Candidato: Agnelo Dênis Vieira
Programa: UFSC / CPGEM
Data: Agosto de 1998
Orientador: Arno Bollmann
Resumo: O presente trabalho trata da modelagem não-linear de servoposicionador pneumático constituído de servoválvula eletropneumática e atuador linear sem haste. Para obtenção do modelo são representados os fenômenos físicos que ocorrem no escoamento de fluidos através de orifícios sendo aplicados o princípio da conservação da massa e a 2ª Lei de Newton no atuador. É apresentado e discutido o estado da arte na modelagem da força de atrito em atuadores pneumáticos. Uma das principais contribuições deste trabalho, diz respeito à consideração dos efeitos dos vazamentos na servoválvula no equacionamento da vazão mássica através de orifícios. É introduzido o conceito de abertura relativa efetiva da servoválvula, o qual considera a variação geométrica do orifício de controle sobreposta aos efeitos de contração e irreversibilidade do escoamento. A abordagem dos efeitos dos vazamentos é realizada através de dois parâmetros determinados experimentalmente: a relação pressão nos pórticos de trabalho x tensão de referência da servoválvula e a abertura relativa efetiva. Como resultado deste equacionamento, é possível a representação das pressões nas câmaras do atuador em regime permanente em sistemas de posicionamento em malha fechada, pressões estas que determinam a precisão de posicionamento do êmbolo do atuador. No equacionamento da vazão mássica é considerada a capacidade de vazão da servoválvula, parâmetro fornecido nos catálogos do fabricante. É realizada, então, uma comparação entre os coeficientes normalizados usualmente empregados para esta representação. Como metodologia de validação do modelo matemático proposto, é realizada a comparação de dados experimentais com os resultados fornecidos pela simulação numérica de processos que reproduzem as condições experimentais. Em função da excelente reprodução do comportamento das diversas variáveis analisadas durante a validação do modelo matemático, verifica-se grande possibilidade de aplicação do mesmo no projeto de servoposicionadores pneumáticos, bem como para fins didáticos.
VIEIRA, A. D. Análise Teórico-Experimental de Servoposicionadores Lineares Pneumáticos. 1998. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.