Influencia del Tipo de Impacto en la Generación de Carga de un Recolector de Energía

Autores/as

  • Mariano Febbo Universidad Nacional del Sur, Departamento de Física, Instituto de Física del Sur (IFISUR) & Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Bahía Blanca, Argentina.
  • Alejandro Oliva Universidad Nacional del Sur, Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras & Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica (IIIE - UNS/CONICET). Bahía Blanca, Argentina.
  • Sebastián P. Machado Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Bahía Blanca, Grupo de Investigación en Multifísica Aplicada (GIMAP) & Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Bahía Blanca, Argentina.

DOI:

https://doi.org/10.70567/mc.v41i13.66

Palabras clave:

Tipo de impacto, Recolector de energía, Generación de carga eléctrica

Resumen

En este trabajo se presenta un estudio sobre diferentes tipos de fuerzas de impacto para seleccionar cuál es el más conveniente para la generación de energía en piezoeléctricos. El análisis se basa en elegir entre pulsos de corta duración pero repetitivos o de gran duración aunque únicos. A partir de simulaciones se obtiene que pulsos de corta duración, discontinuos, inducen oscilaciones en el piezoeléctrico que no aparecen en pulsos de gran duración y continuos. A partir de la implementación de un circuito eléctrico de extracción de carga sincrónica se pueden aprovechar estas oscilaciones para maximizar la energía cosechada. Un índice basado en la energía permite concluir que la fuerza de pulsos discontinuos genera el doble que una fuerza de un único pulso continua.

Citas

Basari A.A., Hashimoto S., Homma B., Okada H., Okuno H., y Kumagai S. Design and optimization of a wide band impact mode piezoelectric power generator. Ceramics International, 42:6962-6968, 2016.

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.082

Chatterjee A., Lobato C.N., Zhang H., Bergne A., Esposito V., Yun S., Insinga A.R., Christensen D.V., Imbaquingo C., Bjørk R., Ahmed H., Ahmad M., Ho C.Y., Madsen M., Chen J., Norby P., Chiabrera F.M., Gunkel F., Ouyang Z., y Pryds N. Powering internet-ofthings from ambient energy: a review. JPhys Energy, 5(2), 2023. ISSN 25157655.

https://doi.org/10.1088/2515-7655/acb5e6

Deng F., Cai Y., Fan X., Gui P., y Chen J. Pressure-type generator for harvesting mechanical energy from human gait. Energy, 171:785-794, 2019. ISSN 03605442.

https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.01.039

Erturk A. y Inman D.J. An experimentally validated bimorph cantilever model for piezoelectric energy harvesting from base excitations. Smart Materials and Structures, 18:25009-18pp, 2009.

https://doi.org/10.1088/0964-1726/18/2/025009

Febbo M., Machado S.P., Oliva A., Ortiz M., y Pereyra N. Modelling of a piezoelectric beam with a fullbridge rectifier under arbitrary excitation: experimental validation. Energy Harvesting and Systems, 2(10):314-324, 2023. ISSN 2329-8766.

https://doi.org/10.1515/ehs-2022-0099

Kymissis J., Kendall C., Paradiso J., y Gershenfeld N. Parasitic power harvesting in shoes. International Symposium on Wearable Computers, Digest of Papers, 1998-October(August2014):132-139, 1998.

Oliva A., Febbo M., y Machado S.P. Eficiencia de un recolector piezoeléctrico utilizando extracción de carga sincrónica. Proceedings Asosciación Argentina de Mecánica Computacional, XL:967-976, 2023.

Riemer R. y Shapiro A. Biomechanical energy harvesting from human motion: Theory, state of the art, design guidelines, and future directions. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 8(1):1-13, 2011. ISSN 17430003. doi:10.1186/1743-0003-8-22.

https://doi.org/10.1186/1743-0003-8-22

Shu Y.C. y Lien I.C. Analysis of power output for piezoelectric energy harvesting systems. Smart Materials and Structures, 15(6):1499-1512, 2006a. ISSN 09641726.

https://doi.org/10.1088/0964-1726/15/6/001

Shu Y.C. y Lien I.C. Efficiency of energy conversion for a piezoelectric power harvesting system. Journal of Micromechanics and Microengineering, 16(11):2429-2438, 2006b. ISSN 09601317.

https://doi.org/10.1088/0960-1317/16/11/026

Uchino K. Piezoelectric Energy Harvesting Systems-Essentials to Successful Developments. Energy Technology, 6(5):829-848, 2018. ISSN 21944296.

https://doi.org/10.1002/ente.201700785

Wu Y., Badel A., Formosa F., Liu W., y Agbossou A.E. Piezoelectric vibration energy harvesting by optimized synchronous electric charge extraction. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 24(12):1445-1458, 2013. ISSN 1045389X.

https://doi.org/10.1177/1045389X12470307

Descargas

Publicado

2024-11-08

Número

Sección

Artículos completos del congreso MECOM 2024