La carga inalámbrica ya existe desde hace algún tiempo. Lo más probable es que, si tiene un teléfono inteligente insignia o un automóvil eléctrico nuevo, ya esté familiarizado con él. Pero, ¿qué es y cómo funciona?

Para llegar al fondo, tendremos que saludar a un viejo amigo: el magnetismo.

Las maravillas de la inducción

La carga inalámbrica, como su nombre lo indica, significa que ya no necesita un cable para conectar el dispositivo a una fuente de alimentación. El cargador crea un campo magnético que su dispositivo puede absorber para obtener energía, evitando la necesidad de un cable.

La mayor parte del trabajo lo realizan las bobinas: hay una bobina especial en el cargador (que suele ser una almohadilla de algún tipo) y otra en el dispositivo.

Cuando coloca un dispositivo en una plataforma de carga inalámbrica, una pequeña bobina en el dispositivo recibe y recolecta energía del campo magnético y la usa para alimentar la batería. Se ve algo como esto:

Las bobinas (en los circuitos eléctricos) suelen ser herramientas circulares o cilíndricas diseñadas para producir un campo magnético. Ejemplo de una bobina de cargador. Créditos de imagen: Vishay Intertechnology.

Todo funciona gracias a las maravillas de la física. La corriente alterna se envía a la bobina de inducción dentro del cargador. La carga eléctrica en movimiento crea un campo magnético. La magnitud de la corriente alterna siempre fluctúa hacia arriba y hacia abajo, lo que también hace que la fuerza del campo magnético fluctúe.

Esto sucede en la bobina del cargador. Luego, este campo magnético alterno es captado por la bobina de su dispositivo, lo que crea una corriente eléctrica alterna secundaria.

Las baterías solo pueden funcionar con corriente continua, por lo que esta corriente alterna luego debe pasar por un rectificador, donde se transforma en corriente continua ahora, finalmente, se puede usar para cargar la batería.

Corriente alterna (AC) vs corriente continua (DC). La corriente eléctrica alterna fluye a través del solenoide, produciendo un campo magnético cambiante. Este campo hace que una corriente eléctrica fluya en un bucle de alambre por inducción electromagnética. Créditos de imagen: Ponor / Wiki Commons.

La carga inalámbrica a veces también se denomina carga inductiva, porque la energía se transfiere a través del acoplamiento inductivo. La inducción electromagnética (y los dispositivos que utilizan acoplamiento inductivo) se utilizan ampliamente en dispositivos como motores y generadores eléctricos.

Carga inalámbrica moderna

Los orígenes de la inducción se remontan a los experimentos de Michael Faraday en 1831. James Clerk Maxwell la describió matemáticamente como la ley de inducción de Faraday, y las ecuaciones resultantes son uno de los principios esenciales del electromagnetismo.

Nikola Tesla logró transmitir electricidad a través del aire utilizando un acoplamiento resonante-inductivo, pero la tecnología no era eficiente y desperdiciaba mucha energía. La transferencia de potencia por inducción se utilizó por primera vez en 1894 cuando M. Hutin y M. Le-Blanc propusieron un aparato y un método para impulsar un vehículo eléctrico. Estaban bastante adelantados a su tiempo, y los motores de combustión demostraron ser más populares durante los siguientes cien años, aunque eso está cambiando nuevamente en la actualidad.

La década de 1980 demostró ser un punto fundamental para la carga inalámbrica. Varios grupos de investigación de California, Francia y Alemania crearon autobuses que podían cargarse de forma inalámbrica. Aunque la tecnología no recibió mucha atención en ese momento, allanó el camino para lo que tenemos ahora.

En 2006, el MIT comenzó a utilizar el acoplamiento resonante, lo que garantiza que se puedan enviar grandes cantidades de energía a unos pocos metros sin radiación. Este fue un punto de inflexión para los dispositivos comerciales. Solo dos años después, en 2008, se estableció el Wireless Power Consortium y en 2010 establecieron el estándar de carga Qi, que hoy en día es el protocolo de carga inalámbrica más común. Hoy en día, se ha vuelto bastante común para pequeños dispositivos electrónicos de consumo, como teléfonos inteligentes y cepillos de dientes eléctricos, pero también para dispositivos más grandes, como automóviles eléctricos.

Los teléfonos inteligentes y los relojes inteligentes ya se cargan de forma rutinaria con equipos inalámbricos. Debido a la forma en que funcionan los campos magnéticos (la potencia disminuye muy rápidamente con la distancia), el cargador debe estar muy cerca.

Las ventajas de la carga inalámbrica

La carga inalámbrica es preferible a la carga convencional por varias razones. Protege las conexiones alrededor de los dispositivos del agua, el oxígeno y los daños mecánicos, ya que los componentes electrónicos están cerrados. No hay más riesgo de aflojar y dañar el enchufe de su dispositivo.

También hay una gran ventaja de no abarrotar el lugar con más cables y alambres, lo que lo hace un poco más conveniente. Ya no hay riesgo de que se rompa el cable cargador ya que, bueno, ya no hay más cable cargador.

Para los autos eléctricos, es algo realmente ingenioso porque puede estacionar su automóvil sobre una unidad de carga, sin necesidad de enchufarlo. Los sistemas de carga inductivos también pueden operarse automáticamente, sin necesidad de que las personas los enchufen y desconecten, lo que no solo ahorra tiempo. pero conduce a una mayor confiabilidad.

Primer plano de cargo de estacionamiento inalámbrico de automóviles eléctricos en el Salón del automóvil de Tokio 2011.

Parece que la carga inalámbrica ofrece muchas ventajas. Sin embargo

Las desventajas de la carga inalámbrica

Las principales desventajas de la carga inalámbrica son el tiempo y el dinero: la carga inalámbrica es más lenta (alrededor de un 15 % más lenta cuando se suministra la misma potencia) y los cargadores también son más caros, ya que requieren componentes más complejos.

Pero también hay otros inconvenientes. Para empezar, realmente no puede mover el dispositivo mientras se carga, debe permanecer allí. También está el problema de los estándares: relativamente pocos dispositivos son compatibles con cargadores inductivos, aunque esto está empezando a cambiar.

La carga inalámbrica también es menos eficiente. Parte de la energía de carga se transforma en calor, lo que puede hacer que los dispositivos se calienten más y, con el tiempo, puede dañar la batería. Los enfoques más nuevos están reduciendo algunos de estos problemas mediante el uso de bobinas especiales ultradelgadas que funcionan a frecuencias más altas. Es muy posible que algunas de estas desventajas puedan superarse por completo en un par de años, lo que hace que los cargadores inalámbricos sean aún más competitivos y atractivos para los consumidores.

La carga inalámbrica llegó para quedarse y ya está cambiando

Un vehículo eléctrico en línea (OLEV) es un vehículo eléctrico que se carga de forma inalámbrica mientras se mueve mediante inducción electromagnética (la transferencia inalámbrica de energía a través de campos magnéticos). Funciona mediante el uso de una vía de recarga segmentada que induce una corriente en los módulos de recogida en el vehículo.

Por ejemplo, los investigadores en Corea ya han desarrollado un sistema de transporte eléctrico en el que hay cables debajo de la superficie de la carretera que pueden cargar el automóvil y, esencialmente, hacer que ya no necesite cargar su automóvil, siempre que haya suficiente cobertura. Es como usar la carretera como cargador.

Otra aplicación importante está en el sector médico, que ahora puede usar implantes y sensores sin preocuparse por el problema de cargarlos. El futuro de la carga inalámbrica parece realmente prometedor. Sin embargo, todavía es temprano por ahora.

No es perfecto y todavía hay mucho margen de mejora, pero es poco probable que la carga inalámbrica desaparezca pronto. Queda por ver qué tan popular y extendido se volverá en los próximos años, pero la tecnología es prometedora y puede mejorarse de más maneras de las que probablemente imaginas.

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