Zapatos piezoelectricos

Título del proyecto:

Protocolo para la realización de un dispositivo capaz producir energía y aprovecharla a través de un elemento piezoeléctrico

Planteamiento del problema:

• En situaciones donde no se tienen posibilidades de obtener energía y requerimos de nuestros dispositivos móviles daríamos lo que fuera por obtener aunque sea un 10% de energía.
• Según el instituto nacional de ecología se utiliza una cantidad de 6 baterías cada que perido de tiempo por persona, las cuales solo son un desperdicio y contaminante después de ser utilizadas, cada pila contamina hasta 3000lt de agua.
• AL cargar tu iPod en enchufe convencional se pierde alrededor de 40% (2W) por carga en un dispositivo de 800mA.

Objetivo general:

• Diseño y construcción de prototipo capaz de cargar un dispositivo móvil, mediante la utilización de piezoeléctricos.

Objetivos específicos:

• Búsqueda de literatura del uso de piezoeléctrico
• Diseñar  prototipos considerando diferentes configuraciones
• Simular en protheus.
• Seleccionar el prototipo más conveniente
• Construcción del prototipo diseñado.

• Hacer la energía que produce el piezoeléctrico sea capaz de alimentar cuanto y/o cargar un dispositivo móvil.

Hipótesis

el prototipo será capaz de cargar un 30% en 2 hrs el móvil de una persona en momentos en que no tenga una alternativa convencional

Alcance

El desarrollo de este proyecto consta de dos etapas en la primera se desarrollara un prototipo indicando las etapas para construir físicamente el dispositivo durante la segunda etapa se espera construir el dispositivo

Justificación

Utilizamos esta investigación para dar una energía eléctrica alterna es decir; el prototipo cargara un móvil dejar de lado la quema de hidrocarburos.

En este planteamiento investigamos el fenómeno piezoeléctrico y lo relacionamos con la mecánica corporal cotidiana para aprovechar esta energía mecánica que nosotros generamos al caminar, correr, entre otras en energía eléctrica aprovechable para la carga de un dispositivo iPod de manera principal también teniendo sustentabilidad en diversos tipos de aplicaciones.

En la investigación desarrollada damos a conocer que los piezoeléctricos tienen una vida útil indefinida mientras el piezoeléctrico siga entero este sigue funcionando, reduce la quema de hidrocarburos ya que necesita de energía mecánica para generar electricidad.

Culturizar a las personas en la energía domestica que utilizan y la forma en que la utilizan, es decir que tan necesario es tener tus dispositivo al 100% de pila, y no solo económicamente que puedas solventar el cargar tus dispositivos, si no que se encuentra detrás del Kilowatts que nos vende CFE es decir; todo el proceso que lleva que esa energía eléctrica llegue a nuestros hogares.

Auxiliar en situaciones de emergencia o zonas donde no hay posibilidad de obtener energía eléctrica convencional.

Producir energía de manera limpia.

Antecedentes:

Buscando alternativas de conseguir energía eléctrica les podemos presentar la piezoelectricidad derivada del material piezoeléctrico que al deformase de manera mecánica esta genera un voltaje; Buscamos aprovechar este voltaje generado con un dispositivo que permita utilizarlo de manera eficaz. Los problemas que presenta el material piezoeléctrico es que genera una corriente de 0.0001A es decir; Para aprovechar esta energía para cargar un dispositivo necesitaríamos demasiadas horas de trabajo para cargarlo ya que la corriente proporcionada es lenta al momento de cargar una batería; Sin embargo nosotros buscamos utilizar esta electricidad generada por los piezoeléctrico para diversas aplicaciones, dejar el uso de baterías domésticas, sistemas de baja iluminación, almacenar esta energía, entre otras; Siendo la principal cargar un dispositivo iPod con una batería de litio de 880Mah.

El desarrollo de la piezoelectricidad () suma más de 130 años y desde su descubrimiento el interés por este fenómeno creció rápidamente, convirtiéndose en el último cuarto del siglo XIX un nuevo campo de investigación[1].

En el año 1881, los hermanos Curie, científicos franceses de la Universidad de París, descubrieron un fenómeno que en la actualidad se considera de gran importancia. A través de experimentos con cristales de cuarzo, vieron que, si una deformación era aplicada a uno de ellos, daba como resultado un potencial eléctrico en la superficie de sus caras también observaron que los monocristales de Turmalina y la sal de rochelle presentan cargas eléctricas al aplicar un esfuerzo de compresión en una dirección dada, a este efecto se le conoce como efecto piezoeléctrico directo. A este fenómeno lo llamaron piezoelectricidad (Piezo significa presión) [2].

En 1881 Gabriel Lippman de manera teórica, utilizando principios de termodinámica, predijo la existencia del efecto inverso, es decir que al aplicar una diferencia de potencial en las caras opuestas del cristal se produce una deformación, lo cual fue comprobado experimentalmente por los hermanos Curie ese mismo año. [3]

Este avance científico fue el que señaló el principio para la creación de lo que se conoce en la actualidad como el transductor de ultrasonidos. Años más tarde y tras el hundimiento del Titanic en 1912, Paul Langevin, físico francés, inventó el primer eco localizador para detectar icebergs. Un aparato capaz de enviar y recibir ondas de alta frecuencia. Más tarde, fue usado para la detección de submarinos enemigos en la I Guerra Mundial (SONAR: Sound Navigation and ranging). Gracias a Langevin, el denominado padre de los ultrasonidos se dio el mayor paso en la historia de los ultrasonidos. [4]

En la historia varios investigadores construyeron recolectores de energía compactos, con un tamaño equivalente al de una batería AA. Cada uno de los recolectores contó con un circuito rectificador de 4 diodos y un capacitor. Una serie de recolectores piezoeléctricos con secciones circulares y cuadradas fueron construidos y probados a diferentes frecuencias y amplitudes [5]

[pic 1]

El efecto piezoeléctrico es la iteración electromecánica entre los estados eléctricos y mecánicos, presentada por ciertos materiales sólidos, como: cristales, cerámicos y materiales biológicos como huesos, ADN y varias proteínas.

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