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Ingeniería
Abrazadera Para la Rodilla Genera Electricidad al
Caminar
20 de Febrero de 2008.
 Un
nuevo dispositivo ortopédico mecánico para la rodilla genera suficiente
energía cuando el usuario camina como para permitir el funcionamiento de
un localizador GPS portátil, un teléfono móvil, una articulación de
prótesis motorizada o un neurotransmisor implantado, según una
investigación en la que participó la Universidad de Michigan.
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El estudio sobre el dispositivo de aluminio que se ajusta sobre la
rodilla se publicó en la edición del 8 de febrero de la revista Science.
Los autores incluyen investigadores de la Universidad Simon Fraser, en
Canadá, y la Universidad de Pittsburgh, además de la UM.
El mecanismo funciona en gran medida como las cargas regenerativas del
freno en la batería de algunos vehículos híbridos, dijo Arthur Kuo,
profesor de Ingeniería Mecánica en la UM y autor del artículo.
Los frenos regenerativos recogen la energía cinética que, de otra
manera, se disiparía como calor cuando disminuye la velocidad de un
vehículo. La abrazadera para la rodilla recoge la energía que se pierde
cuando la persona frena la rodilla después de mover la pierna hacia
adelante para dar un paso.
Kuo llamó el aparato "una idea apuntada en la servilleta de papel
durante un cóctel", y dijo que la articulación de la rodilla tiene
aptitudes únicas para esta labor.
"Hay energía que puede recogerse de varias partes del cuerpo y puede
usarse para la generación de electricidad. La rodilla es, probablemente,
el mejor sitio", indicó. "Cuando uno camina disipa energía en varias
partes, por ejemplo cuando el pie toca el suelo. Uno tiene que compensar
esto con el trabajo de los músculos".
"El cuerpo es inteligente", continuó Kuo. "En muchas partes donde el
cuerpo podría disipar la energía, quizá de hecho, la almacena y la
recupera de manera elástica. Los tendones actúan como resortes. En
muchas partes no estamos realmente seguros si la energía verdaderamente
se disipa o si uno la almacena temporalmente. Creemos que cuando uno va
frenando la rodilla al término del movimiento de la pierna, la mayor
parte de esa energía simplemente se desperdicia".
Los científicos probaron la abrazadera para la rodilla en seis hombres
que caminaron a ritmo tranquilo en una cinta mecánica a razón de 1,5
metros por segundo, o 3,6 kilómetros (2,24 millas) por hora. Los
investigadores midieron la respiración de los sujetos para determinar la
intensidad de su esfuerzo. Un grupo de control usó la abrazadera con el
generador desconectado para medir en qué forma el peso de la abrazadera,
de 1,6 kilogramos (3,5 libras) afectaba al usuario.
En la modalidad en la cual la abrazadera sólo se activa cuando la
rodilla frena, los sujetos requirieron menos de un vatio de energía
metabólica adicional por cada vatio de electricidad que generaron. Un
generador típico de palanca manual, por comparación, requiere un
promedio de 6,4 vatios para generar un vatio de electricidad debido a
las ineficiencias de músculos y generadores.
"Hemos demostrado el concepto", dijo Kuo. "El aparato prototipo es
abultado y pesado y por eso afecta al usuario tan solo porque lo lleva
encima. Pero la parte misma de generación de energía tiene muy poco
efecto sobre el usuario, ya sea con el aparato encendido o no. Queremos
mejorar el aparato de manera que sea más fácil usarlo y que retenga su
capacidad para la recolección de energía".
Una versión más liviana sería de ayuda para los montañistas o los
soldados que no tienen acceso fácil a una fuente de electricidad. Y los
científicos dicen que otros mecanismos similares podrían construirse en
las prótesis de rodilla y otros dispositivos implantables tales como los
marcapasos o neurotransmisores que ahora requieren de una batería y de
una intervención quirúrgica periódica para el reemplazo de esa batería.
"Un colector de energía futuro podría implantarse junto con el
dispositivo y generará su propia energía al caminar", dijo Kuo. (U.
Michigan)
Información adicional en:
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