Cosecha de Energia

7/24/2019 Cosecha de Energia

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1. INTRODUCCIN

La necesidad de la energa es tan evidente que referirse a ello constituye un tpico. Antes

de nada porque la propia vida biolgica est basada en procesos de oxidacin que

consumen energa y generan residuos. Adems, porque como es conocido, la actividad

humana requiere en cada segundo, de forma indispensable y generalizada, emplearla en la

agricultura !abonos, secaderos, cosechadoras", en muchos procesos industriales !calor, fro,

metalurgia, alimentacin", en los transportes !terrestres, martimos y a#reos", en los

hogares, en las actividades recreativas, en los servicios !financieros, informacin,

comunicacin", etc.

Las sociedades actuales, sea cual sea su nivel econmico, no pueden funcionar ni

sobrevivir sin un abastecimiento adecuado y regular de energa, de forma que todo el

proceso del ciclo energ#tico constituye un apartado significativo del sistema econmico

mundial. $ontar con servicios de energa confiables y de costo razonable para la

agricultura, la industria, el comercio y el uso dom#stico es fundamental para aumentar la

productividad y la produccin y tambi#n para elevar el nivel de bienestar de la sociedad.

%in embargo, en muchos pases no reciben el apoyo de sus gobiernos. &uchas familias y

empresas carecen de ello y deben pagar un alto costo, o bien el suministro es poco

confiable.

'n algunos pases de (frica al sur del %ahara, menos del )* de las familias rurales cuenta

con electricidad. +e mantenerse las actuales tasas de electrificacin, ms del )* de los

hogares de toda la regin seguir sin luz en el a-o ). La /rganizacin &undial de la

%alud !/&%" estima que ms de 0. millones de personas, la mayora en pases que

reciben financiamiento de la A12, usan le-a, esti#rcol, carbn y otros combustibles

tradicionales en el interior de las viviendas para cocinar o como medio de calefaccin. La

contaminacin del aire en esos espacios interiores es responsable de la muerte de 3,)

millones de personas al a-o, en su mayora ni-os y mu4eres.

'n el mundo, la energa se encuentra en todo nuestro entorno, disponible de diferentes

formas, como energa t#rmica, energa solar, elica, mecnica, etc. %in embargo, la energa

de esas fuentes se encuentra en cantidades muy peque-as que no son capaces desuministrar la potencia adecuada para los diferentes propsitos. Antes no era posible

almacenar esa energa para poder desarrollar posteriormente un traba4o 5til, por eso se cre


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la cosecha de energa !energy harvesting". La cosecha de energa es un proceso que est

cambiando el mundo. 6a podido aumentar la eficiencia de los dispositivos de captura de

peque-as cantidad de energa del entorno y su conversin en energa el#ctrica. 7or esta

razn, en esta monografa se hablara ms a fondo sobre el tema.


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NDICE

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2. DEFINICIN

La cosecha de energa !'nergy 6arvesting" es el proceso de captura de peque-as

cantidades de energa de una de esas fuentes naturales, acumulando y almacenando para su

posterior uso. Los dispositivos de 'nergy8harvesting, capturan, acumulan y gestionan la

energa para poderlos utilizar de una manera sencilla. 'stos mdulos pueden ser utilizados

para suministrar potencia a sensores y dispositivos de control que traba4en de forma

intermitente.

Los avances t#cnicos han incrementado la eficiencia de los dispositivos de captura de

peque-as cantidad de energa del entorno y su conversin en energa el#ctrica. Adems los

avances en el campo de los microcontroladores han reducido las necesidades de potencia

el#ctrica. 'n con4unto, estos acontecimientos han despertado el inter#s en la comunidad de

cientficos para desarrollar ms aplicaciones que utilizan la captacin de energa para el

suministro el#ctrico.

;esulta una alternativa cada vez ms atractiva el poder aprovechar la energa de una fuente

natural donde se ha implementado una aplicacin remota, donde esas fuentes naturales deenerga son bsicamente abundantes, adems se evita el tener que traba4ar con pilas o

bateras. 'sta fuente de energa, cuando se instala el dispositivo correctamente, est

disponible sin necesidad de mantenimiento y a lo largo de la vida 5til de la aplicacin.

'stos sistemas pueden ser ms seguros que los basados en pilas o bateras. :ambi#n se

puede utilizar para complementar una fuente de energa primaria y poder aumentar la

fiabilidad del sistema.

3. APLICACIONES

&uchas aplicaciones basadas en la cosecha de energa son ya una realidad. Los sistemas

inalmbricos de redes de sensores, tales como los sistemas de ?igee a menudo se

benefician de las fuentes de cosecha de energa. 7or e4emplo, cuando un nodo inalmbrico

est implementado en un sitio distante de un enchufe de pared o de una batera puede

utilizarse la cosecha de energa como solucin. 'n otro e4emplo, un nodo de control remoto

alimentado con cosecha de energa puede ser implementado como un sistema electrnicode alimentacin propia. S en otras situaciones, m5ltiples fuentes de energa puede ser

utilizada para me4orar la eficiencia y confiabilidad de cualquier sistema.


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3.1. ZIGBEE

's un protocolo de comunicaciones inalmbricas basado en el estndar 1''' G.3).C

y su funcin es la de solucionar los problemas de interoperabilidad, duracin de la

batera y costos de los protocolos propietarios en las aplicaciones de dom#stica.

Al igual que Ti&ax y Ti2i, ?igee posee una alianza de empresas, ?igee Alliance, y

su ob4etivo es desarrollar softUare de comunicaciones basado en el 1''' G.3).C.

'ste estndar se utiliza primordialmente para aplicaciones domesticas donde es mnima

la capacidad de transferencia de informacin y el costo y consumo tienen un papel

fundamental. ?igee se utiliza para controlar la calefaccin, iluminacin, sistema de

seguridad, etc. de cualquier edificio inteligente. %e espera que ?igee se aplique para

industrias, 4uguetes, perif#ricos de 7$, componentes electrnicos, sistemas de control

automtico, medicina, etc. pero en este momento su principal aplicacin es en los

sistemas de demtica y de automatizacin.

?igee posee una arquitectura basada en el modelo /%1. 'l 1''' G.3).C define lasdos capas ms ba4as la $apa 2sica y la %ubcapa de $ontrol de Acceso al &edio de la

$apa de 'nlace de +atos, la cual se encarga de aislar los detalles de las tecnologas

fsicas a la capa de control de acceso al medio. 'stas capas son utilizadas por ?igee

para crear un marco de traba4o para las aplicaciones.

La $apa 2sica puede traba4ar en uno de tres rangos de frecuencias GBG &6z, H3)

&6z o .C @6z con velocidades de hasta Nbps, C Nbps y ) Nbps y cuyautilizacin de bandas de frecuencias es 'uropa, V


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La energa mecnica es la clase de energa donde interviene tanto la posicin

como los movimientos de los cuerpos. 'sto quiere decir que la energa

mecnica es la sumatoria de las energas potenciales, cin#ticas y la energa

elstica de un ob4eto en movimiento.

La denominada energa mecnica, entonces, puede presentarse como la

capacidad de los cuerpos con masa para llevar a cabo un determinado esfuerzo

o labor. 's importante recordar que la energa no se crea ni se destruye, sino

que se conserva. La energa mecnica se mantiene constante en el tiempo

gracias a la accin de fuerzas de carcter conservativo que traba4an sobre las

partculas involucradas.


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esta se transforma en energa potencial gravitacional cuando comienza a

elevarse. /tro e4emplo es a trav#s de la energa cin#tica que permite los

movimientos de las h#lices se puede obtener electricidad o, energa hdrica

a trav#s del movimiento de agua.

4.2. ENERGA TRMICA%e conoce como energa t#rmica a aquella energa liberada en forma de calor, es

decir, pasa de un cuerpo ms caliente a otro que presenta una temperatura

menor. 7uede ser transformada tanto en energa el#ctrica como en energa

mecnica.


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interact5e con la materia de forma material o fsica. La energa lumnica es de

hecho una forma de energa electromagn#tica.

La energa luminosa no debe confundirse con la energa radiante ya que no

todas las longitudes de onda comportan la misma cantidad de energa.

La energa luminosa est presente en el origen de la mayora de fenmenos que

observamos. 'l da y la noche existen por la proyeccin de los rayos del %ol

sobre la :ierra que est girando sobre s misma. 'n el cine podemos observar

cmo se proyecta la luz. Los espe4os que utilizamos son lisos, cncavos o

convexos y cuando la luz impacta sobre ellos tenemos un ngulo de visin

determinado. 'stos sencillos e4emplos manifiestan que la energa luminosa

forma parte del mundo en que vivimos. 's imposible imaginar un da sinobservar un fenmeno sin energa luminosa.

4.4. ENERGA ELECTROMAGNTICALa energa electromagn#tica es la cantidad de energa almacenada en una regin

del espacio que podemos atribuir a la presencia de un campo electromagn#tico,

y que se expresar en funcin de las intensidades del campo magn#tico y

campo el#ctrico. 'n un punto del espacio la densidad de energa

electromagn#tica depende de una suma de dos t#rminos proporcionales al

cuadrado de las intensidades del campo.

'xisten multitud de fenmenos fsicos asociados con la energa

electromagn#tica que pueden ser estudiados de manera unificada, como la

interaccin de ondas electromagn#ticas y partculas cargadas presentes en la

materia. 'ntre estos fenmenos estn por e4emplo la luz visible, el calor

radiado, las ondas de radio y televisin o ciertos tipos de radioactividad por

citar algunos de los fenmenos ms destacados. :odos estos fenmenosconsisten en la emisin de radiacin electromagn#tica en diferentes rangos de

frecuencias !o equivalentemente diferentes longitudes de onda", siendo el rango

de frecuencia o longitud de onda el ms usado para clasificar los diferentes

tipos de radiacin electromagn#tica. La ordenacin de los diversos tipos de

radiacin electromagn#tica por frecuencia recibe el nombre de espectro

electromagn#tico.

4.5. ENERGA NATURALC.).3. '9';@DA %/LA;


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's una energa garantizada para los prximos B millones de a-os. 'l sol

es la fuente de vida y origen de las dems formas de energa que el hombre

ha utilizado desde hace miles de a-os, si aprendemos como aprovechar de

forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta

tendremos superado uno de los grandes problemas de nuestro siglo. La luz

solar ha brillado desde hace cinco mil millones de a-os y se calcula que

todava no ha llegado a la mitad de su existencia.C.).. '9';@DA 61+;AJL1$A

%e denomina energa hidrulica a aquella que se obtiene del

aprovechamiento de las energas cin#tica y potencial de la corriente de ros,

saltos de agua o mareas. 's otro tipo de energa natural y por lo tanto

ecolgica.

%e puede transformar a muy diferentes escalas, existiendo desde hace siglospeque-as explotaciones en las que la corriente de un ro mueve un rotor de

palas y genera un movimiento aplicado, por e4emplo, en los molinos

rurales, sin embargo, la utilizacin ms significativa la constituyen las

centrales hidroel#ctricas.C.).0. '9';@DA '=L1$A

%e denomina energa elica al aprovechamiento por el hombre de la energa

del viento. Antiguamente se utiliz para propulsar naves marinas y mover

molinos de grano. 6oy se emplea sobre todo para generar energa limpia y

segura.$omo las anteriores es ecolgica y procede indirectamente del sol que

calienta el aire y ocasiona el viento


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5.1. M!"#$%&'( ITR) *+,&-$ 1&icropelt 1:;M se comunican con los termostatos a trav#s de protocolos de

radio estndar que permite la gestin inteligente de temperatura a control de

habitacin individual. 'liminan la necesidad de cableado y el reemplazo de

las bateras.

'l &icropelt 1:;M opera de manera autnoma y es alimentado por la

recoleccin de energa t#rmica por s sola. 's fcil de instalar en los nuevos

radiadores o modernizar en los ya existentes.


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'l :@7 puede alimentar numerosos dispositivos mili vatios incluyendo Mlvulas de radiador %ensores industriales ;edes de sensores inalmbricos ! T%9 " ;egistro de eventos t#rmica

'dificios inteligentes y $limatizacin Lectura automtica de contadores ! A&; " %eguimiento y control de la 'nerga

. COMPONENTES CLA)ES


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precios aceptables por el mercado" y los referentes a las tecnologas de extraccin y de

utilizacin !crece la eficiencia energ#tica y los rendimientos obtenidos".

9o es extra-o, por tanto, verificar que los informes de duracin de las reservas de

petrleo y gas publicados a lo largo de los 5ltimos 0 a-os hayan mantenido plazos de

agotamiento de estos recursos en un rango entre los C y B a-os, mientras el consumo

se ha incrementado en porcenta4es prximos al )*.

%in embargo, s es importante tener muy en consideracin que los combustibles fsiles

son finitos y parece que petrleo y gas pueden estar agotados en este siglo. 9o

obstante, es seguro que aparecern con suficiente antelacin se-ales y tensiones en el

mercado que anunciarn la prxima situacin de carencia. Algunos anlisis anuncian

que podemos estar ante el fin de la era del petrleo y del gas barato.$on la informacin actual, el agotamiento del petrleo y del gas puede tener lugar en

el transcurso de este siglo. Las enormes reservas de carbn garantizan su uso ms all

de a-os. 'l uranio con las actuales tecnologas concluira tambi#n en este siglo,

pero nuevos desarrollos tecnolgicos en marcha y decisiones polticas como

reprocesar el combustible gastado extenderan ese plazo de forma importante. 'n este

anlisis hay que incluir las repercusiones de la proteccin medioambiental, con la

preocupacin creciente por las emisiones de gases del efecto invernadero de loscombustibles fsiles, lo que alterar las condiciones econmicas del mercado y por

ello puede animar a la innovacin tecnolgica como lo es la cosecha de energa.

8. 6POR 9U DEBE AHORRARSE ENERGA7

Los recursos energ#ticos no son ilimitados, aunque sean relativamente abundantes.

+esde el punto de vista econmico son bienes escasos y, por tanto, su uso debe ser

racional, evitndose el despilfarro. 'sto implica que debe obtenerse el mximoaprovechamiento de la energa empleada, evitndose p#rdidas innecesarias en la

extraccin, manipulacin, transporte y consumo, utilizando t#cnicas y mquinas

eficientes. 7ara el consumidor final, debern imponerse precios disuasorios que

penalicen el derroche y la dilapidacin. $on ello, sin afectar al nivel de vida, se

lograr prolongar al mximo los recursos actualmente disponibles, encaminando la

transicin hacia nuevas energas que eviten as situaciones traumticas con

elevaciones desmesuradas de los precios, refle4o, en la mayora de las ocasiones, de

una insuficiencia relativa de estos.


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'n definitiva se trata de considerar el principio #tico de solidaridad intergeneracional

considerado en el principio del desarrollo sostenible Xgestionar las necesidades del

presente de forma que se tengan en consideracin las necesidades de las futuras

generacionesX.

:. IN)ESTIGACIN

Actualmente las investigaciones para encontrar nuevos dispositivos y aplicaciones son

muy intensas en todo el mundo, pero especialmente en 'stados


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La energa se ha vuelto en un problema que toca tanto la realidad de los pases y su futuro

desarrollo como la conservacin del planeta, por lo tanto muchos investigadores han estado

desarrollando diferentes soluciones que preserve un ecosistema que nos permita sobrevivir

como humanidad en el futuro.

'l concepto de cosecha de energa surge como una alternativa innovadora e ingeniosa para

hacer frente a la inminente crisis energ#tica de los prximos a-os. 'ste proceso involucra,

en pocas palabras, aprovechar la energa generada por situaciones pre8existentes en

diversas actividades. 'nerga que es canalizada por sistemas y dispositivos que, con

relativa ba4a inversin, quedan operativos produciendo, por e4emplo, energa el#ctrica u

otros tipos de actividades y proyectos que incrementen el valor de la ciudad,

contribuyendo, a su vez, a me4orar la matriz energ#tica del pas.

&uchos de nosotros viviremos el da en que se termine el petrleo y sera me4or llegar a

ese momento sin ninguna crisis energ#tica, con ciudades que se comenzaron a planificar

para ese momento.


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11. BIBLIOGRAFA Artculo 'nerga y %ociedad

LinY http]]UUU.foronuclear.org]

Artculo %ervicios de energa para reducir la pobreza y promover el

crecimientoAutor Asociacin 1nternacional de 2omento2echa Vulio de HLinYhttp]]siteresources.UorldbanY.org]'R:1+A%7A91%6];esources]1+A

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Artculo :ecnologa ?igee.


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