Aproveitamento de Energia dissipada: Piezoeletricidade
Aproveitamento de Energia dissipada: Piezoeletricidade
Alessandra P. R. Teixeira, Alexandre Artus R. Bezerra, André M. Duarte, Isabele S. de
Lima, Nádia S. S. Guimarães,Theo T. Moreira
Professor: Hugo Barbosa Suffredini, CCNH
Universidade Federal do ABC, Campus Santo André, SP
Resumo
Placas piezoelétricas possuem a capacidade de transformar a energia da deformação mecânica em
energia elétrica. O experimento visa verificar a relação entre a pressão exercida sobre a placa
piezoelétrica e a tensão gerada por ela, além de teorizar uma possível aplicação da piezoeletricidade na
oxigenação de rios poluídos. Verificou-se que há um limite para a liberação de energia elétrica e concluiuse que o aumento exagerado de pressão no sistema afetaria seu funcionamento de forma negativa.
INTRODUÇÃO
Piezoeletricidade é a capacidade que
alguns cristais possuem de gerar corrente
elétrica a partir de pressão mecânica,
movimento, vibrações ou variações de
temperatura (efeito piezoelétrico direto).
Esse fenômeno foi descrito pela primeira
vez em 1880 pelos irmãos Curie, que
observaram que certos materiais geravam
eletricidade quando deformados [1-2].
As
cerâmicas
piezoelétricas
são
constituídas
de
inúmeros
cristais
ferroelétricos microscópicos, estruturas
policristalinas
geralmente
do
tipo
Perovskita, que apresentam simetria
tetragonal, romboédrica ou cúbica simples,
dependendo da temperatura em que o
material se encontra [3-4].
Figura 1: Estrutura Perovskita [4]
O efeito piezoelétrico inverso caracteriza-se
pela deformação das placas a partir da
aplicação de um campo elétrico e ocorre
devido à existência de um dipolo interno no
material [4].
OBJETIVO
Verificar a relação entre a pressão exercida
sobre as placas piezoelétricas e a diferença
de potencial elétrico gerada por elas.
METODOLOGIA
Primeiramente,
pesou-se
uma
barra
metálica, uma régua, uma barra roscada e
algumas porcas e soldou-se fios condutores
às placas piezoelétricas. Verificou-se,
então, o funcionamento de cada uma delas
com o auxílio de um multímetro. Tendo sido
feita a verificação, utilizou-se silicone para
fixar as placas piezoelétricas a um tapete
de borracha com elevações e aguardou-se
a secagem.
IX Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 12 e 13 de agosto de 2011
Aproveitamento de Energia dissipada: Piezoeletricidade
Sobre o tapete de borracha foram
posicionadas moedas de R$ 0,10 de
maneira a coincidirem com as placas,
coladas na parte inferior do tapete, e
utilizou-se fita adesiva para que elas não se
deslocassem.
Os fios soldados às placas foram
organizados em circuitos paralelos com o
auxílio de uma placa de testes, para evitar
que a danificação de uma placa
prejudicasse todo o sistema e para gerar
maior corrente elétrica. O multímetro foi
adicionado ao circuito e ligado na função
Voltímetro.
Utilizou-se, então, a placa metálica e a
régua, separadamente, para pressionar o
sistema de forma distribuída. Mediu-se
catorze valores de tensão para cada
combinação de peso (variado com a
utilização das porcas e da barra roscada),
sendo sete deles obtidos quando do apoio
do peso sobre o sistema, e os outros sete,
quando de sua retirada.
Calculou-se a área da placa de piezo para
que se pudesse calcular a pressão exercida
no sistema. A partir dos valores obtidos,
criou-se
um
gráfico
de
dispersão
relacionando as variáveis Pressão e
Voltagem.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
adaptação do sistema que transmite a
pressão para as placas piezoelétricas para
garantir a sua eficiência.
Pensou-se, como possível aplicação para a
tecnologia, na implantação de placas
piezoelétricas sob alguns trechos de
rodovias marginais. A energia liberada seria
captada por capacitores, retida por diodos e
armazenada
em
baterias,
que
movimentariam uma hélice, promovendo a
oxigenação de rios poluídos, como o Tietê.
Figura 3: Ilustração esquemática da aplicação
CONCLUSÕES
A diferença de potencial gerada pelas
placas piezoelétricas não varia linearmente
com a variação da pressão aplicada sobre
elas, por isso é necessária a adequação do
sistema de acordo com a pressão que lhe
será aplicada, para evitar a danificação das
placas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Figura 2: Gráfico de dispersão dos valores
obtidos com linha de tendência logarítmica.
Verifica-se que, com um aumento
progressivo da pressão exercida sobre as
placas, a tensão converge, evidenciando
que as placas possuem uma deformação e
um potencial elétrico máximos limitados. O
aumento excessivo da pressão exercida nas
placas levaria à inutilização do sistema por
rompimento. É necessária, então, a
[1]http://www.innowattech.co.il/technology.aspx
[2]http://pt.wikipedia.org/wiki/Piezoeletricidade
[3]www.atcp.com.br
[4]http://www.atcp.com.br/imagens/produtos/ceramic
as/artigos/RT-ATCP-01.pdf
AGRADECIMENTOS
Agradecemos ao professor Hugo Suffredini
e a Jayme R. Teixeira Filho pelo incentivo,
auxílio
e
sugestões
durante
os
desenvolvimentos teórico e prático do
projeto.
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