Se parece a un balón de futbol, pero no sirve para jugar. Además, es amigable con el ambiente y no depende de las condiciones climáticas. Es el primer cosechador de energía creado en México para generar electricidad a partir de la captación, por vibración, de ruido urbano o ambiental. Jesús Torres Jurado, estudiante de posgrado y creador del prototipo, realiza las últimas pruebas para validar su eficiencia.
Su forma esférica (cubierta de aluminio) está inspirada en el fullereno (estructura atómica de pentágonos y hexágonos). En la parte interna de la superficie lleva adheridos sensores piezoeléctricos para captar el ruido.
“A diferencia de una celda solar o un sistema eólico, que necesitan convertidores, los sensores hacen la conversión de forma automática: en el momento en que captan el ruido, lo convierten en salida eléctrica”, explicó el joven ingeniero.
El funcionamiento se basa en el efecto piezoeléctrico (del griego piezein, “estrujar o apretar”), fenómeno de deformación que ocurre en determinados cristales sintéticos o naturales, como el cuarzo.
“Al ser sometidos a tensiones o esfuerzos mecánicos, comúnmente por compresión, estos cristales sufren una deformación en alguna de sus caras por un juego interno de cargas en sus electrones, lo que da como resultado de la acción mecánica directa sobre ellos una diferencia de potencial (voltaje)”.
De polifluoruro de vinilideno
Los sensores que utiliza Torres Jurado, estudiante del Programa de Maestría y Doctorado en Arquitectura de la UNAM, no son de cuarzo, sino de polifluoruro de vinilideno (PVDF), un polímero termoplástico.
“Algunos se encuentran en las tarjetas de Navidad que al abrirlas empiezan a sonar, pues el efecto piezoeléctrico es reversible; es decir, los sensores pueden funcionar como un micrófono: captan el sonido, sufren presión y producen voltaje; o como una bocina: se les aplica voltaje (las tarjetas traen una pilita) para que reproduzcan una melodía grabada en una memoria”, señaló.
El universitario usa dos: los de disco, que captan el impacto directo (golpe) del ruido, y los de vibración, que hacen registros más precisos y finos. Ambos van intercalados en la esfera y conectados en forma paralela, de modo que si se avería alguno, los demás pueden seguir en funcionamiento.
En forma de esfera
En un inicio, Torres Jurado concibió su cosechador de energía como un pizarrón. Sin embargo, debido a que presentaba algunas desventajas (en un panel plano sólo hay presión en dos direcciones: incidente directo y rebote), lo rediseñó en consideración a la estructura del fullereno.
“Con esta esfera, que funciona como una membrana, se capta directamente el ruido en todas direcciones, incluso por reflejo de la pared y por la vibración del brazo que la sujeta contra ella”, afirmó.
El actual cosechador, que podría ser decorativo, es una estructura completa cubierta con lámina de aluminio para repujado. Los sensores piezoeléctricos se sueldan para colocarlos, con pegamento de silicón, en las caras o gajos, y se cablean internamente.
A continuación, toda la esfera se envuelve con mylar (tela sintética que se usa en rescates, pues mantiene hasta 90 por ciento el calor del cuerpo humano, o en la conservación de alimentos) para protegerla de la intemperie (no permite el paso del agua).
Circuito
El corazón de todo el proyecto es un circuito que contiene un rectificador que procesa la señal y manda el voltaje amplificado a una batería. Fue diseñado por Torres Jurado para recibir 100 milivoltios y, al amplificar la señal, tiene una salida de 3.6 volts. Lo que capta quizá sea poco, pero es constante. “No es lo mismo tener 1 milivoltio en un momento (un segundo), que constante, durante 12 horas”.
El ruido se captura in situ, se convierte en electricidad (corriente directa) y ésta se consume o almacena en el momento. Sólo habría que rediseñar el típico contacto para tener una toma de corriente directa. Actualmente, el estudiante de posgrado utiliza un adaptador para convertir a corriente directa de valor fijo lo que captan los sensores piezoeléctricos del cosechador de energía.
Al mandar la señal eléctrica de manera directa se desperdicia energía. Por eso, una siguiente etapa del proyecto es recolectarla en una batería o un supercapacitor.
¿Para qué alcanza el cosechador de energía? La meta inmediata del universitario es cargar un teléfono celular con él, aunque está convencido de que puede tener mayor alcance.
“Podría servir para iluminar un pasillo, incluso un edificio de la Unidad de Posgrado de la UNAM. Es cosa de volver a hacer pruebas con otros materiales”, explicó.
Pronto, lo presentará para acreditar la maestría en Arquitectura en el área de Tecnología. Después del examen profesional empezará los trámites para obtener la patente. Espera que a mediados de año ya tenga una aplicación real.
La meta es implementarlo en alguna zona del DF, de acuerdo con el Mapa de Ruido de la Ciudad de México, que se elaboró en la Universidad Autónoma Metropolitana unidad Azcapotzalco. “En todos los túneles del Viaducto y del Circuito Interior se podría captar ruido para iluminarlos”.
Si algún día se cosechara demasiado, se podría pensar en aprovecharlo en el alumbrado público o en casas de familias de escasos recursos que no tienen acceso a la electricidad. “Con esta tecnología no trato de fomentar el ruido en la urbe, sino de aprovechar esa energía sonora que se pierde”, aclaró.
En varias partes del mundo se han puesto en marcha alrededor de 50 proyectos para generar, mediante sensores piezoeléctricos, electricidad a partir del ruido. En Japón se implementó un sistema en los torniquetes del metro para que, en el momento de cruzarlos, los usuarios pisen un tapete con esos sensores y generen electricidad por presión mecánica.
Torre Soundscraper
En Los Ángeles, California, EU, se ha propuesto que la torre Soundscraper –diseñada por los franceses Julien Bourgeois, Olivier Colliez, Savinien de Pizzol, Cédric Dounval y Romain Grouselle– aproveche el ruido de esa urbe para generar electricidad. Esta idea fue desarrollada para la versión 2013 del concurso de rascacielos de la revista eVolo y obtuvo una mención honorífica.
A través de su fachada, la cual estaría rodeada por 84 mil “pestañas” que funcionarían como sensores, la torre podría captar, en función de su intensidad y dirección, el ruido proveniente del tráfico, de la construcción de otros edificios e incluso de los aviones, y transformarlo en electricidad.
Según los creadores del proyecto, la electricidad generada sería capaz de cubrir 10 por ciento de la demanda para el alumbrado público de Los Ángeles, el equivalente a 150 megavatios por hora. Asimismo, este sistema de energía renovable contribuiría a la reducción de las emisiones de dióxido de carbono.
Otro proyecto en México
En México, además del proyecto de Torres Jurado, se lleva a cabo otro en la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. En él, un sensor se flexiona como si fuera un trampolín de clavados; al soltarlo, las deformaciones resultantes se traducen en electricidad, la cual permite encender un led (diodo emisor de luz) y un reproductor MP3, así como cargar una batería AAA y un supercapacitor. Todas las pruebas han sido hechas en laboratorio, es decir, en condiciones controladas.
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