Energia aos seus pés: Desenvolvimento de um Tapete Piezoelétrico para Geração Sustentável de Energia Elétrica

Este Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) tem como objetivo o desenvolvimento de um dispositivo piezoelétrico em forma de tapete capaz de converter energia mecânica, proveniente da pressão de passos humanos, em energia elétrica. A proposta alia inovação tecnológica e sustentabilidade por meio do aproveitamento de materiais piezoelétricos aplicados à geração distribuída de energia. O fenômeno da piezoeletricidade, que consiste na geração de tensão elétrica quando certos materiais são submetidos a deformações mecânicas, é explorado teoricamente e experimentalmente ao longo do trabalho. Inicialmente, apresenta-se uma revisão dos fundamentos da piezoeletricidade, com destaque para os efeitos direto e inverso, a estrutura cristalina dos materiais e as características que os tornam piezoativos. Em seguida, são discutidos os principais tipos de materiais piezoelétricos, incluindo materiais naturais, cerâmicos com chumbo (como o PZT), cerâmicos livres de chumbo (como o Titanato de Bário – BaTiO), polímeros (como o PVDF) e compósitos. O BaTiO é escolhido como material principal por ser ambientalmente adequado e apresentar propriedades piezoelétricas relevantes sem o uso de elementos tóxicos. O trabalho também aborda as topologias de conexão entre elementos piezoelétricos, como ligações em série e paralelo, visando à otimização da tensão e da corrente geradas. Além disso, são analisadas aplicações práticas da tecnologia piezoelétrica na geração de energia para dispositivos eletrônicos de baixo consumo, iluminação LED, sensores e sistemas autônomos. Os ensaios experimentais realizados com o protótipo demonstraram a geração de tensões elétricas mensuráveis a partir de passos humanos, com aumento da energia produzida conforme a intensidade da força aplicada. Verificou-se ainda maior geração de energia para participantes com maior massa corporal, evidenciando a relação direta entre a carga mecânica aplicada e a resposta piezoelétrica do sistema. A energia gerada foi retificada e armazenada, mostrando-se adequada para alimentar dispositivos de baixa potência, validando a viabilidade do protótipo proposto. O trabalho reforça o potencial da piezoeletricidade como complemento às fontes renováveis já consolidadas.

Palavras-Chave: 1.Piezoeletricidade; 2.Geração de Energia; 3.Sustentabilidade; 4.BaTiO (Titanato de Bário); 5.Tapete Piezoelétrico.