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Mecanismo de recolección de energía sostenible con vibración inducida por flujo

Autores: Cheng, Marvin H.; Li, Yuejuan; Camargo, Hugo E.; Bakhoum, Ezzat G.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Mecanismo de recolección de energía sostenible con vibración inducida por flujo


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Estudio
Actuador de vibración inducida por flujo
Recolección de energía piezoeléctrica
Frecuencias resonantes
Potencial de recolección de energía
Películas piezoeléctricas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio investiga la viabilidad de utilizar un actuador de vibración inducida por flujo como una posible fuente de energía mediante la recolección de energía piezoeléctrica. El enfoque está en explorar el comportamiento de las películas piezoeléctricas configuradas como vigas en voladizo sometidas a vibraciones inducidas por flujo, que pueden ser provocadas por corrientes de fluidos o viento. El objetivo principal es maximizar la energía recolectada de la estructura vibrante. Este documento desarrolla modelos teóricos para analizar las frecuencias resonantes y el potencial de recolección de energía de las películas piezoeléctricas en el contexto de la vibración inducida por flujo. Se realizan validaciones experimentales para verificar las predicciones teóricas. Los hallazgos indican que frecuencias de operación más altas en el segundo modo ofrecen una mejor eficiencia de recolección de energía en comparación con modos más bajos. Con el ajuste estratégico de las frecuencias resonantes utilizando masas adjuntas en películas piezoeléctricas individuales, la salida de energía recolectable de una sola película puede aumentar significativamente de menos de 1 W a aproximadamente 18 W. Sin embargo, las diferencias de fase entre las películas piezoeléctricas individuales pueden afectar las mediciones de frecuencia, lo que requiere un ajuste cuidadoso de las condiciones físicas de los componentes individuales. Para optimizar la recolección de energía, este estudio enfatiza la importancia de implementar mecanismos de carga eficientes. Al identificar fuentes de vibración ambiental adecuadas, la duración de carga requerida para un arreglo de recolección de energía sintetizado también puede reducirse en un 25%. A pesar de ciertos desafíos, como desviaciones de fase y turbulencias, este estudio demuestra el prometedor potencial de los resonadores de vibración inducida por flujo como fuentes de energía sostenibles. Este trabajo sienta las bases para futuros avances en la tecnología de recolección de energía, ofreciendo soluciones de energía renovable y respetuosas con el medio ambiente.

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