Se genera electricidad al andar

Un prototipo funcional de placa piezoeléctrica que permite generar electricidad a través de las pisadas de las personas mientras caminan fue desarrollado por alumnas de la carrera de ingeniería ambiental de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología (UPIBI), del Instituto Politécnico Nacional (IPN).

Se trata de un dispositivo que asemeja una loseta (de 30 por 30 centímetros) y que podría ser instalado al aire libre —calles de la Ciudad de México— o espacios cerrados —como el Sistema de Transporte Colectivo Metro—, con la finalidad de generar electricidad para que alimente los sistemas de iluminación, gracias a la gente que transita en esos espacios. Ello supondría un ahorro en el consumo energético y un impacto positivo directo al medio ambiente.

El proyecto propone instalar el desarrollo tecnológico en el Corredor Madero, en el Centro Histórico de la Ciudad de México, donde transitan alrededor de 250 mil personas diariamente. La electricidad que ellos generarán al caminar por ese corredor significaría una disminución de 10 mil 483 toneladas anuales en la emisión de dióxido de carbono (CO₂) al medio ambiente, de acuerdo con las estimaciones realizadas como parte de la investigación.

El prototipo fue diseñado por las alumnas Sandra Marcela Rojas Gutiérrez, Selene Guadalupe Gálvez Salazar y Viviana Molina Arreola, quienes desarrollaron la idea como parte del taller de energías alternas y después le dieron continuidad como proyecto de titulación bajo la asesoría del maestro Saúl Hernández Islas, jefe de la carrera de ingeniería ambiental, y el ingeniero Engelbert Eduardo Linares González, jefe de carrera de ingeniería biomédica.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Viviana Molina Arreola, egresada de la carrera de ingeniería ambiental, explicó que la idea de aprovechar la energía mecánica que suponen las pisadas de las personas al caminar les surgió un día mientras caminaban por la escuela.

“Sabíamos de la existencia de la tecnología y se nos ocurrió aprovecharla de este modo mientras caminábamos por la escuela. Al documentarnos, encontramos que el proyecto es innovador porque no existe una aplicación similar en México, así que nos propusimos llevarlo hasta la etapa de prototipado”.

A su vez, Selene Guadalupe Gálvez Salazar dijo que tras elegir un lugar donde se instalaría su prototipo, visualizaron cuáles eran sus necesidades energéticas y qué características deberían cumplir las placas para satisfacer esa demanda de electricidad.

“Investigamos y encontramos que se necesitan 124.8 kilowatts por día para abastecer el sistema de luminarias de la calle Madero y que si instalamos 16 mil 624 placas de 60 por 60 centímetros —para abarcar todo el corredor— generaríamos 57 mil 452 kilowatts al día, es decir, tendríamos un excedente de más de 90 por ciento que podría ser utilizado para otras edificaciones del gobierno capitalino.

¿Cómo funciona la tecnología?

De acuerdo con las alumnas, la literatura científica reporta que diversos cristales y cerámicas generan un potencial eléctrico en respuesta a un estímulo mecánico, en este caso la presión de la pisada. Ellas eligieron un material con base en cristales PZT ya que cuentan con mayor capacidad de carga piezoeléctrica.

El ingeniero Engelbert Eduardo Linares González explicó a la Agencia Informativa Conacyt que cuando las alumnas desarrollaron toda la parte teórica y seleccionaron los materiales que utilizarían para construir su prototipo, se les asesoró en el arreglo de la placa.

“El primer paso fue desarrollar el arreglo de los elementos piezoeléctricos, los caracterizamos para determinar su voltaje o diferencia de potencial que generan a raíz de la pisada del peatón, después determinamos la cantidad de unidades piezoeléctricas —60— y el arreglo que llevarían al interior de la placa, en este caso se determinó un arreglo serie paralelo”.

Bajo esos lineamientos, concretaron una configuración de apilamiento modo 33 —presión estimada por la pisada—, es decir, la placa al ser pisada experimenta una presión que la polariza en la misma dirección y de ese modo puede dirigir la energía generada hacia un sistema de almacenamiento integrado por pilas de tipo seco.

Por su parte, el maestro en ciencias Saúl Hernández Islas precisó que el prototipo contempla un sistema de almacenamiento de energía con base en pilas de tipo seco, debido a que el mayor tránsito de usuarios sobre la calle Madero se da durante el día, cuando las luminarias no se encuentran activas.

“De ese modo se aprovecha al máximo la generación de energía, pues se almacena y se hace uso de ella cuando se requiere. Además es la mejor opción si se considera el gran excedente de energía que se tendrá”.

En busca de recursos para un segundo prototipo

Al tratarse del primer prototipo, las alumnas del IPN y sus asesores identificaron durante las pruebas de funcionamiento —iluminación de leds a partir de la placa y medición de la corriente mediante un osciloscopio— algunas áreas de oportunidad, y en una segunda etapa buscarán optimizar su diseño a través de materiales más resistentes y mejorar la generación de corriente incrementando el área de presión mediante placas más grandes (60 por 60 centímetros).

“Trabajaremos para afinar la respuesta de cada una de las celdas, optimizaremos el área de contacto, es decir, a mayor espacio ocupado por las celdas al interior de la placa, tendremos mayor generación de energía y pondremos énfasis en los materiales para utilizar, aquellos que sean más resistentes a las condiciones ambientales”, dijo Engelbert Eduardo Linares González.

Por su parte, las jóvenes Viviana Molina y Selene Gálvez explicaron que para avanzar a la segunda fase del proyecto se encuentran en búsqueda de recursos ya que el desembolso para el primer prototipo corrió por su cuenta y con apoyo de los profesores; no obstante, en la segunda etapa buscan construir al menos cuatro placas e instalarlas en algún corredor de la escuela para probarlas iluminando algunas de las lámparas de sus pasillos.

“Pudimos solventar el desarrollo del primer prototipo gracias a que las alumnas estuvieron dispuestas a poner de su bolsa para sacar adelante el proyecto y nosotros las apoyamos con algo de recursos. Sin embargo, para construir cuatro placas e instalarlas en un pasillo, ya con un arreglo eléctrico funcional, requerimos entre 30 y 35 mil pesos”, dijo el maestro Saúl Hernández Islas.

Finalmente, señaló que el proyecto ya fue presentado al licenciado Martín Gutiérrez Lacayo, coordinador ejecutivo de la Comisión Ambiental de la Megalópolis (Came); no obstante, no hay nada concreto para seguir perfeccionando el prototipo e implementarlo en el corredor Madero como se propuso.

Fuente: CONACYT.