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Benemérita Universidad Autónoma De Puebla

Facultad De Ingeniería

Ingeniería Mecánica y Eléctrica

M.I Juan Carlos Carmona RendónDhtic

After The Draft (Ensayo Final) “Electricidad inalámbrica”

Por: Valladares Martínez Alexis18/Octubre/2015

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ContenidoResumen....................................................................................................................................3

Introducción................................................................................................................................4

Antecedentes.............................................................................................................................5

Objetivo...................................................................................................................................8

Beneficios...................................................................................................................................9

Aplicaciones.........................................................................................................................10

Movilidad...............................................................................................................................12

Conclusiones............................................................................................................................13

Bibliografía................................................................................................................................14

Anexos......................................................................................................................................14

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Resumen

La idea que se tiene sobre la transmisión de electricidad inalámbrica es casi tan

antigua como la generación de la electricidad misma, pues a principios del siglo

XX, Nikola Tesla hizo la propuesta de la utilización de grandes Bobinas para

transmitir electricidad a través de la ionosfera, construyendo una enorme torre

de telecomunicaciones proyecto al que denominaría como Wardenclyffe,

ubicado en la ciudad de Long Island, Nueva York, donde puso a prueba su

idea de transmisión de energía Inalámbrica.

La posibilidad de transmisión de energía inalámbrica en la que nos

enfocaremos es la inducción magnética, pues es la opción más atractiva para

aplicaciones de uso cotidiano.

El efecto que se lleva a cabo en campo magnético fluctuante que emana de

una bobina, es que puede inducir una corriente eléctrica cerca a otra

bobina receptora. El problema es que la eficiencia es buena solo en contacto

cercano, pero desde hace tiempo se sabe que dicha transferencia de

energía mecánica se mejora considerablemente si los dos objetos están

resonando en la misma frecuencia, por lo que la teoría actual se centra en

dos bobinas que creen un campo magnético para poder accionar un aparato a

una misma frecuencia, esta es una idea retomada de Nikola Tesla.

Los grandes avances científicos y tecnológicos han hecho que la tecnología

inalámbrica sea cada vez un concepto más aceptado y aplicado, cabe resaltar

que las grandes empresas electrónicas también se han interesado en

investigar la transferencia resonante. Una empresa que sobre sale es Intel

que está investigando esta tecnología para una amplia gama de

dispositivos. Con tales manifestaciones tan prometedoras es muy probable

que la energía inalámbrica entre a los hogares de todos nosotros en muy

poco tiempo y de una manera masiva .

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Introducción

La electricidad es la energía que mueve a nuestro mundo, ya que sin ella

muchos de los aparatos que utilizamos actualmente dejarían de funcionar, pero

cabe resaltar el hecho de que esa energía se sigue renovando día a día. De tal

forma que algunas empresas comienzan a apostar más por esta energía, para

hacerla de cierta manera más accesible para su distribución.

Desde hace ya mucho tiempo y actualmente se ha distribuido la electricidad

con ayuda de los cables conductores de una manera compleja, pero gracias a

las innovaciones en este campo los conductores ya serán cosa del pasado, por

el hecho de estar retomando la idea que el Físico Croata Nikola Tesla,

recordemos que este fabrico sus famosas bobinas de Tesla para dar inicio con

su proyecto, que era la distribución de energía a nivel mundial atreves de unas

torres de transmitían ondas eléctricas, torre a la que llamó Wardenclyffe que

era la que se encargaría de enviar las ondas eléctricas.

En este artículo se tiene la intención de informar así como dar una idea general

de lo que es la energía inalámbrica, desde sus orígenes, avances y sus

actuales implementaciones.

Si bien no se tiene una experimentación de tipo personal, si apoyo

completamente la teoría de crear electricidad inalámbrica por las diferentes

ventajas que esta proporcionar a nuevas generaciones como lo son la

accesibilidad, movilidad, la rapidez e incluso su costo, cabe resaltar que al ser

una tecnología de nueva implementación al principio tendrá grandes costos

pero después tendrá grandes disminuciones con respecto al costo.

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Antecedentes

Para comenzar a hablar sobre la electricidad inalámbrica primero debemos

conocer las partes que la integran que son electricidad e inalámbrica y así

llegar a una definición de que es en conjunto.

Comenzando por la definición de electricidad: Se le conoce a la electricidad

como el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de

cargas eléctricas. Que se manifiestan en una gran variedad de fenómenos

como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo

de corriente eléctrica.

La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de

aplicaciones, como: alimentación por corriente, transporte, climatización,

iluminación y computación.

Para continuar la definición de inalámbrica: Concretamente se refiere a que no

usa hilos o cables para recibir y enviar mensajes o cualquier otro tipo de

radiofrecuencia en el que emisor y receptor no se encuentra unida por

cualquier medio de propagación físico, y se implementa la modulación de

ondas electromagnéticas a través del espacio.

Por lo que, los dispositivos físicos sólo están presentes en los emisores y

receptores de la señal, entre los cuales encontramos: antenas, teléfonos

móviles, computadoras portátiles, PDA, etc.

Ahora que se tiene un concepto acerca de estos conceptos podemos decir que

la transmisión de energía inalámbrica es aquella en la cual la transmisión de

energía eléctrica de una fuente de alimentación a un dispositivo sin la

implementación de cables o conductores eléctricos. Y es adoptado como un

término genérico utilizado para referirse a diferentes números de tecnologías

de transmisión de energía que usan un cambio de tiempo en un campo

electromagnético.

Podría parecer un concepto nuevo pero si nos remontamos al pasado

encontramos que no es así, pues esta idea tiene su origen a principios del siglo

XX en 1891, gracias a la creatividad del inventor y físico croata, Nikola Tesla.

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Tesla nació en 1856 en Smiljan y es uno de los inventores más importantes de

la historia, ejemplos que de su grandeza es el hecho de haber concebido nada

más y nada menos que la radio, el generador eléctrico de corriente alterna, las

bujías, el motor de inducción eléctrico, el alternador y la bobina de tesla, con

esta última consiguió generar transferencia inalámbrica de energía eléctrica

mediante ondas electromagnéticas. La bobina de Tesla es un transformador de

núcleo de aire que producen corrientes eléctricas de alto voltaje y alta

frecuencia con efectos sorprendentes tales como efluvios, coronas y arcos

eléctricos, que se pueden apreciar en la imagen 1.1, lo que lo hace ver

sorprendente.

Aunque lamentablemente este invento es uno de los que menos se conoce.

Talvez desconozcamos a tesla como inventor pero es por el hecho de que sus

invenciones fueron atribuidas a otros inventores solo por el hecho de

patentarlas antes que él.

Imagen 1.1 Bobina de Tesla

En realidad Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y

configuraciones. Pero dicho sistema en el que se enfocó de mayor manera se

basaba en la capacidad de la ionosfera para conducir electricidad, pues según

Tesla existía mucha electricidad entre la tierra y la ionosfera que podría ser

utilizada. Usando entonces la polaridad negativa de la Tierra se podría conducir

y transmitir la corriente a todo el planeta, en forma gratis y sin cables usando

unas torres que estarían en frecuencia entre ellas.

Nikola Tesla con el fin de realizar sus experimentos trató de construir una torre

que medía 57 metros de alto y tenía un diámetro de 20,7 metros llamada

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Wardenclyffe la cual se muestra en la imagen 1.2, lamentablemente no se

terminó del todo ni funcionó a plena capacidad debido a la falta de

presupuesto. Comenzó ganando financiamiento de parte del banquero John

Morgan, sin embargo cuando Morgan se enteró de que Tesla era

potencialmente capaz de entregar energía de forma gratuita, no vio que ello le

fuera a aportar un beneficio económico alguno y le retiró su apoyo.

Pero a pesar de eso Tesla consiguió ponerla en marcha en reiteradas

ocasiones con mucho éxito. El principio de su funcionamiento era inducir un

campo eléctrico en la ionósfera, a una frecuencia determinada, para que este

fuera inofensivo para la vida.

Imagen 1.2. Torre Wardenclyffe

Objetivo

El objetivo principal es transmitir energía eléctrica inalámbricamente mediante

la inducción magnética. La inducción magnética es el proceso mediante el cual

campos magnéticos generan campos eléctricos. En la imagen 1.3, observamos

que al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores

de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica

en el conductor para así encender la bombilla.

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Imagen 1.3 Inducción de campo cercano

Cuando decimos que un campo magnético genera una corriente eléctrica en un

material conductor, nos referimos a que crean una fem, haciendo así que las

cargas del conductor se mueven generando una corriente.

Actualmente la idea consiste básicamente en crear un campo magnético entre

dos antenas hechas de bobinas de cobre. La primera bobina es conectada a la

fuente, que se debe establecer a una determinada frecuencia (en MHz)

mientras la otra, se conecta a lo que se quiera hacer funcionar que también se

tendrá que poner a la misma frecuencia, esto producirá una corriente eléctrica

formada por el campo magnético de la primera bobina, así la energía puede

pasar eficientemente, como a través de un conducto imaginario, de un objeto al

otro.

Beneficios

Los beneficios que se obtendrán son bastantes a continuación mencionaremos

aquellos que están más cercanos a aplicarse.

En primer lugar, eliminaremos los adaptadores y los cables de alimentación,

por el hecho de que se podrán mantener activos diversos dispositivos al mismo

tiempo. Además se eliminarán en gran medida las baterías, lo que traerá

consigo un impacto ambiental positivo. Cabe resaltar que ya no habrá problema

con los transformadores, pues se podrán cargar dispositivos que necesiten de

diferentes voltajes de manera más simple.

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Al implementar el sistema a gran escala, desaparecerá la red de distribución

actual conocido como tendido eléctrico en las ciudades además de las torres

de alta tensión.

Actualmente se está redirigiendo la forma de transmitir de energía eléctrica de

tal forma que las grandes empresas apuestan por esta alternativa, cosa que se

está reflejando ya en artículos producidos por estas tales son los ejemplos de

Witricity, Intel y Nissan.

Un beneficio que es importante mencionar es que los obstáculos tales como

plástico, paredes de yeso, ladrillo, vidrio, madera, textiles, y el hormigón son en

esencia transparentes a los campos magnéticos y que además tiene la

capacidad de envolver una gran cantidad de obstáculos metálicos, propiedades

que lo convierten en un excelente medio de transferencia de energía para un

consumidor domiciliario, comercial o incluso industrial.

La tecnología implementada no crea emisiones de radiofrecuencia que

interfieren con otros dispositivos electrónicos, además de que los campos

magnéticos generados interactúan débilmente con los organismos biológicos

tales como personas y animales, además de que científicamente es

considerada como segura, pues se conoce que los organismos biológicos en

realidad responden fuertemente a los campos eléctricos y no a los campos

magnéticos, por esta razón es que se puede cocinar un pollo en un horno de

microondas.

Aplicaciones

Las aplicaciones que se encuentran actualmente al alcance del público son

pocas pero de gran aporte a la generación de nuevas tecnologías. Pero se

resaltan las siguientes:

Actualmente podemos ver que algunas compañías mediante un gran esfuerzo

se encuentran desarrollando ésta tecnología con compañías creadoras de

electrónica de consumo general, fabricantes de portátiles, compañías de

telefonía móvil y empresas de automóviles para transformar superficies como

paredes, mesas, escritorios, etc., en conductores eficientes de energía

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inalámbrica, sustituyendo los múltiples tomacorrientes en tiempo de carga y

alimentación de los dispositivos electrónicos, tales como teléfonos móviles,

televisores, equipos de sonido, etc., como se muestra en la imagen 1.4.

Imagen 1.4 Cargador inalámbrico par celulares

La intención de éstos nuevos e innovadores productos es que en la habitación

exista solamente un emisor de energía que sea capaz de alimentar a todos los

aparatos que se encuentran dentro su rango de emisión como se muestra en la

imagen 1.5.

Imagen 1.5 Integración de productos con electricidad inalámbrica

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Aunque actualmente los avances se han reflejado en su mayoría para un uso

doméstico, existen numerosos prototipos para que ésta tecnología abarque

áreas tales como la medicina, la industria y entre muchas otras.

Otro ejemplo de la inducción magnética o inducción de campo cercano se está

implementando en la área del transporte. En la imagen 1.6, podemos ver que

Nissan está trabajando en un sistema inalámbrico de recarga de autos

eléctricos. Que consiste en una bobina colocada en el suelo y que es

accionada por una corriente eléctrica, que crea un campo magnético, en el

coche se encuentra otra bobina, que al ser atravesada por el campo magnético,

crea una corriente eléctrica que recarga la batería del auto, un punto importante

de este sistema es que puede ser cargada completamente en solo tres horas.

Incluso Nissan asegura que éste tipo de recarga es muy eficiente, tan buena o

incluso mejor que hacerlo por el sistema común que es mediante un cable.

Imagen 1.6 Carga inalámbrica de autos

Movilidad

Algo que se busca al implementar la energía inalámbrica es la movilidad hecho

que se refleja en los últimos avances, que permiten transmitir energía eléctrica

sin necesidad de utilizar cables, la idea sería enchufar una antena especial a la

toma de corriente, misma que transmitirá la electricidad mediante una

frecuencia, la cual será captada por una antena receptora sintonizada a la

misma frecuencia según el aparato que requiera de corriente.

Un punto a tratar es la alta eficiencia en transmisión de energía, debido al

fuerte acoplamiento de resonancia de las bobinas usadas, el modo de

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transferencia inalámbrica de energía es muy eficiente en distancias que van de

centímetros a varios metros, los avances mostrados son tan prometedores que

cabe la posibilidad de que esta eficiencia se mejore en poco tiempo.

En muchas aplicaciones, la eficiencia que se tiene es de un 90% e incluso

puede excederlo. Además sólo existe la transferencia de energía cuando es

necesario, ya que el dispositivo ha sido modificado de tal forma que no necesita

capturar energía adicional, la fuente de energía automáticamente reduce su

consumo de energía y pasa a un estado determinado como inactivó, ahorrando

de esta manera energía.

Factores que determinan la inducción y por tanto la eficiencia y rapidez son:

Tipo del material de núcleo

Numero de vueltas del hilo

Espacio entre las vueltas

Diámetro de la bobina

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Conclusiones

A la conclusión que llego es la necesidad de nuevas tecnologías que nos

proporcionen eficiencia, rapidez, seguridad, libertad (movilidad) y entre muchos

otros beneficios, han llevado al ser humano a explotar sus capacidades dando

como resultado una sociedad innovadora, que va más allá de su comodidad

actual y busca mejor su calidad de vida. Por ello es que la energía inalámbrica

toma ya un fuerte sentido en nuestro día a día.

Al realizar esta investigación me fui dando cuenta de que la energía

inalámbrica no esta tan lejos como pensaba, pues existen ya avances

significativos que aunque aún requiera de cierto perfeccionamiento.

La electricidad inalámbrica es una nueva y emocionante frontera que propone

nuevas y mejores posibilidades para los fabricantes y consumidores de todo el

planeta. Ésta nueva frontera tendrá gran impacto en el mercado y en el diseño

de productos, además de que apoyara y ofrecerá mejoras con respecto a

ámbitos ambientales y por si fuera poco simplificará la interfaz humana que

existe con la infraestructura y generará nuevas formas de interactuar con el

diseño de dispositivos y productos complementarios.

Por último es importante resaltar que a medida que ésta tecnología logra

constantes mejoras y consigue una mayor adopción por parte de los

consumidores, es necesario que los equipos de ingeniería y diseño, los

fabricantes, los proveedores de electricidad inalámbrica y los cuerpos regentes

colaboren estrechamente para garantizar que la primera prioridad siempre sea

hallar soluciones que satisfagan y anticipen las necesidades de los

consumidores inmediatos y futuros.

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Bibliografía

Http://www.elorigendelhombre.com/transmision%20inalambrica.html

Boxbyte. (25 de septiembre de 2015). Witricity: Energía inalámbrica en 18

meses. Obtenido de Fayerwayer: http://www.fayerwayer.com/2009/07/witricity-

energia-inalambrica-en-18-meses/

Andreu, J. (2011) Servicios en red. Redes inalámbricas (pp. 211-247).

Recuperado de Google libros.

Guarda, N. (29 de septiembre de 2015). Futuro sin cables. Obtenido de

Electricidad Inalambrica:

http://electricidadinalambricasek.blogspot.mx/2009/10/futuro-sin-cables.html

Pujal C, M. (1994) Electricidad: principios y aplicaciones. Magnetismo. (pp. 123-

144). Recuperado de Google libros.

Guarda, N. (01 de Octubre de 2015). Teoria inalambrica. Obtenido de

Electricidad Inalambrica:

http://electricidadinalambricasek.blogspot.mx/2009/10/teoria-inalambrica.html

Guarda, N. (01 de octubre de 2015). Wardenclyffe el primer intento. Obtenido

de Electricidad Inalambrica:

http://electricidadinalambricasek.blogspot.mx/2009/10/wardenclyffe-el-primer-

intento.html

Anexos

Nikola Tesla: El hombre que iluminó el mundo 1/2

Https://youtu.be/gvb0cpbyee0

Nikola Tesla: El hombre que iluminó el mundo 2/2

Https://youtu.be/crbvvqn_Z_Y

Tesla - Electricidad Inalámbrica

Https://youtu.be/Zif-y8l8y_w