Diseño de un prototipo de baldosas inteligentes del alto tráfico para implementación en el sistema de transporte público transmilenio de la ciudad de Bogotá

Abstract

La energía piezoeléctrica es una solución de energía limpia que puede contribuir como una medida de mitigación contra la problemática de escasez energética que se está presentando y va creciendo a lo largo de los años. Este método de generación de energía es emergente a nivel mundial y en Colombia ausente con respecto a implementaciones, ya que a pesar de que se genera poca potencia en comparación con otros métodos, puede aprovecharse si se utiliza a gran escala. El trabajo para llegar a construir un prototipo funcional se hace en primera medida a partir de una investigación profunda de la conceptualización de la tecnología piezoeléctrica, del estado del arte y del avance en el mundo y en Colombia. Desde el punto de vista eléctrico la tecnología se basa en los principios de osciladores armónicos, ya que su material se comporta como un circuito RLC, se analiza su comportamiento matemático y los diferentes fenómenos que se presenta en los materiales piezoeléctricos, se hace un análisis detallado de los materiales piezoeléctricos existentes, luego de todo este análisis se hace un comparativo de las patentes de baldosas piezoeléctricas dónde se diferencian las técnicas de construcción de las mismas y los resultados obtenidos. Posteriormente se analiza el escenario de implementación de esta tecnología que es en la estación de Transmilenio de SAN MATEO, este estudio se puede evidenciar en el análisis de diferentes escenarios en diferentes partes del mundo, dónde a partir de su buen funcionamiento y eficiencia se escoge el sector transporte y posteriormente se hace la respectiva comparación de todas las estaciones del sistema integrado de transporte Transmilenio, con cifras del año 2016 se llega a la conclusión de que el escenario más óptimo es la estación de SAN MATEO, donde se obtiene un alto tráfico de pisadas, con la finalidad de analizar la potencia que se puede generar por minuto en una estación tan concurrida como esta. Se diseña la baldosa piezoeléctrica, teniendo en cuenta el tráfico pesado a la cual se va a exponer y teniendo en cuenta diferentes técnicas de conectividad de los discos piezoeléctricos, se hacen las respectivas mediciones y se calcula la potencia generada por disco, por triangulo piezoeléctrico y por baldosa. Finalmente se hace el estimado de potencia generada en la estación según la cantidad de baldosas que se requieren.

Piezoelectric energy is a clean energy solution that can contribute as a mitigation measure against the problem of energy shortage that is being presenting and growing over the years. This method of power generation is emerging worldwide and in Colombia absent with respect to implementations, since although little power is generated compared to other methods, can be exploited if used on a large scale. The work to get to build a Functional prototype is first made from in-depth investigation of the conceptualization of piezoelectric technology, the state of the art and progress in the world and in Colombia. From an electrical point of view, the technology is based on the principles of harmonic oscillators, since their material behaves like a circuit RLC, its mathematical behavior and the different phenomena that are presented in piezoelectric materials, a detailed analysis of the materials is made piezoelectric systems, after all this analysis a comparison of the piezoelectric tile patents where construction techniques differ from the same and the results obtained. Later, the scenario of implementation of this technology that is at the SAN Transmilenio station MATEO, this study can be evidenced in the analysis of different scenarios in different parts of the world, where from its good operation and efficiency is choose the transport sector and then make the respective comparison of all the stations of the Transmilenio integrated transport system, with figures for 2016 It is concluded that the most optimal scenario is the SAN MATEO station, where high foot traffic is obtained, in order to analyze the power that is You can generate per minute at a station as busy as this one. The piezoelectric tile, taking into account the heavy traffic to which you are going to be exposed and taking into account different piezoelectric disk connectivity techniques, make the respective measurements and calculate the power generated per disk, by piezoelectric triangle and by tile. Finally the power estimate is made generated at the station based on the number of tiles required.