Descrição Geral do Sistema

Como comentado, três ensaios foram realizados, estes são: - Obtenção dos parâmetros para suprir o modelo de atrito viscoso variável de cilindros pneumáticos.

- Obtenção dos parâmetros que caracterizam as válvulas propor- cionais direcionais pneumáticas (VPD), sendo estas baseadas na norma ISO 6358 (ISO, 1989).

- Ensaios para estudar o comportamento dinâmico do sistema pneumático (conjunto cilindro-válvula) sob diferentes condições de carregamento, e assim determinar o ponto de operação do sistema.

Na Figura 3.2 apresenta-se o diagrama do circuito utilizado para determinar o ponto de operação do sistema.

Figura 3.2 - Diagrama do circuito - sistema hidráulico-pneumático (codificação segundo Tabela 3.1)

Tabela 3.1 - Componentes do sistema hidráulico-pneumático

CODIGO DE IDENTIFICAÇÃO DOS COMPONENTES

Descrição Código

Bomba hidráulica 0P1

Motor elétrico 0M1

Válvula hidráulica reguladora de pressão 0V1 Servoválvula hidráulica 4 vias 1V1 Atuador hidráulico diferencial 1A1 Válvula proporcional pneumática 5 vias 2V1 Transdutor de posição ultrasônico 2S1

Termopar 2S2,2S3,2S4,2S5

Transdutor de Pressão Absoluta 2S6,2S7,2S8

Manômetro 2S9

Célula de Carga 2S10

Atuador pneumático diferencial 2A1

Controlador 2Z1

Acumuladores de ar 3Z1

Unidade de filtragem 3Z2, 3Z3, 3Z4, 3Z5

Válvula de bloqueio 3V1

Válvula anti-retorno 3V2

Os resultados teórico-experimentais apresentados são baseados na utilização de dois cilindros CAMOZZI, um de modelo 60M2L063A0500 e outro de modelo 60M2L125A0500. Ambos são de duplo efeito com haste simples da série 60 magnético e com curso de 500 mm. O primeiro modelo tem um diâmetro do êmbolo de 63 mm e diâmetro da haste de 20 mm e, o segundo, possui um diâmetro do êmbo- lo de 125 mm e 32 mm da haste. Dados técnicos complementares do cilindro podem ser encontrados em CAMOZZI (2010).

O controle do movimento dos cilindros é realizado por uma VPD modelo MPYE-5-M5-010-B da serie E-154200 que possui uma vazão nominal padrão (QN) de 100 L/min. Segundo dados de catálogo, este componente tem um valor da razão de pressões crítica (b) igual a 0,21 e um valor de condutância sônica (C) igual a 0,45 L/s.bar. Maiores especi- ficações técnicas podem ser encontradas em FESTO (2010).

A posição do pistão é medida por meio de um transdutor de posi- ção modelo Micropulse BLT5-A11-M0500-P-S32 da BALLUFF, de

deslocamento nominal de 500 mm. Maiores características do compo- nente podem ser obtidas em BALLUFF (2010).

As medições das pressões absolutas na via de suprimento e nas vias de trabalho do sistema pneumático são realizadas através de senso- res extensométricos de ponte completa HBM P8AP. Estes possuem uma faixa de medição de 0 a 1x105 Pa, e uma sensibilidade nominal de 2 ± 2 % mV/V com uma classe de precisão de 0.3. Estes transdutores foram instalados o mais próximo possível das conexões do cilindro, de forma que as pressões medidas não divergissem muito dos valores das pressões nas câmaras. Caso semelhante ocorre com o sensor da pressão de supri- mento, que foi instalado bem próximo à VPD. Todos os dados técnicos deste transdutor pode ser encontrados em HBM (2010-a).

A força externa é medida por meio de uma célula de carga mon- tada entre as hastes do cilindro hidráulico e pneumático, os quais man- têm um alinhamento considerável entre os planos vertical e horizontal. A célula de carga HBM U2AD1 fornece valores de força tanto de com- pressão como de tração até uma capacidade máxima de 1000 kg. A sen- sibilidade é de 2 mV/V com ± 2 % com cargas a tração e ± 0,5 % com cargas a compressão. Dados técnicos complementares deste componente podem ser encontrados em HBM (2010-b).

Com o intuito de medir a temperatura no sistema pneumático, fo- ram montados termopares nas diferentes vias de trabalho e no reservató- rio. Nas vias de trabalho, montou-se um termopar convencional tipo “T”, e no reservatório foi montado um termopar de isolação mineral da série MS-15 tipo “T”. Os materiais do termopar utilizado são cobre e constantan e funciona na faixa de temperatura de 0 a 370°C com um erro de ± 1 °C ou ± 0,75%. Mais informações podem ser encontradas em ECIL (2010).

Na Figura 3.3, apresenta-se o sistema hidráulico – pneumático u- tilizado para a realização dos ensaios, em concordância com o diagrama do circuito pneumático apresentado na Figura 3.2.

Figura 3.3 - Sistema hidráulico - pneumático

Para representar as forças de atrito atuantes no cilindro, utilizou se o modelo do coeficiente de atrito viscoso variável proposto por GOMES (1995), que representa os modos “stick” e “slip”

trajetórias diferentes. Na prática, esta região é definida por uma ve dade limite (xlim), a partir da qual não é possível deslocar o corpo com velocidade constante.

Para velocidades abaixo de xlim, visualizado na Figura de atrito é representada pelas trajetórias “B” (modo “slip melha), “C” e “D” (modo “stick” – linhas verdes).

A trajetória “A” representa as forças de atrito para velocidades acima de xlim. Esta curva é definida utilizando o mapa estático de atrito obtido experimentalmente. O ensaio é realizado através da

força aplicada para uma movimentação com velocidade constante e apresenta a relação entre a força de atrito e a velocidade relativa entre as superfícies de contato (MACHADO, 2003).

pneumático

r as forças de atrito atuantes no cilindro, utilizou- se o modelo do coeficiente de atrito viscoso variável proposto por

slip” por meio de trajetórias diferentes. Na prática, esta região é definida por uma veloci-

a partir da qual não é possível deslocar o corpo com Figura 3.4, a força slip” – linha ver- A trajetória “A” representa as forças de atrito para velocidades

Esta curva é definida utilizando o mapa estático de atrito obtido experimentalmente. O ensaio é realizado através da medição da força aplicada para uma movimentação com velocidade constante e, apresenta a relação entre a força de atrito e a velocidade relativa entre as

FA D FAi FS A fVi x0 xlim xi x C B

Figura 3.4 - Trajetória do modelo de atrito (MACHADO, 2003) A velocidade constante no atuador é obtida com o sistema em malha aberta, alimentando a VPD com uma tensão constante. A identif cação dos parâmetros para implantar o modelo de atrito com coeficiente de atrito viscoso variável para ambos os cilindros utilizados neste trab lho é apresentada no Apêndice A.

Por sua vez, também se realizou um ensaio, com a finalidade de obter os parâmetros que caracterizam a válvula, para então, compará com os dados de catálogo. A Figura 3.5, apresenta a disposição dos componentes utilizados para realizar estes ensaios, o qual segue rigor samente a configuração estabelecida pela Norma ISO 6358 (ISO, 1989).

Figura 3.5 - Ensaios segundo Norma ISO 6358

Foram realizados três ensaios correspondentes a cada par de vias da VPD modelo MPYE-5-M5-010-B. A partir dos valores alcançados, calculou-se uma média destes parâmetros para cada par de vias da vá vula, obtendo-se uma média do valor da razão de pressões crítica ( uma média da condutância sônica (C). Os valores resultantes de cada ensaio, são apresentados detalhadamente no Apêndice B.

Trajetória do modelo de atrito (MACHADO, 2003) A velocidade constante no atuador é obtida com o sistema em

alimentando a VPD com uma tensão constante. A identifi- to com coeficiente de atrito viscoso variável para ambos os cilindros utilizados neste traba-

com a finalidade de obter os parâmetros que caracterizam a válvula, para então, compará-los apresenta a disposição dos componentes utilizados para realizar estes ensaios, o qual segue rigoro- samente a configuração estabelecida pela Norma ISO 6358 (ISO, 1989).

Foram realizados três ensaios correspondentes a cada par de vias B. A partir dos valores alcançados, r de vias da vál- se uma média do valor da razão de pressões crítica (b) e