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Estudio de un sistema de transformación de energía de vibración en energía eléctrica
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Escribano, Óscar Avello |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | En este trabajo se estudia una nueva forma de generar energia electrica utilizando la energia presente en las vibraciones de la materia. Estas constituyen una gran fuente de energia que a menudo se tiende a desaprovechar, pero que sin embargo con la tecnologia de hoy en dia pueden transformarse en una fuente alternativa de energia limpia. El proceso de transformacion de energia mecanica en energia electrica tiene lugar en un condensador tipo plano de capacidad variable. Suponiendo que las vibraciones provocasen el desplazamiento de las placas del condensador en cuestion, su capacidad se veria modificada puesto que esta depende, entre otras cosas, de la distancia que existe entre las placas del condensador. Como la carga no varia, la variacion de capacidad provoca una variacion de la diferencia de potencial que hay entre las placas del condensador: en otras palabras, la energia del condensador varia. Con el fin de estudiar mas en detalle la respuesta del circuito frente a las oscilaciones de la capacidad del condensador C1, se utiliza el programa de simulacion de circuitos electricos PSpice. Gracias a este programa se ha podido verificar en primer lugar que la eleccion del diodo es importante para una correcta respuesta del circuito. Hay ciertos diodos que trabajan mejor en un rango determinado de frecuencias que otros. Puesto que se trabaja con vibraciones, la frecuencia a la cual oscila el circuito juega un rol fundamental y por tanto la eleccion de los diodos tambien. A continuacion, se ha analizado la influencia del resto de parametros del circuito en la respuesta final, y mas en particular, en la tension del condensador C2 puesto que ahi se almacena la energia generada. Los parametros que pueden afectar a la respuesta final y que se han analizado son los siguientes: - Capacidad del condensador de almacenamiento C2 - Orden de magnitud de la capacidad del condensador variable C1 (puesto que no es constante) - Amplitud de la variacion de la capacidad del condensador C1 - Tension de la fuente de alimentacion V0 - Frecuencia de oscilacion del circuito Del mismo modo, se han realizado los mismos analisis en el caso de que se anada una resistencia de carga en paralelo con el condensador de almacenamiento C2 y que fuese consumiendo parte de la energia generada. De igual manera se alcanza un regimen estacionario aunque en el caso en el que hay una carga la tension final en el condensador C2 es menor que en el caso en lo que no hay carga. Cuanto mayor sea el valor de la resistencia, mayor sera la tension final. Ademas, ahora todos los parametros del circuito pasan a tener una influencia directa sobre la tension del condensador de almacenamiento C2 y por tanto un correcto dimensionamiento del circuito se hace mas importante segun el dispositivo que se quiera alimentar. Tambien se ha podido demostrar con las simulaciones que la energia que se almacena en el condensador C2 proviene en efecto del condensador variable C1 y no de la fuente de alimentacion como se podria llegar a pensar. Para ello, se ha sustituido dicha fuente de tension por un condensador C3 inicialmente cargado. Los resultados indican que el condensador C3 no se descarga mientras el condensador C2 se va cargando, demostrando que realmente se esta generando energia electrica y no es simplemente un trasvase de carga de un condensador a otro. Sin embargo, tambien se ha de destacar que la capacidad del condensador C3 influye en la tension final obtenida en el condensador de almacenamiento. Aunque cuanto mayor sea su capacidad, mas se parecera el resultado al obtenido en el caso 'ideal' en el que se disponia de una fuente de alimentacion. Por ultimo, se ha conseguido verificar que este sistema permite generar facilmente potencias del orden del microvatio por lo menos. Tras haber analizado de forma analitica y mediante simulaciones la respuesta del circuito, se ha construido un prototipo de condensador variable con el que poder verificar de forma algo mas empirica los resultados obtenidos. Su confeccion se ha realizado de manera a obtener grandes variaciones de capacidad que permitan obtener mejores resultados. Sin embargo, el condensador se ha construido con materiales de baja calidad y que se pueden encontrar en el dia a dia (gomaespuma, celo, placas de madera y cinta adhesiva de aluminio) por lo que los resultados obtenidos estan lejos de lo que se podria obtener con un sistema optimizado. Para probar el condensador se ha construido el circuito teorico escogiendo de forma adecuada los componentes para poder obtener resultados medianamente satisfactorios. Con la ayuda de un osciloscopio, se ha conseguido medir la tension en el condensador de almacenamiento C2 tras un cierto numero de repeticiones. Las mediciones obtenidas se han comparado con los resultados obtenidos gracias a las simulaciones en PSpice y se ha observado que eran coherentes. Con la ayuda de un osciloscopio, se ha conseguido medir la tension en el condensador de almacenamiento C2 tras un cierto numero de repeticiones. Las mediciones obtenidas se han comparado con los resultados obtenidos gracias a las simulaciones en PSpice y se ha observado que eran coherentes. Ademas, se ha conseguido generar potencias cercanas a los 2 microvatios. Teniendo en cuenta lo rudimentario que es el condensador construido, se puede considerar como satisfactorio el resultado. Se puede deducir facilmente que con la tecnologia de hoy en dia se podria construir un sistema que generase potencias de cientos de microvatios que podrian alimentar una gran cantidad de dispositivos inalambricos por ejemplo. Por tanto, se ha conseguido demostrar con este trabajo que se puede transformar la energia de las vibraciones en energia electrica utilizando este circuito. Con una correcta optimizacion y dimensionamiento del sistema se podria generar la suficiente potencia como para alimentar indefinidamente muchos dispositivos que utilizan baterias que se descargan al cabo de un tiempo. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | http://oa.upm.es/43131/1/TFG_OSCAR_AVELLO_ESCRIBANO.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
