Sistema de Energy Harvesting empregado a estruturas bioinspiradas usando dispositivo Piezoelétrico PVDF
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFFS (Repositório Digital da UFFS) |
Texto Completo: | https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/3551 |
Resumo: | Recentemente uma crescente tendência no ramo tecnológico voltado ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos autônomos e de baixo consumo de energia levou ao surgimento de um conceito relativamente novo de pesquisa, chamando Energy Harvesting. É do interesse de tal segmento de estudo buscar novas alternativas de se derivar fontes de energia ambiente, preferencialmente não convencionais, tais como vibrações, cargas mecânicas, solar, térmica, eólica, hidráulica, entre outras pouco usuais, por assim dizer, em pequenas quantidades de energia elétrica útil para alimentar dispositivos e circuitos eletrônicos de baixo consumo de energia elétrica. Dessa forma, o presente estudo apresenta uma abordagem alternativa de produção de energia renovável em microescala explorando o potencial eólico por meio de vibrações mecânicas induzidas e impostas pelo fluxo de vento, sobre pequenas estruturas arquitetônicas artificiais com formato de folha árvore real, empregando o polímero piezoelétrico Polifluoreto de Vinilideno (PVDF) como caule vertical e horizontal. Assim, três modelos de folhas artificiais foram desenvolvidos e investigados na conversão de energia mecanoelétrica, os quais foram denominados Folha Triangular em I (FTI) e Folha Artificial em I (FAI), ambos com o material piezoelétrico orientado verticalmente (I); e Folha Triangular em L (FTL), com o elemento piezoelétrico orientado horizontalmente (L). Os resultados obtidos no estudo demonstraram um desempenho razoavelmente bom na conversão de oscilações mecânicas em eletricidade, especialmente nos modelos FAI e FTI. Enquanto para o modelo FTL, observou-se que o emprego do transdutor PVDF não é o mais adequado na configuração horizontal proposta, havendo assim a necessidade de experimentos futuros com materiais um pouco mais rígidos, como é o caso das cerâmicas piezoelétricas. Ademais, as máximas potências de saída registradas nos experimentos foram de 3,96 µW para o modelo FAI e 2,22 µW para o modelo FTI com velocidades do vento em 5,66 m/s, superando alguns resultados encontrados na literatura. |
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Felix, Jorge Luis PalaciosVendruscolo, Marcio AntonioLuchese, Thiago de CacioNascimento, Alessandro Cassiano Vargas do2019-12-062020-02-17T19:34:27Z2020-02-122020-02-17T19:34:27Z2019-12-06https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/3551Recentemente uma crescente tendência no ramo tecnológico voltado ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos autônomos e de baixo consumo de energia levou ao surgimento de um conceito relativamente novo de pesquisa, chamando Energy Harvesting. É do interesse de tal segmento de estudo buscar novas alternativas de se derivar fontes de energia ambiente, preferencialmente não convencionais, tais como vibrações, cargas mecânicas, solar, térmica, eólica, hidráulica, entre outras pouco usuais, por assim dizer, em pequenas quantidades de energia elétrica útil para alimentar dispositivos e circuitos eletrônicos de baixo consumo de energia elétrica. Dessa forma, o presente estudo apresenta uma abordagem alternativa de produção de energia renovável em microescala explorando o potencial eólico por meio de vibrações mecânicas induzidas e impostas pelo fluxo de vento, sobre pequenas estruturas arquitetônicas artificiais com formato de folha árvore real, empregando o polímero piezoelétrico Polifluoreto de Vinilideno (PVDF) como caule vertical e horizontal. Assim, três modelos de folhas artificiais foram desenvolvidos e investigados na conversão de energia mecanoelétrica, os quais foram denominados Folha Triangular em I (FTI) e Folha Artificial em I (FAI), ambos com o material piezoelétrico orientado verticalmente (I); e Folha Triangular em L (FTL), com o elemento piezoelétrico orientado horizontalmente (L). Os resultados obtidos no estudo demonstraram um desempenho razoavelmente bom na conversão de oscilações mecânicas em eletricidade, especialmente nos modelos FAI e FTI. Enquanto para o modelo FTL, observou-se que o emprego do transdutor PVDF não é o mais adequado na configuração horizontal proposta, havendo assim a necessidade de experimentos futuros com materiais um pouco mais rígidos, como é o caso das cerâmicas piezoelétricas. Ademais, as máximas potências de saída registradas nos experimentos foram de 3,96 µW para o modelo FAI e 2,22 µW para o modelo FTI com velocidades do vento em 5,66 m/s, superando alguns resultados encontrados na literatura.Recently a growing trend in the technology industry towards the development of autonomous and low-power electronic devices led to the emergence of a relatively new research concept called Energy Harvesting. It is in the interest of such a segment of study to look for new alternatives to derive sources of ambient energy, preferably unconventional, such as vibration, mechanical, solar, thermal, wind, hydraulic, among others unusual, as it were, in small amounts of electrical energy useful for powering low-power electronic devices and circuits. Thus, the present study presents an alternative approach to microscale renewable energy production by exploiting wind potential through wind-induced and mechanical vibrations imposed on small artificial real tree-shaped structures using the piezoelectric polymer Vinylidene Polyfluoride (PVDF) as vertical and horizontal stem. Thus, three models of artificial leaves were developed and investigated in the conversion of mechanoelectric energy, which were called Triangular Leaf I (FTI) and Artificial Leaf I (FAI), both with vertically oriented piezoelectric material (I); and Triangular L-shaped Sheet (FTL), with the horizontally oriented piezoelectric element (L). The results obtained in the study demonstrated a reasonably good performance in converting mechanical oscillations into electricity, especially in the FAI and FTI models. While for the FTL model, it was observed that the use of the PVDF transducer is not the most appropriate in the proposed horizontal configuration, thus requiring future experiments with slightly more rigid materials, such as piezoelectric ceramics. In addition, the maximum output power recorded in the experiments was 3.96 µW for the FAI model and 2.22 µW for the FTI model with wind speeds of 5.66 m / s, surpassing some results found in the literatureSubmitted by Rafael Pinheiro de Almeida (rafael.almeida@uffs.edu.br) on 2020-02-12T18:02:41Z No. of bitstreams: 1 NASCIMENTO.pdf: 1547414 bytes, checksum: 32930b856c880c535908511ce85f27c4 (MD5)Approved for entry into archive by Franciele Scaglioni da Cruz (franciele.cruz@uffs.edu.br) on 2020-02-17T19:34:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 NASCIMENTO.pdf: 1547414 bytes, checksum: 32930b856c880c535908511ce85f27c4 (MD5)Made available in DSpace on 2020-02-17T19:34:27Z (GMT). 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