Projeto de controlador para aumento do desempenho da conversão de energia piezelétrica sob efeito de galloping induzido pelo vento

• Processo: 24/06664-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Vitor Ramos Franco
• Beneficiário: Enrico Gervatoski Lourenço
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Aeroelasticidade Colheita de energia Túneis de vento Sistemas de controle
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aeroelasticidade | Controle ativo de geometria | Efeito de Galloping | energy harvesting | Túnel De Vento | Vibração induzida pelo vento | Sistemas de Controle

Resumo

No escopo de Energy Harvesting, diversos modelos foram levantados visando a conversão da energia do vento em elétrica, os quais exploram fenômenos do escoamento fluídico, com mecanismos distintos à coleta. Neste contexto, este projeto de pesquisa tem como objetivo a implementação de um sistema de controle aplicado em um conversor piezelétrico de energia submetido a vibração induzida pelo fluxo de vento. A finalidade do sistema de controle é manter, sempre que possível, o dispositivo sob efeito aerolástico de galloping, ampliando a amplitude de vibração, e melhorando o processo de conversão de energia. O dispositivo é constituído por uma viga na condição engastada-livre contendo um corpo prismático (chamado de corpo rombudo) rigidamente acoplado em sua extremidade livre. Este corpo contém hastes externas de expansão regulável com deslocamento controlado por um servo-motor, possibilitando a alteração da geometria de sua face e, com isso, a área em contato com o vento. O dispositivo ainda conta com uma pastilha piezelétrica, a qual é rigidamente acoplada na viga e utilizada tanto como sensor de vibração, quanto como mecanismo de conversão de energia (conectado a um resistor de carga). Para determinação do comportamento dinâmico do dispositivo de conversão de energia, o dispositivo será experimentado em túnel de vento, no qual variações de velocidade de vento e área de contato serão impostas. Com isso, é possível realizar projeto do sistema de controle levando em conta as especificações de desempenho a serem estabelecidas. Uma vez projetado o sistema de controle, este será implementado com a utilização de uma placa micro-controlada e novos testes em túnel de vento serão realizados, a fim de validar o sistema de controle proposto. Espera-se que um sistema de controle ativo eficiente possa ser projetado a fim de manter o sistema sob condições vibrantes específicas, tendo, assim, um desempenho satisfatório no que se diz respeito a conversão de energia.