FRBB - DOC
Permanent URI for this communityhttp://48.217.138.120/handle/20.500.12272/694
Browse
Search Results
Item Desarrollo de dispositivos de tecnología piezoeléctrica para la recolección de energía en pavimentos(Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca., 2022-10) Osinaga, Santiago Manuel; Machado, Sebastián Pablo; Febbo, MarianoEn la última década, la recolección de energía o energy harvesting, por su nombre en inglés, ha ganado gran popularidad en el entorno de las energías renovables adoptadas a escala micro. Dentro de este contexto, la generación de energía eléctrica a partir de pequeñas variaciones energéticas como: presión, vibraciones mecánicas, gradientes térmicos o radiofrecuencias, es posible mediante diferentes mecanismos de transducción tales como el piezoeléctrico, el electromagnético, el termoeléctrico, entre otros. En particular, el efecto piezoeléctrico ha sido uno de los que recientemente más atención ha atraído a la comunidad científica debido a sus beneficios asociados a una mayor densidad de potencia y su capacidad de generar energía de manera espontanea. Entre las distintas posibles fuentes de aplicación, las carreteras y calles fabricadas con mezclas asfálticas u hormigón se encuentran continuamente expuestas a cargas térmicas causadas por la radiación solar y fricción, así como cargas dinámicas, producto de las fuerzas verticales desarrolladas por los vahículos circulantes. Esta enorme cantidad de energía, disipada sin ser aprovechada, puede ser convertida en electricidad para la iluminación o el monitoreo estructural de la infraestructura de transporte. Con el propósito de alcanzar una circulación de vehículos más segura, la Organización Mundial de la Salud (OMS) propone al control de la velocidad como el factor más contribuyente para evitar o disminuir los accidentes de tránsito. Entre la gran cantidad de formas de lograr esto, la implementación de reductores de velocidad es probablemente una de la más utilizadas debido a su probada efectividad. Los reductores consisten en elementos que sobresalen del pavimento y producen un malestar cuando son atravesados a una velocidad mayor a la de diseño, obligando al conductor a reducir su velocidad. De esta forma, los reductores desarrollan importante fuerzas verticales debido a su perfil geométrico, haciéndolos especialmente atractivos para aplicaciones de recolección de energía. En este contexto, en esta tesis se estudia la posibilidad de recolectar energía empleando la transducción piezoeléctrica a partir de las vibraciones inducidas en reductores de velocidad al ser atravesadas por un vehículo. Para ello, se desarrolla un modelo matemático no lineal de una viga piezoeléctrica bi-empotrada sometida a una carga axial tanto en sus estados de pre-pandeo como de pos-pandeo. Además, se modela y simula la interacción vehículopavimento con el propósito de caracterizar la excitación sobre el dispositivo recolector de energía. Se analiza la influencia de una gran cantidad de parámetros que intervienen tanto en el modelo matemático como en la dinámica de interacción vehículo-reductor-recolector de energía. En función de los estudios realizados, la viga en el estado de pre-pandeo presenta algunas ventajas en comparación con el resto de los sistemas analizados.