pavimento inteligente generador de eléctricidad

8/16/2019 Pavimento Inteligente Generador de Eléctricidad

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PAVIMENTO GENERADOR DE ELECTRICIDAD ABASE DE PIEZOELECTRICIDAD

INTRODUCCIÓN

Desde el descubrimiento de la energía eléctrica el hombre ha buscado variasformas de producirla, ya que en esta nueva era de avances tecnológicos ycientíficos esta energía es esencial para el funcionamiento de muchos de losaparatos que utilizamos diariamente.

La producción de esta energía ha ido avanzando con los años, pero aundependemos mucho de los combustibles fósiles para obtenerla y ello conlleva a la

contaminación del planeta.

PROBLEMÁTICA

ontaminación del !laneta por usos de energías no limpias.


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"nergía nuclear.

# "nergía termoeléctrica, combustibles fósiles$ uso de petróleo, gas natural.

La piezoelectricidad: es un fenómeno presentado por determinados cristales queal ser sometidos a tensiones mec%nicas adquieren una polarización eléctrica en sumasa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en susuperficie.


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HISTORIA

Los primeros hallazgos relacionados con el efecto piezoeléctrico fueronpublicados en &''( por !ierre y )acques urie. "llos midieron cargas en lasuperficie de cristales *turmalina, cuarzo, topacio, az+car de caña y sal ochelleentre otros- que eran sometidos a esfuerzos mec%nicos.

MATERIALES PIEOEL!CTRICOS

Las propiedades piezoeléctricas se manifiestan en ( de las / clasescristalogr%ficas e0istentes actualmente, aunque en la pr%ctica se usan sólo unaspocas.

PA"IMENTO #ENERADOR DE ELECTRICIDAD $PIEOELECTRICIDAD%

onsiste en una plataforma cuadrangular, la cual tendr% ba1o su superficie unaserie de sensores piezoeléctricos conectados a un circuito que captara la energíaproducida cuando estos materiales se sometan a una fuerza mec%nica, que eneste caso ser% el peso de una persona.


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PROCEDIMIENTO

&'(

&.# .#

/.# 2.#


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3.# 4.#

5#.

ANÁLISIS

6abiendo que cada sensor piezoeléctrico de 5 milímetros de di%metro, genera(,3 voltios se entiende que al disponer treinta de estos discos en la superficie delbloque construido, éste por la acción de una fuerza mec%nica en su %rea puedegenerar &3 voltios. 6i esto se multiplica por un n+mero de personas considerableque camine sobre una acera de una calle céntrica muy transitada, o sobre unpavimento en una región específica, éste n+mero tomaría sentido, ya que elvolta1e que se puede obtener sería 23(( voltios apro0imadamente, considerandopor e1emplo que en un día pasen por una sola plataforma /(( personas.

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El )olta*e real +,e -e podr.a lle/ar a /e0erar -e p,ede )er e0 la -i/,ie0te12r3,la:

" 4 ( $/556T%

Do0de:

" 4 7olta1e.


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/55 4 onstante de volta1e del piezoeléctrico.

6 4 8ltura *grosor- del elemento cer%mico.

T 4 !resión sobre el elemento

6e realizó una prueba donde se establece que la presión sobre el elemento, ser%la de una persona promedio al caminar$

6i una persona promedio pesa 5( 9ilogramos, entonces la fuerza con la quepisaría estaría dada por$

7 4 3 8 /

"ntonces$

7 4 5( :9g; 0


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La altura o grosor del elemento cer%mico, en este caso de los discos o sensorespiezoeléctricos, es un dato que se conoce por especificación del productor, éstesería$

6 4 (,&2 milímetro

6 4 (,(((&2 metro

"ntonces, para el volta1e real que se produciría en el material piezoeléctrico setendría que$

" 4 ( $/556T%

" 4 # *=#- 0 *(,(((&2- 0 *2(.2&-

" 4 #*=#- 0 *3,4354'-

"r 4 &&,/&3/4 &&,/ 7oltios"r 4 7olta1e real

RESULTADOS

"l volta1e sería el total que se produciría con la constante de volta1e piezoeléctricode los discos.

!ara almacenar la corriente eléctrica que se produce, como se mencionóanteriormente, se pueden utilizar capacitores, los cuales se recargar%n cada vezque el material piezoeléctrico sea sometido a una fuerza mec%nica.

COSTOS


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CONCLUSIÓN

La idea de generar energía eléctrica a partir de sensores piezoeléctricos es viabley es una fuente limpia y económica sobre todo en zonas donde haya unaconcentración considerable de personas.

E-te tipo de plata1or3a podr.a te0er 3,c6o- ,-o- co3o:

"n discotecas, para que estas puedan ser autosuficientes, *generar su propiaelectricidad a partir del baile de las personas ya que esto hace que se presione elmaterial piezoeléctrico-.

"n calles o avenidas donde transite mucha gente. on las plataformas podríamosgenerar energía para proveer de corriente al alumbrado p+blico o para la zonahabitacional cercana al lugar.


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"n carreteras o zonas muy transitadas por los autos, ya que no solo se puedegenerar presión con el peso de una persona sino también con el auto, ya que esteal estar sobre una trayectoria podría generar esa presión sobre varias plataformas

para generar una diferencia de potencial.

8l igual que en carreteras también se podría aplicar en vías del tren, aunque elmedio de trasporte m%s usado es el automóvil.

CONCLUSIÓN

omo se pudo comprobar anteriormente, hay diversas aplicaciones de los

materiales piezoeléctricos en diferentes campos. La idea de generar energíaeléctrica a partir de discos piezoeléctricos es viable y es una fuente limpia yeconómica sobre todo en países con una población densa o en regiones dondehaya una concentración considerable de personas.


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&.# .#

/.# 2.#

3.# 4.#


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Pavimento inteligente y generador !"rido de

el#$tri$idad%

5. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque los elementas activos

podrán ser módulos electromecánicos o módulos con materiales piezoeléctricos

encapsulados, los cuales quedarán instalados entre la base granular y la capa

superfcial pisable de dico pavimento.

!. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente cuenta

con un sistema de rectifcación compuesto por varias unidades que corrige el

potencial eléctrico generado.

". Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema #$%

integrado será retroalimentado por la energ&a generada por las tecnolog&asinsertadas en el pavimento '1, (, )*.

+. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque el potencial eléctrico

generado por los módulos piezoeléctricos ')* se emplea como suministro del

sistema de monitorización '5* de las variables de la v&a.

1. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema es modular

donde el material piezoeléctrico, los paneles -otovoltaicos y los materiales

conductores están recubiertos con un impermeabilizante.

De&$ri'$i(n)

Pavimento inteligente y generador &brido de electricidad.

O"*eto de la inven$i(n


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#a presente invención, según se epresa en el enunciado de esta memoria

descriptiva, se refere a un nuevo tipo de pavimento 'a base de mezclas de

materiales como es el as-alto o el ormigón* aplicable a carreteras, aceras, plazas

y demás v&as de circulación de personas o ve&culos capaz de generar electricidad

a partir de dos -uentes distintas, con el fn de conseguir más producción de energ&a

en la misma superfcie donde se instalará la invención. $ste nuevo dispositivo a

sido concebido en orden a numerosas y notables venta/as respecto a los

pavimentos actuales.

#a invención propuesta se encuadra dentro del sector técnico de la ingenier&a civil,

arquitectura, construcción de in-raestructuras y energético. $ste dispositivo a

patentar combina todos esos sectores.

0ntecedentes de la invención asta el momento no eiste ningún pavimento a

base de mezclas de materiales que sea capaz de generar electricidad a partir de

dos -uentes o tecnolog&as di-erentes. 2i que es cierto que en la actualidad eisten

pavimentos que utilizan una sola -uente para generar electricidad, basada en

materiales piezoeléctricos encapsulados que aprovecan el movimiento de los

ve&culos y personas para generarla. 3ambién eisten baldosas que generan

electricidad pudiendo utilizar una o ( -uentes distintas4 ya sea aprovecando el

tráfco de las personas y ve&culos y a través de la inserción de células-otovoltaicas que aprovecan la radiación solar para generarla.

#istado de antecedentes consultados4 67(188!1, 9:(181)!810( y la

9:(181"!)1(01.

#a presente invención pretende me/orar los actuales pavimentos generadores de

electricidad y as&, poder combinar ( tecnolog&as a la vez para poder generar más

energ&a limpia. $ste nuevo dispositivo es el primero que es &brido.

Pro"lema t#$ni$o 'lanteado

;


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dise>o, innovando e insertando un tipo de pavimento que genere electricidad, para

que ayude a solucionar el problema antes planteado=. Podemos me/orar las

especifcaciones de este pavimento para que éste aporte más a la ciudadan&a=.


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-uentes antes mencionadas. 3ambién incorporará un sistema de monitorización de

variables que a-ectan a la v&a, tales como4 temperatura de la v&a, detección de

sobrecarga de ve&culos, número de ve&culos en circulación, clasifcación de los

ve&culos, etc..... $ste sistema estará compuesto por módulos piezoeléctricos o por

sensores que serán alimentados por la energ&a generada por el sistema. 3oda esta

in-ormación recopilada por el sistema de monitorización será enviada a un portal

in-ormático v&a BiCf o radio.

E&te di&'o&itivo .,edar/ totalmente integrado en la v!a y no a0e$tar/ al

tr/1$o de lo& ve!$,lo& ni de lo& 'eatone&%

$sta electricidad será tratada por equipos auiliares y podrá ser almacenada para

alimentar las -arolas de la calle durante la noce, por e/emplo. $ste dispositivo-omenta la generación local de electricidad4 generar la electricidad y consumirla

all& donde se necesita.

#a generación de electricidad se basa en dos -uentes o tecnolog&as básicas4

sistemas -otovoltaicos pisables en -orma de paneles o pintura aplicada en la capa

superior 'sólo se necesita los rayos del sol para generar esa electricidad. $s una

tecnolog&a pasiva* y, módulos electromecánicos o piezoeléctricos que defnen la

otra -uente generadora 'tecnolog&a activa que necesita ser pisado para generar

electricidad* .

Para complementar la descripción y con ob/eto de ayudar a una me/or comprensión

de las caracter&sticas del invento, se acompa>a la presente memoria descriptiva de

unas fguras ilustrativas para comprender más -ácilmente la innovación y venta/as

del dispositivo ob/eto de la invención.

Denta/as de dico dispositivo4


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). Pavimento según reivindicación ( y 8, caracterizado porque la capa superior de

esos elementos incorporan en su superfcie un tratamiento antideslizante que

simula la rugosidad del pavimento tradicional.

5. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque los elementos activos

podrán ser módulos electromecánicos o módulos con materiales piezoeléctricos

encapsulados, los cuales quedarán instalados entre la base granular y la capa

superfcial pisable de dico pavimento.

!. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente cuenta

con un sistema de rectifcación compuesto por varias unidades que corrige el

potencial eléctrico generado.

I. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque se podrá instalar

medios de iluminación constituidos por tiras de #$% integradas y protegidos por

elementos resistentes.

". Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema #$%

integrado será retroalimentado por la energ&a generada por las tecnolog&as

insertadas en el pavimento '1, (, )* .

+. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque el potencial eléctrico

generado por los módulos piezoeléctricos ')* se emplea como suministro del

sistema de monitorización '5* de las variables de la v&a.

1. Pavimento según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema es modular

donde el material piezoeléctrico, los paneles -otovoltaicos y los materiales

conductores están recubiertos con un impermeabilizante.

11. Pavimento según reivindicación 8, caracterizado porque la pintura -otovoltaica

está compuesta de células solares orgánicas basadas nanopart&culas de pol&merossemiconductores disueltos en agua y mezclados con otras sustancias aglutinantes

orgánicas o sintéticas.

pavimento inteligente generador de eléctricidad

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