Modelado y caracterización de cerámicos piezoeléctricos para la recolección de energía en sistemas vibrantes

Abstract

La cosecha de energía para el abastecimiento eléctrico de sistemas electrónicos de baja potencia usados frecuentemente en el monitoreo de la salud estructural de máquinas y estructuras de gran porte, se impone cada vez más como alternativa al uso de baterías para este fin. En este sentido, contar con materiales piezoeléctricos capaces de generar la energía necesaria y más aún, que su origen sea nacional, se proyecta como línea de investigación de gran interés tecnológico y estratégico. En este trabajo se estudian cerámicos piezoeléctricos conformados en discos y en placas y con distintas composiciones, como solución al problema propuesto. Se estudiaron dos sistemas principales: BNKT por un lado y KNT-NTS por el otro. Ambas composiciones son libres de plomo, un hecho muy favorable dado que el plomo es un agente muy contaminante. Para su caracterización, se las insertó dentro de un sistema resonante mecánico y se las sometió a un barrido en frecuencias mediante un excitador electromagnético, registrándose su respuesta dinámica. Los parámetros físicos más relevantes fueron obtenidos mediante técnicas de identificación inversa usando un modelo analítico previamente desarrollado. De los resultados obtenidos se puede concluir que tanto la composición como la forma poseen influencia en la generación de energía y que el voltaje máximo generado presenta valores aptos para el uso propuesto.