La Consejería de Universidad, Investigación e Innovación financia un proyecto de I+D impulsado por el Instituto de Ingeniería Oceánica de la Universidad de Málaga que 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 concepto es similar a una batería de base donde se carga el teléfono. En el aire, funcionaría si se acerca el dispositivo a dos 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, lo que lo hace especialmente interesante para redes de sensores y dispositivos que requieren respuestas rápidas, como cámaras de fotos submarinas», explica 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. Actualmente, 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.
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 necesidad de 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.
Tal y como se explica en el artículo ‘Range Extension for Underwater Communication via Magnetic Induction Using Parametric Analysis of MI Coils in IoUT Networks’, 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.
Pablo Otero y Miguel Ángel Luque, investigadores del Instituto de Ingeniería Oceánica de la Universidad de Málaga.
Dos fases
El trabajo se ha ejecutado 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 posibilitó diseñar un dispositivo emisor capaz de generar un campo magnético estable y lo suficientemente intenso.
En una segunda fase, el equipo construyó un primer dispositivo que se probó, en primer lugar, en el 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 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, dentro del Plan Complementario de Ciencias Marinas, que se impulsa en colaboración con otras comunidades y el Gobierno central, y con el apoyo del Fondo de Recuperación ‘Next Generation’. Igualmente, ha recibido fondos propios de la Universidad de Málaga.