En este trabajo se estudia un enfoque de optimización multicriterio para minimizar el peso y maximizar la potencia de salida en sistemas de recolección de energía piezoeléctrica para aplicaciones aeroespaciales. Las variables de diseño son los parámetros geométricos y del circuito eléctrico del recolector de energía piezoeléctrica basado en vibraciones (PEH). Se desarrolla un modelo de elementos finitos para modelar el comportamiento dinámico del recolector tipo placa compuesta con capas piezoeléctricas integradas. La estructura del PEH en voladizo está sujeta a restricciones en las tensiones de flexión que deben ser menores o iguales a la resistencia a la tracción del material piezoeléctrico. Para resolver el problema de optimización multiobjetivo, se emplean el Algoritmo Genético de Clasificación No Dominada II (NSGA-II), el Algoritmo Genético de Clasificación No Dominada III (NSGA-III) y el algoritmo de Evolución Diferencial Generalizada 3 (GDE3). Se demuestra que los algoritmos propuestos son efectivos para desarrollar curvas óptimas de frente de Pareto para la máxima potencia eléctrica de salida y la mínima masa del sistema PEH. Una evaluación comparativa de las soluciones generadas en el Frente de Pareto muestra que GDE3 logró soluciones que generan una mayor potencia máxima de salida y tiene un mejor rendimiento en comparación con los otros dos algoritmos.