Estudi del comportament estructural d’un element de generació piezoelèctric tipus cymbal per ser implementat en carretera: simulacions numèriques

Abstract

Cada vegada més, la demanda de productes electrificats augmenta, productes que durant molts anys no ho han sigut, i ni ha fet falta que ho fossin, tot i tenir la tecnologia. Com pot ser el raspall de dents o el molinet del pebrer, entre molts d’altres, no només en el món de la llar. En el món de la xarxa de carreteres, també es troba i es fa notar aquest augment, on les senyals de trànsit incorporen llums led, on volem sensors per saber quan passa un cotxe i activi un semàfor, una senyal de perill, o simplement per a informació per a saber la quantitat de vehicles que transiten la via. Doncs bé, el present estudi consta d’un piezoelèctric i el conjunt de peces associat que, amb la pressió que exerceixen els vehicles en passar per la carretera, generi la suficient tensió com per poder emmagatzemar-la en una bateria. O que depèn de les necessitats, faci funcionar directament els aparells de la part final del circuit sense bateria. S’ha de mencionar, que la intensitat generada no és gaire gran, per tant, els aparells que es vulguin fer funcionar, han de ser de baix consum. El procés de disseny consta de diferents etapes: una és el disseny experimental, amb totes les mides com a variables, i intentar trobar el millor resultat amb el mínim de material; i l’altre, que és sobretot del que es basa el present projecte, és el de maximitzar aquesta tensió obtinguda, a partir d’un piezoelèctric comercial, del qual es pugui trobar al mercat. Aquesta segona opció acostuma a ser la més econòmica, ja que a no ser que se’n facin molts dels de la primera opció, surt molt més car fer-ho a mida.

The demand for electrified products is increasing by the day, products that for many years have not been, and did not need to be, despite the technology. It could be the case of the toothbrush or the pepper grinder, among many others, and not only in the household. In the road network world, this increase is also noticeable, where traffic signals include led lights, where we want sensors to know when a car passes, so that it turns on a traffic light, a danger signal, or simply for information on the number of vehicles travelling on the road. Well, the present study consists of a piezoelectric and the associated set of parts which, thanks to the pressure that vehicles create when passing on the road, generate enough voltage to be able to store it in a battery. Or depending on the needs, it could directly run the appliances at the end of the circuit without a battery. It should be mentioned that the intensity generated is not very large, so devices that we want to run must be low power. The design process consists of different stages: one is the experimental design, with all sizes as variables, and trying to find the best result with the least amount of material. The other one, which is above all the subject of the present project, is to maximize the voltage obtained from a commercial piezoelectric that can be found on the market. This second option is usually the cheapest because, unless there is a large production of the first option, it is much more expensive to customize it.