Candidato: Ivan Junior Mantovani
Programa: Mestrado em Engenharia Mecânica
Data: Junho de 2019
Orientador: Victor Juliano De Negri, UFSC
Coorientador: Henri Carlo Belan, IFSC, Tubarão
Resumo: A dissertação apresenta uma solução para otimização dos chaveamentos entre válvulas on/off em sistemas hidráulicos digitais que empregam o controle secundário com um cilindro multi-câmaras. No pioneirismo, o Laboratório de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos – LASHIP, em uma parceria acadêmica industrial internacional com a Divisão de Sistemas Fluidos e Mecatrônicos – FLUMES e a empresa Saab AB, desenvolveu uma concepção de acionamento de superfícies de voo para aeronaves, denominada Atuador Hidráulico Digital – DHA. O DHA provou ser energicamente mais eficiente que os sistemas de atuação empregados atualmente, porém, fatores relacionados a problemas intrínsecos da hidráulica digital foram apontados como passíveis de melhorias. Nessa linha, ruídos relacionados com trocas de pressão, suavidade de movimento e sincronismo de chaveamentos são aspectos que necessitam ser investigados. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo relacionar desempenho do sistema com eficiência energética, para otimizar os chaveamentos entre válvulas on/off. As válvulas utilizadas para as trocas de pressão no DHA têm a resposta dinâmica na abertura diferente à do fechamento e estas dinâmicas também diferem entre válvulas de mesma marca e modelo. Isto pode gerar perdas energéticas, cavitação ou picos de pressão. No primeiro caso, pela conexão temporária entre duas fontes de suprimento de pressão e nos outros, pelo confinamento do fluido nas câmaras. Em vista destas questões, foi desenvolvido um método de aplicação offline para sincronizar os chaveamentos, via a adequada definição do atraso de tempo para o sinal de abertura das válvulas. A elaboração do método utilizou um modelo matemático validado. Este modelo também foi utilizado para realizar análises de abrangência no método, por variações paramétricas. No modelo matemático do DHA, as válvulas on/off foram parametrizadas com dinâmicas diferentes. Posteriormente, foram criados mecanismos de incorporação do método ao sistema completo e subsequentemente foi aplicado o valor de atraso de tempo de sincronização em cada chaveamento. Em desfecho, foram simuladas variações no atraso de tempo de sincronização, positivas e negativas, e ao relacionar estas com desempenho e eficiência energética foi definido um atraso de tempo para otimização de cada chaveamentos entre válvulas on/off do DHA.
Referência: MANTOVANI, I. J. Otimização dos chaveamentos entre válvulas ON/OFF em atuadores hidráulicos digitais . 2019. 140 p. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Catarina
