Coletor Piezoelétrico de Vibrações Estruturais com Geometria Sanfonada: Análise Teórica e Experimental

• Autor: Valencia Paredes, Make Steve
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2020
• Institución: Superintendencia Nacional de Educación Superior Universitaria
• Repositorio: Registro Nacional de Trabajos conducentes a Grados y Títulos - RENATI
• Lenguaje: portugués
• OAI Identifier: oai:repositorio.sunedu.gob.pe:20.500.14366/619
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.14366/619
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Piezoelectricidad; Materiales piezoeléctricos; Generación de energía; Análisis modal; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.03.00

En el contexto general de la piezoelectricidad, el modelo estructural conocido como cantiléver ha sido utilizado en el diseño y optimización de dispositivos para convertir señales de vibración estructural en energía eléctrica. Los avances tecnológicos recientes, especialmente en el área de los microsistemas, requieren dispositivos cada vez más pequeños y generalmente más rígidos, lo que inevitablemente tiende a aumentar su frecuencia natural fundamental, que puede estar fuera del rango de frecuencia de interés, limitando el uso del modelo cantiléver. Para cumplir con los requisitos simultáneos de bajo volumen y rigidez, buscamos desarrollar colectores en voladizo con características geométricas innovadoras, que permitan alcanzar valores adecuados para las frecuencias naturales del dispositivo. En este sentido, este trabajo consiste en desarrollar y comparar modelos matemáticos de colectores piezoeléctricos de energía según una configuración geométrica conocida como configuración en abanico o su traducción en inglés fan-folded. La idea es combinar vigas piezoeléctricas a través de elementos de conexión que obedecen teóricamente al modelo en voladizo de manera que el ensamblaje resultante tenga una rigidez equivalente que resulte en frecuencias naturales más bajas. Así, cuanto mayor sea el número de vigas presentes en el conjunto, más flexible será el dispositivo sin provocar un aumento sustancial de volumen. Se formulan modelos electromecánicos continuos, usando las teorías de Euler-Bernoulli y Timoshenko junto con modelos de elementos finitos para varias configuraciones geométricas consideradas.