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aqui pueden observar como es diseñado el protocolo de investigacion
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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CATEDRÁTICO:
IVAN SAN JUAN LOPEZ
AUTORES :
ANTHONY DE JESUS MARTINEZ ROBLES RICARDO PEREZ PEREZ JUAN MORA CARBAJAL MAURICIO TERAN ROJAS
MATERIA:
TALLER DE INVESTIGACIÓN I
TAREA:
PROPUESTA DEL PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN
GRUPO
508-D
A lo largo del tiempo se ha buscado mejorar en casi todos los ámbitos posibles y unas de las cosas en las que siempre se ha destacado es en generar energía y si se genera energía sustentable mucho mejor.
Es por eso que se ha pensado en diseñar un dispositivo o conjunto de dispositivo que servirán como generadores de energía por medio de elementos piezoeléctricos como se mencionó en el principio
El efecto piezoeléctrico es descubierto por los hermanos Curie en 1880 al observar que ciertos minerales cristalinos se polarizaban cuando estaban sometidos a fuerzas mecánicas (efecto piezoeléctrico directo). Esta propiedad también se da en sentido inverso, deformándose cuando se les aplica una carga eléctrica, denominándose efecto piezoeléctrico inverso.
El estudio de estos efectos llevó a la conclusión de que, al aplicar una fuerza sobre el cristal, este generaba un voltaje proporcional a la tensión aplicada y cuyo signo (positivo o negativo) dependía de si la carga mecánica era de tracción o compresión. Así mismo, al aplicar una carga eléctrica, la deformación era proporcional a esta y se alargaba o comprimía según si el voltaje era positivo o negativo.
Los piezoeléctricos naturales son formaciones cristalinas. Atendiendo a razones geométricas como el centro de simetría, el eje de rotación, los planos de simetría y las combinaciones de todos los anteriores, se pueden clasificar los cristales en 32 grupos diferentes.
De estos, 21 no son centro simétricos, lo que quiere decir que sus estructuras cristalinas tienen dipolos y se denominan dieléctricos. De estos 21 grupos, 20 son piezoeléctricos. Así mismo, dentro de las clases cristalinas piezoeléctricas hay 10 de ellas que tienen la peculiaridad de polarizarse con la temperatura, de forma que están permanentemente polarizados en ciertos rangos de temperatura, por lo que reciben el nombre de piroeléctricos.
Finalmente, dentro de los piroeléctricos, se encuentra un subgrupo conocido como ferroeléctricos, estos se polarizan con la temperatura, así como en presencia de fuerzas de tracción y compresión, pero con la peculiaridad de que pueden ser despolarizados si se les aplica un campo eléctrico suficiente. Puede observarse un esquema de las relaciones entre estos grupos en la siguiente figura.
FORMAS UTILIZADAS EN LOS PIEZOELÉCTRICOS
A día de hoy, existe una gran variedad de formas para los dispositivos piezoeléctricos que tratan de aprovechar sus geometrías para mejorar alguno de sus aspectos. Algunos de estos modelos son los siguientes:
Placa a compresión tracción: se trata de una placa piezoeléctrica con electrodos en sus dos caras principales, este dispositivo puede funcionar con compresión o tracción aplicadas tanto en la dirección normal a sus caras como en direcciones paralelas y se trata del dispositivo más sencillo.
Disco: es básicamente un diseño idéntico al de placa con la diferencia de que su geometría radial le permite deformarse de forma más uniforme en todas sus direcciones gracias a su simetría de revolución, es decir, al comprimir el disco desde sus caras, este se expandirá radialmente de forma uniforme en todas sus direcciones, al contrario de lo que ocurre en la placa rectangular.
Otra opción es la utilización de un sustrato, esto es, una lámina de algún otro material que actúe como viga sobre la que se coloque el piezoeléctrico con sus respectivos electrodos, de esta forma la fibra neutra queda desplazada en función de los espesores y propiedades mecánicas del sustrato y el propio piezoeléctrico, no quedando en el centro del piezoeléctrico e incluso quedando fuera de este, por lo que la carga neta generada deja de ser cero.
Básicamente los piezoeléctricos pueden utilizarse para generar energía eléctrica a partir de deformaciones o tensiones mecánicas o para producir deformaciones aportando energía eléctrica, sin embargo, atendiendo no tanto al funcionamiento del dispositivo sino a las aplicaciones, se distinguen 4 grupos diferentes de dispositivos, que son generadores, sensores, actuadores y transductores. Es conveniente señalar que la misma pieza puede actuar como cualquiera de los dispositivos dependiendo del uso que se le dé.
El trabajo desarrollado se ha centrado en el estudio del aprovechamiento de las posibles fuentes de energía mecánica, su conversión, aprovechamiento y/o almacenamiento como energía eléctrica. En concreto, se ha presentado el diseño de un sistema teórico capaz de recuperar la energía mecánica producida por los trenes o basculas entre otras opciones gracias al efecto piezoeléctrico. Si bien se realizaron estimaciones para distintas aplicaciones, es importante tener en cuenta que en todos los casos se han tomado como referencia los valores teóricos, con lo que estas simulaciones serían en cualquiera de los casos la primera fase de aproximación a los órdenes de magnitud de producción energética. Por ello sería de vital importancia realizar los respectivos ensayos a los materiales que se decidieran utilizar para cada una de las aplicaciones.
DIEGO ARMANDO TAMAYO ZAPATA, N. K. (17 de 05 de 2017). UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA. Recuperado el 2020 de 10 de 30, de https://repository.ucatolica.edu.co/bitstream/10983/14488/1/Proyecto%20de%20grado% 20piezoelectricos%20en%20perfil%20vial%20piloto%20en%20Bogot%C3%A1.pdf
Malmcrona, A. M. (s.f.). UC3M. Recuperado el 2020 de 10 de 30, de https://e- archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/28848/TFG_Arturo_Martin_Malmcrona_2018.p df?sequence=1&isAllowed=y
wikipedia. (s.f.). wikipedia. Recuperado el 20 de 10 de 30, de https://es.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricidad#:~:text=La%20piezoelectricidad%20(del% 0griego%20piezein,cargas%20el%C3%A9ctricas%20en%20su%20superficie.
