Estudio sobre la dinámica del péndulo paramétrico tridimensional con miras a la recolección de energía ambiental

Abstract

Se estudia la dinámica no lineal de un sistema de péndulo paramétrico tridimensional en términos de su capacidad de producir energía cinética, con foco en una posible aplicación de recolección de energía ambiental. Para el estudio de la dinámica, se desarrolla un modelo matemático con el cual se realizan predicciones numéricas. Dicho modelo consiste de tres ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales, cuya resolución revela una dinámica rica y compleja. Para lograr precisiones acerca de las configuraciones más aptas para la producción de energía cinética aprovechable, se presentan y discuten resultados empleando herramientas típicas de la dinámica no lineal como diagramas de bifurcaciones y espacios de parámetros. Los resultados de las simulaciones muestran que el movimiento tridimensional del péndulo no incrementa la generación energética, mientras que sí lo hace el hecho de forzar el péndulo en direcciones inclinadas con respecto a la vertical.

The nonlinear dynamics of a three-dimensional parametric pendulum system is studied in terms of its ability to produce kinetic energy, with focus on a possible ambient energy harvesting application. To study the dynamics, a mathematical model is developed and numerical predictions are made. This model consists of three ordinary nonlinear differential equations, which resolution a rich and complex dynamic. To achieve precisions about the most suitable configurations for the production of usable kinetic energy, results are presented and discussed using typical tools of nonlinear dynamics such as bifurcation diagrams and parameter spaces. The results of the simulations show that the threedimensional movement of the pendulum does not increase the energy generation, while the fact of forcing the pendulum in tilted directions with respect to the vertical does.