Diseño de un generador piezoeléctrico de 5W

En 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.

• Autores: Cabuya Preciado, Alberto
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2024
• Institución: Universidad Santo Tomás
• Repositorio: Repositorio Institucional USTA
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repository.usta.edu.co:11634/53364
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/11634/53364
• Palabra clave: Piezoelectricity; Piezoelectric; Rectification Efficiency; Ingeniería Electrónica; Recursos Energéticos; Fuente de Energía Renovable; Piezoelectricidad; Piezoeléctrico; Eficiencia de Rectificación
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