Investigación sobre el efecto Tesla

1. Universidad Tecnologica de
Panama
Comunicaciones Inalámbricas de Energía,
efecto Tesla
Carlos Manuel Araúz, cédula 8-256-357
4-9-2013

2. 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.
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3. ¿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).
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4. 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
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5. 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.
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6. 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.
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7. No basta tener buen ingenio; lo
principal es aplicarlo bien.
Rene Descartes (1596-1650) Filosofo y
matematico frances.
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