Electrónica y Automatización Industrial

Medición y almacenamiento de la energía aprovechable
producida por el movimiento ...
Contenido
• Introducción
o Motivación
o Aplicaciones
o Objetivo
o Marco Teorico

• Desarrollo
o Modelo mecánico
o Modelo e...
INTRODUCCIÓN
En los últimos años las personas han buscado nuevas formas
de generar energía debido a la crisis energética q...
ENERGÍAS COSECHADORAS

• Eólica (viento)
• Hidráulica (agua)
• Solar ( luz solar)
• Vibratoria (movimiento)

5
MATERIALES PIEZOELÉCTRICOS

Materiales
Piezoeléctricos
naturales:
Cuarzo
Turmalina
Sal de rochelle.

Materiales Piezoeléct...
COSECHAMIENTO EN UN HUMANO
Energía en un paso:
Laminas de metal unidas a un
piezoeléctrico PVDF semi
flexible bajo el taló...
APLICACIONES

- Pastillas electrónicas.

-Bats inteligentes.

Sensores:
Ultrasonido
Acelerómetros
Micrófonos

Actuadores:
...
OBJETIVO
•Generar una alternativa viable que pueda
ser
implementado,
ocasionando
beneficios y comodidad a los usuarios y
s...
PIEZOELECTRICIDAD

a) Efecto piezoeléctrico Directo

(sensor)

b) Efecto piezoeléctrico Inverso

(actuador)
14
EFECTO PIEZOELÉCTRICO

Dominio de
dipolos
eléctricos
1) Cerámico sin
polarizar
2) Durante la
polarización
3) Después de la...
DIRECCIÓN DE POLARIZACIÓN

D=dT+ɛE
T1 = tensión normal en la dirección X,
T2 = tensión normal en la dirección Y,
T3 = tens...
12
Conexión en serie y paralelo PZT

Serie: Capacitancia baja - Corriente baja - Voltaje alto

Paralelo: Capacitancia alta - ...
ECUACIONES

d= coeficiente del piezo eléctrico
(vibración).
g= campo eléctrico producido.
k= permisividad eléctrica en el ...
FACTOR DE ACOPLAMIENTO
ELECTRO-MECÁNICO
Este factor corresponde a la fracción de la energía eléctrica
total, que es conver...
PISO GENERADOR DE ENERGÍA

La producción de electricidad alcanza un máximo de
10,000 watts por segundo al día. Un promedio...
DIAGRAMA DEL SISTEMA

17
Diseño de sensor de fuerza

19
20
SIMULACIÓN Y ANÁLISIS TRANSITORIO

37
CARGA DEL CONDENSADOR
PRODUCCIÓN Y COSTOS

22
Número de Pasos por
Piezo Eléctrico

Voltaje

Número Piezo Número de
Eléctricos por Piezo
Área
Eléctricos
específica
(m*m)...
Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 1: Inicialización de las pruebas
Figura 2: Voltaje almacenado en el condensador en 5 ...
CONCLUSIONES
 Con las etapas presentadas podemos lograr el objetivo

de generar y almacenar energía producida por el
movi...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Control automático i, trabajo de balarezo

622 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
622
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
3
Acciones
Compartido
0
Descargas
6
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Control automático i, trabajo de balarezo

  1. 1. Electrónica y Automatización Industrial Medición y almacenamiento de la energía aprovechable producida por el movimiento de las personas y objetos De un área específica CONTROL AUTOMÁTICO I Balarezo Montes, Giancarlo Maguiña Gonzáles, Leonardo Quinto Solano, Jhossimar Villavicencio Pezo, Renato Profesor: Arturo Rojas 1
  2. 2. Contenido • Introducción o Motivación o Aplicaciones o Objetivo o Marco Teorico • Desarrollo o Modelo mecánico o Modelo eléctrico o Diagrama rectificador • Resultados • Conclusiones 2
  3. 3. INTRODUCCIÓN En los últimos años las personas han buscado nuevas formas de generar energía debido a la crisis energética que el mundo comienza a sentir. Lo que tras varias investigaciones nos lleva al aprovechamiento de energía generada por humanos, que normalmente suele ser desperdiciada. 4
  4. 4. ENERGÍAS COSECHADORAS • Eólica (viento) • Hidráulica (agua) • Solar ( luz solar) • Vibratoria (movimiento) 5
  5. 5. MATERIALES PIEZOELÉCTRICOS Materiales Piezoeléctricos naturales: Cuarzo Turmalina Sal de rochelle. Materiales Piezoeléctricos fabricados artificialmente: PZT ZnO PVDF 6
  6. 6. COSECHAMIENTO EN UN HUMANO Energía en un paso: Laminas de metal unidas a un piezoeléctrico PVDF semi flexible bajo el talón. En el movimiento del talón de una persona que camina, con un peso promedio de 68Kg, se puede producir una potencia de 67 watts. http://www.media.mit.edu/resenv/power/index.html 7
  7. 7. APLICACIONES - Pastillas electrónicas. -Bats inteligentes. Sensores: Ultrasonido Acelerómetros Micrófonos Actuadores: -Controles de activación en Bocinas Helicópteros. Impresoras de inyección de tinta 10
  8. 8. OBJETIVO •Generar una alternativa viable que pueda ser implementado, ocasionando beneficios y comodidad a los usuarios y su entorno. • Objetivos particulares: o Estudio y caracterización de generadores piezoeléctricos. o Dar un alternativa que permita hacer frente a la ya sentida crisis energética. 12
  9. 9. PIEZOELECTRICIDAD a) Efecto piezoeléctrico Directo (sensor) b) Efecto piezoeléctrico Inverso (actuador) 14
  10. 10. EFECTO PIEZOELÉCTRICO Dominio de dipolos eléctricos 1) Cerámico sin polarizar 2) Durante la polarización 3) Después de la polarización Unidad de celda del PZT (PbZrTiO3) 1) Celda en su estado simétrico por arriba de la temperatura de Curie 2) Celda no centro-simétrica por debajo de la temperatura de Curie 15
  11. 11. DIRECCIÓN DE POLARIZACIÓN D=dT+ɛE T1 = tensión normal en la dirección X, T2 = tensión normal en la dirección Y, T3 = tensión normal en la dirección Z. T= F/A d = coeficiente piezoeléctrico D = desplazamiento eléctrico ε= constante dieléctrica E = campo eléctrico 16
  12. 12. 12
  13. 13. Conexión en serie y paralelo PZT Serie: Capacitancia baja - Corriente baja - Voltaje alto Paralelo: Capacitancia alta - Corriente alta - Voltaje bajo 18
  14. 14. ECUACIONES d= coeficiente del piezo eléctrico (vibración). g= campo eléctrico producido. k= permisividad eléctrica en el medio. k’= permisividad eléctrica en la relativa. ko= permisividad eléctrica en el báculo. e= constante piezo eléctrica. E= campo eléctrico. s= stress s. h= constante piezo eléctrica. = stress e. Constantes piezo eléctricas como derivadas parciales:
  15. 15. FACTOR DE ACOPLAMIENTO ELECTRO-MECÁNICO Este factor corresponde a la fracción de la energía eléctrica total, que es convertida en energía mecánica y vice-versa. El factor de acoplamiento electro-mecánico es una cantidad siempre menor que uno. En el cuadro abajo podemos observar algunos valores de esta grandeza para diferentes materiales.
  16. 16. PISO GENERADOR DE ENERGÍA La producción de electricidad alcanza un máximo de 10,000 watts por segundo al día. Un promedio de 800 000 personas pasan por el tapete generador solo en la tercera semana de ser instalado. 8
  17. 17. DIAGRAMA DEL SISTEMA 17
  18. 18. Diseño de sensor de fuerza 19
  19. 19. 20
  20. 20. SIMULACIÓN Y ANÁLISIS TRANSITORIO 37
  21. 21. CARGA DEL CONDENSADOR
  22. 22. PRODUCCIÓN Y COSTOS 22
  23. 23. Número de Pasos por Piezo Eléctrico Voltaje Número Piezo Número de Eléctricos por Piezo Área Eléctricos específica (m*m) 50 1 500 10 1000 20 2000 40 0.2 10000 200 0.3 25 0.5 49 1 225 2 1600 16 23
  24. 24. Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 1: Inicialización de las pruebas Figura 2: Voltaje almacenado en el condensador en 5 min. Figura 3: Voltaje almacenado en el condensador en 5:15 min. Simulando los pasos a una razón de 80 pasos por minuto 24
  25. 25. CONCLUSIONES  Con las etapas presentadas podemos lograr el objetivo de generar y almacenar energía producida por el movimiento de las personas.  Realizar esta implementación resulta muy económica y fácil de realizar después del análisis realizado.  Ya que la energía es generada por piezoeléctricos, ésta puede ser cuantificada según la cantidad de pasos realizados en un tiempo determinado.

×