Candidato: Yesid Ernesto Asaff Mendoza
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Dezembro de 2006
Orientador: Victor Juliano De Negri
Resumo: Apresenta-se neste trabalho o estudo teórico-experimental de um sistema servopneumático destinado ao controle de posição de pás de turbinas de hidrelétricas. O sistema é composto por dois cilindros com haste de dupla ação controlados através de uma servoválvula pneumática, por um sensor de posição e um controlador digital. O sistema é dimensionado para atender aos requisitos comportamentais de um regulador de velocidade de 400KW, permitindo comparar o seu desempenho frente aos sistemas eletro-hidráulicos comumente empregados. Para tanto, desenvolveu-se um modelo não-linear para o servoposicionador pneumático incluindo relações não-lineares de vazão mássica na servoválvula com as pressões e com a tensão de controle. O atuador é modelado empregando equações da continuidade para as câmaras e a equação do movimento leva em consideração o modelo de atrito viscoso variável1. Com base no modelo desenvolvido projeta-se um controlador PID com compensação de zona morta, visando à superação das limitações dinâmicas e nãolinearidades intrínsecas do sistema. Para validação do modelo matemático proposto e do controlador, é realizada a comparação de dados experimentais obtidos de uma bancada de testes com os resultados fornecidos pela simulação numérica que reproduzem as condições experimentais. Frente às características encontradas na geração e validação do modelo matemático conseguiu-se chegar a resultados satisfatórios, onde a boa concordância entre os resultados teóricos e com os dados levantados com o sistema físico real mostra que este modelo é adequado para auxiliar a verificação do desempenho de sistemas pneumáticos em malha fechada. Os resultados conseguidos experimentalmente atestam a eficácia do sistema servopneumático como um sistema viável para altas forças, especialmente no acionamento de reguladores de velocidade em turbinas de pequenas centrais hidrelétricas; observando-se uma boa resposta do sistema no referente aos tempos de acomodação, erros de posicionamento e sincronização, atendendo as especificações estáticas e dinâmicas propostas.
ASAFF, Y. E. M. Desenvolvimento de um Sistema Servo-Pneumático para Regulação de Velocidade de Turbinas em pequenas Centrais Hidrelétricas. 2006. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.