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Título: Desenvolvimento de um modelo eletromecânico pelo método de elementos finitos para estudo sobre recuperação de energia por vibração.
Autor(es): Ferraz, Amauri Coelho
Orientador(es): Guimarães, Gustavo Paulinelli
Membros da banca: Rocha, Ronilson
Assunção, Marcelo Teodoro
Guimarães, Gustavo Paulinelli
Palavras-chave: Vibração
Materia piezoelétrico
Recuperação de energia
Viga fixa-livre
Data do documento: 2018
Referência: FERRAZ, Amauri Coelho. Desenvolvimento de um modelo eletromecânico pelo método de elementos finitos para estudo sobre recuperação de energia por vibração. 2018. 54 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Resumo: A Recuperação de Energia por Vibrações tem como objetivo a utilização da vibração de equipamentos industriais, estruturas móveis e estruturas como prédios e pontes, para conversão em energia elétrica. Desta forma, estudos vem sendo realizados com a intenção de utilizar materiais piezoelétricos para realizar essa conversão. Apesar da baixa potência gerada, algumas aplicações podem ser observadas para alimentação de sensores sem fio, além de micro e nano robôs na área de biomédicas. Também estão sendo realizados estudos na utilização da vibração de vagões de trem para alimentação de seus próprios sensores. Este estudo tem como objetivo a modelagem em elementos finitos de um sistema com elemento piezoelétrico acoplado a uma viga engastada e a análise da geração de potência pelo elemento piezoelétrico enquanto a viga recebe vibração forçada. Em primeiro lugar, o posicionamento do elemento piezoelétrico foi analisado ao longo do comprimento da viga, na busca pela maior tensão gerada. Em outra análise, variou-se a resistência para uma posição fixa do piezoelétrico, observando seu comportamento. Posteriormente, realizou-se o comportamento da potência para valores muito altos de resistência, considerando diferentes posições para o piezoelétrico. Foi possível concluir que para posições mais próximas ao engaste a potência gerada é maior. Pelo menos para este estudo, foi possível concluir também que a potência é diretamente proporcional a resistência até aproximadamente 200 kohms, sendo que a partir deste valor a potência permanece estável com o aumento da resistência. Os valores de potência específica gerada são da ordem de 10-5 μW, entretanto podem ser estudadas geometrias mais apropriadas para os elementos piezoelétricos, bem como o uso simultâneo de diversos elementos.
Resumo em outra língua: Vibration Energy Harvesting aims to generate electricity, mobile structures and structures such as buildings and bridges, for the emission of electricity. In this way, the studies have been carried out with the intention to make use of piezoelectric materials to carry out this conversion. Despite the low power generated, some applications can be observed for the feeding of wireless sensors, as well as micro and nano robots in the biomedical area. Studies on the vibration of sleep wagons may be carried out to feed their own eyes. This study aims at a finite element modeling of a piezoelectric element coupled to a crimped beam and an analysis of the power generation through a piezoelectric element while a beam receives forced vibration. First, the positioning of the piezoelectric element was analyzed along the length of the beam, in the search for the highest voltage generated. In another analysis, a force for the fixed fixation of the piezoelectric was varied, observing its behavior. Subsequently, the power behavior was promoted for the highest resistance levels, considering different positions for the piezoelectric. It was possible that for the functions closest to the crimping the generated is larger. At least for this study, it was also possible to release the power itself, maintaining the speed of 200 kohms, from which this value may be better with increasing resistance. The generated specific power values are of the order of 10-5 μW, however, more popular geometries can be studied for the piezoelectric elements, as well as the simultaneous use of several elements.
URI: http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/1525
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