Currently noise cancellation, which affects the lives of people and in the workplace is achieved through the active noise reduction. This measure is not expensive as passive or semi active measures also permits adequate air conduction in duct ventilation systems. The system control is achieved through a suitable location of the phase in the cancelling noise signal relative to the signal primary noise. Algorithms have been developed and strategies for active noise reduction and its implementation and experimental testing on duct ventilation. The actives elements used are Piezo Actuators and EAP as speakers; Individual and collective operation of the aforementioned actuators is examined. The work was evaluated as follows: Analysis of previous research on existing algorithms for active noise reduction. Study the strategies of simulation and implementation for active noise control algorithms designed. / Tesis

El presente trabajo consiste en un estudio sobre la influencia de una pastilla piezoeléctrica en la calidad del sonido de una guitarra clásica. El mismo fue realizado íntegramente en el laboratorio de Acústica de la Pontificia Universidad Católica del Perú, y está conformado por las siguientes partes: i) El Capítulo 1 describe la problemática que motiva la realización del estudio, la cual consiste en la pérdida de calidad en el timbre de la guitarra clásica, al utilizar para su amplificación o grabación una pastilla piezoeléctrica, en lugar de un micrófono. Se define el problema como una decoloración del sonido natural de la guitarra por parte de la pastilla. ii) El Capítulo 2 abarca todos los conceptos teóricos involucrados en la investigación realizada. Se incluyen brevemente conceptos a cerca del funcionamiento del instrumento y de la pastilla, así como conceptos relacionados al análisis de señales, y el procesamiento de las mismas utilizando filtros digitales. iii) El Capítulo 3 trata sobre la realización de las mediciones realizadas en el laboratorio, las cuales persiguen los objetivos de la investigación: Encontrar la razón por la que la pastilla piezoeléctrica afecta en gran manera el timbre natural de una guitarra clásica, así como proponer la solución a este problema. A lo largo de este capítulo se expone la metodología utilizada en cada medición, así como las gráficas pertinentes de los resultados obtenidos. Se realiza también un análisis en base a cada gráfica presentada. Finalmente, se propone la corrección de la influencia de la pastilla piezoeléctrica en el sonido de la guitarra a través del procesamiento de la señal de la pastilla. Este procesamiento se lleva a cabo de dos formas alternativas: a) Utilizando filtros disponibles en programas editores de audio, y b) procesando la señal con filtros creados por el autor, con ayuda del software científico Matlab. iv) El Capítulo 4 complementa el análisis realizado en el capítulo 3, con respecto a las mediciones y los resultados obtenidos, y a los filtros utilizados en el procesamiento de la señal. Se incluye también una encuesta que evalúa cualitativamente la mejora obtenida al aplicar los diferentes filtros obtenidos. Finalmente, se culmina este capítulo con un análisis de los costos de la investigación realizada. v) El Capítulo 5 presenta las conclusiones del estudio realizado, las cuales siguen los lineamientos de los objetivos planteados. En este capítulo se concluye: a) Con respecto a la pastilla piezoeléctrica, que la razón por la que influye negativamente en la calidad sonora de la guitarra, es debido a su respuesta en frecuencia y a su ubicación, sobre el puente de la guitarra; b) el método más certero para la realización de las mediciones consiste en excitar el puente de la guitarra con ruido blanco, empleando un actuador, de manera que se pueda medir las señales de entrada y salida de la guitarra y pastilla respectivamente; c) La calidad del sonido de la pastilla, una vez procesado con el filtro FIR obtenido con Matlab es muy cercana (sino superior) a aquella obtenida con el programa editor de audio. vi) El Capítulo 6 contiene unos breves párrafos a cerca del trabajo futuro, teniendo como punto de partida la investigación realizada. Se mencionan aspectos como el desarrollo de filtros digitales en procesadores digitales de señales (DSPs), que puedan implementar la solución en tiempo real, y ser ofrecidos en el mercado. Se menciona también la implementación de la solución con filtros analógicos. Asimismo, la corrección del sonido de la pastilla se propone aplicando micrófonos pequeños de mediana calidad al interior de la boca de la guitarra, con el fin de que complementen la señal entregada por la pastilla, al captar principalmente las bajas frecuencias del instrumento, que son la principal carencia del transductor. / Tesis

El creciente interés a nivel mundial en el aprovechamiento de las fuentes alternativas de energías limpias y renovables ha impulsado intensamente los avances tecnológicos que permiten la conversión de energía ambiental vibratoria en energía eléctrica. Esta técnica conocida como “recolección de energía” (Energy harvesting) consiste en convertir energía mecánica en eléctrica con el objetivo de alimentar dispositivos electrónicos de baja potencia tales como sensores. En este marco, en la presente tesis se presenta el desarrollo de un dispositivo recolector piezoeléctrico de energía rotante para la alimentación de sensores inalámbricos aplicados a aerogeneradores. Con el objetivo de simular el comportamiento electromecánico del dispositivo, se desarrolla una herramienta computacional basada en una formulación unidimensional de elementos finitos válida para sistemas estructurales con múltiples vinculaciones contemplando los efectos inducidos por el movimiento de rotación, el acoplamiento electromecánico y múltiples láminas de material piezoeléctrico. El enfoque numérico es formulado por medio de un elemento finito geométricamente no lineal con seis grados de libertad mecánicos y un grado de libertad eléctrico por nodo. El novedoso dispositivo que se obtiene como producto final consiste en un diseño estructural compuesto por múltiples vigas vinculadas entre sí, masas puntuales ubicadas en los extremos libres y una lámina de MFC (Macro Fiber Composite) adherida a una de las vigas. Como aspecto fundamental del dispositivo se destaca la capacidad de generar energía en condición resonante y no resonante en un rango de baja frecuencia de operación; este comportamiento se debe a la gran flexibilidad otorgada por las múltiples vigas y masas puntuales. Entre los distintos aspectos analizados se encuentra la influencia de la fuerza centrífuga, la resistencia eléctrica de carga, la ubicación y cantidad de los materiales piezoeléctricos y su conexión eléctrica (serie y paralelo). Como principal aplicación de los recolectores de energía desarrollados en este trabajo se encuentra su utilización para el sensado estructural de aerogeneradores, donde el dispositivo está sujeto a aceleraciones de 1g y velocidades de rotación de 0.5 a 3 Hz (30 – 180 rpm). Los resultados obtenidos a partir de la formulación numérica son comparados exitosamente con los resultados numéricos de Abaqus y los experimentales de laboratorio. Finalmente, se observa que el diseño propuesto proporciona suficiente potencia eléctrica para energizar un sensor y un sistema transmisor inalámbrico de datos. / The growing global interest in the use of alternative sources of clean and renewable energies has allowed the development of many technologies of energy harvesting in ambient vibration. The energy harvesting technique based on piezoelectric effect is a mechanism to convert mechanical into electrical energy to power electronic devices such as sensors. In this context, this thesis presents a novel piezoelectric energy harvester that scavenging energy from rotating environment, allowing the feeding of wireless sensors. In order to modeling the electromechanical behavior of the device, a one-dimensional finite element formulation is developed. This approach presents the ability to predict the dynamical behavior of tridimensional (3D) rotational energy harvesting devices, considering complex geometric configurations, geometrically nonlinear effects induced by the centrifugal forces and the electromechanical coupling. The beam model is formulated by means of a geometrically nonlinear finite element (FE) with six mechanical degrees of freedom per node and one electrical degree of freedom interpolated using standard linear shape functions. The proposed harvester consists in two multiple beams linked by a rigid beam. The multiple beams have attached masses at the free ends and a Macro Fiber Composite piezoelectric sheet bonded on one of the beams. As a fundamental aspect, the piezoelectric energy harvester operates in resonance and non-resonance condition in a very low frequency range. This behavior is due to the large flexibility given by the multiple beams and masses. The harvesting performance is analyzed by several electric resistances (Re), three hub distances (R), several rotation speed () ranging from 0 to 3 Hz, several positions of the piezoelectric material (“MFC Lateral” and “MFC Central”) and two electric connections (series and parallel) between the MFC patches. The main application of the proposed energy harvester is for the structural sensing of wind turbines, where the prototype is subjected to accelerations of 1g and rotation speeds from 0.5 to 3 Hz (30 – 180 rpm). The numerical model is successfully validated with Shell 3D models in Abaqus and also with experimental results. Finally, it is concluded that the proposed design provides sufficient electric power to energize a sensor and a wireless data transmitter system.

El presente trabajo consiste en un estudio sobre la influencia de una pastilla piezoeléctrica en la calidad del sonido de una guitarra clásica. El mismo fue realizado íntegramente en el laboratorio de Acústica de la Pontificia Universidad Católica del Perú, y está conformado por las siguientes partes: i) El Capítulo 1 describe la problemática que motiva la realización del estudio, la cual consiste en la pérdida de calidad en el timbre de la guitarra clásica, al utilizar para su amplificación o grabación una pastilla piezoeléctrica, en lugar de un micrófono. Se define el problema como una decoloración del sonido natural de la guitarra por parte de la pastilla. ii) El Capítulo 2 abarca todos los conceptos teóricos involucrados en la investigación realizada. Se incluyen brevemente conceptos a cerca del funcionamiento del instrumento y de la pastilla, así como conceptos relacionados al análisis de señales, y el procesamiento de las mismas utilizando filtros digitales. iii) El Capítulo 3 trata sobre la realización de las mediciones realizadas en el laboratorio, las cuales persiguen los objetivos de la investigación: Encontrar la razón por la que la pastilla piezoeléctrica afecta en gran manera el timbre natural de una guitarra clásica, así como proponer la solución a este problema. A lo largo de este capítulo se expone la metodología utilizada en cada medición, así como las gráficas pertinentes de los resultados obtenidos. Se realiza también un análisis en base a cada gráfica presentada. Finalmente, se propone la corrección de la influencia de la pastilla piezoeléctrica en el sonido de la guitarra a través del procesamiento de la señal de la pastilla. Este procesamiento se lleva a cabo de dos formas alternativas: a) Utilizando filtros disponibles en programas editores de audio, y b) procesando la señal con filtros creados por el autor, con ayuda del software científico Matlab. iv) El Capítulo 4 complementa el análisis realizado en el capítulo 3, con respecto a las mediciones y los resultados obtenidos, y a los filtros utilizados en el procesamiento de la señal. Se incluye también una encuesta que evalúa cualitativamente la mejora obtenida al aplicar los diferentes filtros obtenidos. Finalmente, se culmina este capítulo con un análisis de los costos de la investigación realizada. v) El Capítulo 5 presenta las conclusiones del estudio realizado, las cuales siguen los lineamientos de los objetivos planteados. En este capítulo se concluye: a) Con respecto a la pastilla piezoeléctrica, que la razón por la que influye negativamente en la calidad sonora de la guitarra, es debido a su respuesta en frecuencia y a su ubicación, sobre el puente de la guitarra; b) el método más certero para la realización de las mediciones consiste en excitar el puente de la guitarra con ruido blanco, empleando un actuador, de manera que se pueda medir las señales de entrada y salida de la guitarra y pastilla respectivamente; c) La calidad del sonido de la pastilla, una vez procesado con el filtro FIR obtenido con Matlab es muy cercana (sino superior) a aquella obtenida con el programa editor de audio. vi) El Capítulo 6 contiene unos breves párrafos a cerca del trabajo futuro, teniendo como punto de partida la investigación realizada. Se mencionan aspectos como el desarrollo de filtros digitales en procesadores digitales de señales (DSPs), que puedan implementar la solución en tiempo real, y ser ofrecidos en el mercado. Se menciona también la implementación de la solución con filtros analógicos. Asimismo, la corrección del sonido de la pastilla se propone aplicando micrófonos pequeños de mediana calidad al interior de la boca de la guitarra, con el fin de que complementen la señal entregada por la pastilla, al captar principalmente las bajas frecuencias del instrumento, que son la principal carencia del transductor.

Ingeniero Civil Mecánico / Los colectores de energía piezoeléctricos (CEP) son dispositivos que generan energía eléctrica cuando son deformados mecánicamente. Existen diversos modelos matemáticos deterministas que permiten estimar la respuesta dinámica. Sin embargo, las predicciones realizadas por esos modelos usualmente presentan discrepancias al ser comparada con datos experimentales. Lo cual se explica por la presencia de incertidumbres asociadas típicamente a variabilidades en: la excitación; el modelo matemático y los parámetros inherentes utilizados por los modelos matemáticos. Por lo tanto, introducir una metodología para cuantificar las incertidumbres presentes y a la vez caracterizar experimentalmente los dispositivos permitiría generar predicciones robustas y más plausibles. El objetivo de este trabajo es cuantificar por medio de mediciones experimentales las incertidumbres de la respuesta y los parámetros que gobiernan la dinámica de los colectores de energía piezoeléctricos e implementar una metodología para su propagación. Se diseño un banco de pruebas el cual permite someter a los CEPs a distintos tipos de excitaciones, montar de forma fácil y reproducir de buena manera la condición de empotramiento. Mediante un protocolo de pruebas, se ensayaron dos modelos de CEPs con diferentes características nominales. Donde se identificaron las variabilidades de su respuesta y sus fuentes de dispersión. Colectores teóricamente idénticos alcanzaron dispersiones de hasta el 65 \% con respecto a su valor medio. Se implemento un marco de propagación de incertidumbres con la finalidad de compararlo con las mediciones experimentales y validar su utilidad. Las mediciones coincidieron con el área de probabilidad predicho, lo cual justifica el uso y la adecuación del modelo numérico. Al disponer de datos experimentales, se adaptaron las técnicas bayesianas con la finalidad de actualizar los parámetros inciertos y estimar futuras respuestas. Como resultado, se logro estimar una franja de probabilidad que se ajusta de mejor manera a las mediciones y que permite estimar de forma mas certera futuras respuestas.

[ES] Con el creciente aumento de la tecnología, las industrias demandan nuevos métodos de procesamiento de materiales, que puedan contribuir a mejorar las propiedades físicas y mecánicas, en comparación con los métodos convencionales. Los principales requerimientos de los métodos no convencionales son la disminución del consumo energético y el tiempo de procesamiento. En este sentido, la radiación por microondas ha presentado importantes ventajas en términos de las propiedades físicas y mecánicas de algunos materiales, además de ahorros energéticos y tiempos de procesamiento. En el área de las cerámicas piezoeléctricas, su procesamiento por medio de microondas es un tema de reciente creación. Hasta la fecha, existe poca literatura que reporta el uso de la radiación electromagnética como medio para el procesamiento de este tipo de materiales, por lo que es necesario profundizar en el tema. Los materiales piezoeléctricos convierten tensiones mecánicas en una diferencia de potencial sobre sus superficies. Este efecto es provocado por la polarización espontanea de algunos cristales, que presentan un eje no centro-simétrico dentro de su estructura cristalina. La investigación actual se enfoca en el desarrollo de materiales cerámicos piezoeléctricos libres de plomo, sin que, a la fecha, exista un material que pueda mejorar las propiedades que ofrecen los basados en el compuesto Pb(Ti,Zr)O3. En este trabajo se estudia la aplicación de microondas en el procesamiento de materiales piezoeléctricos libres de plomo, basados en el compuesto K0.5Na0.5NbO3. Las cerámicas basadas en este compuesto han demostrado tener altas propiedades piezoeléctricas, como el parámetro d33 mayores a 300 pC/N. La aplicación de microondas durante la síntesis por reacción en estado sólido, a temperaturas cercanas a 800 °C, de los compuestos base K0.5Na0.5NbO3 genera la formación de fase perovskita con la presencia de fases secundarias. Las fases secundarias son producto de la alta velocidad de calentamiento ocasionada por el procesamiento de microondas. Durante la sinterización por microondas, se obtienen densidades relativas similares a las obtenidas por el método convencional, cercanas al 95%, sin embargo, se generan heterogeneidades estructurales que influencian las propiedades ferroeléctricas, dieléctricas y piezoeléctricas de los compuestos libres de plomo. A la fecha, no se han realizado estudios que determinen los efectos de la aplicación de radiación microondas monomodo en materiales piezoeléctricos de este tipo, por lo que los resultados de esta investigación exploratoria son interesantes para la aplicación de esta técnica en el desarrollo de métodos no convencionales de procesamiento. / [EN] Industry demands new methods of processing materials in order to improve its properties. Priory requirements in new processes involve the reduction of energy consumption and processing time. In that sense, if heating is required during the process, heating by microwave radiation has showed some important advantages in comparison with conventional heating. Microwave heating is a non-conventional technique that involves high heating rates and rapid processing times. The properties of most materials heated by microwave radiation showed similar or superior properties than the obtained by conventional processing. Materials such as zirconium, alumina, and some metals has been sintered by microwave heating, while other inorganic compounds as oxides has been synthetized successfully by applying different microwave heating techniques. In the other hand, the processing of piezoelectric materials by microwave of energy remains with minor research. So far, there's a lack of literature about microwave radiation to process piezoelectric materials, therefore, it's necessary to be explored. Furthermore, this research focuses on studying the processing lead-free piezoelectric materials, based on the compound (K-Na)NbO3 by using microwave radiation. Ceramics based on this compound have shown high piezoelectric properties, such as d33 constants greater than 300 pC / N becoming a possible substitute of the toxic PZTs. Ceramics based on (K-Na)NbO3 were synthesized by microwave-assisted solid-state reaction route. The obtained powders were formed at 650°C during 10 minutes by a heating which represents 90% less of the conventional time. Microwave sintering of (K-Na)NbO3-based ceramics at 1100°C during 10 minutes generates dense ceramics, with similar densities than the conventional sintering, reducing its sintering time. However, structural heterogeneities were formed in the process influencing the ferroelectric, dielectric and piezoelectric ceramics properties. / [CA] Amb el creixent augment de la tecnologia, les indústries demanden nous mètodes de processament de materials, que puguen contribuir a millorar les propietats físiques i mecàniques, en comparació amb els mètodes convencionals. Els principals requeriments dels mètodes no convencionals són la disminució del consum energètic i el temps de processament. En este sentit, la radiació per microones ha presentat importants avantatges en termes de les propietats físiques i mecàniques d'alguns materials, a més d'estalvis energètics i temps de processament. En l'àrea dels ceràmics piezoelèctrics, el seu processament per mitjà de microones és un tema de recent creació. Fins a la data, hi ha poca literatura que reporta l'ús de la radiació electromagnètica com a mitjà per al processament d'este tipus de materials, per la qual cosa és necessari aprofundir en el tema. Els materials piezoelèctrics responen a un efecte mecànic per mitjà de la generació d'una diferència de potencial i viceversa a causa de la seua estructura asimètrica. La investigació actual s'enfoca en el desenrotllament de materials ceràmics piezoelèctrics lliures de plom, sense que, a la data, existisca un material que puga millorar les propietats que oferixen els basats en el compost PbTiZrO3. En este treball s'estudia l'aplicació de microones en el processament de materials piezoelèctrics lliures de plom, basats en el compost K0.5Na0.5NbO3. Els ceràmics basats en este compost han demostrat tindre altes propietats piezoelèctriques, com una constant d33 major a 300 pC/N. L'aplicació de microones durant la síntesi per reacció en estat sòlid dels compostos basats en K0.5Na0.5NbO3, a temperatures pròximes a 800 °C, genera la formació de fase perovskita amb la presència de fases secundàries. Les fases secundàries són producte de l'alta velocitat de calfament ocasionada pel processament de microones. Durant la sinterització per microones, s'obtenen densitats relatives semblants a les obtingudes pel mètode convencional, pròximes al 95%, no obstant això, es generen heterogeneïtats estructurals que influencien les propietats ferroelèctriques, dielèctriques i piezoelèctriques dels compostos lliures de plom. / Agradezco también al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México por la beca nacional 290934 y la beca mixta para programas de doble titulación 291063 por proveer el soporte económico para la realización de esta tesis. / Lagunas Chavarría, DA. (2020). Estudio de cerámicas piezoeléctricas libres de plomo procesadas por microondas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/148107

Currently noise cancellation, which affects the lives of people and in the workplace is achieved through the active noise reduction. This measure is not expensive as passive or semi active measures also permits adequate air conduction in duct ventilation systems. The system control is achieved through a suitable location of the phase in the cancelling noise signal relative to the signal primary noise. Algorithms have been developed and strategies for active noise reduction and its implementation and experimental testing on duct ventilation. The actives elements used are Piezo Actuators and EAP as speakers; Individual and collective operation of the aforementioned actuators is examined. The work was evaluated as follows: Analysis of previous research on existing algorithms for active noise reduction. Study the strategies of simulation and implementation for active noise control algorithms designed. / Tesis

[EN] A piezoelectric device has the capability of converting electrical energy into vibrational energy and vice versa it can be used in a direct and inverse effect. At present piezoelectricity is found in many applications from daily use devices to spatial technology, and recently, thanks to nano-materials and the development of MEMS devices (Micro-Electro-Mechanical-Systems) a wide field of applications for piezoelectric materials opens. The traditional piezoelectric ceramics materials are produced by means of complicate expensive production processes and infrastructures, which limit their use. Due to that, the use of economic and easily manufacture materials are attracting attention. For this PhD, we chose a thin film commercial material made of base polymer with a high resistivity and low polarity. This thesis is based on the optimization process of piezoelectric materials from foam polymers. Specifically, it's investigated its transformation into a piezoelectric material, its characterization and process improvement measures. Different comparative response of the material are presented aimed to future applications. It worked with a commercial foam polymer without reference from its use. This polymer has low cost and excellent mechanical properties, like flexibility, shape ability and high piezoelectric constants. The material is produced in large sizes and it is used in vibrational attenuation applications. The most usual application is like thermal insulation. The thesis begins with an experimental part where there is a review of the measurement setup. Non treated material is characterized and then improvements of the activation and measurements systems are presented. In the experimental part the characteristics of the materials used and the different techniques used for characterization are described. The transformation of the polymer into a piezoelectric material by different methods of corona discharge, different electrode fabrication and measurements are explained. Also-each experimental assembly with their measurements is shown on many samples to study its behaviour. Laser interferometry measurements performed by two different teams are shown. These measurements were made in our laboratories and at the Delft University (The Netherlands). As a consequence of all these developments on this thesis we propose better characterization systems and some ways to improve the piezoelectric constant response of piezoelectric materials made from foam polymers. The structural modification of the materials to make piezoelectric samples with excellent characteristics is described. This transformation at present can be made by production companies and their implementation is possible without expensive costs. The main objective was the major understanding of the mechanical-electrical interaction of the material and to reach the limits of their capabilities for future appropriate applications. Modelling of internal process has been carried out with two different models that agree with each other. Although direct measurement of some magnitudes was not possible, at least, both models have shown the coherency of measurement data. / [ES] Un dispositivo piezoeléctrico tiene la capacidad de convertir energía eléctrica en energía mecánica o viceversa, aprovechando su efecto directo e inverso. En la actualidad la piezoelectricidad encuentra aplicaciones en dispositivos de uso cotidiano hasta tecnología espacial y recientemente, con el auge de los nano-materiales y el desarrollo de dispositivos MEMS (Sistemas-Micro-Electro-Mecánicos) se abre un campo de desarrollo infinito para los materiales piezoeléctricos. Los materiales piezoeléctricos tradicionales cerámicos que abarcan gran parte de las aplicaciones, se fabrican mediante procesos complejos de producción con infraestructuras y costes elevados. Por ello, cobra interés el uso de materiales más económicos y fácilmente procesables. Esa es la razón por la cual en esta tesis se optó por un material comercial formado por un polímero base con alta resistividad y baja polaridad, en forma de lámina delgada y con las propiedades mecánicas de un film plástico. La presente tesis tiene por objeto el proceso de optimización de materiales piezoeléctricos basados en polímeros espumados. En particular, se investiga su transformación en un material piezoeléctrico, su caracterización y la mejora del proceso, presentándose medidas experimentales y diferentes comparativas de respuesta del material para futuras aplicaciones. Se trabajó con un polímero espumado comercial de bajo coste y con propiedades mecánicas que no se pueden encontrar en otros materiales piezoeléctricos como flexibilidad, capacidad de adquirir diversas formas y su elevada constante piezoeléctrica. Este material base se produce en grandes cantidades y se utiliza en aplicaciones para atenuación de vibraciones y como aislante térmico. Pertenece a la familia de las espumas de poliolefinas. La tesis aborda una primera parte experimental donde se revisan todos los montajes realizados para medidas y se presentan las caracterizaciones del material sin tratar y una segunda parte de optimización tanto de los sistemas de activación y de medida como de las propiedades de los materiales obtenidos. En la parte experimental se presentan las características de los materiales tratados y las diferentes técnicas utilizadas para su caracterización, luego se describe el montaje experimental inicial con que se comenzó la investigación y se explica la transformación del polímero en un material piezoeléctrico por diversos métodos de carga por descargas corona, fases de conformado de electrodos y medidas. También se presenta cada montaje experimental con su correspondiente medida en diferentes muestras, para estudiar su comportamiento. Se incorpora la medida por medio de interferometría láser realizada por dos equipos diferentes con la colaboración de la Universidad de Delft de Holanda. Como consecuencia de todos los desarrollos de esta tesis se proponen mejores sistemas de caracterización y formas de mejorar la constante piezoeléctrica de materiales piezoeléctricos a base de polímeros espumados. De todos los materiales utilizados se presenta la transformación estructural para lograr materiales piezoeléctricos que puedan competir con los actuales que existen en el mercado. Esa transformación en la actualidad se podría realizar por las empresas productoras de estos materiales y su implementación sería viable sin costos excesivos como también el sistema para cargar el material. Como el material piezoeléctrico puede trabajar como sensor o como actuador, el objetivo fue el de una mejor comprensión de la interacción eléctrica-mecánica de este material y llevar al límite sus capacidades para poder identificar las posibles aplicaciones. Por ello, también se realizó un modelo teórico del material a partir de dos modelos distintos que concuerdan y permiten, si no obtener directamente algunas magnitudes internas del material, al menos corroborar la coherencia de los datos obtenidos. / [CA] Un dispositiu piezoelèctric té la capacitat de convertir energia eléctrica en energia de vibració o viceversa s'aprofita l'efecte directe o invers. En l'actualitat la piezoelectricitat es troba immersa en dispositius d'ús quotidià fins a tecnologia espacial, amb l'auge dels nano-materials i el desenrotllament de dispositius MEMS (Sistemas-Micro- electromecànics) s'obri un camp d'aplicació infinit per als materials piezoelèctrics. Els materials tradicionals ceràmics tenen processos complicats de producció amb infraestructures i costos elevats limitant el seu ús. A causa d'això es va optar per un material comercial format d'un polímer base molt resistivo amb baixa polaritat, en forma de làmina prima i amb les propietats mecàniques d'un film plàstic. En piezoelectricitat són importants els sistemes de mesura ja que es poden obtindre diferències substancials d'acord al mètode utilitzat i per això també s'ha aprofundit en esta tesi. La present tesi es basa en el procés d'optimització de materials piezoelèctrics basant-se en polímers espumats. La seua producció en un material piezoelèctric, caracterització i millora del procés presentant-se mesures experimentals i diferents comparatives de resposta del material per a futures aplicacions. Es va treballar amb un polímer espumat comercial que no ha sigut utilitzat d'acord amb publicacions científiques. Este polímer és de molt baix cost i amb propietats mecàniques que no es poden trobar en altres materials piezoelèctrics com a flexibilitat, capacitat d'adquirir diverses formes i la seua elevada constant piezoelèctrica. Este material base es produïx en grans quantitats i se l'empra en aplicacions per a atenuació de vibracions i com a aïllant tèrmic el qual pertany a la família de les bromera de poliolefinas. La tesi aborda una primera part experimental on es revisen tots els muntatges per a mesures realitzats i es presenten les caracteritzacions del material sense tractar i una segona part d'optimització tant dels sistemes d'activació i de mesura com de les propietats dels materials obtinguts. En la part experimental es presenten les característiques dels materials utilitzats i les diferents tècniques utilitzades per a la seua caracterització, després el muntatge experimental inicial amb que es va començar la investigació i s'explica la transformació del polímer en un material piezoelèctric per diversos mètodes de càrrega per descàrregues corones, fases de conformat d'elèctrodes i mesures. També es presenta cada muntatge experimental amb la seua corresponent mesura en diferents mostres, per a estudiar el seu comportament. S'incorpora la mesura per mitjà d'interferometría làser realitzada per dos equips diferents i la col¿laboració de la Universitat de Delft d'Holanda en diferents mesures. Com a conseqüència de tots els desenrotllaments d'esta tesi es proposen millors sistemes de caracterització i formes de millorar la constant piezoelèctrica de materials piezoelèctrics basant-se en polímers espumats. De tots els materials utilitzats es presenta la transformació estructural per a aconseguir materials piezoelèctrics que puguen competir amb els actuals que existixen en el mercat. Eixa transformació en l'actualitat es realitza per les empreses productores d'estos materials i la seua implementació seria viable sense costos excessius com també el sistema per a carregar el material. Com el material piezoelèctric pot treballar com a sensor o com a actuador, l'objectiu va ser el de comprendre millor la interacció elèctrica-mecànica d'este material i portar al límit les seues capacitats per a poder ubicar les possibles aplicacions adequades. Per això, també es va realitzar un model teòric del material a partir de dos models distints que concorden i permeten, si no obtindre directament algunes magnituds internes del material, almenys corroborar la coherència de les dades obtinguts. / Ortega Braña, GE. (2016). OPTIMIZACIÓN DE LA ACTIVACIÓN ELÉCTRICA Y DE LA RESPUESTA PIEZOELÉCTRICA DE POLÍMEROS ESPUMADOS Y MODELIZACIÓN DE LOS PROCESOS ELECTROSTÁTICOS INTERNOS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62408

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor José Fernando Dias Rodrigues