Este documento describe la tecnología de transferencia inalámbrica de energía para proporcionar energía eléctrica a dispositivos sin necesidad de cableado. Se basa en el acoplamiento magnético resonante entre dos objetos sintonizados a la misma frecuencia, permitiendo la transferencia eficiente de energía. Tiene aplicaciones como la carga de dispositivos móviles y vehículos eléctricos. Aunque tiene ventajas como no requerir cableado, aún se necesita mejorar la distancia de transferencia y reducir efectos térmicos en el

1. TRANSFERENCIA INALÁMBRICA DE
ENERGÍA PARA PROPORCIONAR ENERGÍA
ELÉCTRICA
Alina Guerrero Fernández de Córdova
Escuela de Informática, Facultad de Ingeniería
Universidad de Cuenca
Cuenca, Ecuador

2. AGENDA
 Introducción
 Visión general
 Objetivo
 Antecedentes
 Conceptos
 Desarrollo y experimentación
 Modelo del sistema
 Aspectos Físicos
 Seguridad
 Aplicaciones, avances y futuro
 Conclusiones

3. INTRODUCCIÓN
 La electricidad hoy en día ocupa un papel fundamental
en la vida de la humanidad, podría decirse que el
funcionamiento del mundo depende de esta.
 Se encuentra presente en la bombillas eléctricas y las
lámparas de las calles que proporcionan luz, los
televisores, radios, teléfonos, electrodomésticos, los
complejos sistemas de producción de muchas
industrias, los computadores, los sistemas de transporte
de algunos países, los vehículos híbridos y por
supuesto todos aquellos dispositivos electrónicos que
dependen de una batería que debe estar cargada como
lo son cámaras, teléfonos celulares, tabletas,
computadores portátiles, entre otros.

4. INTRODUCCIÓN
 Sin lugar a dudas, se tiene una dependencia
completa hacia este recurso considerado un
servicio básico para la vida de las personas, por lo
que los gobiernos tienen como obligación proveer a
sus ciudadanos con este servicio.

5. INTRODUCCIÓN
 Asumiendo el hecho de que hoy en día la energía eléctrica es
ampliamente asequible, surge otro problema, la dependencia
al cableado, el medio que permite transmitir la energía para
alimentar los dispositivos, es ahora un limitante.
 Partiendo de estos antecedentes surge un campo de
investigación, la posibilidad de transmitir energía a través del
medio aire que permita alimentar de energía eléctrica a los
equipos que la necesiten para funcionar, eliminando la
necesidad de cableado.

6. VISIÓN GENERAL: OBJETIVO
 El objetivo principal de transmitir energía
inalámbricamente es liberar a los dispositivos de la
dependencia de un cargador o de cableado para
poder permanecer funcionales.
 A la tecnología que permite transmitir energía a
través del medio aire, se le conoce como witricidad
o witricity, un acrónimo de wireless electricity y es
concretamente el hecho de poder proporcionar
energía eléctrica a diferentes dispositivos
inalámbricamente.

7. VISIÓN GENERAL: OBJETIVO

8. VISIÓN GENERAL: ANTECEDENTES
 Alrededor de los años 1900, el ingeniero visionario Nikola
Tesla, fue el pionero en cuanto a ideas y experimentos para
distribuir energía a lo largo de grandes distancias
aprovechando la ionosfera de la Tierra. Se proponía usar un
campo electromagnético de cierta frecuencia como el medio
por el que la energía viaja, sus descubrimientos fueron de gran
importancia y su teoría fue la base para el desarrollo de la
witricidad.

9. VISIÓN GENERAL: CONCEPTOS
 Resonancia
 Es la tendencia de un sistema a oscilar en una mayor
amplitud en unas frecuencias que en otras, a estos se
les conoce como sistemas resonantes, y en dichas
frecuencias incluso pequeñas fuerzas dirigidas pueden
causar grandes amplitudes de oscilación.
 Acoplamiento magnético resonante
 El acoplamiento magnético ocurre cuando dos objetos
son capaces de intercambiar energía a través de sus
campos magnéticos oscilantes. Todos los resonadores
u objetos con esta capacidad tendrán un factor Q que
caracteriza su ancho de banda relativo a su frecuencia
central.

10. VISIÓN GENERAL: DESARROLLO E
IMPLEMENTACIÓN
 Basados en la investigación de Tesla, un equipo del MIT encabezado
por el profesor Marin Soljacic, ha dedicado varios años a la
investigación y el desarrollo de una tecnología que permita transmitir
energía desde una fuente a un dispositivo inalámbricamente.

11. VISIÓN GENERAL: DESARROLLO E
IMPLEMENTACIÓN
 Su investigación se centró en la transmisión de
energía a través de resonancias magnéticas
altamente acopladas, siendo el concepto básico,
que dos objetos que tienen la misma resonancia en
un régimen estrictamente acoplado tienden a
intercambiar energía eficientemente, con una
disipación mínima.

12. VISIÓN GENERAL: DESARROLLO E
IMPLEMENTACIÓN
 El experimento realizado en 2006, fue el encendido de una bombilla
de 60W desde una fuente de alimentación situada a siete pies de
distancia. El diseño consiste en dos bobinas auto-resonantes
formadas de aros de cobre de 50 cm. de diámetro, la primera bobina
que actúa de fuente es acoplada inductivamente a un circuito
oscilador, la otra bobina se incorpora a la carga, en este caso la
bombilla.

13. VISIÓN GENERAL: MODELO DEL SISTEMA
 La witricidad se basa en un fuerte acoplamiento entre
objetos electromagnéticos resonantes para la
transferencia inalámbrica de energía entre ellos.
 El sistema consta de transmisores y receptores que
contienen antenas de bucle magnético exactamente
sintonizados a la misma frecuencia.
 La baja frecuencia permite cubrir distancias de medio
rango sin daño a objetos externos y con libertad de
colocación entre emisor y receptor.
 Para describir esta tecnología se usa el acrónimo HR-
WPT de sus siglas en inglés, Highly Resonant –
Wireless Power Transfer.

14. VISIÓN GENERAL: MODELO DEL SISTEMA
Diagrama de bloques del sistema de transferencia de energía
inalámbrica

15. VISIÓN GENERAL: ASPECTOS FÍSICOS


16. VISIÓN GENERAL: ASPECTOS FÍSICOS
 Resonadores acoplados
 Si dos resonadores están localizados en proximidad uno de
otro de manera que se acoplen entre ellos, se puede transferir
energía, la eficiencia de esta transmisión depende de las
características de cada resonador y del factor de
acoplamiento k.

17. VISIÓN GENERAL: ASPECTOS FÍSICOS


18. VISIÓN GENERAL: ASPECTOS FÍSICOS


19. VISIÓN GENERAL: SEGURIDAD
 Este sistema usa campos magnéticos oscilantes,
que con el diseño adecuado mantienen sus niveles
dentro de los permitidos y cumplen las normas que
rigen a cualquier dispositivo.
 Organismos que rigen estas normas:
 Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)
 World Health Organization (WHO)
 International Commission on Non-Ioninzing Radiation
Protection (ICNIRP)
 Comisión Federal de Comunicaciones (FCC)

20. APLICACIONES, AVANCES Y FUTURO
 Ventajas
 No se tienen efectos dañinos para la salud de las
personas o animales.
 La transmisión de energía se lleva a cabo entre los
objetos acoplados en resonancia.
 Se elimina la dependencia de cableado para alimentar
los dispositivos y estos permanecen cargados todo el
tiempo.
 Sistema eco-amigable.

21. APLICACIONES, AVANCES Y FUTURO
 Desventajas
 Limitación en cuanto a distancia debido al
debilitamiento del campo magnético.
 Posible generación de energía térmica en el ambiente.
 La condición de resonancia siempre debe ser satisfecha
so pena de falla del sistema.
 Se puede ver afectado por la presencia de materiales
ferromagnéticos.

22. APLICACIONES, AVANCES Y FUTURO
 Aplicaciones
 Carga de dispositivos móviles
 Alimentación de computadores, televisores,
equipos, maquinaria industrial
 Dispositivos médicos

23. APLICACIONES, AVANCES Y FUTURO
 Dispositivos militares
 Nanorobots
 Carga de vehículos eléctricos e híbridos, hasta la
fecha se tienen ya vehículos que funcionan con
este sistema en las marcas Mitsubishi, Audi y
Toyota.

24. APLICACIONES, AVANCES Y FUTURO
 Últimos avances
 En enero de 2013, la compañía Fulton Innovation
demostró en el CES (Consumer Electronics Show) sus
avances en cuanto a tecnología de transferencia de
energía inalámbrica, presentado una tableta capaz de
recibir a la vez de transmitir energía.
 El KAIST (Korea advanced Institute of Science and
Technology) presento en febrero de 2013, su desarrollo
de la tecnología WPT para ser aplicada a sistemas de
transporte con vías férreas, puertos, transporte
aeroportuario entre otros. Lograron proveer de 180kW
de energía remotamente lo cual permite movilizar
vehículos a una velocidad constante y estable.

25. APLICACIONES, AVANCES Y FUTURO
 Últimos avances
 Existe aún mucho campo de investigación para esta
tecnología que tiene poco tiempo de su
comercialización. Para el futuro se debería trabajar en
producir fuentes de witricidad más pequeñas y con
mayor capacidad, pensar además en sistemas a mayor
escala que podrían implementarse en áreas abiertas,
como las calles y plazas para mantener alimentados
los dispositivos.
 Implementación real en sistemas de transporte a gran
escala.
 Otro proyecto a gran escala podría ser implementar
este sistema en las vías para que los carros que
circulen pueden alimentarse mientras viajan.

26. CONCLUSIONES
 Esta tecnología que desde hace más de 100 años
fue concebida por Tesla, hoy en día se encuentra
en pleno desarrollo debido a la necesidad de dejar
de depender de cableado.
 La resonancia es la base para la implementación
de este sistema, que basa su transmisión de
energía en el acoplamiento magnético resonante
de dos objetos que resuenan a una misma
frecuencia, permitiendo que sus campos se
acoplen y transfieran energía entre ellos,
disipándose mínimamente en el entorno externo.

27. CONCLUSIONES
 Este sistema demostró ser eficiente y no causar
daños a la salud humana o al entorno, sin interferir
con otros equipos
 Las aplicaciones son innumerables, por lo que el
trabajo debería centrar en mejorar el sistema para
hacerlo más poderoso.
 Es así que este campo es prometedor para realizar
investigación y desarrollo, puesto que en el futuro
tendrá muchas más aplicaciones.

28. REFERENCIAS
 Highly Resonant Wireless Power Transfer: Safe, Efficient, and over Distance - highly-
resonant-power-transfer-kesler-witricity-2013.pdf. Recuperado 2 de junio de 2013, a
partir de http://www.witricity.com/pdfs/highly-resonant-power-transfer-kesler-witricity-
2013.pdf
 Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances. Recuperado 2 de
junio de 2013, a partir de
http://www.sciencemag.org/content/317/5834/83.full?searchid=1&HITS=10&hits=10&res
ourcetype=HWCIT&maxtoshow=&RESULTFORMAT=&FIRSTINDEX=0&fulltext=Wireles
s%20Power%20Transfer%20via%20Strongly%20Coupled
 WiTricity Corp. — WiTricity Intellectual Property. Recuperado 29 de abril de 2013, a partir
de http://www.witricity.com/pages/intellectual-property.html
 Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer. Recuperado 2 de junio de
2013, a partir de http://www.mit.edu/~soljacic/wireless-power_AoP.pdf
 http://www.witricity.com/
 The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) (2013, February 12).
Wireless power transfer technology for high capacity transit. ScienceDaily. Recuperado 7
de Julio de 2013, a partir de http://www.sciencedaily.com-
/releases/2013/02/130212210120.htm
 Fulton Innovation demostrates latest wireless power breakthoroughts al CES 2013.
(2013, January 8) Recuperado 7 de Julio de 2013, a partir de
http://www.gizmag.com/fulton-innovation-wireless-power/25691/