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Pavimento generador de electricidad

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by

hector verdugo

on 4 January 2013

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Transcript of Pavimento generador de electricidad

PAVIMENTO GENERADOR DE ELECTRICIDAD A BASE DE PIEZOELECTRICIDAD INTRODUCCIÓN Desde el descubrimiento de la energía eléctrica el hombre ha buscado varias formas de producirla, ya que en esta nueva era de avances tecnológicos y científicos esta energía es esencial para el funcionamiento de muchos de los aparatos que utilizamos diariamente. La producción de esta energía ha ido avanzando con los años pero aun dependemos mucho de los combustibles fósiles para obtenerla y ello conlleva a la contaminación del planeta PROBLEMÁTICA Contaminación del Planeta por usos de energías no limpias. - Energía nuclear.
- Energía termoeléctrica, combustibles fósiles: uso de petróleo, gas natural. CONCLUSIÓN La idea de generar energía eléctrica a partir de sensores piezoeléctricos es viable y es una fuente limpia y económica sobre todo en zonas donde haya una concentración considerable de personas. Este tipo de plataforma podría tener muchos usos como:

En discotecas, para que estas puedan ser autosuficientes, (generar su propia electricidad a partir del baile de las personas ya que esto hace que se presione el material piezoeléctrico).
En calles o avenidas donde transite mucha gente. Con las plataformas podríamos generar energía para proveer de corriente al alumbrado publico o para la zona habitacional cercana al lugar. En carreteras o zonas muy transitadas por los autos, ya que no solo se puede generar presión con el peso de una personas sino también con el auto, ya que este al estar sobre un trayectoria podría generar esa presión sobre varias plataformas para generar una diferencia de potencial.
Al igual que en carreteras también se podría aplicar en vías del tren, aunque el medio de trasporte más usado es el automóvil. FIN MUCHAS GRACIAS La piezoelectricidad es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. PIEZOELECTRICIDAD PAVIMENTO GENERADOR DE ELECTRICIDAD Consiste en una plataforma cuadrangular, la cual tendrá bajo su superficie una serie de sensores piezoeléctricos conectados a un circuito que captara la energía producida cuando estos materiales se sometan a una fuerza mecánica, que en este caso será el peso de una persona. MATERIALES PIEZOELÉCTRICOS Las propiedades piezoeléctricas se manifiestan en 20 de las 32 clases cristalográficas existentes actualmente, aunque en la práctica se usan sólo unas pocas. HISTORIA Los primeros hallazgos relacionados con el efecto piezoeléctrico fueron publicados en 1880 por Pierre y Jacques Curie. Ellos midieron cargas en la superficie de cristales (turmalina, cuarzo, topacio, azúcar de caña y sal Rochelle entre otros) que eran sometidos a esfuerzos mecánicos. PROCEDIMIENTO Sabiendo que cada sensor piezoeléctrico de 27 milímetros de diámetro, genera 0,5 voltios se entiende que al disponer treinta de estos discos en la superficie del bloque construido, éste por la acción de una fuerza mecánica en su área puede generar 15 voltios. Si esto se multiplica por un número de personas considerable que camine sobre una acera de una calle céntrica muy transitada, o sobre un pavimento en una región específica, éste número tomaría sentido, ya que el voltaje que se puede obtener sería 4500 voltios aproximadamente, considerando por ejemplo que en un día pasen por una sola plataforma 300 personas. ANÁLISIS El voltaje real que se podría llegar a generar se puede ver en la siguiente fórmula:

V = - (g33hT)

Donde:
V = Voltaje.
g33 = Constante de voltaje del piezoeléctrico.
h = Altura (grosor) del elemento cerámico.
T = Presión sobre el elemento Se realizó una prueba donde se establece que la presión sobre el elemento, será la de una persona promedio al caminar:
Si una persona promedio pesa 70 Kilogramos, entonces la fuerza con la que pisaría estaría dada por:

F = m x g

Entonces:

F = 70 [Kg] x 9,81 [m/s²]
F = 686,7 [Newton]  Aproximado 687 [N]

Siguiendo con el análisis, se establece que la presión sobre el área de los piezoeléctricos estaría dada por:
P = F/A
A = Área total.
F = Fuerza ejercida. Entonces:

P = 687 [Newton]

El área se obtiene por medio de la siguiente fórmula:

Área = 3,14 x (2,7 [cm]/2)²

2,7 cm = corresponde al diámetro de cada disco piezoeléctrico.
Área = 5,72 cm² Área = 5,72 cm² x ____1 mt²___ = 0,000572 mt²
10.000 cm²

Área = 0,000572 mt² x 30 discos piezoeléctricos = 0,017 mt²

P = 687 [Newton]/ 0,017 [m²]

P = 40.411, 7 Aproximado 40.412

La altura o grosor del elemento cerámico, en este caso de los discos o sensores piezoeléctricos, es un dato que se conoce por especificación del productor, éste sería:

h = 0,14 milímetro
h = 0,00014 metro Entonces, para el voltaje real que se produciría en el material piezoeléctrico se tendría que:

V = - (g33hT)

V = - (+/-2) x (0,00014) x (40.412)
V = -(+/-2) x (5,65768)
Vr = 11,31536 11,3 Voltios
Vr = Voltaje real RESULTADOS El voltaje sería el total que se produciría con la constante de voltaje piezoeléctrico de los discos.

Para almacenar la corriente eléctrica que se produce, como se mencionó anteriormente, se pueden utilizar capacitores, los cuales se recargarán cada vez que el material piezoeléctrico sea sometido a una fuerza mecánica. COSTOS CONCLUSIÓN Como se pudo comprobar anteriormente, hay diversas aplicaciones de los materiales piezoeléctricos en diferentes campos. La idea de generar energía eléctrica a partir de discos piezoeléctricos es viable y es una fuente limpia y económica sobre todo en países con una población densa o en regiones donde haya una concentración considerable de personas.
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