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ENERGÍA LIMPIA ATRAVES DE UN TAPETE PIEZOELECTRICO

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by

katherine Cifuentes

on 13 November 2015

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Transcript of ENERGÍA LIMPIA ATRAVES DE UN TAPETE PIEZOELECTRICO

MARIA CAMILA PANTANO
MARIA ALEJANDRA QUIROGA
NEJITH KATHERINE CIFUENTES
ECOLOGIA
GRUPO 9
2015
OBJETIVO GENERAL
Generar energía limpia por medio de un sistema piezoeléctrico capaz de proveer un recurso que responda a las necesidades básicas de las personas sin causar daños al medio ambiente.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Tabla de costos
ENERGÍA LIMPIA ATRAVES DE UN TAPETE PIEZO-ELECTRICO
ANTECEDENTES
Autor :Ing. Alejandro Vázquez Blanco
Año:2002
Pais: Mexico
Centro nacional de investigación y desarrollo tecnológico
Tesis de maestria
Transformadores piezoeléctricos: una alternativa para implementar balastros electrónicos compactos
Se desarrollo completamente un balastro electrónico con transformador piezoeléctrico sin utilizar componentes magnéticos adicionales para su aplicación con lámparas fluorescentes compactas .

Análisis del comportamiento y modos de operación de los transformadores piezoeléctricos.
Diseño y construcción del prototipo experimental del balastro electrónico utilizando un transformador piezoeléctrico.
CONCLUSIÓN
¿Como lo hicieron?
Realizo una recopilación bibliográfica
Estudio de la estructura física de los transformadores piezoeléctricos y la teoría de operación de los transformadores piezoeléctricos
Caracterizaron los métodos y técnicas de diseño y modelado de un transformado piezoelectrico .
Obtuvieron un modelo eléctrico equivalente simplificado que permita la correcta simulación del comportamiento del transformador piezoeléctrico.

Con la inclusión de un transformador piezoelectrico de vibración radial en el diseño e implementación del balastro electrónico sin elementos magnéticos adicionales se logró reducir el numero de componentes electrónicos para el balastro electrónico.

La potencia de salida obtenida fué de 9W y la eficiencia total del sistema es de 80.9 %. , por lo tanto se ha iniciado satisfactoriamente la investigación sobre la aplicación de transformadores piezoeléctricos dentro del área de sistemas de iluminación .
Autor :David Cosín Andradas
Año:2006
Pais: España
Universidad Pontificia Comillas
Proyecto de fin de carrera
Diseño Y Desarrollo Del Prototipo De Un Sensor Basado En Materiales Piezoeléctricos
Se creó un sensor transformador de voltaje, para obtener con mayor exactitud una tensión proporcional y menor a la que se deseaba calcular en una línea de alta tensión.
Se realizó un modelo numérico sencillo, el cual recoge la dinámica de los materiales piezoeléctricos
Se diseñó el prototipo para obtener una señal lo suficientemente grande como para ser medida y discriminar el ruido.
Construccion y prueba del sensor .
CONCLUSION
¿COMO SE HIZO
Se logró un sensor de buena calidad, con el fin de optimizar energía de manera más saludable para el medio ambiente por medio de las vibraciones que se producian atraves de la estructura que seran transformadas en una señal electrica proporcional a la tension de exitación .
CONCLUSIONES
La energía eléctrica es una necesidad fundamental para el ser humano, ya que hace parte de las labores diarias, pues en casi todo el planeta, los elementos que se utilizan funcionan por medio de dicha energía.
Los principales efectos de la energía sobre el medio ambiente son: humos y partículas en suspensión, emisión de gases tóxicos, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre y dióxido de carbono; ruido, contaminación de las aguas, residuos radioactivos, residuos mineros ,entre otros.
La producción de energía en gran magnitud afecta al medio ambiente y al entorno en el que nos encontramos diariamente, a pesar de que dichas fuentes de energía son indispensables para el desarrollo ecológico y social, lo que mantiene una buena calidad de vida; es necesario proponer nuevas opciones energéticas amigables con el medio ambiente y que estas sean sostenibles y sustentables.
Ninguno de los generadores de electricidad que usamos cumplen los principios de la naturaleza de hecho los daños colaterales causados mencionados anteriormente aportan al deterioro de la tierra a la cual dependemos y que peor aún la mayoría de estas opciones no son viables económicamente.
Debemos ir más allá de estas opciones y buscar soluciones eficientes tomando como ejemplo los ecosistemas donde el agua y el aire se renuevan y depurar constantemente
Se implementará el uso de un tapete, láminas de madera o cualquier tipo de superficie que produce energía a través de pastillas piezoeléctricas que se activan con el contacto del individuo con la superficie denominada (pisadas), lo que produce energía, la cual es almacenada y convertida en energía eléctrica aprovechando el flujo de personas en un lugar determinado para así beneficiar al medio ambiente y a las comunidades que se ven afectadas por dicha contaminación reduciendo la cantidad de CO2 y demás gases que afectan el ecosistema.
JUSTIFICACIÓN
La elaboración del proyecto se lleva a cabo con el fin de disminuir el impacto ambiental que genera la producción de energía eléctrica, utilizando energías limpias sustentables y sostenibles, amigables con la naturaleza; en este caso la energía piezoeléctrica, que es una de tantas opciones para la generación de energía limpia.
¿Porque se realiza el proyecto?
“ La energía nunca es un objetivo en sí mismo es un medio para un fin"
El proyecto se enfoca en la búsqueda de una nueva opción energética ya que el objetivo de la humanidad no es obtener energía eléctrica sino conseguir una fuente de alimento para el funcionamiento adecuado de los implementos necesarios para satisfacer nuestras exigencias
La energía piezo electrica es una opción energética más débil que la eólica, solar,nuclear,entre otras .De igual manera conociendo que esta fuente de energía es más eficiente cuando se ejerce sobre materiales con estructura cristalina
Incentivar el uso de energías limpias dando a conocer sus beneficios tanto económicos como ambientales.
Conocer los factores que intervienen y afectan las pastillas piezo- eléctricas para obtener un generador de energía limpia de larga vida.
Promover la aplicación de los tapetes piezoeléctricos en la vida cotidiana.
MATERIALES
2 laminas de madera 30x40
24 pastas piezo electricas
Cable
2 Condensadores de 50 v
Bombillos LED
Soldadura
Cautin
Espuma
Resortes de 3 cm
Fase 1
Se tomó la lámina y se fijaron las pastillas piezoeléctricas a ella de forma paralela, además se soldaron los cables; para esto se utilizó el cautín y la soldadura de estaño.
FASE 2
A cada pastilla piezoeléctrica se le adhieren los resortes de manera que queden en el centro de esta, para que al colocar la segunda lamina encima, haga contacto con los resortes generando presión, y así las pastillas piezoeléctricas empiecen a producir energía.
FASE 3
Se conectaron los condensadores a los extremos de cada una de las líneas de conexión (positivo y negativo), con la intención de que almacenen la energía producida por la presión ejercida. y esta sea libeada en el momento de accionar el interruptor.
FASE 4
Se fijó la espuma con pequeños orificios de manera que esta encaje con los resortes puestos previamente.


Fase 5
METODOLOGÍA
ECONOMIA AZUL
Año :2012
España-Madrid
Universidad Politécnica De Cataluña
Javier Ibáñez García
Proyecto Final De Carrera

Diseño De Un Prototipo Para Generación Energética Mediante Tecnología Piezoeléctrica. Aplicación A Escaleras.
Genera energía mediante el sistema piezoeléctrico por medio de una baldosa encargada de capar y almacenar energía residual de las pisadas humanas para producir electricidad de un nivel bajo de potencia implementándolo en una escalera.

• Captación de energía mecánica (pisada)



• Compresión que origina voltaje debido al efecto piezoeléctrico






• Almacenamiento que permite disponer de energía eléctrica

Conclusión
Con este sistema se aprovecha al máximo la fuerza de cada paso ,para producir energía de bajo nivel que podrá ser útil para cubrir necesidades como la carga de móviles , envió de señales inalámbricas, señalización mediante iluminación con aparatos de bajo consumo.
Año:2013
Colombia-Antioquia
Escuela De Ingeniería De Antioquia.
Jorge Andrés Cifuentes Gutiérrez.
Ingeniería Mecatrónica
Trabajo de grado
Baldosa Piezoeléctrica Para Alimentar Sistemas De Iluminación De Bajo Consumo Energético.
Diseñar un prototipo de baldosa con características piezoeléctricas, que pueda aprovechar la carga dinámica de peatones con el fin de generar energía eléctrica para alimentar sistemas de iluminación de baja potencia.
Recopilación de información
Determinación del material para la fabricación de la baldosa y el componente piezoeléctrico
Diseño de los sistemas electrónicos para transmitir y almacenar la energía generada por el piezoeléctrico : Diseño del circuito para transmisión , almacenamiento
Evaluación del desempeño mecánico de la baldosa y de los sistemas electrónicos.
CONCLUSIÓN
Se concluye que el prototipo diseñado en el presente trabajo de grado, no es viable para alimentar sistemas de iluminación de baja potencia.
Si bien el sistema tiene una buena eficiencia, la energía mecánica que un peatón transfiere al suelo en el momento de dar un paso es muy pequeña, por lo tanto, la energía generada será siempre mucho más pequeña.
Esta energía podría alimentar sistemas de
iluminación de baja potencia, pero tomaría demasiados ciclos en conseguir una carga considerable para cumplir este cometido.
Esta energía podría alimentar sistemas de iluminación de baja potencia, pero tomaría demasiados ciclos en conseguir una carga considerable para cumplir este cometido.
¿Como lo hicieron?
Recopilación de información
Determinación del material para la fabricación de la baldosa y el componente piezoeléctrico
Diseño de los sistemas electrónicos para transmitir y almacenar la energía generada por el piezoeléctrico : Diseño del circuito para transmisión , almacenamiento
Evaluación del desempeño mecánico de la baldosa y de los sistemas electrónicos.
CONCLUSIÓN
Se concluye que el prototipo diseñado en el presente trabajo de grado, no es viable para alimentar sistemas de iluminación de baja potencia.
Si bien el sistema tiene una buena eficiencia, la energía mecánica que un peatón transfiere al suelo en el momento de dar un paso es muy pequeña, por lo tanto, la energía generada será siempre mucho más pequeña.
Esta energía podría alimentar sistemas de iluminación de baja potencia, pero tomaría demasiados ciclos en conseguir una carga considerable para cumplir este cometido.
Año:2012
Colombia
Bogota
Universidad Militar Nueva Granada
Fredy Javier Agatón Aguirre-Ing Catastral Y Geodesta
Monografía.
Análisis De La Factibilidad Económica Y Ambiental De Utilizar Baldosas Piezo Electricas En El Campus De La Universidad Militar Nueva Granada.
Pretende generar conocimiento sobre la generación de energía eléctrica a partir del efecto piezoeléctrico analizando los costos de implementar este tipo de tecnologías en la Universidad Militar Nueva Granada, su impacto potencial en la generación eléctrica y el ahorro que esta produce, analizando el flujo de personas en la entrada principal de una de las sedes de la Universidad.
Se realizo una revisión bibliográfica sobre
estas baldosas
Se obtuvo el valor medio de flujo de personas
que transitan a través de la entrada
principal del campus calle 100 de la
universidad por medio de la valoración
estadística del flujo de personas que se
registraron a través de cada uno de los
torniquetes ubicados en la entrada principal
del campus en el año 2013.
Se tomó como valor promedio de generación
de energía 4.459 Joules obtenido
mediante el cálculo de la energía potencial
por pisada.
Se definió el número de baldosas a instalar
de acuerdo a los precios del fabricante
y se proyectarón los costos de instalación
y mantenimiento de las mismas
Se procedió a calcular el valor monetario
de la energía producida por cada baldosa
al año. p = $103,320,
CONCLUSION
Se concluyó que estas baldosas en efecto son una fuente limpia de generación de electricidad e influencia en la mitigación de C02 pero es necesario una gran inversión y un gran flujo de personas para llevar a cabo este proyecto
¿Como lo hicieron?
Flujo total neto de 56030 personas que transitan por la entrada principal durante el semestre.
Se definió el número de baldosas a instalar
de acuerdo a los precios del fabricante
y se proyectarón los costos de instalación
y mantenimiento de las mismas.
Se realizo una revisión bibliográfica sobre
estas baldosas
Se obtuvo el valor medio de flujo de personas
que transitan a través de la entrada
principal del campus calle 100 de la
universidad por medio de la valoración
estadística del flujo de personas que se
registraron a través de cada uno de los
torniquetes ubicados en la entrada principal
del campus en el año 2013.
Flujo total neto de 56030 personas que transitan por la entrada principal durante el semestre.
Se definió el número de baldosas a instalar
de acuerdo a los precios del fabricante
y se proyectarón los costos de instalación
y mantenimiento de las mismas
Se definió el número de baldosas a instalar
de acuerdo a los precios del fabricante
y se proyectarón los costos de instalación
y mantenimiento de las mismas.
Se procedió a calcular el valor monetario
de la energía producida por cada baldosa
al año. p = $103,320,
CONCLUSION
Se concluyó que estas baldosas en efecto son una fuente limpia de generación de electricidad e influencia en la mitigación de C02 pero es necesario una gran inversión y un gran flujo de personas para llevar a cabo este proyecto
-Año :2010
-España-Barcelona
-Universidad Politécnica De Catalunya
- Oliveras Mérida Victor
–Trabajo final de pre-grado
Generación De Electricidad Con Piezoeléctricos Para Iluminar Un Panel Publicitario De Leds.

Se realiza el diseño, planificación, desarrollo e implantación de un sistema innovador que es capaz de transformar la energía mecánica que desprenden las personas al caminar en energía eléctrica.

Ésta energía se genera mediante el caminar de los peatones y se puede aprovechar en una aplicación electrónica de bajo consumo, por medio de piezoeléctricos ubicados en las aceras de la calle, debido a la cantidad de personas que transitan estos lugares con la posibilidad de iluminar dichos paneles mediante la energía generada por el sistema .
-Año :2010
-España-Barcelona
-Universidad Politécnica De Catalunya
- Oliveras Mérida Victor
–Trabajo final de pre-grado
Generación De Electricidad Con Piezoeléctricos Para Iluminar Un Panel Publicitario De Leds.

Se realiza el diseño, planificación, desarrollo e implantación de un sistema innovador que es capaz de transformar la energía mecánica que desprenden las personas al caminar en energía eléctrica.

Ésta energía se genera mediante el caminar de los peatones y se puede aprovechar en una aplicación electrónica de bajo consumo, por medio de piezoeléctricos ubicados en las aceras de la calle, debido a la cantidad de personas que transitan estos lugares con la posibilidad de iluminar dichos paneles mediante la energía generada por el sistema .
-2012
-España-Madrid
–Escuela Técnica Superior De Ingenieros De Telecomunicación
- M. Vázquez Rodríguez
-F.J. Jiménez Martínez, J. De Frutos
-Tesis
-Modelización De Materiales Piezoeléctricos Como Generadores De Energía.
En este trabajo se presenta el estudio realizado para determinar los modelos eléctricos equivalentes de materiales de tipo piezoeléctrico, para evaluar su capacidad como elementos generadores de energía eléctrica. Obteniendo la estructura óptima de elementos semiconductores a utilizar en la etapa de entrada del sistema de generación y acumulación de energía eléctrica, teniendo en cuenta su morfología, tipo de semiconductor a utilizar y número necesario, así como su comportamiento ante una demanda variable de potencia a suministrar
¿Como lo hicieron ?
Año :2011
Colombia-Bucaramanga
-Universidad Industrial de Santander
- Proyecto de grado.
-Escuela de ingeniería eléctrica
- Claudia Marcela Espitia Rey y Evelyn Hernández.
Valoración de la capacidad de generación de energía eléctrica por medio de un dispositivo con efecto piezoeléctrico en las entradas vehiculares.
Este proyecto se hizo con el fin de generar electricidad a partir de sistemas piezoeléctricos, teniendo en cuenta el tránsito de personas y vehículos. Por lo que se hizo un reconocimiento de los dispositivos que generan energía a partir de sistemas piezoeléctricos en el mercado, gracias a estas investigaciones, se realizó una combinación de diferentes dispositivos con el fin de generar más electricidad.
¿Como lo hicieron ?
Conclusión :
Los dispositivos que se crearon no funcionaron adecuadamente ya que hay muy poca oferta en el mercado, pues la realización de estos sistemas no obtuvo el resultado esperado, por la poca demanda que tienen este tipo de dispositivos pero se destaca el beneficio que tienen el uso de energías limpias ya que estas no traen consecuencias novicias para los sistemas ecológicos ,sociales y económico.
Se tomó como valor promedio de generación
de energía 4.459 Joules obtenido
mediante el cálculo de la energía potencial
por pisada
RENTABILIDAD
Por último se adhiere la segunda lámina a todo el sistema, y de esta manera se comprobó su debido funcionamiento.


Cada piezoelectrico genera alrededor de 0,335 milivoltios , por lo que el sistema genera 5.4 mv/s por pisada aproximadamente con un peso promedio de 65-68 kg.
La cinta led de un metro prende con 9000 milivoltios por lo que se necesitan 48600 pizadas constantes .
Se define la piezoelectricidad como una alternativa energetica , conciendo sus diferentes aplicaciones ybeneficios.
Se plantea la piezo electricidad como un mecanismo de obtencion de energia limpia el cual es mas eficiente en terminos industrializados , sacando provecho de la presion generada por una persona en cada paso que da y de esta manera produciendo energía que puede ser utilizada para satisfacer diferentes necesidades.

1 Kwatt vale aproximadamente $108.15 el amperaje promedio de una discoteca es de 180 ( amperios) y por cada Kwatt se preducen 220 Voltios.
Una discoteca promedio usa 158400 Kwatt por 4 días ,El sistema piezoelectrico produce 5,4 mv/s por segundo por lo que en 4 días con pizadas constantes produciria 345.6 v por tapete .
Suponiendo que el lugar tiene 102 mt^2 se colocorarían 85 tapetes piezoelectricos ahorrando 29,376 v.
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