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Asociación Argentina de Mecánica Computacional y el Grupo Fluidodinámica Computacional de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata

Resumen:

La cosecha de energía (en inglés: ?energy harvesting? o ?power harvesting?) es el procesopor el cual la energía que ?rodea? a un sistema (lumínica, térmica, solar o cinética) es convertida enuna forma ?utilizable? de energía con el fin de, por ejemplo, alimentar sensores, actuadores, u otrosdispositivos electrónicos. Es posible desarrollar cosechadores de energía que utilicen las vibracionesmecánicas de algún componente estructural (debidas a ráfagas o a oscilaciones de ciclo límitecausadas por inestabilidades aeroelásticas como por ejemplo el flutter) como fuente principal deenergía de entrada. La conversión de estas vibraciones en energía eléctrica aprovechable puedellevarse a cabo empleando transductores piezoeléctricos. En este trabajo se estudia una versiónsimplificada de un ala multifuncional como elemento cosechador de energía. Esta es estructuralmenterepresentada por una viga en voladizo cuyas superficies superior e inferior están cubiertas pormaterial piezoeléctrico, mientras que su extremo libre se vincula a un perfil aerodinámico simétrico.Las ecuaciones electro-aeroelásticas se desarrollan utilizando un enfoque energético. Las cargasaerodinámicas no-lineales e inestacionarias son evaluadas mediante la implementación de una versiónad-hoc del método de la red de vórtices. La integración de las ecuaciones gobernantes se realizanumérica e interactivamente en el dominio del tiempo empleando un método predictor-corrector.Como parte de los resultados obtenidos, se determinó la velocidad de flutter para el modeloaeroelástico y para el electro-aeroelástico, y se analizó el desempeño del cosechador en condición deflutter. Se calculó la tensión y la potencia cosechada en régimen en función de la carga resistiva. Esteesfuerzo constituye el punto de partida para encarar futuros trabajos sobre sistemas de mayorenvergadura, como por ejemplo aviones equipados con alas multifuncionales extremadamenteflexibles y muy esbeltas. Esta tecnología posibilita alimentar a sensores y sistemas de accionamientomediante la energía cosechada.