Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Farias, Nicodemos Monteiro de
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216137
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2020.
id UFSC_b7a46f0642a6bec35444e1c9ef923a5a
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/216137
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaFarias, Nicodemos Monteiro deDe Negri, Victor Juliano2020-10-21T21:26:06Z2020-10-21T21:26:06Z2020370437https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216137Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2020.Em sistemas de atuação pneumáticos com atuação discreta, o ar pressurizado é geralmente eliminado para o ambiente após a realização de trabalho mecânico. No cenário atual, onde as exigências por redução de consumo de energia representam grande impacto na escolha de uma solução tecnológica, é de fundamental importância o desenvolvimento de técnicas que possam, de forma parcial, reaproveitar essa energia potencial que é descartada. Esse reaproveitamento é um tema bastante amplo e diferentes soluções podem ser aplicadas. No entanto, este trabalho trata apenas do armazenamento da energia pneumática das câmaras de cilindros empregando reservatórios intermediários para posterior reutilização em outros sistemas de atuação que exijam baixos níveis de pressão. Para isso, primeiro, é proposta uma configuração de circuito a partir da identificação dos critérios já adotados nos exemplos da literatura científica. Segundo, apresenta-se um estudo analítico sobre recuperação e reutilização de ar comprimido para o sistema proposto, que emprega uma válvula direcional 3/2 vias e um reservatório intermediário entre o atuador e a válvula principal em sistemas convencionais de atuação (conjunto válvulaatuador). O ponto de partida desse estudo concentra-se na determinação do tempo de equalização de pressões entre o reservatório e a câmara do atuador (implementado no controle discreto da válvula auxiliar) por meio de modelos obtidos da equação da continuidade sob certas hipóteses simplificadoras. É avaliada também uma forma de dimensionar o reservatório intermediário a partir dos parâmetros do sistema de atuação, empregando a equação de estado dos gases, da qual estima-se as pressões de equilíbrio durante o processo de reaproveitamento. Além disso, um modelo matemático do sistema estudado foi desenvolvido em ambiente MATLAB®/Simulink® para realizar simulações e compará-las com a resposta dos modelos simplificados. Por fim, aplicou-se a proposta de reaproveitamento de energia em um estudo de caso (sistema de elevação de embalagens), verificando-se, através de simulação computacional, os efeitos na dinâmica do sistema e a eficiência energética. Os resultados das simulações mostraram que, com essa configuração, até 34% de ar comprimido pode ser economizado.Abstract: In pneumatic actuation systems with on/off control action, pressurized air is generally eliminated into the environment after mechanical work has been performed. Nowadays, where the demands for energy consumption reduction have a great impact on the choice of a technological solution, it is of fundamental importance the development of techniques that can partially reuse this potential energy that is lost. This reuse is a very broad topic and different solutions can be applied. However, this work deals only with the storage of pneumatic energy from cylinder chambers using intermediate reservoirs for later reuse in other actuation systems that require low pressure levels. For that purpose, first, a circuit configuration is proposed based on identification of the criteria already adopted in examples from scientific literature. Second, an analytical study on recovery and reuse of compressed air is presented taking the proposed system that employs a 3/2 way directional valve and an auxiliary reservoir between the actuator and the main valve in conventional actuation systems (valve-actuator system). The starting point of this study focuses on determining the pressure equalization time between the reservoir and the actuator chamber (implemented on discrete valve control) through an analysis of the continuity equation under certain simplifying assumptions. A way to perform the auxiliary reservoir sizing from the parameters of the actuation system is also evaluated, using the gas state equation, from which the equilibrium pressures are estimated during the reuse process. Furthermore, a mathematical model of the system under study was developed in MATLAB®/Simulink® software to perform simulations and compare them to the response from the simplified models. Then the proposal for reusing energy was applied for a case study (packaging lifting system), verifying, through computer simulation, the effects on the dynamics of the system and energy efficiency. The simulation results showed that, around 34% of compressed air can be saved.106 p.| il.porEngenharia mecânicaPneumáticaEnergiaAr comprimidoEficiência energéticaReaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediárioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEMC2089-D.pdfPEMC2089-D.pdfapplication/pdf2259368https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/216137/-1/PEMC2089-D.pdfab01596ec23a7b3c8070b4774e59b264MD5-1123456789/2161372020-10-21 18:26:06.976oai:repositorio.ufsc.br:123456789/216137Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:26:06Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
title Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
spellingShingle Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
Farias, Nicodemos Monteiro de
Engenharia mecânica
Pneumática
Energia
Ar comprimido
Eficiência energética
title_short Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
title_full Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
title_fullStr Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
title_full_unstemmed Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
title_sort Reaproveitamento de ar comprimido em sistemas discretos de atuação pneumática empregando reservatório intermediário
author Farias, Nicodemos Monteiro de
author_facet Farias, Nicodemos Monteiro de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Farias, Nicodemos Monteiro de
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv De Negri, Victor Juliano
contributor_str_mv De Negri, Victor Juliano
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Engenharia mecânica
Pneumática
Energia
Ar comprimido
Eficiência energética
topic Engenharia mecânica
Pneumática
Energia
Ar comprimido
Eficiência energética
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2020.
publishDate 2020
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2020-10-21T21:26:06Z
dc.date.available.fl_str_mv 2020-10-21T21:26:06Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2020
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216137
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 370437
identifier_str_mv 370437
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216137
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 106 p.| il.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/216137/-1/PEMC2089-D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv ab01596ec23a7b3c8070b4774e59b264
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1766805171085508608

Registros relacionados