Desarrollan un sistema de recarga de dispositivos submarinos sin cables

Un equipo de investigación del Instituto de Ingeniería Oceánica de la Universidad de Málaga ha desarrollado un sistema para comunicar y transferir datos y electricidad bajo el agua. La propuesta, que emplea un método similar al de los cargadores de base inalámbrica, permite enviar información y recargar baterías de dispositivos sumergidos hasta 100 metros de profundidad sin necesidad de cables ni contacto físico.

La novedad del estudio radica en el diseño de un dispositivo experimental que permite a las señales magnéticas utilizadas como “cargador” propagarse de forma más eficiente bajo el agua, alcanzando distancias hasta un 80 % mayores que el aire. 

El investigador de la Universidad de Málaga Osama Mahfooz, primer autor del trabajo.

El concepto es similar a una batería de base donde se carga el teléfono. En el aire, funcionaría si se acerca el dispositivo a 2 centímetros o menos; mientras que si ambos dispositivos se sumergen en agua salada, esa distancia se amplía a 25 centímetros. “Además, este sistema ofrece muy poco retardo en la transmisión. Esto lo hace especialmente interesante para redes de sensores y dispositivos que requieren respuestas rápidas, como cámaras de fotos submarinas”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Málaga Miguel Ángel Luque.

Según aclara este experto, la comunicación y el suministro de energía bajo el agua supone uno de los principales retos tecnológicos en entornos marinos. En la actualidad, muchos equipos deben extraerse del agua para cambiar o recargar sus baterías, una operación costosa, dependiente de buzos y muy condicionada por el estado del mar. Este trabajo, que se encuentra en fase de desarrollo, plantea una alternativa que permitiría recargar equipos sin sacarlos del ámbito marino, alargando su vida útil y reduciendo costes operativos.

Batería submarina

Este avance sirve para el desarrollo del Internet de las Cosas Submarino, que consiste en las redes de dispositivos y sensores que funcionan bajo el agua y se comunican entre sí para recoger y enviar datos sin intervención humana directa. Entre sus aplicaciones potenciales se incluyen la monitorización ambiental marina, el control de infraestructuras submarinas, la exploración oceánica o sistemas coordinados de sensores y vehículos autónomos que trabajen en red bajo el mar.

Los expertos comprobaron que el dispositivo funcionaba mejor en el agua salada que en el aire.

Tal y como explican el artículo ‘Range Extension for Underwater Communication via Magnetic Induction Using Parametric Analysis of MI Coils in IoUT Networks’ y publicado en la revista Electronics, el sistema se basa en el principio de inducción magnética, una tecnología presente en cargadores inalámbricos de móviles o cepillos de dientes eléctricos, pero adaptada en este caso al entorno submarino. Un dispositivo primario genera el campo magnético y transmite la energía, mientras que un dispositivo secundario la recibe y la convierte en electricidad utilizable.

Dos fases

El trabajo se desarrolló en dos etapas. En la primera, los investigadores utilizaron un programa informático de simulación para analizar cómo se comporta el campo magnético según la forma y el material de las bobinas, unas espirales metálicas que actúan como ‘antenas’ para transmitir energía. Este análisis les permitió diseñar un dispositivo emisor capaz de generar un campo magnético estable y lo suficientemente intenso.

Investigadores en el laboratorio.

En una segunda fase, el equipo construyó un primer dispositivo y lo probó primero en aire y posteriormente en un tanque de agua salada en condiciones controladas de laboratorio. Los ensayos demostraron que el sistema transmite energía bajo el agua salada y que la señal alcanza distancias de hasta 25 centímetros, lo que supone cerca de un 80 % más que en condiciones de aire. Los expertos indican que se trata de una separación suficiente para aplicaciones de recarga sin contacto.

De la simulación al experimento real

Esta tecnología, que se encuentra en fase de desarrollo podría utilizarse, por ejemplo, con un minisubmarino o vehículo autónomo que se acerque a un sensor o dispositivo sumergido para recargarlo de forma inalámbrica, sin necesidad de cables ni intervención humana directa. “No harían falta buzos y el sistema funcionaría independientemente de las condiciones meteorológicas”, destaca Miguel Ángel Luque.

El dispositivo, que se encuentra en fase de desarrollo, se probó en condiciones controladas de laboratorio.

El siguiente objetivo del equipo del Instituto de Ingeniería Oceánica de la Universidad de Málaga es seguir avanzando en el diseño del dispositivo y analizar la distancia máxima y la potencia de carga, con vistas a aplicaciones más complejas como la recarga de cámaras submarinas o el funcionamiento coordinado de enjambres de vehículos submarinos. Este trabajo sienta las bases para futuras investigaciones orientadas a redes submarinas más autónomas, eficientes y duraderas.

Este trabajo ha sido financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía dentro del Plan Complementario de Ciencias Marinas ‘Cámara avanzada 3D para captación optimizada de imágenes submarinas y recarga inalámbrica (CAMSUB3D)’ y fondos propios de la Universidad de Málaga.

Reportaje iDescubre: Diseñan una ‘batería’ inalámbrica para cargar dispositivos a 100 metros bajo el mar