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Ingeniería
Adiós a los Cables
19 de
Julio de 2007.
 Imagínese
un futuro en el que la transferencia inalámbrica de energía eléctrica es
posible; los teléfonos móviles, los robots domésticos, los reproductores
de mp3, los ordenadores portátiles y otros equipos electrónicos de
bolsillo o maletín son capaces de recargarse por sí mismos, sin
necesitar ser enchufados, librándonos de ese ubicuo cable que transporta
la energía eléctrica a todas partes. Algunos de estos dispositivos
podrían no necesitar siquiera sus voluminosas baterías para funcionar.
Un equipo del MIT ha demostrado experimentalmente un paso importante
hacia ese asombroso futuro. Sus miembros son Andre Kurs, Aristeidis
Karalis, Robert Moffatt, Peter Fisher y John Joannopoulos, dirigidos por
Marin Soljacic.
Llevando a la práctica su reciente predicción teórica, lograron encender
una bombilla de 60W por medio de una fuente de energía eléctrica a más
de dos metros de distancia, y sin que existiera ninguna conexión física
entre la fuente y la bombilla.
Varios métodos para transmitir energía eléctrica de forma inalámbrica
han sido conocidos desde hace mucho tiempo. Quizás el ejemplo mejor
conocido sea la radiación electromagnética, como por ejemplo las ondas
de radio. No obstante, si bien tal radiación resulta excelente para la
transmisión inalámbrica de información, no es factible emplearla para la
transmisión de energía eléctrica. Como la radiación se difunde en todas
direcciones, la mayor parte de la energía eléctrica terminaría
disipándose en el espacio libre.
Utilizar la radiación electromagnética dirigida no es muy práctico e
incluso puede resultar peligroso. Requiere de una visual ininterrumpida
entre la fuente y el dispositivo, así como de un sofisticado mecanismo
de rastreo cuando el dispositivo es móvil.
En cambio, el concepto del MIT para la transmisión inalámbrica de
electricidad está basado en emplear objetos acoplados mediante la
resonancia. Dos objetos resonantes con la misma frecuencia de
resonancia, tienden a intercambiar energía con notable eficacia, en
tanto que interactúan débilmente con los objetos ajenos a su frecuencia
de resonancia.
Un buen ejemplo del concepto es la resonancia acústica. Imagínese una
habitación con 100 copas de vino idénticas, cada una llena de vino hasta
un nivel diferente, por lo que todas tendrán diferentes frecuencias de
resonancia. Si una cantante de ópera emite una sola nota con suficiente
intensidad dentro de la habitación, una copa con la frecuencia de
resonancia correspondiente a la nota musical puede acumular suficiente
energía incluso para estallar, sin que el fenómeno afecte a las
restantes. En cualquier sistema de resonadores acoplados, existe a
menudo un régimen de funcionamiento que se describe como "acoplamiento
fuerte". Si uno se asegura de operar un sistema en ese régimen, la
transferencia de energía puede ser muy eficiente.
El equipo del MIT centró su atención en un tipo particular de
resonancia: el acoplamiento magnético. Éste es particularmente adecuado
para las aplicaciones cotidianas porque la mayoría de los materiales
comunes interactúa sólo muy débilmente con los campos magnéticos, por lo
que las posibles interferencias con objetos extraños del entorno se
suprimen aún más.
El diseño investigado consta de dos bobinas de cobre, cada una asociada
a un sistema autorresonante. Una de las bobinas está conectada a la
fuente de energía eléctrica y constituye la unidad de suministro. En
lugar de irradiar el entorno con ondas electromagnéticas, llena el
espacio a su alrededor con un campo magnético no radiante que oscila en
las frecuencias de los megahercios. El campo no radiante media en el
intercambio de la energía eléctrica con la otra bobina (la unidad
receptora), la cual está diseñada especialmente para resonar con ese
campo. La naturaleza resonante del proceso asegura la fuerte interacción
entre la unidad de suministro y la unidad de recepción, mientras que la
interacción con el resto del entorno es muy débil.
La ventaja crucial de usar el campo no radiante radica en el hecho de
que la mayor parte de la energía no recogida por la bobina receptora
permanece "atada" en las inmediaciones de la unidad emisora, en vez de
ser radiada al entorno y perdida. Con un diseño así, la transferencia de
energía tiene un alcance limitado, y ese alcance se ve más reducido aún
si el tamaño de los receptores mengua. En cualquier caso, ello basta
para, por ejemplo, lograr niveles energéticos del todo válidos para
alimentar a un ordenador portátil que esté ubicado en la misma
habitación que la bobina emisora de energía, sin apenas importar el
punto exacto de ubicación, dada la capacidad virtualmente
omnidireccional del campo, y con independencia de la geometría del
lugar, ya que los objetos que se interpongan entre las dos bobinas no
dificultan la transmisión de energía.
Información adicional en:
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