Presentación del proyecto en estado de idea Piezo breakwater.

1. Piezo-Breakwater

2. Resumen.
 El proyecto en estado de idea tiene como finalidad la proposición de un
método de generación de energía a partir de los movimiento elípticos del
rompimiento de las olas implementando la tecnología de la piezoelectricidad.
 Este tipo de energía renovable no convencional será adquirida y almacenada
con el fin de aportar a los consumos energéticos de las luminarias del borde
costero.

3. Introducción.
 Las energías renovables se caracterizan por tener un proceso de transformación en
que sus energías no se agotan. La categoría de convencional o no convencional
tiene relación con el grado de desarrollo de las tecnologías para su
aprovechamiento.
 Todo desarrollo energético va en beneficio de aumentar las fuentes generadoras,
ya que la electricidad se ha transformado en un servicio básico primordial en que
se ha basado todo tipo de desarrollo industrial, particular e incluso social.
 La implementación de ERNC puede tener un alto costo, por su novedad, baja
implementación y poca tecnología desarrollada para obtenerla. La
piezoelectricidad es una tecnología sencilla que por medio de su compresión y
expansión genera una diferencia de potencial, ayudando a la obtención de
energía.

4. Efecto Piezoeléctrico.
 El efecto piezoeléctrico se produce en algunos materiales cristalinos que al
aplicarles una fuerza de presión tienden a deformarse molecularmente
chocando los átomos entre sí. Cuando se comprime el cristal, los átomos
ionizados (cargados) presentes en la estructura de cada celda de formación
del cristal se desplazan, provocando la polarización eléctrica de ella. Debido
a la regularidad de la estructura cristalina, y como los efectos de deformación
de la celda suceden en todas las celdas del cuerpo del cristal, estas cargas se
suman y se produce una acumulación de la carga eléctrica, produciendo una
diferencia de potencial eléctrico entre determinadas caras del cristal que
puede ser muchos voltios. Este efecto funciona también a la inversa, cuando
se aplica un campo eléctrico a ciertas caras de una formación cristalina, esta
experimenta distorsiones mecánicas (efecto piezoeléctrico inverso).

5. Efecto Piezoeléctrico.

6. Efecto Piezoeléctrico.
 Los materiales piezoeléctricos pueden convertir la tensión mecánica en
electricidad, y la electricidad en vibraciones mecánicas. El cuarzo es un ejemplo
de un cristal piezoeléctrico natural. Los cristales de cuarzo están hechos de
átomos de silicio y oxígeno en un patrón repetitivo. En el cuarzo, los átomos de
silicio tienen una carga positiva y los átomos de oxígeno tienen una carga
negativa. Normalmente, cuando el cristal no está bajo ningún tipo de estrés
externo, las cargas se dispersan uniformemente en las moléculas a través del
cristal. Pero cuando el cuarzo se estira o exprime, el orden de los átomos cambia
ligeramente. Este cambio causa que las cargas negativas se acumulen en un lado y
las cargas positivas se acumulen en el lado opuesto. Cuando haces un circuito que
conecta un extremo del cristal con el otro, puedes utilizar esta diferencia
potencial para producir corriente. Entre más aprietas el cristal más fuerte será la
corriente eléctrica. Por el contrario, enviar una corriente eléctrica a través del
cristal cambia su forma.

7. Aplicaciones de la piezoelectricidad.
 Entre las aplicaciones actuales ya en pleno funcionamiento a lo largo de todo
el mundo podemos señalar las siguientes:

8. Club4Climate:
 La pista de baile piezoeléctrica ubicada en Londres, utiliza cristales de cuarzo
y cerámica para transformar cada salto o golpe en electricidad. Con esta
acción una serie de baterías conectadas al suelo, que en reunión proporcionan
alrededor del 60% de la energía para llenar el local de luz y sonido.

9. Aeropuerto de Inglaterra:
 La empresa Pavegen han instalado 51 azulejos de la Terminal 3 del aeropuerto
de Heathrow, encender luces LED situadas a lo largo del pasillo principal. La
iluminación del pasillo ilumina en correspondencia a las baldosas,
posiblemente permitiendo el análisis de datos de pisadas y mapas de calor en
el futuro.

10. Vortex Bladeless:
 Un generador eólico sin turbina ni aspas, que ocupa menos materiales y es
mas barato en su construcción que una turbina eólica convencional.
 Este generador toma ventaja del efecto aerodinámico denominado vorticidad
que ocurre cuando el viento choca con una estructura solida, haciendo oscilar
la estructura, la cual captura la energía producida mediante el efecto
piezoeléctrico.

11. Problema.
 En busca de aquellas energías que son producidas en el diario vivir y que
además no son aprovechadas, se ha querido profundizar en la energía cinética
de las olas.
 El movimiento elíptico del rompimiento de las olas es constante durante el
día y la noche, y produce una gran cantidad de energía la cual no esta siendo
aprovechada a pesar de los problemas energéticos que sufre Chile.
 Aprovecharemos estas fuerzas ejercidas para implementar una tecnología que
obtenga aquella energía perdida en el fenómeno físico. Es importante
adecuar el proyecto en zonas en las cuales se produzca la mayor cantidad de
rompimientos de olas durante el día.

12. Solución.
 El proyecto en estado de idea consiste básicamente en un tendido escamado
construido con materiales piezoeléctricos, los cuales serán sometidos a
fuerzas de deformación constante producido por el rompimiento de las olas y
su posterior recogimiento. O en su defecto en base a los futuros prototipos
otro dispositivo que ocupe piezoelectricidad en el cual pueda ser
transformado el movimiento elíptico en fuerzas de compresión y
descompresión.
 Aprovechando de esta manera la energía generada por el rompimiento de las
olas a lo largo de Chile.

13. Introducción al concepto.
 Piezo-Breakwater (O rompe olas piezoeléctrico)
 Chile es uno de los países privilegiados con un extenso litoral, el cual es bañado
por el océano pacifico en una extensión de mas de 8.000 km, donde la fuerza
implacable de las olas azota día a día nuestras costas.
 En base a los avances en eficiencia y nuevas aplicaciones de las tecnologías
piezoeléctricas, se propone la implementación de un proyecto de generación de
energía eléctrica, con la finalidad de aprovechar la energía cinética del
rompimiento de las olas a lo largo de Chile.

14. Implementación.

15. Diseño del sistema.
 El corazón del sistema es un elemento piezoeléctrico de deformación
(bending piezoelectric device), cuya deflexión genera una diferencia de
potencial entre las capas del dispositivo. Estos elementos se incorporan en un
tendido escamado, el cual será implementado en quebradas litorales o costas
de constante frecuencia de impacto con las olas.
 Cuando la ola choca, las escamas piezoeléctricas tenderán a deformarse en el
sentido de empuje de la ola. Cuando la ola se recoge, la deflexión de la
escama se vera enfocada en el sentido opuesto, obteniendo de esta manera
movimientos continuos de deformación y restitución del piezoeléctrico.
 En sentido eléctrico, la energía generada en los procesos de deformación y
restitución deberán ser rectificados debido a su alternancia y regulados para
obtener energía utilizable del sistema.