Ingeniería

Una turbina de gas en un chip de silicio

(NC&T) El singular dispositivo, en desarrollo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), también podría reducir drásticamente los gastos para las personas que no pueden conectarse a una red eléctrica comercial a un precio razonable.

La fabricación en serie podría a largo plazo acercar el costo por unidad de energía de los microgeneradores al que se obtiene actualmente en las grandes turbinas de gas en las plantas de producción de energía.

Mientras otros hacen dispositivos miniaturizados que van desde sensores biológicos a procesadores químicos, el profesor Alan Epstein, del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica, y un equipo de 20 colaboradores están buscando producir energía eléctrica de forma "personal". "Las grandes turbina de gas pueden suministrar energía a una ciudad, pero una pequeña puede "alimentar" a una persona", señala Epstein, cuyos colegas forman parte del Laboratorio de Turbinas de Gas del MIT, del MTL (Microsystems Technology Laboratories) y del Laboratorio para los Sistemas Electromagnéticos y Electrónicos.

¿Cómo puede hacerse pequeño un artefacto que quema combustible? Tales aparatos necesitan un compresor, una cámara de combustión, una turbina que rota, y así sucesivamente. Hacer una versión a escala milimétrica de piezas de metal con los componentes soldados y remachados, no es factible. Al igual que los fabricantes de chips para computación, los investigadores del MIT enfocaron su atención hacia las obleas de silicio grabadas.

Chip de silicio
Uno de los componentes de la microturbina de gas. (Foto: MIT)
Su micromáquina está formada por seis obleas de silicio, amontonadas como lonchas y unidas entre sí. Cada oblea es un único cristal con sus átomos perfectamente alineados para que sea muy resistente. Para lograr los componentes necesarios, se prepara de modo individual cada oblea empleando un proceso avanzado de grabado que elimina las partes seleccionadas del material. Cuando las obleas se apilan, las superficies y los espacios intermedios del producto presentan las características y funciones necesarias.

Dentro de una diminuta cámara de combustión, el combustible y el aire se mezclan rápido y se produce aquella. Las palas de la microturbina se fabrican con un material bajo en defectos, de alta resistencia, que rota a 20.000 revoluciones por segundo, 100 veces más rápido que en los motores a reacción. Un minigenerador produce 10 vatios de potencia. Un pequeño compresor eleva la presión del aire en la preparación para la combustión. Y el enfriamiento (siempre un desafío en los microdispositivos calientes) parece manejable enviando el aire comprimido fuera de la cámara de combustión.


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