Gerador Piezelétrico de Energia com Seção Transversal Variável

Resumo

A conversão de energia de vibração mecânica em energia elétrica tem sido investigada por diversos grupos de pesquisa na última década. A principal motivação é alimentar componentes eletrônicos de baixo consumo, como sensores wireless, utilizando a energia de vibração disponível no ambiente. Além disso, vislumbra-se a possibilidade de se obter fontes adicionais de energia elétrica para sistemas remotamente operados e com fontes limitadas de energia. Alguns mecanismos de transdução são investigados na literatura, entretanto, o piezelétrico tem se destacado devido a densidade de energia que proporciona e também facilidade de uso. A configuração mais comum de um gerador piezelétrico é composta por uma viga, ou uma placa engastada, eletromecanicamente acoplada. A variação da seção transversal do gerador ao longo de seu comprimento é uma alternativa para se otimizar o seu desempenho. A motivação vem do fato de que a deformação mecânica não é constante ao longo do comprimento do gerador e modificando-se a geometria é possível concentrar a deformação em regiões que de fato contribuiriam para o aumento do acoplamento eletromecânico. Assim, piezelétricos seriam incluídos em regiões com maior deformação, e removidos de regiões com menor deformação. Assim, o objetivo deste projeto é a modelagem de geradores com seção transversal variável e com uma massa concentrada na extremidade livre. Para isso, serão assumidas as hipóteses de uma viga Euler-Bernoulli e utilizanda a formulação de Rayleigh-Ritz. Algumas geometrias serão simuladas, desde uma viga retangular até triangular, e a configuração ideal (entre as simuladas) determinada.