SUSTENTABILIDADE E RECURSOS ENERGÉTICOS BASEADOS EM PIEZOELÉTRICOS: ESTRATÉGIAS INOVADORAS PARA PISOS INTELIGENTES

Resumo

A busca por fontes alternativas de energia tem impulsionado o desenvolvimento de sistemas capazes de converter energia mecânica disponível no ambiente em energia elétrica. Nesse contexto, este trabalho investiga numericamente um sistema de colheita de energia composto por duas vigas flexíveis, posicionadas perpendicularmente e acopladas magneticamente, com um transdutor piezoelétrico associado à viga vertical. O sistema é submetido a uma excitação externa não ideal com frequência variável, sendo analisada a influência da ressonância interna 2:1 sobre a dinâmica das vigas e a geração de energia elétrica. A modelagem é realizada por meio de três equações diferenciais ordinárias não lineares, cuja solução numérica é obtida pelo método de Runge–Kutta. Os resultados indicam que, na região de ressonância, ocorre transferência de energia entre os modos vibratórios, caracterizada pelo aumento da amplitude da viga vertical e pela redução da resposta da viga horizontal. Esse comportamento aumenta a tensão elétrica produzida pelo transdutor piezoelétrico. As Seções de Poincaré evidenciam diferentes características dinâmicas entre os graus de liberdade, com maior concentração de pontos na viga horizontal e distribuições amplas nas respostas vertical e elétrica. Os resultados demonstram o potencial da ressonância interna 2:1 para favorecer o aproveitamento de energia vibratória em aplicações de pisos inteligentes.