Recolección de energía mediante el uso de sistemas microelectromecánicos MEMS

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

Microelectromechanical systems (MEMS) technology has gained significant relevance in recent years due to its sustainability, low manufacturing cost, and ease of integration with various systems. These characteristics make it an attractive option for applications in multiple fields of engineering and technology. Therefore, it is essential to develop accurate simulations to obtain the most relevant parameters of these systems, such as generated power, maximum beam displacement, and other critical aspects for their design and optimization. Among the most prominent theoretical models in the study of MEMS is the one proposed by William and Yates, which has served as a basis for the analysis of these systems. Similarly, advanced computational methods, such as the finite element method (FEM), have proven to be effective tools for simulating MEMS behavior. Although it might be assumed that a larger MEMS system would generate higher output power, the results obtained through these simulations indicate the opposite. This is because power output does not depend solely on the system's geometry but also on other physical and structural parameters that influence its performance.

Descripción

La tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS) ha adquirido una notable relevancia en los últimos años debido a su sostenibilidad, bajo costo de fabricación y facilidad de integración con diversos sistemas. Estas características la convierten en una opción atractiva para aplicaciones en múltiples campos de la ingeniería y la tecnología. Por ello, resulta fundamental desarrollar simulaciones precisas que permitan obtener los parámetros más relevantes de estos sistemas, tales como la potencia generada, el desplazamiento máximo de la viga, entre otros aspectos críticos para su diseño y optimización. Al hacer la revisión sistemática de la literatura existente se encontró que es pertinente utilizar el modelo propuesto por William y Yates. Posteriormente se obtienen las frecuencias propias con el método de elementos finitos (MEF) en COMSOL y de esta manera lograr obtener las salidas máximas de Potencia eléctrica que puede llegar a dar un sistema MEMS haciendo uso del efecto capacitivo. Aunque podría pensarse que un sistema MEMS de mayores dimensiones generaría una mayor potencia de salida, los resultados obtenidos mediante estas simulaciones indican lo contrario. Esto se debe a que la potencia no depende exclusivamente de la geometría del sistema, sino también de otros parámetros físicos y estructurales que influyen en su desempeño.

Palabras clave

MEMS, Bajo Costo, Recolección, Energía, Viga en Voladizo, William y Yates, MEF, COMSOL, Capacitivo

Materias

Ingeniería Electrónica -- Tesis y disertaciones académicas , Simulación por ordenador , Energía eléctrica , Método de elementos finitos

Citación