Orientador: João Zangrandi Filho / Banca: João Alberto de Oliveira / Banca: Mauro Pedro Peres / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Banca: Gilbert Silva / Resumo: O desenvolvimento do projeto e a manufatura das máquinas de pistões axiais de vazão variável são atividades desenvolvidas por poucas empresas no mundo. Uma pesquisa para obter informações sobre o projeto deste tipo de equipamento, revelou pouquíssimas informações técnicas sobre este assunto. Talvez pela falta de uma literatura específica sobre o projeto e o funcionamento deste tipo de equipamento, as empresas brasileiras ainda não conseguiram desenvolver um projeto totalmente nacional. Este tipo de máquina tem grande aplicação na área industrial, móbile e aeronáutica. A importância do desenvolvimento deste trabalho justifica-se pela conquista de uma tecnologia dominada apenas por empresas estrangeiras, causando nas indústrias brasileiras que utilizam esta máquina, uma dependência tecnológica. Sendo assim, este trabalho visa oferecer às empresas brasileiras especializadas em bombas hidráulicas, informações sobre o funcionamento e também uma metodologia detalhada sobre o dimensionamento desta máquina. Calcular e desenhar uma determinada máquina não garante o seu perfeito funcionamento e também não assegura um sucesso sob o ponto de vista mercadológico. Portanto, foi realizado um estudo minucioso, além de uma discussão sobre o assunto com técnicos e engenheiros sobre a melhor forma de usinagem e montagem. Esta etapa precisa ser considerada tão importante quanto necessária. No desenvolvimento deste trabalho há uma apresentação sobre as bombas hidrostáticas disponíveis no mercado. Após a fundamentação teórica sobre o funcionamento da máquina swashplate, descrevendo detalhadamente cada um dos seus componentes, é apresentada uma metodologia para o dimensionamento dos principais parâmetros deste equipamento. Apresenta-se finalmente uma aplicação do método desenvolvido com um exemplo prático, discutindo os resultados alcançados. / Abstract: Designing and manufacturing of axial piston swashplate machines are activities that few companies have developed around the world. A research in order to obtain information about the design of this kind of machine has revealed only a small amount of technical bulletins. Maybe because of the lacking of a specific literature about designing and how this kind of machine works, brazilian industries have not yet developed a true national design. This machine has many application in the industrial, mobile and aeronautical area. How important this work is justified by the conquering of technology in a world where only foreign industries have it. In this way the present work offers to the brazilian industries that deals with hydraulics, information about how these machines run and a methodology teaching the way how to calculate the machine elements.. Calculating and drawing are not sufficient steps to have a machine running and are not a guarantee of success in the market too. That is why a detailed study, besides a discussing with machine operators and industry engineers was conducted in order to obtain better machining and assembling processes. This step must be considered as important as necessary. Therefore in the way to have this work accomplished, at first, the pumps available in the market are described. The work itself presents the theory related to this kind of machine, a way to explain how it works and describes in detail each part together with a methodology to calculate the machine main parameters. Finally an example of the application of the method is developed. / Doutor

El documento digital no refiere asesor / Señala los conceptos básicos de la hidraúlica que se utilizan en el diseño mecanico y construcción de componentes de las maquinarias. Describe las especificaciones técnicas, características generales y cálculos hidraúlicos para la construcción de un cilindro hidraúlico telescópico de tres cuerpos. Finalmente explica como realizar el correcto montaje y fijación del cilindro en un volquete de descarga hacia atrás. / Trabajo de suficiencia profesional

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T15:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194633.pdf: 5738069 bytes, checksum: 0fff607d18fc05ceac44e6b8af6b130c (MD5) / O objetivo desta tese é apresentar o desenvolvimento de um sistema especialista para sistematização do conhecimento relativo ao projeto de sistemas hidráulicos que facilite o processo de projeto para a confiabilidade e mantenabilidade destes sistemas. O conhecimento sistematizado para confiabilidade e mantenabilidade envolve modelagem confiabilística, análise dos modos de falha e seus efeitos que irão auxiliar no estabelecimento de tarefas de manutenção eficientes e baixo custo para cada componente, conforme a estratégia Manutenção Centrada na Confiabilidade. A sistematização desse conhecimento é baseada no processo de desenvolvimento de um sistema especialista, focando as quatro primeiras etapas: estudo de viabilidade, aquisição do conhecimento, representação do conhecimento e projeto. Este trabalho de tese apresenta, entre outras contribuições, uma ferramenta computacional desenvolvida para inferir manutenções controladas (preditivas), preventivas e corretivas para cada componente nas fases iniciais de projeto de sistemas hidráulicos (mais precisamente para reguladores de velocidade de turbinas hidrelétricas), no processo de aquisição do conhecimento para modelagem confiabilística visando indicação dos principais componentes para execução da função principal do sistema hidráulico e no uso da análise de modos de falha e seus efeitos para indicação de manutenções em componentes com modos de falha críticos que comprometem a função principal, segurança pessoal e ambiental. A tese também apresenta algumas observações referentes a avaliação dos especialistas durante processo de validação do sistema especialista protótipo. Além de avaliar a aplicação do protótipo, estas opiniões contribuem também para sugerir novas perspectivas de estudos na área de mantenabilidade e confiabilidade.

Atualmente, os avanços tecnológicos, especialmente dos recursos computacionais, possibilitam a realização de cálculos cada vez mais complexos. Em função destes avanços, transitórios hidráulicos antes desprezados ou estimados de forma rudimentar já podem ser calculados, especialmente nos casos em que o comportamento dos transitórios é crítico. Assim, torna-se necessário o desenvolvimento de métodos de cálculo que permitam prever quantitativamente tais transitórios uma vez que não há solução analítica para este problema. Neste trabalho são estudadas as condições de contorno para a utilização do modelo rígido de coluna líquida e sua respectiva solução numérica para o cálculo de transitórios durante o enchimento de uma tabulação com ramificação. Os modelos matemáticos foram testados em laboratório sob diversas condições, comprovando a viabilidade da utilização das ferramentas teóricas e numéricas desenvolvidas. / Nowadays there have been many technological advances, especially related to computational resources, that make possible more complex and huge calculations. Due to these advances, the evaluation of hydraulics transients, which have been disregarded or roughly estimated, is allowed to be more precisely performed especially when transient phenomena have significant importance. Then, the development of calculating methods that evaluates these transients effects becomes necessary once the analitic solution to these problems does not exist. This work presents the study of the boundary conditions of the rigid model applied to the fluid column and its numeral solution in order to calculate the transient behavior during filling of pipeline with ramifications. The results of mathematical models were compared with those from laboratory experiments under several conditions proving the feasibility of theoretical and numeral models.

Esta dissertação descreve um simulador em tempo real para aplicação em testes de reguladores de velocidade de hidrelétricas. O simulador é implementado num hardware que permite a conexão física de todos os sinais que o regulador teria na usina. As dimensões e o perfil hidráulico da usina, dados das máquinas e unidade de força hidráulica são inseridos através de tabelas de fácil entendimento pelo usuário Os transientes hidráulicos no conduto forçado são simulados usando o método das características e levam em conta a influência da turbina. A unidade hidráulica e os atuadores são modelados incluindo suas não-linearidades. Além dos testes de fábrica, este simulador pode ser utilizado para análise preliminar de transientes hidráulicos, treinamento de operadores e como plataforma de testes para novas estratégias de controle da turbina. / This work describes a real-time simulator to be used in hydroturbine speed governor tests. The simulator is implemented using a hardware configuration which allows the physical connection to the governor under test like it would be in the hydropower plant. The conduit dimensions, hydraulic scheme, machine and hydraulic power unit data are inserted into the simulator by user friendly input tables. The hydraulic transients in the penstock are simulated using the method of characteristics and take into account the turbine influence. The electrohydraulic interface, servomotor and hydraulic power unit are simulated including the nonlinearities of valves and servomotors. Besides the factory tests, this simulator can also be applied for a preliminary analysis of hydraulic transients, operator training and platform for testing new turbine control strategies.

O presente trabalho versa sobre o termo de atrito em escoamento transitório em condutos forçados, partindo de uma modelação matemática da tensão de cisalhamento transiente, usando conceitos do princípio da entropia máxima. Usa-se a modelação deste termo de atrito na análise do transitório hidráulico, comparando-se com dados experimentais já publicados de um sistema Reservatório-Tubo-Válvula. / This report contains a friction term for hydraulic transient in closed conduits. We use a mathematical model for the shear stress, derived by principle of maximum entropy. Then, we use this friction term for an analysis in a system reservoir-tube-valve, comparing our results with anothers already published in the literature.

El recurso hídrico es un elemento vital que está presente en los diferentes procesos productivos, ya sea para consumo poblacional, agrícola, energético, minero y otros. La información de recurso hídrico se puede estimar mediante información de campo, medición de caudales, información de precipitaciones, temperatura, topografía del terreno y otros parámetros, los que mediante modelos matemáticos y estadísticos se puede dar dicha estimación de capacidad hídrica de una zona. / Trabajo de suficiencia profesional

Neste trabalho é apresentada a solução das equações que regem o escoamento unidimensional não permanente em dutos sob pressão por meio do esquema numérico de MacCormack, esquema este, já empregado nos escoamentos transientes em condutos livres. É apresentada, também, a comparação dos resultados obtidos com a aplicação do esquema de MacCormack em relação aos obtidos através do método das características, na solução de transientes hidráulicos em condutos forçados. / This dissertation introduces the MacCormack numerical scheme for the solution of the one-dimensional unsteady pressurized flow equations, this scheme is already employed for solving open-channel transient flows. It is presented, also, the comparison of the results obtained from the application of the MacCormack numerical scheme with the obtained using the Method of the Characteristics, in the solution of hydraulic transient in pressurized flow.

Para algumas categorias de produtos, insumos como embalagem podem ter um peso significativo na composição do custo do produto final. No caso de vários produtos embalados em frascos plásticos este é um cenário comum que tem como conseqüência uma exigência de aumento de desempenho das máquinas sopradoras que produzem tais frascos. Com o objetivo de cumprir tal exigência, este trabalho realiza uma análise do sistema hidráulico de uma sopradora para redução do tempo de posicionamento nos principais movimentos executados por alguns dispositivos vitais, os quais possuem comandos eletrohidráulicos de controle de posição e velocidade constituídos de válvulas hidráulicas de controle de vazão, válvulas direcionais proporcionais e atuadores lineares. A forma desta análise é conduzida inicialmente através da modelagem dos componentes hidráulicos envolvidos nos movimentos destes dispositivos e, posteriormente, de um ensaio através do registro das grandezas físicas de interesse como pressões e velocidades de posicionamento utilizando como bancada de testes uma sopradora existente. O desempenho atual do equipamento em questão, registrado através do ensaio, pode ser então comparado com os resultados obtidos na modelagem para uma análise final com o objetivo de tornar a sopradora mais rápida e produtiva além de validar o modelo estabelecido para a realização de projetos futuros. / Many times, for some products classes, inputs as packaging may have an expressive weight in the final product cost structure. In the case of products packaged into plastic containers, this is an usual scenario that has as result, the increase of performance requirements of the blow mold machines that produce such containers. A point to be studied in the blow mold machines to fulfill such requirement is an analysis of its hydraulic system in a way to reduce the positioning time in the most significant movements performed by its main devices. Such devices have electro-hydraulic position and speed controls composed by flow control and proportional valves and linear actuators. So, it is presented in this work the description of blow mold machine, modeling of hydraulic components involved with the main equipment\'s movements and an experience to record physical values as pressures and positioning speeds using an existent blow mold machine as testing bench. The tested registers can be confronted against the results obtained in the modeling analysis as a target to make the blow mold machine more productive besides of validate the model to the future projects.

Las ruedas hidráulicas representan una alternativa sencilla, confiable y ambientalmente amigable para la generación de potencia, mecánica o eléctrica. Utilizan como fuente energética un flujo de corriente de agua, no producen desperdicios significativos en la transferencia energética, ni requieren mayores trabajos de obras civiles que alteren el área donde se instalan. Además, dada su facilidad constructiva, no requieren conocimientos técnicos avanzados en su diseño, fabricación y manejo. El objetivo de este trabajo es establecer relaciones cuantitativas sencillas que permitan ponderar el comportamiento de una rueda hidráulica basándose en características básicas del mecanismo y la fuente del recurso energético. Se desea también obtener información cualitativa del funcionamiento de la rueda para una estructura en particular. / Tesis