Evaluación de Campo de Cosechadores de Energía Piezoeléctrica en Estructuras de Puentes
Autores: Guo, Lukai; Wang, Hao; Braley, John; Venkiteela, Giri
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Evaluación de Campo de Cosechadores de Energía Piezoeléctrica en Estructuras de Puentes
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Estudio
Cosechadores de energía piezoeléctrica basados en vibraciones
Estructura de puente
Voladizos
Frecuencias resonantes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo desarrollar y evaluar cosechadores de energía piezoeléctrica basados en vibraciones para generar energía a partir de la estructura de un puente. Se propusieron y evaluaron nuevos diseños de voladizos de múltiples grados de libertad (DOF) en un laboratorio y en un puente a escala real. Se encontró que todos los diseños de voladizos mostraron potencial para generar salidas de voltaje de 35 V bajo un escenario de vibración sinusoidal simple en el laboratorio. Los resultados de las pruebas de campo mostraron que la coincidencia entre las frecuencias de vibración de la estructura del puente y las frecuencias resonantes de los voladizos afectó significativamente la salida de voltaje del cosechador de energía piezoeléctrica bajo cargas de neumáticos en movimiento. Al agregar más DOF en el mismo voladizo, la atenuación de voltaje de los picos generados por el voladizo resultó ser menos significativa después de cada paso de carga, lo que llevó a mayores salidas de energía en algunos casos. Al ajustar la combinación de masas en el diseño de voladizo de 3-DOF, la salida de voltaje y la producción de energía alcanzaron 11.1 V y 58.2 J bajo un solo pulso de carga, respectivamente, lo que fue superior a los 9.2 V y 14.9 J obtenidos del mejor escenario de voladizos de 1-DOF. Los hallazgos del estudio indican el potencial de desarrollar cosechadores de energía piezoeléctrica de banda múltiple para aprovechar la energía de las vibraciones del puente.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo desarrollar y evaluar cosechadores de energía piezoeléctrica basados en vibraciones para generar energía a partir de la estructura de un puente. Se propusieron y evaluaron nuevos diseños de voladizos de múltiples grados de libertad (DOF) en un laboratorio y en un puente a escala real. Se encontró que todos los diseños de voladizos mostraron potencial para generar salidas de voltaje de 35 V bajo un escenario de vibración sinusoidal simple en el laboratorio. Los resultados de las pruebas de campo mostraron que la coincidencia entre las frecuencias de vibración de la estructura del puente y las frecuencias resonantes de los voladizos afectó significativamente la salida de voltaje del cosechador de energía piezoeléctrica bajo cargas de neumáticos en movimiento. Al agregar más DOF en el mismo voladizo, la atenuación de voltaje de los picos generados por el voladizo resultó ser menos significativa después de cada paso de carga, lo que llevó a mayores salidas de energía en algunos casos. Al ajustar la combinación de masas en el diseño de voladizo de 3-DOF, la salida de voltaje y la producción de energía alcanzaron 11.1 V y 58.2 J bajo un solo pulso de carga, respectivamente, lo que fue superior a los 9.2 V y 14.9 J obtenidos del mejor escenario de voladizos de 1-DOF. Los hallazgos del estudio indican el potencial de desarrollar cosechadores de energía piezoeléctrica de banda múltiple para aprovechar la energía de las vibraciones del puente.