Este joven ha creado un motor que puede remediar uno de los grandes retos del coche eléctrico

A pesar de tener 17 años, Robert Sansone tiene muchas papeletas para convertirse en una estrella de la ciencia y la tecnología en un futuro no tan lejano. Porque a pesar de su corta edad, este adolescente estadounidense ya se ha destapado como un prolífico inventor y ha desarrollado 60 proyectos de ingeniería ¿El último? Un nuevo motor para los automóviles eléctricos, que puede solucionar uno de los grandes problemas inherentes de esta industria: la gran necesidad de tierras raras, una materia escasa y que depende en gran medida de China, el mayor productor mundial.

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En la actualidad, los motores de los coches eléctricos hacen uso de materias primas muy escasas y caras. Son las conocidas como 'tierras raras'. Se tratan de 17 elementos químicos (tabla periódica) de gran importancia como el neodimio, el samario o el disprosio. Desde teléfonos móviles, pasando por coches híbridos, hasta armas y equipo médico, requieren de estos materiales para su fabricación. ¿Por qué raras? Además de que el coste de extracción de estos materiales es muy alto, pueden ser difíciles de encontrar en su estado puro y, en el caso de descubrirlos, estar contaminados por elementos radioactivos.

Su uso en motores eléctricos como imanes, pilas o células de combustible los convierten en recurso clave para el objetivo de la transición energética. Estos permiten reducir el tamaño de los motores eléctricos, aumentar la fuerza de los imanes y permiten que las aleaciones usadas sean más ligeras, pero más sólidas.

¿Cómo es el motor eléctrico de Robert Sansone?

El motor ideado por este joven deja de lado este tipo de materiales, basándose en el cobre y el acero. Dos materiales mucho más baratos, abundantes y de fácil obtención. Además, este novedoso invento podría solucionar muchos de los problemas de este tipo de tecnologías.

Hace dos años, este joven encontró un vídeo que hablaba sobre las ventajas e inconvenientes de los coches eléctricos. La publicación explicaba que la mayoría de los motores de estos automóviles requieren de imanes hechos con estos materiales raros, cuyo proceso de extracción podía ser muy costoso.

“Con ese problema de sostenibilidad, quería abordarlo e intentar diseñar un motor diferente”, comentó Sansone a la revista 'Smithsonian'. Este estudiante de secundaria había oído sobre un tipo de motor eléctrico, el de reluctancia síncrona; y decidió investigar esta vía, que ahora ha dado sus frutos con su primer prototipo funcional, pero realizado a pequeña escala. Un pequeño experimento que, sin embargo, ya ha dado muestras de su mayor eficiencia frente a otros motores tradicionales.

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La principal característica es no utiliza esos materiales raros, en comparación a otros como el motor de imanes permanentes. En su lugar, el rotor está compuesto por un núcleo laminado redondo con huecos de aire que se alinea con el campo magnético giratorio. Este rotor no es adecuado para velocidades altas, ya que para garantizar la estabilidad de la velocidad es necesario insertar barras adicionales en las barreras de flujo. Esto explica la razón por la que su aplicación se limita a los ventiladores y las bombas. No es lo suficientemente potente para ser utilizado en un vehículo eléctrico, por lo que este joven comenzó a pensar métodos para poder mejorar su rendimiento.

El magnetismo de un material (reluctancia) es la clave de este proceso. En vez de incorporar cámaras de aire, Sansone pensó que podría introducir otro campo magnético al motor. ¿El resultado? Logró crear un prototipo de este motor con una fuerza de rotación (o par) y una eficiencia mayores que los ya existentes. Para ello utilizó una impresora 3D, cables de cobre y un rotor de acero. El joven ingeniero afirmó que no dispone de "toneladas de recursos para hacer motores muy avanzados", así que tuvo que hacer una versión más pequeña inicial.

Robert Sansone consiguió crear un innovador motor a partir de materiales muy baratos

Para poder comprobar la eficacia de este invento se probaron una gran cantidad de medidores de potencia, además de un tacómetro láser (mide la velocidad de giro de un eje a partir de la luz reflejada de vuelta) para determinar su velocidad de rotación. Gracias a su constancia, consiguió el primer premio en la Feria Internacional de Ciencias e Ingeniería de Regeneron (ISEF) de 2022, la competición internacional más importante de STEM para institutos, así como 75.000 dólares, cuyas ganancias se destinarán a su ingreso en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Su diseño cuenta con otros elementos aún no desvelados, ya que el joven ingeniero espera poder patentarlo en un futuro.

Tras varias pruebas, Sansone consiguió que su novedoso motor tuviera un 31% más de eficacia a 300 RPM (revoluciones por minuto) y un 37% más a 750 RPM. Sin embargo, no pudo seguir aumentando las revoluciones, puesto que las piezas de plástico se sobrecalentarían. El joven explicó a Top of the Class, un pódcast de Crimson Education, que esta fue una lección que aprendió cuando uno de los prototipos se derritió encima de su escritorio.

Ahora, se encuentra trabajando en los cálculos y el modelado 3D para la versión 16.ª de su motor, que planea diseñar con materiales más resistentes con el objetivo de probarlo a mayores revoluciones por minuto. Si continúa funcionando con alta eficiencia y velocidad, comenta que seguirá adelante en el camino para patentarlo.

El inconveniente principal para la invención de joven genio tiene que ver con la complejidad de su fabricación. Sin embargo, espera que con las nuevas tecnologías de fabricación aditiva, como la impresión 3D o la fabricación digital directa, ayuden a hacerlo más fácil en el futuro. Robert sueña con el día en el que los vehículos eléctricos sean totalmente sostenibles gracias a la ayuda de su innovador diseño de motor. Todo un sueño hecho realidad.

Este invento podría allanar el camino para la fabricación sostenible de vehículos eléctricos que no requieran imanes compuestos por tierras raras y, tal vez, servir como una posible solución a la gran dependencia que, en la actualidad, tiene el mundo de potencias como China o Turquía.