Cosecha de Energía Piezoeléctrica a partir de Fuentes Ambientales

Abstract

En este trabajo se presentan los resultados experimentales y el modelo analítico de un dispositivo de cosecha de energía a partir de la vibración del ambiente. La cosecha de energía se realiza a partir de un piezocerámico especialmente diseñado como harvester (cosechador) adosado a una viga
excitada armonicamente. El diseño del dispositivo se realiza de manera que ambas primeras frecuencias naturales, del harvester y la viga, sean aproximadamente iguales. De esta manera se pretende con ello una alternativa y mejora en la recolección de energía respecto de aquellos dispositivos que adosan al harvester directamente a la fuente de excitación. Respecto del modelo mecánico considerado, la viga se modela como un sistema elástico lineal de un número nito de modos, al igual que el harvester. Se presentan, asimismo, las ecuaciones del circuito eléctrico equivalente que modela la generación de voltaje en el harvester y su acoplamiento con las ecuaciones mecánicas. Los resultados experimentales que se obtienen demuestran que el modelo lineal propuesto, considerando un único modo en el desplazamiento tanto de la viga como del harvester, predice correctamente el voltaje generado por harvester para todo el rango de frecuencias considerado. Respecto de las ventajas de considerar este dispositivo como alternativa frente a otros, puede decirse que la generación de voltaje es considerable para una ancha region de frecuencias que comprende las dos primeras frecuencias naturales del haverster y la viga.