La recolección de energía basada en VIV de cilindros en tándem para sistemas IoT autosuficientes
Autores: Shah, Muhammad Mahad; Ahmed, Arslan; Latif, Usman; Hasan, Syed Maaz; Uddin, Emad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
La recolección de energía basada en VIV de cilindros en tándem para sistemas IoT autosuficientes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Recolectores de energía
Piezoeléctricos
Cilindros
Velocidades de flujo
Potencia
Distancia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Los recolectores de energía piezoeléctrica se consideran un reemplazo para las baterías porque son autosuficientes con poco o ningún mantenimiento, y son adecuados para dispositivos fuera de la red. En este estudio, se colocaron dos cilindros en un flujo de agua. El cilindro aguas arriba de 25 mm de diámetro está fijo en el centro del flujo mientras que otro cilindro del mismo diámetro, que es libre de oscilar en dirección transversal al flujo y está colocado en la estela de ese cilindro fijo. Luego, se colocó una bandera piezoeléctrica en la estela del cilindro vibrante y se cambió su distancia para observar el efecto de la longitud de la estela en el recolector de energía. El potencial de recolección de energía del sistema se explora para velocidades de flujo que van de 0.28 m/s a 0.36 m/s. La distancia entre los cilindros Gx, que se explora para el rango de 2.5D-7D, y la distancia entre la membrana piezoeléctrica y el cilindro vibrante se expresan como Sx para el mismo rango. La potencia máxima de 19.17 W se produjo en Sx = 2D y Gx = 3.5D. La potencia máxima para el caso base, cuando se usaron dos cilindros circulares estacionarios dispuestos en tándem y se colocó una membrana piezoeléctrica en su estela, es de 10.24 W; por lo tanto, se observa un aumento del 87.2% bajo las mismas condiciones ambientales.
Descripción
Los recolectores de energía piezoeléctrica se consideran un reemplazo para las baterías porque son autosuficientes con poco o ningún mantenimiento, y son adecuados para dispositivos fuera de la red. En este estudio, se colocaron dos cilindros en un flujo de agua. El cilindro aguas arriba de 25 mm de diámetro está fijo en el centro del flujo mientras que otro cilindro del mismo diámetro, que es libre de oscilar en dirección transversal al flujo y está colocado en la estela de ese cilindro fijo. Luego, se colocó una bandera piezoeléctrica en la estela del cilindro vibrante y se cambió su distancia para observar el efecto de la longitud de la estela en el recolector de energía. El potencial de recolección de energía del sistema se explora para velocidades de flujo que van de 0.28 m/s a 0.36 m/s. La distancia entre los cilindros Gx, que se explora para el rango de 2.5D-7D, y la distancia entre la membrana piezoeléctrica y el cilindro vibrante se expresan como Sx para el mismo rango. La potencia máxima de 19.17 W se produjo en Sx = 2D y Gx = 3.5D. La potencia máxima para el caso base, cuando se usaron dos cilindros circulares estacionarios dispuestos en tándem y se colocó una membrana piezoeléctrica en su estela, es de 10.24 W; por lo tanto, se observa un aumento del 87.2% bajo las mismas condiciones ambientales.