Un Modelo Analítico para el Estudio de Recolectores de Energía Piezoeléctricos de Geometría Circular con Condiciones de Vinculación Particulares

Abstract

En el presente trabajo se presenta un modelo analítico unidimensional (1D) de recolector de energía de geometría circular, que utiliza un piezoeléctrico tipo buzzer empotrado a lo largo de toda su circunferencia. El prototipo consta de un disco de latón sobre el cual se monta un piezoeléctrico también con forma de disco, y sobre el cual se le adosa una masa cilíndrica de acero para aumentar la deformación y mejorar la generación. El modelo analítico responde matemáticamente a la teoría de placas circulares, estableciendo todas sus definiciones en coordenadas cilíndricas, no obstante, debido a la axisimetría del problema la deflexión solo depende de las coordenadas r y z. El modelo es simulado mediante el método de elementos finitos con un modelo 3D, construido en COMSOL Multiphysics®. Los resultados obtenidos indican que este modelo 1D es efectivo en la recolección de energía eléctrica y simula muy adecuadamente la deformación del prototipo. Esta situación es importante para futuras investigaciones en la optimización y diseño de recolectores con geometría circular.