Piezoelectricidad

El fenómeno de la piezoelectricidad lo presentan algunos minerales, naturales o sintéticos, que al ser sometidos a presiones o tensiones mecánicas aparece una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. También ocurre  al revés: estos materiales al ser sometidos a corrientes eléctricas se deforman debido a la acción de fuerzas internas. Esto se debe a que los materiales que presentan esta propiedad no tienen centro de simetría, por lo tanto al comprimirlos se disocian los centros de gravedad de las cargas positivas y negativas y de este modo surgen dipolos elementales en su masa, lo que provoca la aparición de cargas eléctricas. Algunos minerales naturales que presentan esta propiedad son el cuarzo y la turmalina.

    Turmalina                                              Cristal de cuarzo

Aplicaciones

Una de las aplicaciones más habituales son los relojes de cuarzo. Éste es un reloj electrónico que se caracteriza por poseer una pieza de cuarzo que sirve para generar los impulsos necesarios a intervalos regulares que permitirán la medición del tiempo. La lámina de cuarzo necesita vibrar y para eso debe ser alimentada por un campo eléctrico oscilante generado por una pequeña pila eléctrica. El cuarzo hace el papel de regulador y estabilizador de la frecuencia lo que servirá finalmente para dar una medida del tiempo.

Otra de las aplicaciones, una de las más innovadoras, es la generación de electricidad en carreteras, vías de trenes o pasos de peatones gracias a este fenómeno y aprovechando la presión que ejercen los coches, trenes o pisadas humanas respectivamente. Por ejemplo, la compañía israelí Innowattwch junto a la compañía estatal Israel Railways están diseñando dispositivos piezoeléctricos que irían en la base de las vías de trenes y producirían electricidad a su paso. Según sus estudios, los sectores de vías por los cuales circulan entre 10 y 20 trenes de 10 vagones cada hora lograrían generan hasta 120 kwh de energía que podría ser utilizada para alimentar los propios trenes o las señales ferroviarias.
Otro campo de aplicación es en las carreteras, donde ya se comercializan generadores piezoeléctricos. Éstos son instalados 5 centímetros por la capa superior de asfalto y captan la presión de los coches que circulan por encima. En este caso, gracias al paso de 600 vehículos viajando a 72 kilómetros por hora de promedio sobre una carretera con generadores piezoeléctricos instalados a lo largo de 1 kilómetro, permitiría producir 200 kwh. De esta manera, se obtendrían ganancias por medio millón de dólares en un período de entre 3 y 6 años, recuperando así la inversión realizada para la instalación de 6.250 generadores.  
También se piensa en instalarlos bajo cruces peatonales muy transitados, ya que se generaría electricidad, debido al paso de los viandantes y coches, que podría ser destinada, por ejemplo, al alumbrado público.


Por último y como curiosidad, en este vídeo de una campaña publicitaria de Movistar se puede apreciar el efecto de unas placas piezoeléctrcias instaladas en un estadio de fútbol.