Candidato: Rafael Rivelino da Silva Bravo
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Fevereiro de 2017
Orientador: Victor Juliano De Negri
Coorientador: Amir Antônio Martins de Oliveira Junior
Resumo: Nesta tese é apresentado um novo conceito de sistema híbrido veicular. O sistema proposto é composto por um sistema hidráulico integrado a um sistema pneumático, que possibilita a transformação da energia de frenagens de veículos comerciais em energia potencial, armazenada na forma de gás comprimido. Diferentemente dos atuais sistemas híbridos-hidráulicos, que são destinados para aplicações no trânsito urbano, o conceito de veículo híbrido apresentado acrescenta a capacidade de recuperar a energia potencial liberada durante os períodos de translado em pistas descendentes de rodovias. A quantidade de energia recuperada pode exceder em mais de dez vezes à quantidade de energia atualmente armazenada nos acumuladores hidráulicos. O emprego do sistema pneumático viabiliza que esta energia seja utilizada nos dispositivos auxiliares do próprio veículo e amplia as opções de uso do ar comprimido, uma vez que a quantidade de energia que pode ser regenerada excede à requerida por estes periféricos. Para avaliar o sistema, foi desenvolvido um modelo matemático do veículo híbrido utilizando a ferramenta MATLAB®/ SIMULINK. Um aparato experimental, em escala de 1:20, foi construído como prova de conceito para obtenção de dados, análise sistêmica e validação dos modelos. Com o propósito de controlar o veículo sob diferentes condições de tráfego foi desenvolvido um sistema de supervisão e controle, a partir do qual os diversos subsistemas são controlados discreta e/ou analogicamente em cinco modos de operação. Adicionalmente, é feita a análise das condições de trabalho do sistema pneumático a fim de avaliar os principais parâmetros de projeto que influenciam na eficiência do compressor e sistema de armazenamento. Desta análise, foi gerado um procedimento que auxilia no dimensionamento do compressor baseado no ganho de energia do veículo por meio da hibridização. Os resultados mostram que é possível recuperar uma quantidade de energia acima de 10 MJ quando o veículo trafega por longas distâncias em declive. A quantidade de energia recuperada, bem com a eficiência do sistema híbrido depende de vários fatores, como a inclinação da rodovia, a distância percorrida, a velocidade e a carga do veículo. Nesse sentido, a aplicação do ar comprimido para suprir o consumo dos dispositivos auxiliares pode tornar o veículo autossuficiente neste item e ainda proporcionar uma redução do consumo de combustível, entre 3 e 5 % nas rodovias e entre 8 e 20%, no trânsito urbano.
Reference: BRAVO, R. R. S. Sistema hidráulico-pneumático de frenagem regenerativa e hibridização de veículos comerciais. 2017. 218 p. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.
