Diseño de transductor piezoeléctrico para generación de potencia eléctrica

Vista sencilla de ítem
dc.contributor.authorForero García, Edwin F.
dc.contributor.authorGélvez Lizarazo, Óscar M.
dc.contributor.authorTorres Pinzón, Carlos A
dc.date.accessioned2019-05-23T19:12:16Z
dc.date.available2019-05-23T19:12:16Z
dc.date.issued2019-01-01
dc.descriptionAl 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.spa
dc.description.abstractWorking 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.spa
dc.description.domainhttp://unidadinvestigacion.usta.edu.cospa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.citationForero 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.v18n1-2019010spa
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.18273/revuin.v18n1-2019010spa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11634/16871
dc.publisher.branchCRAI-USTA Bogotáspa
dc.relation.referencesW. G. Nelson, Piezoelectric Materials: Structure, Properties and Applications. New York: Nova Science Publishers Inc, 2010.spa
dc.relation.referencesPPA, “PPA Products Datasheet - User Manual,” 2017. [Online]. Available: https://info.mide.com/piezoproducts/ download-piezo-products-datasheets. [Accessed: Feb 02, 2017]spa
dc.relation.referencesM. Takeuchi, H. Yamada, Y. Yoshino, T. Makino and S. Arai, “Effective electromechanical coupling coefficient (kt2) for fundamental mode of thickness extensional mode thin film bulk acoustic wave resonator fabricated by ZnO thin film,” Vacuum, vol. 66, no. 3-4, pp. 463-466, 2002. doi: 10.1016/S0042-207X(02)00116- 1spa
dc.relation.referencesY. Q. Fu et al., “Advances in piezoelectric thin films for acoustic biosensors, acoustofluidics and lab-on-chip applications,” Prog. Mater. Sci., vol. 89, pp. 31–91, 2017. doi: 10.1016/j.pmatsci.2017.04.006spa
dc.relation.referencesCTS Corporation (NYSE: CTS), “Piezoelectric Sense Products,” [Online]. Available: http://www.ctscorp.com/products/piezoelectricproducts/. [Accessed: April 21, 2017].spa
dc.relation.referencesP. Dineva, D. Gross, R. Müller, y T. Rangelov, Dynamic Fracture of Piezoelectric Materials, vol. 212. Cham: Springer International Publishing, 2014. doi: 10.1007/978-3-319-03961-9spa
dc.relation.referencesP. P. Vergara-Barrios, J. M. Rey-López, G. A. Osma- Pinto and G. Ordóñez-Plata, “Evaluación del Potencial solar y eólico del campus central de la Universidad Industrial de Santander y la ciudad de Bucaramanga, Colombia,” Rev. UIS Ing., vol. 13, no. 2, pp. 49-57, 2014.spa
dc.relation.referencesF. A. Pavas- Martinez, O. A. Gonzalez-Vivas and Y. S. Sanchez-Rosas, “Cuantificación del ahorro de energía eléctrica en clientes residenciales mediante acciones de gestión de demanda,” Rev. UIS Ing., vol. 12, no. 2, pp. 217-225, 2017. doi: 10.18273/revuin.v16n2-2017020spa
dc.relation.referencesS. Han and C. Huh, “Analysis of a Piezoelectric Generator Under an Elastic Wave,” in IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 45, no. 11, pp. 3001-3006, 2017. doi: 10.1109/TPS.2017.2752205spa
dc.relation.referencesY. Wang, L. Wang, T. Cheng, F. Qin and Z. Song, “Design and simulation analysis of a novel pneumatic-piezoelectric generator,” 2015 International Conference on Fluid Power and Mechatronics (FPM), Harbin, 2015, pp. 413-416. doi: 10.1109/FPM.2015.7337151spa
dc.relation.referencesD. Grzybek, “Piezoelectric generator for the power supply of the monitoring system,” Proceedings of the 2014 15th International Carpathian Control Conference (ICCC), Velke Karlovice, 2014, pp. 135-138. doi: 10.1109/CarpathianCC.2014.6843584spa
dc.relation.referencesS. Akkaya Oy and A. E. Özdemir, “Usage of piezoelectric material and generating electricity,” 2016 IEEE International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), Birmingham, 2016, pp. 63-66. doi: 10.1109/ICRERA.2016.7884363spa
dc.relation.referencesD. Tibaduiza, M. Anaya, E. Forero, R. Castro, y F. Pozo, “A Sensor Fault Detection Methodology applied to Piezoelectric Active Systems in Structural Health Monitoring Applications”, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 138, no. 1, p. 12016, 2016.spa
dc.relation.referencesF. Lu, H. P. Lee and S. P. Lim, “Modeling and analysis of micro piezoelectric power generators for micro-electromechanical-systems applications,” Smart Mater. Struct., vol. 13, no. 1, pp. 57-63, 2004.spa
dc.relation.referencesN. Ismall and R. A. Ghani, “Advance devices using piezoelectric harvesting energy,” 2013 IEEE Student Conference on Research and Developement, Putrajaya, 2013, pp. 450-453. doi: 10.1109/SCOReD.2013.7002629spa
dc.relation.referencesJ. Kang, J. Noh, Y. Oh, L. Hwang and J. Yoo, “Piezoelectric energy harvesting using lead-free (Na0.5K0.5)0.97(Nb0.96Sb0.04)O3 ceramics,” 2010 IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics (ISAF), Edinburgh, 2010, pp. 1-3. doi: 10.1109/ISAF.2010.5712221spa
dc.relation.referencesM. Anwar, L. Hakim and N. Nadzri, “Prototype of a low power energy harvesting using piezoelectric transducer for common stationary workout,” 2017 IEEE 4th International Conference on Smart Instrumentation, Measurement and Application (ICSIMA), Putrajaya, 2017, pp. 1-4. doi: 10.1109/ICSIMA.2017.8312007.spa
dc.relation.referencesD. Motter, J. V. Lavarda, F. A. Dias and S. S. da, “Vibration Energy Harvesting Using Piezoelectric Transducer and NonControlled Rectifiers Circuits,” J. Braz. Soc. Mech. Sci. & Eng., vol. 34, no. spe, pp. 378-385, 2012. doi: 10.1590/S1678-58782012000500006spa
dc.relation.referencesA. Toprak y O. Tigli, “Piezoelectric energy harvesting: State-of-the-art and challenges,” Appl. Phys. Rev., vol. 1, no. 3, pp. 031104, 2014. doi: 10.1063/1.4896166spa
dc.relation.referencesYiming Liu, Geng Tian, Yong Wang, Junhong Lin, Qiming Zhang, y H. F. Hofmann, “Active Piezoelectric Energy Harvesting: General Principle and Experimental Demonstration”, J. Intell. Mater. Syst. Struct., vol. 20, no. 5, pp. 575–585, 2009. doi: 10.1177/1045389X08098195spa
dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
dc.subject.keywordEnergyspa
dc.subject.keywordFrequencyspa
dc.subject.keywordPiezoelectricspa
dc.subject.keywordTransducerspa
dc.subject.keywordTransformationspa
dc.subject.proposalPiezoeléctricospa
dc.subject.proposalEnergíaspa
dc.subject.proposalFrecuenciaspa
dc.subject.proposalTransformaciónspa
dc.subject.proposalTransductorspa
dc.titleDiseño de transductor piezoeléctrico para generación de potencia eléctricaspa
dc.type.categoryGeneración de Nuevo Conocimiento: Artículos publicados en revistas especializadas - Impresosspa

Archivos

Bloque original

Mostrando 1 - 1 de 1
Miniatura
Nombre:
Diseño de transductor piezoeléctrico para generación de potencia eléctrica.pdf
Tamaño:
626.67 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Artículo WOS
Descargar

Bloque de licencias

Mostrando 1 - 1 de 1
Miniatura
Nombre:
license.txt
Tamaño:
807 B
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descripción:
Descargar

Colecciones

Producción de Alto Impacto