Alumno

Jorge Andrés Álvarez Costa

   »  Generación: Septiembre2013
   »  Grado: Maestría en Ingeniería Mecánica
   »  Asesor: Gilberto Mejía Rodríguez
   »  Línea de Investigación: Mecatrónica y Sistemas Mecánicos
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NOMBRE DE TESIS
Modelado del fenómeno piezoeléctrico para una óptima recolección de energía

RESUMEN:

El proceso de adquirir la energía que rodea a un sistema y convertirla en energía eléctrica utilizable es conocido como recolección de energía. En los últimos años la investigación en el área de recolección de energía se ha intensificado. Este incremento en la investigación ha dado lugar a los más modernos dispositivos micro electromecánicos (MEMS) y a avanzadas tecnologías inalámbricas, de aplicación práctica en el mundo real. El uso de materiales piezoeléctricos para capitalizar las vibraciones ambientales que rodean a un sistema es un método que ha visto un crecimiento dramático en el campo de la recolección de energía. Los materiales piezoeléctricos cuentan con una estructura cristalina que los provee de la habilidad de transformar la deformación mecánica en carga eléctrica y viceversa para convertir un potencial eléctrico aplicado en deformación mecánica. Esta propiedad provee a los materiales la habilidad de absorber la energía mecánica de los alrededores, normalmente vibraciones ambientales, y transformarla en energía eléctrica utilizable para alimentar otros dispositivos. Con los recientes avances en tecnología inalámbrica y micro electromecánica, la demanda por dispositivos portables y sensores inalámbricos está creciendo rápidamente. A la vez se está convirtiendo una necesidad el que los dispositivos sean autónomos y se carguen por medio de fuentes ambientales. En la mayoría de los casos el suministro de energía se obtiene de baterías convencionales; sin embargo, las baterías presentan el problema de su limitado ciclo de vida. Para los dispositivos electrónicos, remplazar la batería es problemático debido a que el dispositivo puede quedarse sin energía en cualquier momento y remplazar la batería puede ser costoso y tedioso. En el caso de los sensores inalámbricos, estos se pueden colocar en locaciones muy remotas. Cuando la batería se agota, el sensor debe ser retirado y la batería remplazada. Ya que estos dispositivos están en lugares remotos, cambiar la batería puede volverse una tarea muy costosa o incluso imposible. Por ejemplo, los sensores que se colocan en animales para darles seguimiento en su medio salvaje suelen perderse para siempre. Pero si fuera posible recolectar la energía del ambiente, entonces se podría utilizar directamente o para recargar la batería. Un método es utilizar materiales piezoeléctricos para obtener energía perdida debido a vibraciones de la estructura anfitriona. Esta energía capturada se puede utilizar para prolongar la vida del suministro de energía o en un caso ideal proveer energía durante un periodo de tiempo igual o mayor al ciclo de vida del dispositivo electrónico. Por estas razones, la cantidad de investigación dedicada a la recolección de energía ha aumentado rápidamente. Un mejor entendimiento del fenómeno piezoeléctrico, y del diseño de la estructura recolectora de energía ayudará a potencializar esta aplicación. En el presente proyecto se pretenden estudiar las vibraciones como fuente de energía y analizar su efecto en materiales piezoeléctricos. Además de diseñar la estructura óptima de las estructuras piezocerámicas para maximizar la recolección de energía, con una reducción de masa y volumen.