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Los recientes avances en la investigación han demostrado que el viento generado por las hélices se puede transformar en una fuente de energía para drones. La iniciativa, liderada por investigadores de la PUC-Rio, busca aumentar la autonomía de estos equipos y reducir la dependencia de las baterías, uno de los mayores desafíos del sector.
Los drones ya son parte de la vida cotidiana e impulsan un mercado global que debe llegar 57.800 millones de dólares para 2030según el Informe de mercado de drones. Su uso va mucho más allá de la filmación aérea: se utilizan en misiones medioambientales, agrícolas, logísticas y de comunicación. También obtienen nuevas funciones, como cuando Apple probó drones capaces de actuar como enrutadores aéreos para llevar una señal 5G al iPhone, ampliando el alcance de las redes móviles en lugares aislados.
Además, proyectos innovadores exploran el potencial de los drones en seguridad pública y defensa. La Comisión de Constitución y Justicia de la Cámara de Diputados aprobó recientemente un proyecto que actualiza el Código Penal para incluir delitos que impliquen el uso de drones, reconociendo el creciente papel de estos equipos en la sociedad moderna.
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Mientras tanto, los avances científicos muestran cómo la miniaturización de la tecnología puede ampliar fronteras: los científicos chinos han creado un dron espía del tamaño de un mosquito, demostrando cómo la integración entre ingeniería y biotecnología abre espacio para aplicaciones que requieren extrema precisión y bajo consumo de energía.
Pero toda esta versatilidad tiene un obstáculo: el consumo energético. El vuelo consume mucha electricidad y requiere baterías ligeras, lo que limita la autonomía. La recarga frecuente encarece el funcionamiento y empeora el impacto medioambiental que supone la eliminación de las baterías usadas.
La energía solar es una alternativa conocida, pero aumenta el peso y el coste de los drones. Por lo tanto, los investigadores de la PUC-Rio decidieron observar el propio viento de la hélice, una fuente que anteriormente se había desperdiciado.
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Cosecha de energía eólica
El proyecto está liderado por el Programa de Postgrado en Metrología (PostMQI) de la universidad y utiliza el concepto de recolección de energíao “recolección de energía”. La tecnología aprovecha el viento y las vibraciones estructurales generadas durante el vuelo para generar electricidad.
Según el maestro Ricardo LealPereiradel Departamento de Ingeniería Eléctrica, y los estudiantes Laís dos Santos Gonçalves, Rafael Salomão Tyszler y María Clara Moraisla investigación busca integrar materiales piezoeléctricos directamente en la estructura de los drones. Estos materiales producen electricidad cuando sufren presión o deformación.
Materiales inteligentes y sostenibles
Los científicos optaron por utilizar el fluoruro de polivinilideno (PVDF)un polímero plástico ligero, barato, flexible y no tóxico. El PVDF se puede moldear en películas delgadas y adherir a los brazos de los drones, donde el viento y las vibraciones son más intensos.
Durante las pruebas se instalaron en serie tres transductores de PVDF, conectados a un circuito integrado que gestiona la energía captada. Incluso en vuelos lentos, a 7,5 m/s, el sistema mostró una ganancia lineal de potencia, suficiente para alimentar los sensores electrónicos a bordo.
Ganancias y limitaciones reales
Los experimentos, financiados por FAPERJ, CNPq y CAPESdemostró que el sistema alcanza hasta 17,3 voltioscargando un condensador de 3,6 voltios en poco menos de tres minutos. Aunque la potencia sigue siendo modesta (alrededor de 4 microvatios), suficiente para los sensores, la ganancia de eficiencia libera parte de la batería principal, aumentando la autonomía total del dron.
El coste también es atractivo: cada módulo cuesta menos que $50y el sistema es modular, lo que permite ampliar la potencia con más transductores. El siguiente paso de la investigación es probar el rendimiento en entornos al aire libre, con vientos reales y condiciones climáticas variables.
Más allá de los drones: energía ambiental
El equipo también está investigando nuevas aplicaciones para PVDF. Uno de los proyectos paralelos combina impacto de la energía solar y la lluviaintegrando placas fotovoltaicas y capas piezoeléctricas para su uso en sensores ambientales. El objetivo es crear dispositivos capaces de funcionar de forma continua en bosques tropicales o zonas remotas.
Otro frente de investigación explora circuitos más eficientes para optimizar la recolección y almacenamiento de energía, ya sea en baterias o supercondensadores. Si bien las baterías almacenan más energía, los supercondensadores tienen una vida útil más larga y una recarga ultrarrápida, ideal para sensores y sistemas integrados.
El futuro de los drones sostenibles
Con soluciones como la de PUC-Rio, el futuro de los drones tiende a ser más autónomo y sostenible. Aprovechando el viento, la lluvia y las vibraciones de las hélices, es posible reducir la dependencia de las baterías y crear equipos capaces de funcionar durante más tiempo, con menor impacto ambiental.
La idea es simple pero poderosa: transformar el viento en electricidad. Y, si depende del ingenio de los investigadores brasileños, los drones del futuro podrían volar literalmente con la energía que generen.
Fuente: la conversación
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