Electricidad Inalámbrica 2015
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de Ingeniería
Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Electricidad Inalámbrica
Desarrollo de Habilidades en el uso de la Tecnología, la Información y la
Comunicación.
Facilitador:
Juan Carlos Carmona Rendón
Presenta:
Lázaro Manuel Vargas Arroyo
Matricula: 201563473
Puebla, Pue.
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Electricidad Inalámbrica 2015
Índice
Introducción ______________________________________________________4
I.-Objetivos________________________________________________________5
II.- Nikola Tesla, la inspiración________________________________________5
2.1.-Transferencia inalámbrica de energía__________________________5
2.2.-Principales Investigadores___________________________________6
III.- Tecnología WiTricity _____________________________________________6
3.1.- Introducción a la tecnología witricity__________________________6
3.2.- Resonancia ____________________________________________7
3.3.- Experimento WiTricity ____________________________________7
3.4.- Funcionamiento del modelo WiTricity ________________________7
3.5.- Beneficios de la tecnología WiTricity _________________________8
3.51.- Alta eficiencia en transmisión de energía.___________________8
3.51.- Transferencia de energía sin importar obstáculos.____________8
3.51.- Transferencia de energía segura para personas y animales ____8
IV.- Otros beneficios de la tecnología WiTricity. ___________________________8
V.- Algunos ejemplos y aplicaciones comerciales actuales de la tecnología
WiTricity _________________________________________________________9
5.1.- Aplicaciones WiTricity en el transporte ________________________9
5.2.- Aplicaciones WiTricity en la industria ________________________10
5.3.- Aplicaciones WiTricity en medicina __________________________10
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Electricidad Inalámbrica 2015
5.4.- Aplicaciones WiTricity en lo militar__________________________10
VI. - Wireless Power Consortium______________________________________11
6.1.-Tecnología de carga inductiva______________________________11
6.1.-Tecnología de carga inalámbrica____________________________12
VII. - ubeam______________________________________________________12
VIII. - wattup______________________________________________________12
IX.-Conclusiones __________________________________________________13
Bibliografía_______________________________________________________14
Modelo APA______________________________________________________14
Modelo MLA______________________________________________________14
Bibliografía Imágenes______________________________________________15
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Electricidad Inalámbrica 2015
Introducción:
La electricidad fue uno de los descubrimientos más importantes en la historia de la
física, en la actualidad es fundamental disponer de la electricidad en nuestra vida
cotidiana y realizar diversas actividades con la ayuda de esta; aunque esto nunca
ha sido así, la electricidad ha recorrido un largo y duro camino para llegar a lo que
es hoy en día, gracias al trabajo de muchos hombres que han ido innovando esta
tecnología, hasta llegar a lo que es hoy en día donde las formas inalámbricas son
el común denominador de las grandes innovaciones, al grado de que se han
desarrollado trasmisores y receptores inalámbricos para toda clase de
dispositivos, utilizando tecnologías tales como Bluetooth o Wi-Fi para la
transmisión de datos. En la actualidad se está tratando de incorporar la
electricidad inalámbrica pero no se ha logrado trasmitir energía eléctrica a grandes
distancias, esto ayudara al medio ambiente ya que cesara la demanda de cobre o
aluminio así como también ayudara al ser humano a ocupar la electricidad en
otros medios naturales donde no se la había podido utilizar antes, aunque existen
métodos como el rayo láser y el de microondas que logran transmitir energías
eléctrica a través del aire pero no de manera eficiente. WiTricity es una empresa
que está investigando sobre este tema y ya ha generado algunos prototipos que
transmiten electricidad a través de resonancia magnética.
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Electricidad Inalámbrica 2015
Objetivos:
Desarrollar una investigación, en la cual se da a conocer una nueva forma
inalámbrica de transmitir electricidad a través de un fenómeno físico conocido
como resonancia magnética, sobre sus aplicaciones, ventajas y desventajas y
algunas otras tecnologías que estén innovando para la transmisión de energía
eléctrica sin cables.
Nikola Tesla, la inspiración
Todo comenzó con la Torre Wardenclyffe (también conocida como Torre Tesla)
fue el proyecto con lo que empezó todo esto de la electricidad inalámbrica, estuvo
operando entre 1901 y 1917 cerca de New York, aunque nunca fue completada
del todo. La idea de Tesla para este proyecto era experimentar con la telefonía
transatlántica, comunicaciones de radio y por su puesto la transmisión inalámbrica
de electricidad. Sin embargo respecto a la electricidad inalámbrica no se realizaron
avances significativos, porque el objetivo era usar la Tierra en su conjunto para
transportar la energía. Pero en algunos de sus proyectos logro cierto éxito, la torre
sufrió varios incendios, y durante la Primera Guerra Mundial se desmonto.
Transferencia de energía inalámbrica
La inducción magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos
generan campos eléctricos. Cuando un campo magnético genera una corriente
eléctrica en un conductor, aparece una Fem (Fem inducida) de modo que las
cargas del conductor se mueven generando una corriente. La principal fuente de
producción de electricidad en escala industrial, está basada en la inducción
electromagnética descubierta experimentalmente en 1831 por el Físico Michael
Faraday, quien intuyo que si la electricidad produce magnetismo, este a su vez,
genera electricidad.
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Electricidad Inalámbrica 2015
Sabemos que el principio de inducción magnética o inducción de campo cercano
es usada en los transformadores, motores eléctricos, generadores, entre otras,
pero en la actualidad diferentes compañías americanas como el E-Coupled, Wild
Charge, Powermat, Mojomobility, WiPower, ivolta, EnOcean, aprovechan la física
del acoplamiento por inducción de campo cercano y la combina con funciones de
comunicación y control desarrollando aplicaciones comerciales.
Principales Investigadores
Nicola Tesla desarrollo un equipo generador de alta frecuencia y alta tensión
llamado “bobina de tesla”, con el cual consiguió generar transferencia inalámbrica
de energía eléctrica mediante ondas electromagnéticas.
Tesla experimento con una gran variedad de bobinas y configuraciones,
generalmente esta bobinas generan tensiones de radiofrecuencia muy elevadas, y
por lo que dan lugar a coloridas descargas eléctricas en el aire de alcances de
pocos metros, lo que las viene haciendo muy espectaculares.
Un equipo formado por investigadores de los Departamentos de Física, Energía
Eléctrica y Ciencia Computacional y del Instituto para las Nanotecnologías del
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), han logrado con éxito la transmisión
de electricidad desde una fuente de energía hasta una bombilla situada a dos
metros de distancia, bautizada como WiTricidad.
Tecnología WiTricity
Introducción a la tecnología WiTricity
Un grupo de físicos del equipo del MIT (Massachusetts Institute of Technology)
dirigido por el profesor Marin Soljacic, logro la base teórica para la transferencia
inalámbrica de energía eléctrica en el 2005, pasando a la fase experimental en el
2007. Ellos comprendieron que la inducción que tiene lugar dentro de un
trasformador o algo parecido a él, podría transferir energía a mayores distancias
de forma inalámbrica a través de un fenómeno físico conocido como resonancia
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Electricidad Inalámbrica 2015
eléctrica. Los investigadores llamaron a esta tecnología “WiTricity”, de la unión de
las palabras en inglés Wifi (Wiresless fidelity, fidelidad sin cable) y electricidad
Resonancia
La resonancia es un fenómeno físico inherente a todos los cuerpos que
conocemos, por el cual tienden a vibrar preferiblemente a una determinada
frecuencia cuando se les excita externamente. Esto depende de la más y de la
elasticidad del cuerpo que estemos tratando de mover, por lo tanto cada cuerpo
tiene la suya.
Experimento WiTricity
El primer experimento se llevó a cabo en el año 2007 por investigadores del MIT
liderado por el profesor Marin Soljacic, en el cual encendieron una bombilla de
60w desde una fuente colocada a 2 metros de distancia, con absolutamente
ningún contacto físico entre el recepto y la fuente de alimentación.
Funcionamiento del modelo WiTricity
Un circuito está ubicado en un enchufe en la pared, el cual convierte la corriente
estándar de 50/60 Hertz en 10 MHz y alimenta a la bobina la cual no lleva núcleo.
La oscilación interna que la bobina trasmite, causa que esta emita un campo
magnético de 10 MHz.
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Electricidad Inalámbrica 2015
Beneficios de la tecnología WiTricity
Alta eficiencia de transmisión de energía
El modo de transferencia inalámbrica de energía es muy eficiente en distancias
que van de centímetros a varios metros, debido al fuerte acoplamiento de
resonancia de las bobinas. En muchas aplicaciones, la eficiencia excede el 90%.
La transferencia solo existe cuando es necesario, el dispositivo no necesita
capturar energía adicional.
Transferencia de energía sin importar obstáculos
La tecnología WiTricity traspasa obstáculos tales como madera, paredes de yeso,
plástico, textiles, vidrio, ladrillo, y el hormigón. También tiene la capacidad de
envolver obstáculos metálicos, lo cual lo convierte en un excelente medio de
transferencia de energía para un consumidor domiciliario, comercial o industrial.
Transferencia de energía segura para personas y plantas
Los campos magnéticos generados por la tecnología interactúan muy débilmente
con los organismos biológicos (personas y animales) científicamente es
considerada como segura.
El físico Sir John Pendry, explica que, los organismos biológicos en realidad
responden fuertemente a los campos eléctricos que a los magnéticos.
Otros beneficios de la tecnología WiTricity
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Electricidad Inalámbrica 2015
Recarga automática de las baterías de dispositivos.
Eliminación de los cables de energía, difíciles de manejar y costosos.
Menos contaminación para el medio ambiente reduciendo el uso de las pilas
desechables así como los desechos de cables y alambrado.
Algunos ejemplos y aplicaciones comerciales actuales de la tecnología WiTricity
Las aplicaciones de esta compañía se centran en evitar el uso de baterías y
cables para conectar a la pared.
La intensión de estos productos es que en una habitaciones exista solamente un
emisor de energía y este a su vez pueda alimentar a todos los aparatos que se
encuentran en ella.
Aplicaciones WiTricity en el transporte
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Electricidad Inalámbrica 2015
Se establecerían estaciones de recarga para vehículos eléctricos e híbridos tanto
de pasajeros como comerciales, en estacionamientos de casas, oficinas y
comercios. Actualmente WiTricity ofrece carga inalámbrica para vehículos
eléctricos existentes como carros de golf y vehículos industriales.
Aplicaciones WiTricity en la industria
En la industria se utilizaría comunicación inalámbrica e interconexión a través de
rotación y movimiento, que alimentarían a robots, maquinas envasado, maquinaria
de montaje, herramientas, etc. Y esto ocasionaría que la producción sea más
eficiente ya que gran parte del deterioro de estas máquinas se debe al deterioro
de sus cables de conexión.
También se usaría en ambientes agresivos como en la perforación, extracción,
bajo el agua, etc. Ya que no es posible y practico usar cableado.
Carga automática e inalámbrica para robots móviles, vehículos guiados
automáticamente, eliminación de mecanismos complejos de acoplamiento, y mano
de obra intensa y la situación de recarga de baterías, así como conexión para
sensores y actuadores inalámbricos.
Aplicaciones WiTricity en Medicina
En la medicina se utilizaran interconexiones eléctricas inalámbricas para
dispositivos médicos de asistencia ventricular, marcapasos, desfibriladores y de
más.
También para eliminar los ´problemas de esterilización relacionados con baterías
extraíbles y sellar herméticamente el dispositivo eliminando así los puertos de
entrada de carga.
Un neuroestimulador se puede cargar de manera inalámbrica, lo que lo hace una
experiencia más cómoda de carga para los pacientes.
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Electricidad Inalámbrica 2015
Aplicaciones WiTricity en lo Militar
En el ámbito militar se puede usar la carga automática de la más alta tecnología
como pueden ser sensores encubiertos, robots móviles no tripulados y aviones, en
una soldado puede usar un chaleco para cargar las baterías centrales mientras
está sentado en el vehículo de transporte, también de un vehículo a otro no
tripulado como puede ser en aire, tierra o submarinos
Wireless Power Consortium
Fue creado en diciembre del 2008 por un grupo importante de empresas en
electrónica de consumo las cuales crearon Wireless Power Consortium que
establecieron Qi como la norma mundial para la energía inalámbrica.
Los miembros de la WPC incluyen a BlackBerry, Nokia, Panasonic, Toshiba,
Samsung, Sony, Energizer, Motorola, LG, HTC, etc. Qi ha lanzado más de 200
nuevos productos de carga inalámbrica al mercado, los cuales están disponibles
en América del Norte, América del Sur, Así, Europa, India, África y Australia.
La tecnología Qi es simple, eficaz y segura, tiene una gran gama de dispositivos,
desde teléfonos inteligentes hasta aparatos de cocina inalámbricos, combina
tecnologías tanto de inducción y de resonancia.
Tecnología de carga inductiva
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Electricidad Inalámbrica 2015
La carga pasa por un transmisor y un receptor colocado entre una bobina
estrecha, por lo general están separados por la carcasa exterior de ambos
dispositivos. Las bobinas deben estar alineadas para realizar la conexión. Algunos
transmisores Qi utilizan un sistema de multibobina, lo cual elimina la necesidad de
alinear el dispositivo en la zona de carga.
Tecnología de carga inalámbrica
Se basa en los principios de la carga inductiva, eliminando el requisito de primer
contacto. El transmisor tiene la capacidad de detectar y cargar receptores Qi
existentes a una distancia mayor la cual es 45 mm. Esta libertad hace ideal la
carga para aplicaciones tales como el montaje de un cargador debajo de una
mesa, escritorio o incrustar la tecnología más profundamente en un dispositivo.
Qi abarca las ventajas de ambas tecnólogas tanto de carga inductiva como
resonantes, en un estándar versátil que erradica la batería muerta. Debido a que
estas tecnologías tienen casos de uso y beneficios únicos, Qi está tratando de
incorporar estas tecnologías para ofrecer servicios innovadores y de
características eficientes en la energía y la posibilidad de que esta sea rentable.
UBeam
Se basa en la transmisión de energía por medio de ultrasonidos. El problema de
esta tecnóloga es que no puede atravesar paredes, pero si grandes distancias a
través del aire.
La idea de uBeam es que los smartphones o portátiles que llevemos, monten
baterías más pequeñas. uBeam no cuenta con demasiados apoyos para sacar
adelante su proyecto, pero el proyecto parece demasiado sólido.
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Electricidad Inalámbrica 2015
WattUp
Este sistema funciona con ondas de entre los 5.7 GHz y los 5.8 GHz, que luego
se transforman en energía. Funciona con un Router el cual envía una señal a
dispositivos compatibles, el cual ofrece entre 1 watio y 4 watios, dependiendo de la
distancia la cual tiene como máximo 4.5 metros y hasta 12 dispositivos con
disponibilidad de cargar.
El problema con este proyecto es que el Router que emite la señal es demasiado
aparatoso, pero parece que se puede hacer más compacto. Aunque WattUp
cuenta con socios de bajo perfil como Foxconn o Haier, está buscando ampliarse
a un campo más grande y socios más destacados.
Conclusión:
La electricidad inalámbrica es una nueva y emocionante frontera que propone
nuevas posibilidades para los fabricantes y consumidores de todo el mundo. Ésta
frontera nueva tendrá un impacto en el mercado y en el diseño de productos;
incluso, ofrecerá ahorros ambientales, simplificará la interfaz humana con la
infraestructura y generará formas nuevas de interactuar con el diseño de
dispositivos y productos complementarios. Aunque aún no hay muchos avances
significativos muchas empresas están trabajando para que esta nueva tecnología
sea una realidad en poco tiempo, esto nos servirá de mucha ayuda no solo a
pocos si no a demasiada gente, y creara nuevas oportunidades en la industria y en
el campo laboral y esto va muy de la mano con los autos eléctricos e híbridos, los
materiales usados en la fabricación de cables, alambres, etc. serán empleados en
otras cosas y esto ayudara en el cuidado del medio ambiente, también esta
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Electricidad Inalámbrica 2015
tecnología ayudara a usar la electricidad en campos donde antes nunca se había
podido usar, como en el agua para las extracciones de petróleo, en fin, la
electricidad inalámbrica ya está a la vuelta de la esquina y con un poco más de
trabajo llegara a ser realidad en poco tiempo.
Bibliografía:
https://prezi.com/aciwdchk8d3p/electricidad-inalambrica-tesis-terminada-witricity/
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Modelo APA
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Modelo MLA
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