Este trabalho aplica um procedimento para análise do desempenho de um autoveículo rodoviário (Kadett GS 2.0 da General Motors do Brasil), em aceleração e desaceleração (freagem), considerando o \"passeio do centro de gravidade\" e as \"restrições impostas pelo binômio pneumático x pavimento\". A dinâmica do processo de frenagem do veículo/exemplo é estudada, obtendo-se a desaceleração e o espaço percorrido, como função do \"passeio do centro de gravidade\" e duas \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são realizadas. Para o controle do processo de frenagem do veículo/exemplo, obtém-se uma \"função-transferência\" que muda continuamente o balanceamento das forças de frenagem nos eixos, utilizando-se, para isto, de sinais oriundos de um acelerômetro e de um sensor de peso instalados no veículo. Esta função otimiza o processo de frenagem para qualquer carregamento permissível do veículo e em qualquer nível de desaceleração (qualquer tipo de piso). Deste veículo obtêm-se os diagramas de rendimento, aceleração líquida para cada marcha engrenada, e, posteriormente, o \"tempo de aceleração\" e \"retomada de velocidade\", como função do \"passeio do centro de gravidade\" e das \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são também realizadas. Em todos os casos, foram obtidos bons resultados na comparação teórico-experimental, validando o modelo matemático elaborado e o procedimento de análise. / This work applies a procedure for the analysis of the performance of a road vehicle, (General Motors do Brasil, Kadett GS 2.0), in acceleration and deceleration (braking), which takes into consideration the centre of gravity envelope and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. A study is made of the dynamic braking process of the vehicle/example, and the deceleration and distance covered are obtained as a functions of the c.g. position and the tyre/surface relationship. Comparisons are made between theory and experiment. A transfer function is obtained for the control of the braking process of the vehicle/example, that continually changes the balance of the braking forces on the axles, thorugh the use of signals transmitted from an accelerometer (g - meter) and a sensor giving the installed weight of the vehicle. This function optimizes the braking process for any permissible vehicle load and deceleration level, for any type of surface. The performance diagrams, the acceleration in each gear, and, following these the acceleration time and time-to-return-to-normal-speed are obtained as functions of the position of the c.g. and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. Comparisons of theory with practice are also made. In all cases, comparisons between theory and practice give good results, validating the mathematical model and the analysis procedure.

Quando as atividades de um sistema mecatrônico são realizadas em ambientes com intenso campo elétrico e ou magnético, os dispositivos que irão executar as tarefas devem ser cuidadosamente projetados para que a presença de peças metálicas não se torne um risco. O campo elétrico pode gerar descargas elétricas e o campo magnético, exercer forças não previstas sobre peças metálicas. Assim o uso de alguns elementos, como motores elétricos, peças metálicas ou sensores eletrônicos se torna inviável. A motivação inicial para esse trabalho foi encontrar um atuador que possa ser construído sem o uso de elementos metálicos e com ele, construir um manipulador inerte a campos magnéticos e elétricos. Neste contexto, a transmissão de energia para os atuadores por meios hidráulicos ou pneumáticos se torna a opção mais indicada. Frequentemente, sistemas pneumáticos e hidráulicos apresentam atuadores com componentes metálicos, devido a resistência mecânica destes componentes. Em situações na qual os requisitos quanto a esforços são menores, elementos metálicos podem ser substituídos por materiais poliméricos de uso comum na Engenharia. Entre os atuadores hidráulicos e pneumáticos, um que já apresenta poucas partes metálicas é o músculo pneumático artificial (MPA). O MPA possui características tais como: baixo peso relacionado ao esforço gerado, escala de esforços similar a um cilindro pneumático de mesmo tamanho e construção simples. Assim, o MPA foi escolhido como atuador para o manipulador não-condutor desenvolvido neste trabalho. Adotando o MPA como elemento central, este trabalho tem por objetivo identificar as diretrizes para a aplicação do MPA na construção de um manipulador inerte a campos elétricos e magnéticos. Para isso, primeiramente foi desenvolvido um MPA livre de qualquer parte metálica. Visando sua aplicação, as características do músculo como: gama de esforços, tempo de resposta e histerese foram avaliadas através de testes. Algumas estratégias de controle do atuador foram testadas e comparadas, e com o atuador desenvolvido foi construído um manipulador inerte a campos magnéticos e elétricos. O manipulador construído tem como objetivo exercer movimentos distintos sobre a mão de um paciente, o mesmo deve acompanhar o paciente durante um exame de ressonância magnética. O atuador apresentou uma gama de esforços dentro do previsto, um tempo de resposta característico de atuadores pneumáticos e ao contrário do esperado, uma baixa histerese. Através de elementos mecânicos e com o uso de dois MPA, o manipulador foi capaz de exercer um trabalho sobre a mão de um voluntario fora do campo da RM, mostrando a viabilidade da aplicação. / When activities executed by a mechatronic system are performed in environments with strong magnetic and or electric field, the devices that will perform the tasks should be carefully designed so that the presence of metal parts does not become a risk. The electric field can generate electrical currents and the magnetic field may exert unexpected force in a metal part. Thus the use of some elements, such as electric motors, metallic parts or electronic sensors becomes unviable. The initial motivation for this work was to find an actuator that could be built without metallic elements and, using such actuator, build a manipulator inert to magnetic and electric fields. In this context, the use of hydraulic or pneumatic actuators becomes the most indicated option. Frequently, pneumatic and hydraulic systems have actuators with metal parts so as resist mechanical loads. In situations where the actuator is loaded by small loads, metal parts may be replaced by polymeric materials commonly used in Engineering. Among hydraulic and pneumatic actuators, one that already presents a few metal parts is the pneumatic artificial muscle (PAM). PAM has characteristics such as: low weight to effort ratio, simple construction as well as range of generated force and dimensions similar to a pneumatic cylinder. Thus, the PAM is chosen as the actuator for the non-conductive manipulator developed in this work. Adopting the PAM as a central element, this work aims identifying directives on using the PAM in the construction of a manipulator inert to electric and magnetic fields. For this, firstly it is developed a PAM free from any metal part. Next, the characteristics of the PAM such as range of efforts, response time and hysteresis curve are assessed through tests. Some strategies for the actuator control are tested and compared. Finally, using the developed actuator, a manipulator inert to magnetic and electric fields are constructed. The purpose of this manipulator is to induce motions to the fingers of a patient hand while the patient is examined in a MRI (magnetic resonance imaging) equipment. The actuator presented a range of efforts according to expectations, a response time compatible with pneumatic actuators and, contrary to expectations, low hysteresis.

Quando as atividades de um sistema mecatrônico são realizadas em ambientes com intenso campo elétrico e ou magnético, os dispositivos que irão executar as tarefas devem ser cuidadosamente projetados para que a presença de peças metálicas não se torne um risco. O campo elétrico pode gerar descargas elétricas e o campo magnético, exercer forças não previstas sobre peças metálicas. Assim o uso de alguns elementos, como motores elétricos, peças metálicas ou sensores eletrônicos se torna inviável. A motivação inicial para esse trabalho foi encontrar um atuador que possa ser construído sem o uso de elementos metálicos e com ele, construir um manipulador inerte a campos magnéticos e elétricos. Neste contexto, a transmissão de energia para os atuadores por meios hidráulicos ou pneumáticos se torna a opção mais indicada. Frequentemente, sistemas pneumáticos e hidráulicos apresentam atuadores com componentes metálicos, devido a resistência mecânica destes componentes. Em situações na qual os requisitos quanto a esforços são menores, elementos metálicos podem ser substituídos por materiais poliméricos de uso comum na Engenharia. Entre os atuadores hidráulicos e pneumáticos, um que já apresenta poucas partes metálicas é o músculo pneumático artificial (MPA). O MPA possui características tais como: baixo peso relacionado ao esforço gerado, escala de esforços similar a um cilindro pneumático de mesmo tamanho e construção simples. Assim, o MPA foi escolhido como atuador para o manipulador não-condutor desenvolvido neste trabalho. Adotando o MPA como elemento central, este trabalho tem por objetivo identificar as diretrizes para a aplicação do MPA na construção de um manipulador inerte a campos elétricos e magnéticos. Para isso, primeiramente foi desenvolvido um MPA livre de qualquer parte metálica. Visando sua aplicação, as características do músculo como: gama de esforços, tempo de resposta e histerese foram avaliadas através de testes. Algumas estratégias de controle do atuador foram testadas e comparadas, e com o atuador desenvolvido foi construído um manipulador inerte a campos magnéticos e elétricos. O manipulador construído tem como objetivo exercer movimentos distintos sobre a mão de um paciente, o mesmo deve acompanhar o paciente durante um exame de ressonância magnética. O atuador apresentou uma gama de esforços dentro do previsto, um tempo de resposta característico de atuadores pneumáticos e ao contrário do esperado, uma baixa histerese. Através de elementos mecânicos e com o uso de dois MPA, o manipulador foi capaz de exercer um trabalho sobre a mão de um voluntario fora do campo da RM, mostrando a viabilidade da aplicação. / When activities executed by a mechatronic system are performed in environments with strong magnetic and or electric field, the devices that will perform the tasks should be carefully designed so that the presence of metal parts does not become a risk. The electric field can generate electrical currents and the magnetic field may exert unexpected force in a metal part. Thus the use of some elements, such as electric motors, metallic parts or electronic sensors becomes unviable. The initial motivation for this work was to find an actuator that could be built without metallic elements and, using such actuator, build a manipulator inert to magnetic and electric fields. In this context, the use of hydraulic or pneumatic actuators becomes the most indicated option. Frequently, pneumatic and hydraulic systems have actuators with metal parts so as resist mechanical loads. In situations where the actuator is loaded by small loads, metal parts may be replaced by polymeric materials commonly used in Engineering. Among hydraulic and pneumatic actuators, one that already presents a few metal parts is the pneumatic artificial muscle (PAM). PAM has characteristics such as: low weight to effort ratio, simple construction as well as range of generated force and dimensions similar to a pneumatic cylinder. Thus, the PAM is chosen as the actuator for the non-conductive manipulator developed in this work. Adopting the PAM as a central element, this work aims identifying directives on using the PAM in the construction of a manipulator inert to electric and magnetic fields. For this, firstly it is developed a PAM free from any metal part. Next, the characteristics of the PAM such as range of efforts, response time and hysteresis curve are assessed through tests. Some strategies for the actuator control are tested and compared. Finally, using the developed actuator, a manipulator inert to magnetic and electric fields are constructed. The purpose of this manipulator is to induce motions to the fingers of a patient hand while the patient is examined in a MRI (magnetic resonance imaging) equipment. The actuator presented a range of efforts according to expectations, a response time compatible with pneumatic actuators and, contrary to expectations, low hysteresis.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-04-24T20:05:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TransportePneumaticoFluidizado.pdf: 9546577 bytes, checksum: 5b571941483f281d7416986286fe20a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-26T13:40:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TransportePneumaticoFluidizado.pdf: 9546577 bytes, checksum: 5b571941483f281d7416986286fe20a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T13:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TransportePneumaticoFluidizado.pdf: 9546577 bytes, checksum: 5b571941483f281d7416986286fe20a8 (MD5) Previous issue date: 2011-08 / Este trabalho é uma contribuição à ciência e à aplicação da tecnologia desenvolvida sobre leito e transporte fluidizado de materiais particulados usados nos processos industriais. No caso de leitos fluidizados desenvolveu-se uma equação semi-empírica para predição da velocidade mínima de fluidização da alumina fluoretada, pó de crosta e outros materiais particulados usados nos processos industriais com resultados bastantes satisfatórios comparados com os resultados experimentais em relação às equações disponíveis na literatura. Estudou-se também o comportamento dos ângulos de repouso e de fricção interno interpartículas propondo-se equações constitutivas para esses ângulos para alumina fluoretada como função da velocidade superficial de fluidização. Em uma segunda etapa propõem-se uma equação para predição da capacidade de transporte de calhas e tubos fluidizados com resultados de boa qualidade em relação aos experimentos realizados nos tubos fluidizados. Este tubo fluidizado por sua concepção pode operar em ângulos ascendentes em relação ao plano horizontal sendo uma contribuição tecnológica desta tese para diminuição da taxa kWh/ton de material particulado manuseados nos processos industriais. / This work is a contribution to science and applied technology developed to fluidized bed and fluidized motion conveying used in the powder handling of the industrial processes. In the case of fluidized bed it is proposed an empirical equation to predict the minimum fluidization velocity for the fluoride alumina, crust powder and others powders used in the industrial processes with good results compared with the experiments and the equations available in the literature. It was also studied the constitutive equations to predict the behavior of the angle of repose and interparticles friction as a function of the superficial velocity of fluidization. In a second step it is proposed an equation to predict the capacity of the Air Pneumatic Fluidized Conveyor with good results compared with the experiments for fluoride alumina. The Air Fluidized Conveyor is a contribution to applied technology reducing the consumption of energy, it operates even in upward direction, and so, decreasing the rate kWh/ton in the powder handling of the industrial processes.

Este trabalho aplica um procedimento para análise do desempenho de um autoveículo rodoviário (Kadett GS 2.0 da General Motors do Brasil), em aceleração e desaceleração (freagem), considerando o \"passeio do centro de gravidade\" e as \"restrições impostas pelo binômio pneumático x pavimento\". A dinâmica do processo de frenagem do veículo/exemplo é estudada, obtendo-se a desaceleração e o espaço percorrido, como função do \"passeio do centro de gravidade\" e duas \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são realizadas. Para o controle do processo de frenagem do veículo/exemplo, obtém-se uma \"função-transferência\" que muda continuamente o balanceamento das forças de frenagem nos eixos, utilizando-se, para isto, de sinais oriundos de um acelerômetro e de um sensor de peso instalados no veículo. Esta função otimiza o processo de frenagem para qualquer carregamento permissível do veículo e em qualquer nível de desaceleração (qualquer tipo de piso). Deste veículo obtêm-se os diagramas de rendimento, aceleração líquida para cada marcha engrenada, e, posteriormente, o \"tempo de aceleração\" e \"retomada de velocidade\", como função do \"passeio do centro de gravidade\" e das \"restrições impostas pelo pneumático x pavimento\". Comparações teórico-experimentais são também realizadas. Em todos os casos, foram obtidos bons resultados na comparação teórico-experimental, validando o modelo matemático elaborado e o procedimento de análise. / This work applies a procedure for the analysis of the performance of a road vehicle, (General Motors do Brasil, Kadett GS 2.0), in acceleration and deceleration (braking), which takes into consideration the centre of gravity envelope and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. A study is made of the dynamic braking process of the vehicle/example, and the deceleration and distance covered are obtained as a functions of the c.g. position and the tyre/surface relationship. Comparisons are made between theory and experiment. A transfer function is obtained for the control of the braking process of the vehicle/example, that continually changes the balance of the braking forces on the axles, thorugh the use of signals transmitted from an accelerometer (g - meter) and a sensor giving the installed weight of the vehicle. This function optimizes the braking process for any permissible vehicle load and deceleration level, for any type of surface. The performance diagrams, the acceleration in each gear, and, following these the acceleration time and time-to-return-to-normal-speed are obtained as functions of the position of the c.g. and the restrictions imposed by the tyre/surface relationship. Comparisons of theory with practice are also made. In all cases, comparisons between theory and practice give good results, validating the mathematical model and the analysis procedure.