La UPNA desarrolla dispositivos electromagnéticos para convertir vibraciones en energía eléctrica

Banco de pruebas en el Laboratorio de Materiales de la UPNA para provocar vibraciones y comprobar cuánta energía eléctrica genera el recolector (parte superior del dispositivo central) en condiciones controladas.

Los dispositivos diseñados durante el proyecto, también llamados recolectores, aprovechan la inducción electromagnética: las vibraciones provocan un pequeño movimiento entre un imán y una bobina y ese movimiento relativo genera corriente eléctrica. De este modo, parte de la energía mecánica disponible se transforma en electricidad que puede emplearse en aplicaciones de bajo consumo, como los ya mencionados sensores o sistemas de control.

"Aunque existen dispositivos disponibles comercialmente basados en tecnología piezoeléctrica -indica Cristina Gómez Polo-, presentan una limitación en su frecuencia característica de operación, superior a 50 Hz". En la práctica, esto significa que estos dispositivos funcionan mejor cuando la vibración es rápida, es decir, cuando se repite más de 50 veces por segundo. Sin embargo, muchas vibraciones reales en puentes o transportes son más lentas, por lo que ese tipo de tecnología puede rendir peor en esos casos.

Los recolectores electromagnéticos del proyecto ofrecen la posibilidad de ajustar su frecuencia característica (el ritmo de vibración para el que los dispositivos están diseñados y en el que generan más energía eléctrica) en el intervalo de baja frecuencia, inferior a 50 Hz (o lo que es lo mismo: vibraciones lentas por debajo de 50 veces por segundo). Además, ofrecen "un buen nivel de energía generada, una construcción pensada para una larga vida útil, al prescindir de piezas mecánicas que se desgastan, y un diseño de bajo coste", añade la investigadora.

Herramientas en acceso abierto

Como uno de los principales resultados, el equipo ha desarrollado herramientas de simulación (o programas informáticos) para el diseño y la optimización de estos dispositivos. El proyecto pone estas herramientas a disposición de la comunidad científica en repositorios de acceso abierto, con el propósito de facilitar su uso por parte de personal investigador y tecnólogo que trabaja en la captación de energía vibratoria.

A partir de dichas herramientas, el proyecto ha diseñado y construido prototipos de recolectores electromagnéticos de ultrabaja frecuencia (inferior a 3 Hz) y baja frecuencia (inferior a 50 Hz). Para alcanzar el rango de ultrabaja frecuencia, usan un fenómeno conocido como la levitación magnética, que consiste en imanes colocados de tal manera que sostienen y guían el movimiento de piezas con mínimo rozamiento.

Asimismo, los dispositivos son "de bajo coste, pues se reduce el uso de materiales con elementos estratégicos, mediante soportes magnéticos de acero o el empleo de ferritas en vez de imanes basados en tierras raras", tal como asegura la investigadora principal.

Tecnología poco implantada

El equipo subraya, además, que la tecnología electromagnética aplicada a recolectores vibracionales presenta "una implantación escasa" tanto a nivel industrial como en el ámbito académico. En este último, "son pocos los grupos que publican avances científico-tecnológicos en recolectores vibracionales basados en tecnología magnética", subraya Cristina Gómez Polo. De ahí el interés en disponer de herramientas abiertas y prototipos validados para acelerar el trabajo en este campo.

El equipo de investigadores de este proyecto está compuesto por: Juan Jesús Beato López, David Gandía Aguado, Jorge Gómez Hurtado, Juan Carlos Jorge Ulecia, Iñaki Pérez de Landazábal Berganzo, Isaac Royo Silvestre, Santiago Taínta Ausejo y Mihai Tibu, bajo la dirección de la investigadora Cristina Gómez Polo y Eneko Garayo Urabayen.