¿Qué es la piezoelectricidad?

Son muchas las formas de generar electricidad, entre las más conocidas se encuentran la energía solar, eólica, nuclear o hidroeléctrica, entre otras. Algo menos conocida es la propiedad que tienen algunos cristales para generar electricidad. Esta es la conocida como piezoelectricidad, a continuación, te contamos todo lo que debes saber acerca de esto.

Esta recibe su nombre de la unión de la palabra proveniente del griego Piezo o presionar, con lo que literalmente su significado es Electricidad por presión. La piezoelectricidad es la propiedad de algunos cristales para generar electricidad, esto sucede al polarizarse eléctricamente cuando son sometidos a presión. O, dicho de otro modo, cuando los aprietas o deforman producen electricidad. De manera que cuando los sometes a cierta presión estos desprenden una chispa eléctrica. Y al revés sucede lo mismo, son capaces de vibrar o deformarse si aplicas electricidad.

Cómo funciona la piezoelectricidad

Estos materiales están compuestos por átomos con diferentes cargas eléctricas, positivas y negativas, estas se distribuyen de forma equilibrada y simétrica por su superficie, por lo que no hay un exceso de electricidad, al romper el equilibrio entre ambas cuando los manipulamos se producen los siguientes efectos, produciendo electricidad:

Deformación: esto provoca que a nivel atómico se modifique su estructura interna, por la acción de la fuerza mecánica.
Desplazamiento de cargas: con esto los átomos se mueven, al mismo tiempo que también lo hacen su carga eléctrica. Lo que rompe el equilibrio entre las fuerzas positivas y negativas al separarse.
Creación de voltaje: la separación de estas cargas provoca una diferencia de potencial eléctrico. Convirtiendo cada pequeña parte del material en una batería. De manera que al conectar este material a un circuito, los electrones fluyen, generando una corriente eléctrica.

Así que mientras que se siga aplicando fuerza o deformando el material, esté seguirá produciendo electricidad, por lo que se trata de un efecto dinámico. En el momento que cese la fuerza y el material vuelva a su estado original, la corriente se interrumpe ya que las cargas se equilibran.

¿Dónde se utiliza la piezoelectricidad?

Son muchos los lugares en los que sin ser conscientes estamos usando de forma cotidiana esta propiedad de los materiales. Esto es posible gracias a la facilidad que nos ofrece de convertir la energía mecánica en eléctrica.

Podemos encontrar esta tecnología en un amplio espectro de campos que van desde la generación de energía, la fabricación de sensores. Como los usados para medir el sonido, la aceleración, la presión o los impactos, como es el caso de los airbags y en pantallas táctiles y actuadores, como los cabezales de impresión de una impresora o los inyectores de combustible.

Así como en un amplio número de aplicaciones cotidianas a la vez que en diversas industrias. Gracias a su potencial, es algo muy a tener en cuenta en el futuro.

Ventajas de la piezoelectricidad

Son muchas las ventajas las que nos ofrece esta cualidad de los materiales, por lo que se ha convertido en una tecnología muy atractiva para su aplicación en diversos campos, estos son algunos de los puntos a favor de su uso.

Se trata de un sistema de autogeneración de energía de lo más eficiente, los materiales piezoeléctricos son capaces de generar electricidad a partir de energía mecánica, eliminando la necesidad del uso de una fuente de energía externa.

Estos suelen tener un diseño sencillo y robusto, lo que permite una larga vida útil y una alta fiabilidad. Reduciendo el desgaste al carecer de parte móvil minimizando así el mantenimiento.

Nos ofrecen una respuesta rápida en la conversión de la energía mecánica en eléctrica y viceversa. Lo que es muy valorado en sistemas de seguridad, equipos de ultrasonido e inyectores de combustible de alta precisión.

Además de un tamaño pequeño y compacto, con el que se pueden miniaturizar para su integración en otros sistemas, nos ofrecen una alta sensibilidad a la hora de detectar fuerzas, presiones y vibraciones, por lo que son ideales para su uso en aplicaciones de alta precisión. Al mismo tiempo admiten un alto rango de frecuencias, por lo que son usados en transductores de ultrasonido y micrófono.

Además, gracias a sus cualidades, obteniendo energía de fuentes mecánicas residuales como las vibraciones o las pisadas, nos ofrecen la posibilidad de la recolección de energía ambiental, convirtiéndose en una fuente de energía limpia y sostenible.