Un sistema convierte el impacto de las gotas de agua en energía para controlar drenajes urbanos sin electricidad externa

Un equipo de investigación afiliado al Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) ha desarrollado una tecnología capaz de transformar la energía de las gotas de lluvia en electricidad, abriendo una nueva vía para el control automático de drenajes urbanos y la prevención de inundaciones sin depender de fuentes externas de energía. El proyecto está liderado por el profesor Young-Bin Park, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la institución, y propone una solución especialmente pensada para ciudades expuestas a lluvias intensas y eventos climáticos extremos cada vez más frecuentes.

El sistema se basa en un generador eléctrico impulsado por gotas de agua, conocido como DEG, fabricado a partir de un compuesto de polímero reforzado con fibra de carbono, material ligero, resistente y altamente duradero que ya se utiliza en sectores como la aeronáutica y la construcción. Esta nueva versión, denominada S-FRP-DEG, aprovecha además una superficie superhidrofóbica que permite convertir el impacto de cada gota de lluvia sobre techos y estructuras urbanas en señales eléctricas capaces de alimentar sistemas de gestión de aguas pluviales de forma autónoma.

El funcionamiento del dispositivo recuerda al principio de la electricidad estática. Cuando una gota de lluvia con carga positiva entra en contacto con la superficie superhidrofóbica del generador, que posee carga negativa, se produce una transferencia de carga. La gota se desprende y se desliza rápidamente, y ese movimiento induce una corriente eléctrica a través de las fibras de carbono integradas en el material. El proceso ocurre de forma casi instantánea y se repite con cada impacto de lluvia.

Diseño con fibra de carbono

A diferencia de los generadores tradicionales basados en metales, que tienden a deteriorarse por la humedad y la contaminación urbana, el diseño con fibra de carbono mantiene un rendimiento estable incluso bajo condiciones ambientales adversas. Para aumentar la eficiencia, el equipo aplicó un recubrimiento inspirado en la hoja de loto y una textura especial que refuerzan la repelencia al agua y evitan la acumulación de polvo, hollín y otras partículas.

Las pruebas de laboratorio ofrecieron resultados significativos. Una sola gota de lluvia de aproximadamente 92 microlitros generó hasta 60 voltios y varios microamperios de corriente. Al conectar cuatro dispositivos en serie, el sistema logró encender brevemente 144 luces LED, lo que demuestra la capacidad de escalar la tecnología para aplicaciones reales.

Diferenciación entre precipitaciones

El grupo de investigación también llevó a cabo pruebas en entornos urbanos, instalando los generadores en azoteas y tuberías de drenaje. A medida que aumentaba la intensidad de la lluvia, las señales eléctricas se volvían más fuertes y frecuentes, permitiendo al sistema diferenciar entre precipitaciones leves, moderadas o intensas y activar automáticamente bombas de drenaje cuando era necesario. De esta forma, la infraestructura puede reaccionar en tiempo real ante el riesgo de inundaciones sin requerir sensores externos ni suministro eléctrico convencional.

“Esta tecnología permite que la infraestructura urbana supervise las lluvias y responda a los riesgos de inundación utilizando únicamente la energía de la propia lluvia”, explicó el profesor Park. El investigador añadió que, en el futuro, el sistema podría integrarse en plataformas de movilidad como vehículos o aeronaves, donde los compuestos de fibra de carbono ya son ampliamente utilizados, ampliando aún más el alcance de esta innovación que combina sostenibilidad, eficiencia y adaptación al cambio climático.