodos para transmitir la electricidad de
forma inalámbrica, el que tiene un mayor éxito por su eficiencia, es el que utiliza
los campos magnéticos, ese es el secreto del éxito de WiTricity y por el cual tienen
una gran ventaja contra la competencia.
No cabe duda que conforme se desarrolle aún más esta tecnología las
aplicaciones que se tendrán serán aún más variadas a las que hay actualmente y
volverán aún más fácil la vida de las personas que la utilicen.
Aunque esta tecnología llegue a ser utilizada por varios países dentro de
pocos años, no cabe duda que tendrán que pasar muchos más años para que sea
aprovechada en México y en la mayoría de los países tercermundistas.
Bibliografía
1. Pitol Reyes, M. Á., & Sánchez Arreguín, A. J. (2013). Experimento de
transferencia inalámbrica de energía con receptor portable (tesis de
licenciatura). Universidad Veracruzana, Xalapa – Enríquez, Ver.
2. Shinohara, N., Niwa, N., Takagi, K., Hamamoto, K., Ujigawa, S., Ao, J. & Ohno,
Y. (2014). Microwave building as an application of wireless power transfer.
Septiembre 30, 2015, de Cambridge University Press Sitio web:
http://www.bibliocatalogo.buap.mx:2907/action/displayFulltext?
9
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=&membershipNumber=&societyETOCSession=&fulltextType=RA&fileId=S205
2841814000013&special Article=Y
3. Costanzo, A., Dionigi, M., Mastri F., Mongiardo M., Russer J. A., & Russer, P.
(2014). Rigorous network modeling of magnetic-resonant wireless power
transfer. Septiembre 30, 2015, de Cambridge University Press Sitio web:
http://www.bibliocatalogo.buap.mx:2907/action/displayFulltext?
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