Diseño de un sistema portátil de recolección de energía basado en la interacción fluido-estructura integrada con bandera piezoeléctrica
Autores: Wang, Haochen; Huang, Xingrong; Li, Zhe; Fang, Le
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño de un sistema portátil de recolección de energía basado en la interacción fluido-estructura integrada con bandera piezoeléctrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Captación de energía
Piezoeléctrico
Interacción fluido-estructura
Circuitería integrada
Vibraciones inducidas por vórtices
Portátil
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de recolección de energía basada en la interacción fluido-estructura ha ganado una atención significativa debido a su potencial para la conversión de energía. Sin embargo, la mayoría de los estudios existentes se centran principalmente en la captura de energía, lo que resulta en sistemas incompletos con portabilidad limitada y falta de circuitos integrados. Para abordar estas limitaciones, este estudio presenta un sistema de recolección de energía portátil e integrado basado en un banderín piezoeléctrico que logra una conversión cerrada completa de la energía cinética del fluido, a través de la energía de deformación estructural, hasta la energía eléctrica. El sistema utiliza un cuerpo bluff aguas arriba para generar vibraciones inducidas por vórtices, una estructura de soporte aguas abajo que mantiene la estabilidad operativa, y un canal de cableado integrado internamente que permite la conversión general de energía. Los experimentos de carga-descarga en la unidad de almacenamiento de energía permiten una evaluación integral del rendimiento del sistema, marcando la primera medición de eficiencia de un sistema de recolección de energía completamente integrado. Los resultados experimentales demuestran el primer mapa cuantificado de pérdidas en todas las etapas de conversión en una plataforma de banderín piezoeléctrico portátil, destacando el potencial del sistema para alimentar dispositivos autónomos de pequeña escala y bajo consumo. Este trabajo establece un marco de referencia y proporciona un nuevo camino tecnológico para avanzar en aplicaciones prácticas de recolección de energía inducida por fluidos, contribuyendo al desarrollo de fuentes de energía autónomas en diversos campos de la ingeniería.
Descripción
La tecnología de recolección de energía basada en la interacción fluido-estructura ha ganado una atención significativa debido a su potencial para la conversión de energía. Sin embargo, la mayoría de los estudios existentes se centran principalmente en la captura de energía, lo que resulta en sistemas incompletos con portabilidad limitada y falta de circuitos integrados. Para abordar estas limitaciones, este estudio presenta un sistema de recolección de energía portátil e integrado basado en un banderín piezoeléctrico que logra una conversión cerrada completa de la energía cinética del fluido, a través de la energía de deformación estructural, hasta la energía eléctrica. El sistema utiliza un cuerpo bluff aguas arriba para generar vibraciones inducidas por vórtices, una estructura de soporte aguas abajo que mantiene la estabilidad operativa, y un canal de cableado integrado internamente que permite la conversión general de energía. Los experimentos de carga-descarga en la unidad de almacenamiento de energía permiten una evaluación integral del rendimiento del sistema, marcando la primera medición de eficiencia de un sistema de recolección de energía completamente integrado. Los resultados experimentales demuestran el primer mapa cuantificado de pérdidas en todas las etapas de conversión en una plataforma de banderín piezoeléctrico portátil, destacando el potencial del sistema para alimentar dispositivos autónomos de pequeña escala y bajo consumo. Este trabajo establece un marco de referencia y proporciona un nuevo camino tecnológico para avanzar en aplicaciones prácticas de recolección de energía inducida por fluidos, contribuyendo al desarrollo de fuentes de energía autónomas en diversos campos de la ingeniería.