Recolector de Energía Piezoeléctrico a Partir de un Resonador Acústico

Abstract

La conversión de energía del sonido en energía eléctricarepresenta una aplicación atractiva para alimentar, por ejemplo, dispositivoselectrónicos de bajo consumo en una red de sensores inalámbricos. En general, el ruido ambiental se presenta en forma de energía acústica de densidad pequeña y se distribuye en un rango de banda ancha de baja frecuencia. Por lo tanto, recolectar la energía del sonido de manera eficiente se convierte en un gran desafío. En este trabajo se presenta el diseño de un prototipo basado en un sistema de transducción acústico-mecánico-eléctrica para obtener energía eléctrica a partir del sonido generado por el tránsito de vehículos. El recolector de energía acústico consiste en un resonador Helmholtz y un dispositivo mecánico especialmente diseñado. El resonador produce máxima energía acústica en su frecuencia resonante y eldispositivo mecánico, conformado por una estructura tipo viga, es sintonizado para vibrar a la frecuencia del resonador. De esta manera se genera energía eléctrica en el material piezoeléctrico adherido a la viga, excitado por la energía acústica del resonador. El análisis numérico se realizará a partir de un modelo computacional multifísica acústico-mecánico-eléctrico basado en elementos finitos (Software COMSOL Multiphysics) para predecir la generación de energía para diferentes estados resonantes del sistema acoplado.