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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
Colheita de Energia Vibracional Induzida por Escoamento Interno a partir de Materiais Inteligentes
Submission Author:
Virgilio Junior Caetano , RJ , Brazil
Co-Authors:
Pedro Caetano Cardoso, Virgilio Junior Caetano, Marcelo Savi
Presenter: Pedro Caetano Cardoso
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0146
Abstract
A vibração mecânica é uma das energias mais abundantes disponíveis no ambiente, consistindo em uma interessante fonte de energia residual que pode ser explorada por sistemas de colheita de energia para alimentar sensores sem fio e dispositivos de baixa potência. Os materiais inteligentes constituem uma alternativa para promover a conversão mecânica-elétrica. A colheita de energia piezoelétrica têm recebido bastante atenção na literatura, tendo alcançado um grau de maturidade técnica e, em alguns casos, custo-benefício, que justifica seu amplo uso em diversas aplicações. Os coletores de energia magnetostritivos, por outro lado, receberam pouca atenção e podem fornecer maior densidade de potência e menor impedância de saída. Este trabalho investiga sistemas de colheita de energia visando extrair energia da vibração lateral de dutos com escoamento interno de fluido. O dispositivo é composto por um material inteligente (magnetostritivo ou piezoelétrico) ligado a uma estrutura de viga em balanço e acoplado a um circuito elétrico. A teoria de viga de Euler-Bernoulli e o método de Galerkin são empregados, respectivamente, para modelar e discretizar ambos os sistemas, o duto e o dispositivo de captação de energia. As equações diferenciais de movimento são integradas empregando o método Runge-Kutta de quarta ordem. Simulações numéricas são realizadas para estabelecer o desempenho do sistema e a influência da potência de saída gerada devido às variações de velocidade do escoamento interno, bem como a comparação entre os diferentes materiais inteligentes.
Keywords
energy harvesting, Magnetostrictive material, Pipe Conveying Fluid, fluid-structure interaction
