Sensor sísmico basado en el efecto triboeléctrico que funciona sin baterías y de muy bajo coste.
En un trabajo publicado recientemente en la revista Nano Energy, un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y de IMDEA Materiales en colaboración con el Instituto Geográfico Nacional (IGN) y el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX)ꟷ han diseñado y ensayado un novedoso sensor sísmico basado en el efecto triboeléctrico. Los resultados obtenidos muestran que, dentro de una red sísmica, este sensor puede detectar con gran sensibilidad y precisión terremotos a miles de kilómetros de su epicentro.
Además de ser resistente en condiciones extremas, cada sensor puede comunicar la información de la actividad sísmica a grandes distancias, hasta a 20 kilómetros desde donde se encuentra en zonas interurbanas, y esta información también puede ser visualizada en cualquier dispositivo con internet. En definitiva, el nuevo sensor ꟷque ha sido patentadoꟷ puede utilizarse para detectar terremotos y avisar del peligro mediante un sistema muy barato, de muy bajo consumo y resistente a condiciones adversas.
Con la idea de mejorar los sistemas de vigilancia de terremotos y mejorar, por tanto, la información a la población y a las autoridades competentes del riesgo sísmico al que están sometidos en determinado momento y lugar, investigadores de la UPM y de IMDEA Materiales, expertos en el diseño de sensores, han fabricado y ensayado un novedoso sensor sísmico basado en el efecto triboeléctrico.
En concreto, en colaboración con el Servicio de Datos Sísmicos del IGN, los investigadores ꟷliderados por José Sánchez del Río, del Grupo de Investigación en Materiales Estructurales Avanzados y Nanomateriales de la UPMꟷ ensayaron en el CEDEX la relación de las medidas de vibración obtenidas con el nuevo sensor colocado sobre la superficie de una mesa triaxial de vibración, en comparación con las obtenidas por los sensores MEMS (del inglés microelectromechanical systems) utilizados normalmente en la red nacional de sensores sísmicos del IGN. Los resultados mostraron una gran similitud entre ambas señales, lo que demuestra la utilidad del nuevo sensor.
El nuevo sensor sísmico tiene como elementos principales transductores triboeléctricos. Estos transductores se fabrican en el laboratorio de IMDEA Materiales liderado por el investigador De-Yi Wang. Están formados por dos capas de material polimérico que, mediante diferentes tratamientos químicos, tienen electronegatividad opuesta. En el momento en que estas capas se ponen en contacto, se genera una potencia eléctrica de alto voltaje, sin necesidad de ninguna fuente externa. Este hecho hace que estos sensores se llamen también sensores (auto)nanogeneradores de energía triboeléctrica (TENGS, triboelectric nanogenerators).
a) Principio de funcionamiento del TENG y sensor sísmico. b) Señales generadas por vibración. c) TENGS y MEMS en la mesa de CEDEX. Fuente: UPM.
El sensor sísmico está compuesto también por una masa inercial que se posiciona sobre el transductor triboeléctrico permitiendo detectar la vibración en el eje Z del espacio. El departamento de Diseño Mecánico Industrial de ETS de Ingeniería y Diseño Industrial de la UPM (ETSIDI-UPM), liderado por Francisco Santos Olalla y Rafael Cascón Porres, es el encargado en la actualidad del diseño mecánico para detección 3D, junto con la estudiante Alba López Laguna. Además, los nuevos sensores sísmicos son capaces de detectar vibraciones de muy poca amplitud (5 mg) y alta frecuencia (300Hz). José Sánchez del Río, junto con David Patrizi y Álvaro Merodio, también estudiante de ETSIDI, comprobaron que las señales de vibración se podían transmitir a grandes distancias y además visualizarse en internet mediante Internet de las Cosas (IoT).
En resumen, y en opinión del investigador José Sánchez del Río: “este nuevo sensor sísmico puede utilizarse para detectar terremotos y avisar del peligro mediante un sistema muy barato, de muy bajo consumo y resistente a condiciones adversas. Los potenciales usuarios van desde las grandes corporaciones, pequeñas y medianas empresas o particulares interesados, así como los responsables de los sistemas nacionales de detección de terremotos.”
J. Sánchez del Río, A. Yusuf, Xiang Ao, I. Astarloa Olaizola, L. Urbelz López-Puertas,, MY. Ballesteros, R. Giannetti, V. Martínez, J.L. Jiménez, J.B. Bravo Monge, Xiaosui Chen, De-Yi Wang. High-resolution TENGS for earthquakes ground motion detection, Nano Energy, 102, November 2022. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107666
Este resultado ha sido protegido mediante patente en la Oficina Española de Patentes y Marcas: Un sistema de detección sísmico.
https://www.upm.es/recursosidi/offers-resources/patentes/un-sistema-de-deteccion-sismico/?_sf_s=sísmico&_sft_product_cat=patentes&sort_order=date desc
.
Articulos Electrónica Relacionados
- LEM amplía el rango de medida ... LEM anuncia la incorporación de tres nuevos transductores de corriente de altas prestaciones de la serie HO con un rango ampliado de medida de la corriente nomi...
- Pruebas en aguas residuales pa... En julio de 2020, el Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido anunció un sistema estandarizado del Reino Unido para detectar coronavirus en aguas residua...
- Diseño de referencia MAXREFDES... Los ingenieros de diseño ahora pueden evaluar e implementar rápidamente nuevos dispositivos de interfaz hombre-máquina (HMI) con el dise&nt...
- Sensor sísmico Omron D7S, el m... Omron Electronic Components Europe ha anunciado la disponibilidad del que considera el sensor sísmico de menor tamaño en el mundo dentro de su cat...
- Sensores de vibración VS1000 d... Acal BFi se complace en presentar en el mercado europeo la nueva serie VS1000 de sensores de vibraciones de Safran Colibrys. Los sensores de la serie VS1000 sup...
- Sensores de humedad y guía de ... Escoger el mejor tipo de sensor de humedad puede ser un proceso complicado y esta guía pretende ayudar a seleccionar la mejor solución para su aplicación.Acal B...
- Sensor de presión diferencial ... TTI, Inc distribuye el sensor de presión diferencial D6F-PH de Omron. El producto es un tipo de chip MEMS con salida digital I²C. Utilizando la tecn...
- Nueva tecnología para medida d... Video sobre la nueva tecnología para resistencias de detección de corriente de alta potencia y cómo la construcción crea un rendimiento destacado. Y además, que...
- Sensor de triangulación con lá... MESUREX presenta una primicia mundial en el mercado de los sensores láser por triangulación con el sensor de Láser Azul. En numerosas aplicaciones, los sensores...
- Sensor de corriente de 35 Amp ... Premo desarrolla el sensor de corriente de 35 Amp más pequeño de la industria de la automoción.Altura máxima de 8,5mm con menos del 2,7cm2 de superficie de PCB....
- Sensores de visión 3D Visionar... Sick presenta los sensores de visión Visionary-T con tecnología 3D Snapshot. Basado en el principio de medición del tiempo de vuelo, el Vis...
- Sensores con frecuencia de rad... SICK presenta LBR SicWave y LFR SicWave. Estos dos nuevos sensores se aplican en la medición de nivel de primeras materias a granel y de líquidos en contenedore...