Investigadores del Tecnológico de Monterrey desarrollan MicroSensOil, un dispositivo microfluídico diseñado para detectar oportunamente la degradación de las baterías de litio mediante el análisis del aceite refrigerante explicó David Ramírez Ríos, líder del proyecto y estudiante de doctorado en Ciencias de la Ingeniería.
El avance de la electromovilidad ha consolidado a los vehículos eléctricos como una pieza clave de la transición energética, aunque también ha expuesto retos relacionados con la confiabilidad de las baterías y la prevención de fallas que pueden provocar incendios o explosiones.
MicroSensOil busca identificar señales tempranas del envejecimiento de las baterías a partir del monitoreo de sus fluidos refrigerantes, lo que permitiría conocer su estado, anticipar daños críticos y actuar antes de que se presente una falla de alto impacto.
Ramírez Ríos es ingeniero en Sistemas Digitales y Robótica, cuenta con una maestría en Ciencias de la Ingeniería por el Tecnológico de Monterrey y cursa el tercer semestre de su doctorado.
Como asesor técnico participa Javier Izquierdo Reyes, profesor e investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tec, especialista en transformación industrial y movilidad, ingeniero en Comunicaciones y Electrónica, doctor por la misma institución y con estudios posdoctorales en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
El proyecto también cuenta con la colaboración de Leonardo Israel Farfán Cabrera, investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del campus Puebla y especialista en tribología, disciplina dedicada al análisis de la lubricación, la fricción y el desgaste de los sistemas.
Farfán Cabrera ha participado en investigaciones sobre proyectos automotrices, electrificación de trenes motrices, superlubricidad, materiales avanzados para disminuir el desgaste y mejoramiento de biolubricantes elaborados a partir de microalgas.
Al equipo se suma Luis Fernando Velázquez, investigador del Microtechnologies Laboratory del MIT, quien participará en las etapas de fabricación y validación del dispositivo.
Las baterías de litio son utilizadas en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía, pero la degradación de sus componentes y la contaminación de los fluidos refrigerantes pueden desencadenar reacciones químicas internas difíciles de identificar con los métodos actuales.
En casos extremos, estas fallas pueden originar el fenómeno conocido como thermal runaway o fuga térmica, una reacción en cadena que provoca un aumento descontrolado de la temperatura y puede derivar en incendios o explosiones.
Actualmente, los sistemas de gestión de baterías miden parámetros como el voltaje, la corriente y la temperatura para estimar su estado de funcionamiento, aunque generalmente identifican los problemas cuando el deterioro ya se encuentra en una etapa avanzada.
“Los parámetros eléctricos nos dicen cómo se comporta la batería cuando ya existe un efecto visible, pero no necesariamente nos permiten observar lo que ocurre a nivel químico durante las primeras etapas”, explicó Javier Izquierdo Reyes.
“Antes de que una batería falle de forma evidente, se producen cambios químicos internos que dejan señales en los aceites refrigerantes, por eso queremos leer la huella fisicoquímica de su envejecimiento”, agregó el investigador.
MicroSensOil analizará volúmenes mínimos de aceite refrigerante para localizar gases o compuestos relacionados con los procesos de degradación, lo que permitiría anticipar fallas antes de que estas se reflejen en el comportamiento eléctrico del sistema.
La propuesta complementaría a los sistemas tradicionales de gestión de baterías y abriría la posibilidad de desarrollar mecanismos de monitoreo preventivo más precisos, económicos y enfocados en la seguridad.
“El objetivo es pasar de un mantenimiento reactivo a uno verdaderamente predictivo”, señaló David Ramírez Ríos.
“Si podemos detectar señales tempranas de degradación, será posible tomar decisiones informadas, desde realizar ajustes operativos hasta reemplazar oportunamente los componentes y evitar riesgos mayores”, añadió el líder del proyecto.
El dispositivo se desarrollará mediante técnicas de microfabricación y manufactura aditiva que permitirán integrar electrodos, canales y sistemas de análisis en escalas microscópicas, además de reducir considerablemente el volumen de aceite necesario para realizar las pruebas.
Los instrumentos convencionales de laboratorio pueden requerir cientos de mililitros de aceite y equipos especializados, mientras que MicroSensOil busca convertirse en una alternativa entre 10 y 100 veces más económica, capaz de efectuar pruebas rápidas directamente en instalaciones industriales.
Aunque el proyecto se enfoca inicialmente en la electromovilidad, la tecnología podría adaptarse al monitoreo de aceites dieléctricos en transformadores eléctricos, bancos de baterías, sistemas industriales e incluso aplicaciones médicas.
Después de concluir la investigación científica y la validación experimental, el equipo fabricará un prototipo que será sometido a pruebas en laboratorios especializados del MIT.
Además de mejorar la seguridad de la movilidad eléctrica, los investigadores buscan optimizar el uso de fluidos industriales, disminuir la generación de residuos contaminantes y contribuir a la prevención de accidentes relacionados con baterías deterioradas.
El equipo trabaja actualmente en la obtención de financiamiento nacional e internacional para escalar el desarrollo de MicroSensOil y consolidar una tecnología creada desde México con posibilidades de aplicación en otros países.
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