Diseño de un Sistema de Transducción Acústico-Mecánico-Eléctrico basado en un Material Piezoeléctrico

Abstract

Los materiales piezoeléctricos ofrecen la capacidad de convertir la energía acústica en energía eléctrica aprovechando su capacidad para generar una carga eléctrica bajo deformación mecánica inducida por ondas sonoras. Esta propiedad ha sido explorada para alimentar dispositivos electrónicos de bajo consumo, como sensores ambientales y sistemas de comunicación inalámbrica de baja potencia. Sin embargo, la baja densidad de energía del sonido ambiente requiere sistemas altamente eficientes para recolectar y convertir eficazmente esta energía en una forma utilizable. En la conferencia MECOM 2022, se presentó un sistema de transducción acústico-mecánico-eléctrico basado en un material piezoeléctrico montado en una viga dentro de un resonador de Helmholtz, modelado computacionalmente. En este trabajo, se analiza el diseño del dispositivo con el objetivo de mejorar la eficiencia de conversión de energía acústica a eléctrica. Se determinarán los componentes y la geometría óptima del modelo utilizando un enfoque analítico basado en la teoría de la viga de Bernoulli-Euler y un modelo computacional multifísica acústico-mecánico-eléctrico implementado en el software COMSOL Multiphysics. Los resultados obtenidos permitirán avanzar en la optimización de sistemas de generación de energía a partir del sonido, mejorando su eficiencia y rendimiento.