PJ- CI – 63 – QZ “Electrical floors”

Este proyecto estudia el uso de la piezoelectricidad para generar energía eléctrica mediante una losa de 30 × 50 cm que aprovecha la presión de los pasos al caminar. La idea surge de la necesidad de buscar nuevas formas de energía limpia y accesible que ayuden a reducir el uso de combustibles fósiles. El proyecto se relaciona con los Objetivos de Desarrollo Sostenible sobre energía asequible y no contaminante, ciudades y comunidades sostenibles e infraestructura innovadora.

El objetivo principal fue diseñar y probar un piso piezoeléctrico capaz de producir electricidad al ser pisado. Para su construcción se utilizaron sensores piezoeléctricos, resortes, una caja de acrílico, un marco transparente, cables, conectores y un circuito rectificador con diodos y capacitor. El procedimiento incluyó la instalación de los sensores y resortes dentro de la losa, el ensamblaje del marco, la conexión del circuito y finalmente las pruebas de presión con medición del voltaje de salida.

Los resultados mostraron que la losa generó 5 voltios constantes al ser presionada, lo que comprobó la hipótesis de que esta tecnología puede transformar la energía mecánica en eléctrica. Aunque la producción individual es limitada, al instalarse en espacios de alto tránsito se podría obtener suficiente energía para alimentar luces, sensores u otros dispositivos urbanos.

Palabras clave: piezoelectricidad, energía renovable, eficiencia energética, infraestructura sostenible.

This project explores the use of piezoelectricity to generate electrical energy through a 30 × 50 cm floor tile that takes advantage of the pressure created when people walk on it. The idea comes from the need to find new, clean, and accessible sources of energy that help reduce the use of fossil fuels. The project is connected to the Sustainable Development Goals related to affordable and clean energy, sustainable cities and communities, and innovative infrastructure.

The main objective was to design and test a piezoelectric floor capable of producing electricity when stepped on. The construction involved the use of piezoelectric sensors, springs, an acrylic box, a transparent frame, wires, connectors, and a rectifier circuit with diodes and a capacitor. The procedure included placing the sensors and springs inside the tile, assembling the frame, connecting the circuit, and finally carrying out pressure tests while measuring the output voltage.

The results showed that the floor produced a constant 5 volts when pressed, confirming the hypothesis that this technology can transform mechanical energy into electrical energy. Although the individual production is limited, installing this type of system in high-traffic areas could provide enough power to supply lights, sensors, or other urban devices.

Keywords: piezoelectricity, renewable energy, energy efficiency, sustainable infrastructure.

Sinopsis en náhuatl: “Ipan ohtli, in tlaquetzali mocuepa ipan tlatikpak. Ica inin xochitl piso piezoeléctrico, in icniuh in nemilistli huan tlahuili, quimocuitlahuia in tonan tlalli.”

Traducción al español: “En el camino, cada paso se transforma en fuerza de la tierra. Con este piso piezoeléctrico, la vida y la luz se hacen compañeras, cuidando a nuestra madre tierra.”

La piezoelectricidad es una propiedad de ciertos materiales que les permite generar electricidad cuando se les aplica presión o vibración. Esta característica se descubrió hace más de un siglo, pero hoy en día se está utilizando para crear nuevas formas de producir energía de manera limpia y renovable (Álvarez, Medina & Morales, 2017).

En México, se han realizado estudios para aprovechar la piezoelectricidad en el transporte y en espacios urbanos. Por ejemplo, en el tren ligero de Guadalajara se analizaron sistemas piezoeléctricos capaces de convertir la energía del movimiento de los vagones en electricidad, mostrando que esta tecnología puede mejorar la eficiencia energética del transporte público (Arizaga Barragán, González Pérez & Asprilla Lara, 2019).

Otra investigación se centró en las carreteras y autopistas, evaluando si era posible generar electricidad con el paso de los autos. Los resultados muestran que sí se puede, aunque es necesario resolver problemas técnicos y económicos antes de implementar el sistema de forma masiva (Castañeda-Olivares & Aguirre-Rodríguez, 2019).

La Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales también ha señalado que México tiene un gran potencial para desarrollar proyectos de energías renovables, incluyendo opciones innovadoras como los pisos piezoeléctricos. Estas tecnologías ayudan a reducir el uso de combustibles fósiles y a impulsar ciudades más sostenibles (SEMARNAT, 2017).

Finalmente, expertos explican que, aunque un solo piso piezoeléctrico no genera mucha energía, su instalación en lugares de alto tránsito como estaciones de metro, escuelas o centros comerciales podría producir suficiente electricidad para alimentar luces, sensores o cargar pequeños dispositivos. Esto convierte a la piezoelectricidad en una alternativa prometedora para las ciudades del futuro (FYLD, 2024).

La piezoelectricidad es una tecnología que transforma la presión en energía eléctrica, ofreciendo una alternativa limpia frente al uso de combustibles fósiles. En México todavía existe una fuerte dependencia de estas fuentes contaminantes (Gobierno de México, 2025), por lo que es necesario desarrollar soluciones locales e innovadoras que aporten a la transición energética.

Este proyecto se relaciona con tres Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS):

ODS 7: Energía asequible y no contaminante.
Las losas piezoeléctricas convierten la presión de los pasos en electricidad, proporcionando una fuente de energía limpia y asequible. Al instalarse en lugares concurridos, pueden alimentar luces, sensores o cargar baterías, reduciendo costos y dependencia de otras fuentes convencionales de energía (SEMARNAT, 2017).

ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles.
La energía generada por el movimiento humano a través de estas losas ayuda a disminuir el uso de fuentes contaminantes y a aprovechar recursos cotidianos. En áreas de alto tráfico, pueden alimentar sistemas de iluminación y sensores urbanos, promoviendo ciudades más sostenibles, eficientes y con menor impacto ambiental (Gobierno de México, 2025).

ODS 9: Industria, innovación e infraestructura.
La piezoelectricidad aplicada en pisos representa una innovación tecnológica que impulsa el desarrollo de infraestructuras sostenibles. Además de reducir costos energéticos, fomenta la eficiencia en ciudades e industrias, mostrando cómo es posible integrar nuevas tecnologías al servicio del medio ambiente (FYLD, 2024).

Con este prototipo demostramos que, aún con recursos sencillos, es posible aportar a la innovación tecnológica y al cumplimiento de los ODS, contribuyendo al bienestar social y al cuidado del planeta.

En México existe una fuerte dependencia de los combustibles fósiles para producir electricidad. Según el Balance Nacional de Energía 2023, más de la mitad de la energía eléctrica proviene del gas natural, gran parte de este importado de otros países (Gobierno de México, 2025). Esto hace que el sistema eléctrico sea vulnerable a los precios internacionales y a los problemas en la cadena de suministro.

Este tipo de situación también afecta a la población, porque cuando suben los precios del gas y la electricidad se encarece, las comunidades con menos recursos son las más impactadas. De acuerdo con un informe de Ember (2025), la falta de diversificación energética en México es uno de los grandes retos para garantizar un servicio más limpio, estable y económico.

Frente a estos problemas, se ve la necesidad de explorar nuevas formas de generar energía renovable. La piezoelectricidad es una opción innovadora, porque aprovecha la presión de los pasos para generar electricidad de manera local y sin contaminar. Esto puede ayudar a reducir el uso de combustibles fósiles y aportar una alternativa en espacios con alto tránsito de personas.

Si se instalan pisos piezoeléctricos en lugares de alto tránsito, entonces se podrá generar la energía suficiente para mantener su propio funcionamiento y demostrar su viabilidad como alternativa limpia y sustentable.

Diseñar y construir un piso piezoeléctrico que genere electricidad a partir de la presión de los pasos como una alternativa limpia y sustentable.

1. Construir una losa piezoeléctrica de 30 × 50 cm utilizando sensores, resortes y un circuito rectificador, capaz de transformar la presión mecánica en voltaje eléctrico.
2. Medir y analizar el voltaje generado por la losa en condiciones de presión controlada, verificando si la energía producida es suficiente para aplicaciones prácticas en espacios de alto tránsito.

ODS relacionados con el proyecto Electrical Floors

• ODS 7: Energía asequible y no contaminante
  Garantizar el acceso a energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todos.

• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
  Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización sostenible y fomentar la innovación.

• ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles
  Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles.

Un artículo analiza las diferentes aplicaciones de la piezoelectricidad en la ingeniería civil, mostrando cómo ciertos materiales pueden transformar la energía mecánica en eléctrica. Se mencionan casos prácticos de implementación y el potencial de esta tecnología para la monitorización de estructuras y la generación de energía a partir del tráfico (Álvarez, Medina & Morales, 2017).

Otro estudio revisa la implementación de sistemas piezoeléctricos en el tren urbano de Guadalajara, México, y explica cómo capturan la energía producida por el movimiento de los vagones. Los autores destacan su contribución a la eficiencia energética del transporte y los factores que influyen en su desempeño (Arizaga Barragán, González Pérez & Asprilla Lara, 2019).

También se ha evaluado el potencial de los sistemas piezoeléctricos en carreteras y autopistas mexicanas, aprovechando la energía cinética de los automóviles. En este caso, los investigadores concluyen que la propuesta es viable, aunque todavía existen retos técnicos y económicos antes de aplicarla a gran escala (Castañeda-Olivares & Aguirre-Rodríguez, 2019).

Por otra parte, se han estudiado los sensores piezoeléctricos en el área alimentaria, especialmente en la detección de contaminantes. Estos sensores destacan por su alta sensibilidad y selectividad, y representan una innovación para mejorar la seguridad alimentaria (De Sousa & Manganiello, 2018).

Además, un artículo de FYLD (2024) habla de cómo su plataforma ayuda al sector eléctrico en México a resolver problemas de infraestructura usando inteligencia artificial. Esto permite monitorear en tiempo real y reducir tiempos de inactividad en el suministro eléctrico.

En el caso de México, la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT, 2017) señaló que el país tiene un gran potencial para aprovechar las energías renovables, incluyendo solar, eólica, geotérmica e hidráulica. Finalmente, la Estrategia Nacional de Energía (SENER, 2015) presentó las políticas y medidas necesarias para que el sistema energético mexicano sea más integral y sostenible.

Materiales

1) Estructura de la losa

• Caja de acrílico de 30 × 50 cm.
• Marco transparente para la tapa.
• Base rígida del mismo tamaño para el soporte inferior.

2) Sistema mecánico

• Resortes metálicos (colocados en las esquinas de la losa).
• Tornillos y tuercas para fijar los resortes.

3) Sensores y conexiones

• Sensores piezoeléctricos en forma de disco.
• Cable delgado para conexiones.
• Conectores para unir el cableado.

4) Circuito rectificador

• 4 diodos para el puente rectificador.
• 1 capacitor para almacenar la carga.
• Protoboard para el armado del circuito.
• 1 LED para comprobar la salida de energía.

5) Instrumentos de medición

• Multímetro digital.

6) Material de armado

• Pistola de silicón caliente y barras de silicón.
• Cinta aislante.

Procedimiento

1) Estructura de la losa

1. Se cortó la caja de acrílico con las medidas de 30 × 50 cm.
2. Se preparó el marco transparente del mismo tamaño para cubrir la parte superior.
3. Se colocó la base rígida debajo de la caja para dar soporte a toda la losa.

2) Sistema mecánico

1. Se ubicaron los resortes metálicos en las esquinas de la losa.
2. Se fijaron los resortes con tornillos y tuercas para que quedaran firmes y mantuvieran separación entre la base y el marco.

3) Sensores y conexiones

1. Se pegaron los sensores piezoeléctricos (disco) sobre la base con silicón caliente, cuidando que quedaran bien sujetos.
2. Se pelaron los extremos del cable delgado y se conectaron a cada sensor.
3. Se unieron los cables con conectores para llevar la señal hacia el circuito.
4. Se aisló cada unión con cinta aislante.

4) Circuito rectificador

1. En el protoboard se armó el puente rectificador con 4 diodos, respetando la orientación.
2. Se conectó un capacitor a la salida del puente para almacenar y estabilizar la señal.
3. Se llevaron los cables que venían de los sensores a la entrada del rectificador.
4. Se colocó un LED en la salida como indicador de generación (con su polaridad correcta).

5) Pruebas y medición

1. Ya ensamblada la losa, se aplicó presión sobre la parte superior.
2. Se midió el voltaje de salida con el multímetro digital.
3. Se observó el encendido del LED como comprobación visual de que se estaba generando energía.
4. Se repitió la prueba varias veces y se registraron los valores mostrados por el multímetro.

Al finalizar la construcción, la parte más emocionante fue comprobar si realmente se podía generar electricidad con el piso. La losa se sometió a presión, simulando el peso de una persona al caminar, y los sensores piezoeléctricos respondieron de inmediato. La energía mecánica del impacto fue capturada, rectificada y estabilizada por el circuito.

Al medir la salida final con el multímetro, el resultado fue claro: la losa generó un voltaje constante de 5 V, suficiente para encender un LED y confirmar la viabilidad del sistema.

Tabla 1. Funcionamiento del prototipo de piso piezoeléctrico

Imagen 1 (plano del prototipo) y 2 (foto del prototipo terminado) en “Anexo Imágenes

El funcionamiento del piso piezoeléctrico demostró que es posible aprovechar la presión de los pasos para generar electricidad. La producción constante de 5 V confirma que la piezoelectricidad puede transformar la energía mecánica en energía eléctrica de manera simple y efectiva. Aunque el voltaje generado no es muy alto, sí fue suficiente para encender un LED y comprobar la hipótesis.

Los resultados indican que este sistema tiene potencial para aplicaciones urbanas sostenibles, especialmente en zonas de alto tránsito, donde el movimiento humano puede aprovecharse como fuente de energía renovable. Si bien la energía generada es modesta, su implementación en conjunto con otras losas podría alimentar iluminación pública. Por ejemplo, en el Metro de la Ciudad de México, por donde pasan en promedio 3,200,000 personas al día, una pisada promedio que genera 5 volts y 0.2 amperes multiplicada por esa cantidad de usuarios representaría una gran producción de energía. Esto confirma que la tecnología piezoeléctrica es una alternativa viable para mejorar la eficiencia energética en infraestructuras urbanas. También podría aplicarse en escaleras, escuelas o plazas públicas, donde hay paso constante de personas.

Este tipo de tecnología es innovadora porque aprovecha un recurso cotidiano como el movimiento humano. Además, al instalarse en lugares de alto tránsito, no solo contribuiría a la sustentabilidad de las ciudades, sino que también mostraría cómo la ciencia puede integrarse en la vida diaria para generar energía limpia.

Futuras líneas de investigación

1. Probar diferentes tamaños y materiales de losa para comparar la eficiencia en la generación de energía.
2. Instalar más sensores piezoeléctricos y analizar si el voltaje se incrementa al conectarlos en serie o en paralelo.
3. Incorporar un sistema de almacenamiento con baterías para guardar la energía y usarla en otros momentos.
4. Medir el desempeño del prototipo en lugares de alto tránsito durante un periodo prolongado, para conocer su durabilidad y estabilidad.
5. Explorar el uso de este tipo de pisos en escuelas, estaciones de metro o plazas públicas para calcular su impacto real en la reducción del consumo eléctrico convencional.

Conclusiones

Se diseñó y construyó una losa piezoeléctrica de 30 × 50 cm que generó electricidad con la presión de los pasos, cumpliendo el objetivo general.

El prototipo transformó la energía mecánica en electricidad, entregando una salida constante de 5 V, lo que cumple el primer objetivo específico.

Las mediciones mostraron que, aunque la producción individual es baja, en zonas de alto tránsito puede alimentar iluminación o sensores, cumpliendo el segundo objetivo específico.

Álvarez, L., Medina, J., & Morales, L. (2017). Aplicaciones de la piezoelectricidad en ingeniería civil. Revista de Ingeniería Civil, 1(2), 15–26. Recuperado de http://www.ecorfan.org

Arizaga Barragán, A., González Pérez, M. G., & Asprilla Lara, Y. (2019). Sistemas piezoeléctricos en el tren urbano de Guadalajara, México: entropía y negentropía. Tecnura, 23(61), 13–22. https://doi.org/10.14483/22487638.14870

Castañeda-Olivares, F., & Aguirre-Rodríguez, C. (2019). Potencial de producción de energía eléctrica en México empleando la circulación del parque vehicular. Revista de Ingeniería Tecnológica, 3(9), 25–30. Recuperado de http://www.ecorfan.org

De Sousa, C., & Manganiello, L. (2018). Estado del arte: Aplicaciones de los sensores piezoeléctricos en la detección de elementos contaminantes en alimentos. Revista INGENIERÍA UC, 25(3), 12–21. https://www.redalyc.org/journal/707/70757670014/html/

De Sousa, C., & Manganiello, L. (2018). Advances in piezoelectric sensors for food safety applications. Food Control, 85, 10–18. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2017.09.015

Ember. (2025). Las renovables, el camino hacia la seguridad energética en México. Ember Climate. https://ember-climate.org

FYLD. (2024, agosto 21). Superando los desafíos de infraestructura en el sector eléctrico de México con FYLD. FYLD. https://resources.fyld.ai/es/recursos/superando-los-desafíos-de-infraestructura-en-el-sector-eléctrico-de-méxico-con-fyld

Gobierno de México. (2025). Balance Nacional de Energía 2023. Secretaría de Energía. https://www.gob.mx/sener

Secretaría de Energía (SENER). (2015, 11 de marzo). Estrategia Nacional de Energía. Gobierno de México. https://www.gob.mx/sener

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT). (2017, 25 de octubre). Energías renovables, gran oportunidad para México. Gobierno de México. https://www.gob.mx/semarnat/es/articulos/energias-renovables-gran-oportunidad-para-mexico