Universidad Tecnolo gica de Panama Comunicaciones Inalámbricas de Energía,

efecto Tesla

Carlos Manuel Araúz, cédula 8-256-357

4-9-2013

Comunicaciones Inalámbricas ||

1

Efecto Tesla

La transmisión inalámbrica de energía es una técnica que permite la distribución de

energía eléctrica sin utilizar soporte material.

No se trata de un sistema novedoso ya que Nikola Tesla lo desarrolló en el año 1891 y es

conocido como El Efecto Tesla (nombrado así en honor a él) y recién hoy se quiere lanzar

al mercado como algo revolucionario que mediante variaciones en el flujo magnético,

tiene la capacidad de transmitir a distancia electricidad sin necesitar ningún medio, ya sea

sólido o algún tipo de conductor. Entre las aplicaciones se encuentra la posibilidad de

alimentar lugares de difícil acceso.

A finales del siglo XIX, Tesla demostró que usando una red eléctrica resonante y usando

lo que en aquél tiempo se conocía como "corriente alterna de alta frecuencia" (hoy se

considera de baja frecuencia) sólo se necesitaba un conductor para alimentar un sistema

eléctrico, sin necesidad de otro metal ni un conductor de tierra. Tesla llamó a este

fenómeno la "transmisión de energía eléctrica a través de un único cable sin

retorno". Ideó y diseñó los circuitos eléctricos resonantes formados por una bobina y un

condensador, claves de la emisión y recepción de ondas radioeléctricas con selectividad y

potencia gracias al fenómeno de la resonancia. Lo que de hecho creaba y transmitía eran

ondas electromagnéticas a partir de alternadores de alta frecuencia sólo que no lo aplicó a

la trasmisión de señales de radio como hizo Marconi sino a un intento de trasmitir energía

eléctrica a distancia sin usar cables. Tesla afirmó en 1901: "Hace unos diez años,

reconocí el hecho de que para transportar corrientes eléctricas a largas distancias no era

en absoluto necesario emplear un cable de retorno, sino que cualquier cantidad de

energía podría ser transmitida usando un único cable. Ilustré este principio mediante

numerosos experimentos que, en su momento, generaron una atención considerable

entre los hombres de ciencia."

Las ondas se transmiten a través del espacio, necesitando un conector y un receptor.

Contrariamente a la transmisión de datos, el rendimiento es el criterio a maximizar, y que

determinará las diferencias entre las principales tecnologías.

Dibujo de la NASA dónde se

representa una torre solar, que

podría transmitir energía de forma

inalámbrica a una nave espacial o

incluso hasta la Tierra.

Comunicaciones Inalámbricas ||

2

¿Es posible transmitir electricidad de manera inalámbrica?

Sí, a través de ondas electromagnéticas, usando el mismo principio que ocupan las

radioemisoras para transmitir la señal a sus casas, las cuales serán creadas por una

bobina que creará ondas de frecuencia de 10 MHz, y una bobina receptora, la cual

convertirá la energía transportada por la onda en electricidad, eliminando la necesidad de

tener cables enredados atrás del mueble de la sala de estar (en donde esta la radio, DVD,

televisor, teléfono, etc.), y se evitan todo tipo de riesgos relacionados con el uso de cables

eléctricos.

¿Cómo funciona la energía eléctrica inalámbrica?

Paso 1:

Un circuito (A) ubicado en un enchufe en la pared, convierte la corriente estándar de

50/60 Hertz en 10 MHz y alimenta a la bobina (B). La oscilación interna de la bobina

transmisora, causa que ésta emita un campo magnético de 10 MHz.

Paso 2:

La bobina receptora (C) tiene exactamente las mismas dimensiones que la bobina

emisora y su resonancia a la misma frecuencia, y, en un proceso denominado inducción

magnética, toma la energía del campo magnético de la primera bobina (B).

Comunicaciones Inalámbricas ||

3

Paso 3:

La energía del campo magnético oscilatorio, induce corriente eléctrica en la bobina

receptora, iluminando la ampolleta (D).

¿Qué ventajas traería implementarla?

Gracias a esta novedosa tecnología, la cual está aún en proceso de investigación, los

beneficios que podría adquirir la humanidad serian innumerables. Para empezar sabemos

que la Witricitidad (“wi” es la abreviación de “inalámbrico” en inglés), al usar ondas

electromagnéticas que viajan sin tener un medio de propagación, permite que éstas

puedan ser captadas fácilmente por cualquier aparato que necesite esta energía. Por lo

tanto, teniendo en cuenta esto, conseguiríamos innumerables ventajas debido a esta

nueva innovación: imaginemos estar utilizando nuestros equipos electrónicos, ya sean

IPod, televisores, celulares, Mp4 y hasta nuestros notebooks sin estar dependiendo de

Comunicaciones Inalámbricas ||

4

una fuente de poder a la cual estar conectados, además de estar luchando con esos

molestos cables los cuales nos hacen tropezar a diario; sin duda algo que nadie se habría

imaginado. Gracias a la Witricidad ahora podríamos caminar libremente por donde sea,

incluso algunos de estos dispositivos ni siquiera necesitaran sus voluminosas baterías

para funcionar, ya que esta nueva innovación tiene la característica de cargar nuestros

aparatos, aunque estén a una larga distancia, y por supuesto sin usar cables eléctricos.

¿Es peligrosa la utilización de esta innovación?

¿Qué pasaría si soy tocado por estas ondas electromagnéticas?, ¿Podría recibir una

descarga eléctrica?, ¿Me provocaría algún daño? El sistema aprovecha un fenómeno

físico conocido como “resonancia”, lo que ocurre cuando un objeto vibra al quedar dentro

de un campo de energía de determinada frecuencia.

Cuando dos objetos tienen la misma resonancia hacen un poderoso intercambio de

energía sin afectar a otros objetos cercanos. Hay muchos ejemplos típicos de este

fenómeno, y uno de los más utilizados es el de un cantante de ópera que al cantar cierta

nota rompe copas de cristal.

En vez de utilizar la resonancia acústica, la WiTricidad se aprovecha de la resonancia de

ondas electromagnéticas de muy baja frecuencia. Es por esto que la WiTricidad no

representa ningún riesgo significativo para la salud humana.

¿En qué lugar sería más conveniente una central eléctrica de energía inalámbrica?

Sin duda el mejor lugar para la instalación de una central eléctrica de este tipo sería en las

ciudades, ya que allí es donde se concentra la mayoría de la población, pero al igual que

las estaciones de radios que emiten estas señales electromagnéticas, es deber del

gobierno dejar esta tecnología al alcance de la mayor cantidad posible de personas,

buscando lograr la mayor cobertura posible sobre el territorio nacional. De esta manera la

gente podría tener acceso a la witricidad en cualquier parte del país, lo cual es lo ideal.

El sistema aprovecha el fenómeno físico de la resonancia eléctrica para transmitir

electricidad por el aire a través de campos magnéticos. Con este sistema, según sus

creadores, se podría suministrar electricidad tanto a un teléfono móvil como a la

maquinaria industrial o a los coches eléctricos. Si el sistema llega a ser comercializado

algún día, supondría la desaparición de miles de kilómetros de cables y, también, de

millones de baterías desechables.

Resonancia eléctrica

En la página web de WiTricity se explica que, a principios del siglo XX, el físico e

ingeniero eléctrico Nikola Tesla ya consiguió generar transferencia inalámbrica de energía

eléctrica, mediante ondas electromagnéticas.

Entonces, Tesla desarrolló un sistema para enviar energía eléctrica sin cables a largas

distancias, y pretendió aplicarlo en el proyecto de la torre de Wanderclyffe.

Comunicaciones Inalámbricas ||

5

Muchos años después, un profesor de física del Instituto Tecnológico de Massachusetts

(MIT) llamado Marín Soljacic ha continuado con los trabajos de Tesla en esta dirección,

buscando fórmulas para transmitir energía sin cables. Soljacic lo ha conseguido, aunque

aprovechando otro fenómeno físico: la llamada resonancia eléctrica.

Este fenómeno hace que, cuando dos objetos tienen la misma frecuencia resonante,

intercambien fuertemente energía entre sí y, por tanto, que la transferencia energética sea

mucho más eficiente entre ellos, si se aplica a dicha frecuencia.

El dispositivo desarrollado por Witricity saca partido, concretamente, de la resonancia de

las ondas electromagnéticas de baja frecuencia, que alcanzan una longitud de alrededor

de 30 metros.

Cómo funciona

Cada una de las bobinas que componen el sistema está cuidadosamente diseñada para

llevar la misma frecuencia resonante que el resto.

Una de estas bobinas, la principal, se conecta a una fuente de electricidad para que

genere un campo magnético resonante, entre ella y las otras bobinas. Esto provoca que

entre la primera bobina y el resto fluyan “ristras” de energía.

El voltaje generado –ondas electromagnéticas que fluyen a través del aire- es suficiente

como para cargar cualquier dispositivo sin necesidad de cables. Para conseguirlo, sólo se

requiere de una bobina principal, que va metida en una caja, y de otras bobinas.

La caja de la bobina principal se puede “esconder” o incrustar en la pared, en el suelo o

debajo de un escritorio, por ejemplo. Las otras bobinas irían acopladas a los aparatos,

que comienzan a cargarse en cuanto se encuentran dentro de los límites a los que llegan

las ondas de la bobina principal (es decir, a una distancia de unos 30 metros).

La energía entre las bobinas es transferida a través de campos magnéticos, ya que

“WiTricity” funciona usando el principio de inductancia, en el que una carga eléctrica es

almacenada en forma de campo magnético en la bobina de un conductor.

Aplicaciones

Las aplicaciones son ilimitadas: suministro energético para coches eléctricos; aparatos de

todo tipo, maquinaria industrial…

También podría usarse para dispositivos pequeños, como un iPhone o cualquier otro

teléfono móvil.

Actualmente, WiTricity no es el único proyecto que persigue lograr un desarrollo comercial

de generador eléctrico sin cables. La compañía Intel http://www.intel.com/ también está

desarrollando una idea similar, y otras compañías trabajan con mecanismos que

utilizarían alternativas, como el láser, para realizar la transferencia energética.

Comunicaciones Inalámbricas ||

6

No basta tener buen ingenio; lo principal es aplicarlo bien.

Rene Descartes (1596-1650) Filo sofo y matema tico france s.