Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T03:56:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:22:15Z : No. of bitstreams: 1 138772.pdf: 14474093 bytes, checksum: 2759f0e5a9da91354af38fde5c20c6a6 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T15:58:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276669.pdf: 6307373 bytes, checksum: d0f6d05c8f8c5b1ff7ff2c56e2410cc0 (MD5) / Tradicionalmente, o uso da pneumática em aplicações industriais e de automação está centrado em movimentos fixados por paradas mecânicas. Este tipo de atuação tem encontrado grande sucesso nestas aplicações, mas, no entanto, para movimento onde o posicionamento desejado é uma posição fixa qualquer ao longo do curso do cilindro, os sistemas de atuação elétricos ou hidráulicos são geralmente empregados. O atrito e a compressibilidade do ar conduzem a não-linearidades que tornam os sistemas pneumáticos difíceis de controlar em aplicações de posicionamento variável e, com isso, compromete parâmetros de desempenho, tais como tempo de resposta e erro de posicionamento. Contudo, devido ao seu baixo custo relativo, simplicidade e a disponibilidade de ar comprimido na maior parte dos ambientes industriais, os posicionadores pneumáticos têm sido propostos como uma alternativa aos sistemas de posicionamento hidráulicos de baixa potência. Por esta razão, muitos pesquisadores trabalham na melhoria do desempenho dos sistemas pneumáticos. Os fabricantes de componentes pneumáticos vêm, também, promovendo a premissa do alto desempenho. A nova tecnologia dos componentes oferece um maior desempenho, mas se considera, neste trabalho, que a chave do sucesso para os sistemas pneumáticos reside no projeto do sistema. Esta dissertação consiste no estudo inicial para a evolução do dimensionamento dos sistemas pneumáticos. O ponto de partida deste estudo concentra-se na determinação do comportamento das relações das razões de pressão nas câmaras de cilindros pneumáticos de simples e dupla ação, tanto no avanço como no recuo do cilindro. Estas equações determinam as curvas dos pontos de operação do conjunto válvula e cilindro em diferentes situações de carregamento sob condições operacionais de regime permanente. A validação do equacionamento matemático é cumprida, confrontando com os resultados da simulação dinâmica em ambiente MATLAB/Simulink®, usando o modelo do sistema com parâmetros de operação. / Traditionally, the use of air in industrial applications and automation focuses on movements set by mechanical stops. This type of activity has found great success in these applications, but, however, to move where the aspired positioning is any fixed position along the cylinder stroke, systems of electric or hydraulic actuation are generally used. The friction and compressibility of the air lead to nonlinearities which make the pneumatic control difficult positioning applications in variable and, therefore, committed performance parameters such as response time and positioning accuracy. However, due to its relatively low cost, simplicity and availability of compressed air in most industrial environments, pneumatic servo systems have been proposed as an alternative to hydraulics servo systems low power. For this reason, many researchers work on improving the performance of pneumatic systems. Manufacturers of pneumatic components are also promoting the premise of high performance. The new component technology provides a higher performance, but it is considered, in this study, that the secret to success for pneumatic systems is the design of the system. This dissertation is in the initial study for the evolution of the design of pneumatic systems. The bottom line of this study has a support in determining the proceeding of the relations of the reasons the pressure in the chambers of cylinders of single and double action, both in advance and the retreat of the cylinder. These equations determine the curves of the points of operation of the valve and cylinder in different situations of loading under operating conditions in steady state. The validation of the mathematical equations is fulfilled, comparing with the results of dynamic simulation using MATLAB/Simulink®, using the model system with operation parameters.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:58:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332240.pdf: 5367886 bytes, checksum: 1ab5bb9dc97bbd102d3929b240ec612b (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta um estudo teórico e experimental de um esquema alternativo para a economia de ar comprimido em sistemas de posicionamento pneumáticos que necessitam mover cargas elevadas. Este novo esquema adiciona uma válvula on/off de rápida comutação em uma realimentação entre as câmaras do atuador pneumático. Primeiramente, a modelagem matemática foi desenvolvida, tanto para entender o comportamento do sistema com válvula auxiliar, quanto no desenvolvimento do algoritmo para a economia de ar comprimido. A modelagem consiste em equacionar o comportamento dinâmico e estático dos principais componentes, como a válvula auxiliar on/off de rápida comutação, válvula proporcional e sistema de atuação pneumático. O algoritmo para economia de ar comprimido leva em conta a diferença de pressões nas câmaras do atuador e o sinal de controle de referência para a tomada de decisão de acionamento das válvulas. O sistema usa dois controladores, sendo que o sinal de controle enviado à válvula proporcional provém de um controlador PI com compensação da não linearidade da zona morta a partir da sua inversa suavizada e para o sinal enviado a válvula on/off de rápida comutação, uma técnica de Modulação por Largura de Pulso associada com um controlador PI foi implementada. Os resultados teórico-experimentais foram obtidos por intermédio da modelagem não linear detalhada do sistema e da utilização de uma bancada de testes. O modelo teórico apresentou um comportamento próximo do comportamento real de forma que foi utilizado para a determinação da diferença de pressão necessária para conseguir uma realimentação entre as câmaras do atuador pneumático e atingir os requisitos de posicionamento do sistema. Essa diferença de pressão é um parâmetro importante para garantir o funcionamento do algoritmo para economia de ar comprimido. Os resultados experimentais mostraram que, com esta configuração, até 47 % de ar comprimido pode ser economizado levando em conta a resposta ao degrau e de até 54% para o seguimento de trajetória senoidal. O custo extra para o acréscimo da válvula auxiliar pode ser compensado pela economia de ar comprimido. O período para retorno do investimento é de aproximadamente 0,9 anos para a sequência de entrada em degrau e 0,72 anos para o seguimento de trajetória senoidal, caso transdutores de pressão estejam disponíveis no sistema.<br> / Abstract : This work presents a theoretical and experimental study of an alternative scheme to compressed air saving in pneumatic positioning systems with need move high loads. This new scheme adds a fast switching on/off valve in a feedback between the chambers of the pneumatic actuator. Firstly, the mathematical modeling was developed to understand the behavior of the system with an auxiliary on/off valve and to developing of the algorithm to compressed air saving. The mathematical modeling consists in equating the static and dynamic behavior of the main components, like fast switching on/off valve, proportional valve and pneumatic actuator system. The algorithm to compressed air saving, takes into account the pressure difference in the actuator chambers and the control signal reference to make decision to activation of valves. The system use two controllers, being the proportional valve signal from a PI controller with compensation of nonlinearity dead zone from a smoothed inverse and in the signal sent to auxiliary fast switching on/off valve, a Pulse Width Modulation technique associated with a PI controller was implemented. The theoretical and experimental results were obtained, firstly with the simulation of the mathematical model and after from tests conducted on test bench. The theoretical model presents a behavior very close to the real behavior. Having the validated model, one can obtain the pressure difference required to achieve a feedback between the chambers of the pneumatic actuator and achieve the positioning requirements of the system. This difference in pressure is an important parameter for the algorithm for compressed air saving. The experimental results showed that, with this configuration, until 47 % of compressed air can be saved to step response and of up to 54% for the sinusoidal trajectory tracking. The extra cost for the addition of auxiliary valve can be offset by compressed air saving. The payback period is of approximately 0.9 years to steps inputs and of approximately 0.72 years to the sinusoidal trajectory tracking, if the pressure transducers are available in the system.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T22:34:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:53:46Z : No. of bitstreams: 1 143783.pdf: 2326987 bytes, checksum: edcc7b6787ec7153ba1ce0d72ec16c37 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T13:49:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:45:11Z : No. of bitstreams: 1 186884.pdf: 4597921 bytes, checksum: 2272cd86b44aecb55daf630813ace8b3 (MD5)

La Tesis en cuestión presenta un estudio sobre el comportamiento de la rigidez de una suspensión neumática, así como de los parámetros que la definen y/o afectan.El trabajo realizado propone un modelo capaz de predecir el comportamiento de una suspensión neumática ofreciendo una buena correlación con la experimentación y marcando el camino a seguir para controlar esta respuesta ante las perturbaciones externas.El análisis se ha centrado en dos suspensiones neumáticas de diferente configuración. Por un lado, una suspensión formada por una cámara de volumen variable en la que se estudia la influencia del movimiento del pistón en las evoluciones de la presión y de la temperatura. Por otra parte se analiza el comportamiento de una suspensión neumática formada por dos cámaras separadas por un orificio, el cuál tendrá una influencia determinante sobre la rigidez.Se demuestra la poca fiabilidad de la metodología clásica a la hora de estudiar la influencia de las irregularidades del terreno sobre la rigidez de las suspensiones a presiones elevadas, pese a su extensa utilización en el mundo de la ingeniería de automoción. Se ha desarrollado un modelo el que se tienen en cuenta los efectos no ideales del gas, mediante la resolución de la ecuación de Lee-Kesler.Han sido construidos dos bancos experimentales para el desarrollo de un modelo de diagnosis que define el coeficiente de transferencia de calor. Dicho modelo se ha contrastado frente a otras técnicas utilizadas en suspensiones neumáticas, obteniendo una mejora en la precisión.Los efectos del gas real también han sido analizados a la hora de caracterizar el flujo a través del orificio de separación de los recintos en la configuración de dos cámaras. Para dicho estudio, la utilización de la Norma Internacional ISO 6358 ha sido descartada, puesto que se basa en la hipótesis de gas perfecto. Para la realización del modelo ha sido necesario el desarrollo de un algoritmo capaz de definir el comportamiento del gas en la garganta de la tobera analizada. En este caso también ha sido necesaria la construcción de un banco experimental específico para desarrollar el modelo de diagnosis.Los submodelos descritos (resolución de la ecuación de estado, la caracterización del orificio y la evaluación de la transferencia de calor) han permitido construir un modelo de predicción capaz de anticipar el comportamiento de la suspensión neumática en función de las irregularidades del terreno. Estas perturbaciones externas han sido simuladas mediante un banco de pruebas para suspensiones.Una vez cotejados los resultados con la experimentación se asegura una buena correlación, tanto para el caso de una suspensión neumática de una única cámara como en el caso de la suspensión neumática de doble cámara. Finalmente se han dado las pautas para la construcción de un prototipo capaz de regular el comportamiento de la suspensión en función de las variables perturbadoras de entrada.El diseño de un mecanismo o artilugio equivalente capaz de regular el área eficaz de paso del flujo entre las dos cámaras se muestra como la llave para un control absoluto de la rigidez neumática de la suspensión. El mecanismo en cuestión ha de ser capaz de convertir la suspensión neumática en un elemento rígido que aísle a los pasajeros y a la masa suspendida de las irregularidades del terreno cuando la situación lo requiera. Del mismo modo, debe ser capaz de adaptar la suspensión a una característica mucho más suave para asegura el confort de sus ocupantes, siempre manteniendo el compromiso rigidez - suavidad, asegurando así una buena maniobrabilidad.El prototipo, además, podrá diseñarse en función de un rango de rigidez escogido a priori en relación al tipo de vehículo o condiciones a soportar. / A study about pneumatic suspension stiffness and its dependent parameters is presented in this PhD Thesis.It is performed a model which is able to predict the behaviour of a pneumatic suspension. Good correlation with experiments is achieved. It is also shown the way to control this behaviour in front of external forces.Analysis has been focused in two different configurations. First, a piston influence on gas pressure and temperature in a single chamber suspension has been studied. Then, it is analyzed a pneumatic suspension which is constituted by two chambers separated by an orifice. The orifice will have a definitive influence on suspension stiffness.It is shown poor classical approach accuracy to predict stiffness at high pressure conditions, although it has an extended use in vehicle engineering. A model which has in account nonideal gas effects has been developed. Lee-Kesler equation of state has been used.Two experimental units have been built to develop a diagnosis model which defines heat transfer coefficient. Model has been compared to other methods used in pneumatic suspension. An improved accuracy has been obtained.Real gas effects have been analyzed as well in flow through an orifice characterisation in two chambers configuration. International Standard ISO 6358 has been discarded because perfect gas hypothesis is used in the method. An algorithm which is able to define gas behaviour in the nozzle studied has been developed. For this case, to build another specific experimental unit which completes the diagnosis model has been an essential requirement. Submodels described above (equation of state determination, orifice characterisation and heat transfer evaluation) constitute a prediction model which is able to advance pneumatic suspension behaviour as a function of road irregularities. External forces have been simulated with suspensions special equipment.Once theory has been compared with experiments, good correlation is guaranteed for both sorts of suspensions, single and double chamber.Finally, prototype setup guide has been given. This unit must be able to control suspension behaviour versus input external forces.Design of a device capable of change effective pass area of the flow between the two chambers is the key for an absolute control of pneumatic suspension stiffness. Such an apparatus must transform vehicle suspension in a stiff part capable of isolate passenger and sprung mass from road irregularities when it is required. It must be able to give smoother behaviour to ensure occupants comfort as well, and always maintaining the ratio stiffness - smoothness to ensure a good handling.Prototype, in addition, could be designed for a determined stiffness range which could be chosen as a function of vehicle type and/or conditions to be supported.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico / Made available in DSpace on 2012-10-19T10:17:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T18:44:02Z : No. of bitstreams: 1 179168.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A Automação Pneumática é um ramo da automação industrial dos mais utilizados atualmente na indústria. À medida que cresce a industrialização de determinados estados, cresce a procura por mais especialistas nessa área. A facilidade com que a Pneumática se integra à informática e à eletrônica faz novos equipamentos surgirem com muita freqüência. O objetivo desse trabalho é avaliar um Livro Eletrônico elaborado nesta dissertação que venha auxiliar os professores no desenvolvimento dos conteúdos básicos da disciplina de Automação no Curso de Tecnologia em Mecatrônica, ou em disciplinas similares. Além disso, facilita aos alunos a assimilação desses conteúdos, bem como possibilita ministrar os conteúdos mais avançados, ainda que na mesma disciplina, em virtude do tempo exíguo decorrente da característica dos cursos de Tecnologia. O conteúdo no Livro Eletrônico foi pesquisado em livros, sites, catálogos e normas, e em função da seqüência de execução de um circuito, objetivando a consolidação do conhecimento ao final do mesmo e buscando com isso os princípios da aprendizagem explicada por AUSUBEL. A avaliação final, feita por professores da disciplina, confirmou a validade do livro como auxiliar no processo de ensino da disciplina de Automação Pneumática, possibilitando ao professor, mesmo com um tempo pequeno, abranger outros conteúdos na disciplina

[pt] O Aeromovel é um meio de transporte automatizado em via elevada, de concepção brasileira, que utiliza veículos leves, não motorizados, resultando em estruturas de sustentação mais esbeltas. Sua propulsão é pneumática, na qual o ar é soprado por ventiladores centrífugos industriais de alta eficiência energética através de um duto localizado dentro da via elevada. O vento empurra uma placa metálica (semelhante uma vela de barco invertida), fixada por uma haste ao veículo, que se movimenta sobre rodas de aço apoiadas em trilhos guia. No município do Rio de Janeiro, como parte do projeto de mobilidade urbana para os Jogos Olímpicos de 2016, vem sendo construída a Linha 4 do Metrô que ligará o bairro de Ipanema ao Jardim Oceânico na Barra da Tijuca. Nesse projeto, onde deveria ter sido considerado a extensão da Linha 4 ao Terminal Alvorada do BRT devido ao volume de passageiros previstos bem como para evitar um desnecessário transbordo de passageiros, a ligação ao referido terminal será feito através da Linha 0 do BRT, que certamente não será suficiente para absorver tantos passageiros. Uma solução que poderia ter sido avaliada seria a ligação do referido trecho por veículos do Sistema Aeromovel, cuja economia e capacidade seriam certamente superiores aos dos veículos do BRT além do aspecto relativo a segurança, uma vez que por se tratar de um meio de transporte por via elevada, evitaria a maioria dos acidentes com mortes causados até o momento por aquele meio de transporte. / [en] The research and development of new alternatives for the improvement of urban transportation of passengers has dizzily increased all over the world. The population growth is the biggest difficulty for the creation of new lines in dense urban spaces provided with consolidated constructions and equipments, has been lately forced to a more intense search of innovative solutions suitable to these scenes present in big cities. New concepts resulting from the problems experienced today by urban transportation, has grown stronger, according to time, hierarchy of values and contemporary mentality of our society. In this sense, the efficiency in urban transportation has been related to the existing integration of means of transportation, that is, the more numerous forms and options of transporting, the easier and more comprehensive solutions has been found. In view of the new transportation needs, public and private companies have been considering a new way or option on the passenger transportation modality, using an elevated track. The elevated road complements the possibility of an underground via (subway) or via in the level of soil (streets, avenues, etc...), frequently as the only viable alternative so as to avoid expropriations, demolitions or even the use of alternatives highly restrictives to the use of street space by the pedestrian and other more noble public services, being applicable where it is not possible anymore to improve or vitalize urban transportation for lack of physical space at ground level and due to the high cost of via underground. Presently, the elevated roads are the cheapest and rational mode to obtain an exclusive road, free and independent from any obstacle or other elements installed on the ground level, adaptable to any type of geometry or geometrical accidents (ramps, curves, transitions and railroad switches), allowing an automated regular operation and of high speed.

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renata Mourao Crecchi.pdf: 12889816 bytes, checksum: 1c44d7bd5410bdc474064fee2a6f44a6 (MD5) Previous issue date: 2009-06-17 / Secretaria da Educação do Estado de São Paulo / The present work focuses on illustrations of the pneumatic trough used by Lavoisier. Verify its role as an icon of modern chemistry. For this purpose we have analysed images of this apparatus presented in chemistry textbooks printed during the first half of XX century, regarding its relations to the text and also to ideas concerning the origins of modern chemistry. The selected primary sources include the Traité Elementaire de Chimie de Lavoisier and some Brasilian chemistry textbooks that were available in the first half of the XX century, such as: Noções de Chimica Inorganica (1875) by João Martins Teixeira; Traité Élémentaire de Chimie (1910) de Troost & Ed Pechard; Lições de Chimica (1915) and Chimica Geral Chimica Organica Analyse Chimica (1915) by J. Basin; Elementos de Chimica Inorganica (1918 and 1921) by Tibúrcio do Amaral; Pontos de Chimica (1937) by Almeida Cousin / No presente trabalho focalizamos a ilustração da cuba pneumática usada por Lavoisier. Verificamos seu papel como um ícone da química moderna. Para isso analisamos imagens desse aparato presente em livros didáticos de química, da primeira metade do século XX, suas relações com o texto e com idéias sobre as origens da química moderna. Usamos como fonte primária o Traité Elementaire de Chimie de Lavoisier e os livros didáticos de química que circulavam no Brasil, na primeira metade do século XX, entre eles: Noções de Chimica Inorganica (1875) de João Martins Teixeira; Traité Élémentaire de Chimie (1910) de Troost & Ed Pechard; Lições de Chimica (1915) e Chimica Geral Chimica Organica Analyse Chimica (1915) de J. Basin; Elementos de Chimica Inorganica (1918 e 1921) de Tibúrcio do Amaral; Pontos de Chimica (1937) de Almeida Cousin

[pt] Este trabalho apresenta um projeto mecânico de um robô lagartixa pneumática, capaz de se locomover em superfícies inclinadas em relação ao solo, através apenas de atuadores lineares que utilizam o ar comprimido como fonte de energia. Como parte fundamental do projeto mecânico neste trabalho, um sistema de garra é desenvolvido gerando vácuo mecanicamente, para haver uma economia de consumo energético no robô em comparação com os acessórios comerciais geralmente utilizados para esta tarefa de fixação. Com o protótipo de conceito fabricado e montado, o mesmo é submetido a uma bateria de testes com o intuito de posteriormente aplicar os dados obtidos em uma rede neural artificial, visando o aprendizado computacional dos movimentos do robô e, assim, sua otimização de velocidade em determinada sequência de movimentação. Após o treinamento desta rede neural, o protótipo é submetido a novos experimentos para verificar a eficiência do treinamento realizado e qual o impacto real obtido no robô. Finalmente, com a utilização de um sistema de câmeras, os deslocamentos do robô em diversas situações distintas são rastreados, visando gerar gráficos comparativos e analisar a repetibilidade e confiabilidade do sistema. / [en] This work presents the mechanical design of a pneumatic gecko robot, capable of moving on inclined surfaces with respect to the ground, using only linear actuators with compressed air as a source of energy. As a fundamental part of the mechanical design in this work, a claw system is developed by generating vacuum mechanically, significantly reducing the energy consumption of the robot when compared to commercial accessories generally used for this clamping task. With the concept prototype manufactured and assembled, a series of tests are conducted to later apply the collected data in an artificial neural network. This network allows the computational learning of the robot movements, and thus its speed optimization for a certain defined gait. After training this neural network, the prototype is submitted to new experiments to verify the efficiency of the training performed and the real impact obtained on the robot. Furthermore, with the use of a camera system, the movements of the robot along several different situations are tracked, generating comparative graphs to analyze the repeatability and reliability of the system.