Investigadores de la Universidad Pública de Navarra crean prototipos de ultrabaja frecuencia para alimentar sensores y sistemas de control sin depender de baterías ni cables.
La Universidad Pública de Navarra (UPNA) ha desarrollado dispositivos electromagnéticos capaces de transformar vibraciones en energía eléctrica para alimentar sensores y sistemas de control de bajo consumo. El avance se ha logrado mediante levitación magnética en ultrabaja frecuencia, un ámbito poco explorado hasta ahora.
El equipo investigador de la Universidad Pública de Navarra ha diseñado y optimizado prototipos de pequeño tamaño que funcionan por debajo de 3 Hz. Se trata de un rango especialmente relevante porque muchas vibraciones reales son lentas y no pueden aprovecharse con tecnologías convencionales.
La investigación se ha llevado a cabo en el marco del proyecto HAR4BEST, financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y por la Unión Europea a través de los fondos NextGenerationEU. El trabajo ha sido impulsado por personal del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT2) y del Instituto de Smart Cities (ISC).
El objetivo del proyecto ha sido aprovechar una fuente de energía que está presente en numerosos entornos en forma de vibraciones mecánicas. Sin embargo, habitualmente no se reconvierte en electricidad útil y acaba desperdiciándose.
“Esta energía puede encontrarse en infraestructuras civiles, como puentes, en maquinaria industrial, en el transporte, en el movimiento humano o en fenómenos asociados al viento o al agua”, ha explicado la investigadora principal, Cristina Gómez Polo.
Los dispositivos diseñados, también llamados recolectores electromagnéticos, funcionan mediante el principio de la inducción electromagnética. Las vibraciones provocan un pequeño movimiento relativo entre un imán y una bobina, lo que genera corriente eléctrica.
De este modo, parte de la energía mecánica se transforma en electricidad que puede emplearse en aplicaciones de bajo consumo, como sensores o sistemas de control. Esto permite reducir cableado y disminuir la dependencia de baterías en sistemas de monitorización.
Actualmente existen dispositivos comerciales basados en tecnología piezoeléctrica, pero presentan limitaciones porque operan mejor a frecuencias superiores a 50 Hz. En la práctica, funcionan mejor cuando la vibración es rápida.
Sin embargo, muchas vibraciones reales en puentes, transportes o infraestructuras son más lentas. En estos casos, los dispositivos desarrollados por la UPNA ofrecen la posibilidad de ajustar su frecuencia característica en intervalos inferiores a 50 Hz, e incluso por debajo de 3 Hz.
Para alcanzar la ultrabaja frecuencia, el equipo ha utilizado levitación magnética. Este fenómeno permite sostener y guiar piezas con un rozamiento mínimo, lo que favorece una mayor eficiencia y una vida útil más larga al prescindir de componentes mecánicos sometidos a desgaste.
Además, los prototipos han sido diseñados con un criterio de bajo coste. Se ha reducido el uso de materiales estratégicos al emplear soportes magnéticos de acero o ferritas en lugar de imanes basados en tierras raras.
Otro de los resultados relevantes ha sido el desarrollo de herramientas de simulación y optimización en acceso abierto. Estos programas permiten probar distintas configuraciones y estimar cuánta potencia eléctrica puede generar cada diseño antes de fabricar el prototipo.
El equipo investigador ha subrayado que la tecnología electromagnética aplicada a recolectores vibracionales tiene una implantación todavía escasa, tanto en el ámbito industrial como en el académico. Por ello, disponer de herramientas abiertas y prototipos validados puede acelerar el avance en este campo.
El grupo 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 Cristina Gómez Polo y Eneko Garayo Urabayen.
Gracias a su tamaño reducido y a la potencia que generan, estos dispositivos se plantean como una solución para alimentar electrónica de bajo consumo eléctrico, contribuyendo a simplificar el despliegue y mantenimiento de sensores y sistemas de control.
