Diseño de un generador piezoeléctrico de 5W

dc.contributor.advisorTorres Pinzón, Carlos Andrés
dc.contributor.advisorForero García, Edwin Francisco
dc.contributor.authorCabuya Preciado, Alberto
dc.contributor.corporatenameUniversidad Santo Tomásspa
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000692670spa
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000761834spa
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001692539spa
dc.contributor.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?hl=es&user=gMAr7YEAAAAJspa
dc.contributor.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?hl=es&user=pv86djIAAAAJspa
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0367-8143spa
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3818-7793spa
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5957-383Xspa
dc.coverage.campusCRAI-USTA Bogotáspa
dc.date.accessioned2024-01-16T20:39:00Z
dc.date.available2024-01-16T20:39:00Z
dc.date.issued2024-01-16
dc.descriptionEn la actualidad a pesar de el avance del campo de energías renovables, se sigue manteniendo una dependencia de las condiciones climáticas actuales, lo que genera cierta incertidumbre a la hora de asegurar la continuidad en el suministro de energía, por tanto se han buscado otras fuentes de energía renovables independientes a las condiciones climáticas, entre estas se encuentra la generación por medio de la piezoelectricidad. Si bien es un método que tiene mucho potencial, actualmente no se usa debido a su bajo nivel de producción energética, eso también ocasiona que los métodos de recolección tampoco sean los más eficientes, por lo que en este documento se estudian 3 tipos de rectificadores, seleccionando el más eficiente, para posteriormente realizar un circuito para el almacenamiento de esta energía recolectada, en una batería. Método Lo primero que se realizó fue la comparación de fuerza aplicada frente a la tensión generada, de tres tipos de sensores piezoeléctricos diferentes, seleccionando el que presentara una mejor relación. Posteriormente se modeló circuitalmente el piezoeléctrico seleccionado. Para realizar con base en este un análisis teórico de eficiencia energética de los tres rectificadores, escogiendo el más eficiente, y así diseñar un sistema para cargar una batería. Finalmente se realizó un prototipo, utilizando como base mecánica una baldosa diseñada en la universidad, para validar el montaje, y se realizaron medidas de tensión generado frente a la fuerza aplicada encima de la baldosa. Resultados De los piezoeléctricos analizados se eligió el piezoeléctrico más grande debido a que era el que mejor relación de fuerza frente a tensión generada. Para el prototipo inicialmente se planeaba conectar todos los piezoeléctricos en serie, para aumentar la tensión generada, disminuir la capacitancia parásita y así aumentar la eficiencia, pero con las pruebas realizadas se determinó que era mejor implementar un rectificador para cada piezoeléctrico debido a su distribución en la baldosa. Dentro del estudio realizado de eficiencia, se encontró que el rectificador de puente completo, fue el más eficiente a la hora de recolectar energía generada por el piezoeléctrico, además de ser el más sencillo de implementar. Se observó que a la salida del rectificador se logra entregar a la batería una corriente media de 20mA con varias fluctuaciones. Conclusiones Si bien el generador diseñado no puede generar con una pizada 5W, con el flujo constante de peatones puede llegar a generar dicha cantidad de energía, siendo necesario para esto 725 pasos, o lo equivalente a 725 peatones que caminen sobre la baldosa.spa
dc.description.abstractCurrently, despite the advancement in the field of renewable energies, a dependency on current weather conditions still exists, leading to some uncertainty when ensuring the continuity of energy supply. Therefore, other sources of renewable energy independent of weather conditions have been sought, and among these the generation through piezoelectricity have been of great interest. While it is a method that has great potential, it is not being used because of the low amount of energy production, resulting at the same a low efficiency of harvesting with the conventional methods. Therefore in this study it is considered three different types of rectifiers, choosing the most efficient to recollect and store the energy generated by the piezoelectric in a battery. Method The first step on this project was the selection of the piezoelectric. For this purpose there was a force Vs voltage test, where the piezoelectric, which had a better voltage generated vs force applied ratio, was selected and modeled. Then a theoretical efficiency analysis was done for the three rectifiers, where the most efficient was selected. Afterwards a battery charger system was designed and simulated. Finally a prototype was made, using as a mechanical base the tile designed by the university. After the prototype was tested, measures of voltage generated vs force were done. Results Of the piezoelectrics analyzed, the biggest piezoelectric was chosen because it had the best ratio of power to voltage generated. Initially, it was planned to connect all the piezoelectics in series, to increase the voltage, decrease the parasitic capacitance thus increasing the efficiency, but with the tests performed it was determined that it was better to implement a rectifier for each piezoelectric due to its distribution in the tile. Within the efficiency study performed, it was found that the full bridge rectifier was the most efficient and simplest, when collecting energy generated by the piezoelectric tile. It was observed that at the output of the rectifier, an average current of 20mA is delivered to the battery with several fluctuations. Conclusions Although the designed generator cannot generate 5W with a single footfall, with the constant flow of pedestrians it can generate that amount of energy, which requires 725 steps, or the equivalent of 725 pedestrians walking on the tile.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameIngeniero Electronicospa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.citationCabuya Preciado, A. (2023). Diseño de un generador piezoeléctrico de 5W. [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional.spa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Santo Tomásspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomásspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.usta.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11634/53364
dc.language.isospaspa
dc.publisherUniversidad Santo Tomásspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeniería Electrónicaspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Electrónicaspa
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dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
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dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/*
dc.subject.keywordPiezoelectricityspa
dc.subject.keywordPiezoelectricspa
dc.subject.keywordRectification Efficiencyspa
dc.subject.lembIngeniería Electrónicaspa
dc.subject.lembRecursos Energéticosspa
dc.subject.lembFuente de Energía Renovablespa
dc.subject.proposalPiezoelectricidadspa
dc.subject.proposalPiezoeléctricospa
dc.subject.proposalEficiencia de Rectificaciónspa
dc.titleDiseño de un generador piezoeléctrico de 5Wspa
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dc.type.localTrabajo de gradospa
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