Diseño de transductor piezoeléctrico para generación de potencia eléctrica
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2019-01-01
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Resumen
Al trabajar en alternativas para aprovechar y transformar diferentes formas de energía de una manera limpia y eficiente, se considera el fenómeno piezoeléctrico, el cual permite la recolección de energía que comúnmente se desperdicia. Por ejemplo, la piezoelectricidad facilita la recolección de energía derivada del peso descargado por los humanos cuando se camina sobre una superficie acondicionada con transductores piezoeléctricos. Sin embargo, la tecnología en este campo siempre ha avanzado en la dirección opuesta, es decir, se ha trabajado en la conversión de energía eléctrica en vibraciones para diferentes aplicaciones, pero no lo contrario. En este trabajo, se considera el diseño de la estructura del material para un dispositivo piezoeléctrico de baja frecuencia de resonancia para la captura de electricidad. El propósito de este dispositivo es la transformación eficiente de la energía mecánica en energía eléctrica, por esta razón el diseño de su configuración considera una frecuencia de resonancia de menos de 100 kHz. Para esto, se establecieron las características de las dimensiones del área y su relación con el espesor de acuerdo con el material depositado y el rendimiento de acuerdo con el impacto proyectado. Además, la selección del sustrato se consideró de acuerdo con los requisitos de fractura, teniendo en cuenta la magnitud de carga mecánica al transductor.
Abstract
Working on alternatives for harnessing and transforming different forms of energy in a clean and efficient way, like piezoelectric phenomena, allows considering collecting energy that is commonly wasted. For example, the piezoelectricity facilitates the harvesting of energy derived from the weight discharged by humans when walking on a surface conditioned with piezoelectric transducers. However, the technology in this field has always advanced in the opposite direction, i.e. the conversion of electric energy into vibrations for different applications. In this work, the design of the material structure for a piezoelectric device of low resonance frequency for the capture of electricity is considered. The purpose of this device is the efficient transformation of mechanical energy into electrical energy; for this reason, the design of its configuration counts with a resonance frequency of less than 100 kHz. For this, the characteristics of the area dimensions and their relationship to the thickness according to the deposited material and the performance according to the projected impact were established. Moreover, the selection of the substrate was established according to the fracture requirements, acknowledging the mechanical loading loads of the transducer.
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Citación
Forero García, E. F., Gélvez Lizarazo, Ó M., & Torres Pinzón, C. A. (2019). Diseño de transductor piezoeléctrico para generación de potencia eléctrica. doi:10.18273/revuin.v18n1-2019010
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