Orientador: João Alexandre F. R. Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:02:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ReinaldoAlvesda_M.pdf: 2175418 bytes, checksum: 78c19688bd7822a4daae31a373f8bdfe (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho estuda o comportamento da variação da perda de carga com o tempo obtido por um sistema de aquisição de dados em tempo real por microcomputador, interfaceando a sensores de medição da diferença de pressão ao longo da tubulação. O método escolhido para a realização destes trabalho foi o monitoramento de sinais característicos gerados por ondas negativas de pressão, que se propagam à velocidade do som no sentido a montante e a jusante do local do vazamento. Os experimentos foram realizados para diversas faixas do número de Reynolds, desde Reynolds 1000 até 12000, ou seja, o experimento cobriu do regime laminar até o turbulento. O sistema de aquisição de dados conta de quatro transdutores-transmissores de pressão, os quais medem a diferença de pressão em quatro diferentes pontos da tubulação, um multiplexador, que tem a função de escolher quais transdutores terão seus sinais transmitidos ao sinal analógico em digital, uma placa digital-digital, que, através do conversor D/D. atua na válvula solenóide simulando o vazamento em estudo e um microcomputador que recebe os dados do programa de aquisição de dados e os processam. Foi elaborado um software de filtragem dos dados amostrados, o qual minimiza ruídos provocados por operações normais em um processo de transporte de fluidos ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Edevar Luvizotto Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-31T23:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Viaro_VivienLuciane_M.pdf: 4505576 bytes, checksum: 18be75ce76921d4bee282a5330042a53 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O transiente hidráulico é definido como a transição entre duas condições de escoamento permanente. Nessa transição a variação das grandezas associadas ao escoamento, principalmente a pressão, é importante no dimensionamento e exploração da instalação hidráulica. Os estudos das situações transitórias e das manobras que as provocaram, são fundamentais para se garantir a segurança operacional das instalações hidráulicas em geral. A análise do escoamento transitório em condutos forcados é feita com base nas equações da continuidade e da quantidade de movimento. Uma das imprecisões associadas à mo delação convencional está no uso de uma formulação quase-estática para o termo de atrito, a qual é válida somente para escoamento permanente. Este trabalho faz uma comparação entre os resultados obtidos em modelo fisico e os da modelação matemática, considerando ou não uma modelação especial para o termo de atrito transitório. Foram utilizados os modelos propostos por Brunone et. al. (1991) e Vardy et. al. (1993), na descrição do termo de atrito variável / Abstract: Hydraulic transient is defined as the transition between two permanent flowing conditions. In this transition, the greatness variation related to the flowing, mainly the pressure, is important to the measuring and exploration of hydraulic installation. Studies about transitory situations and the shuntings that caused them are fundamental to guarantee operational safety of the hydraulic plants in general. The transitory flowing analysis in forced conduits is based on equations of continuity and on the amount of movement. One of the imprecisions related to the conventional modeling is in using a almost-static formulation for the friction term, which is only valid for permanent flowing. This paper compares the results obtained from physical model with the one from the mathematical modeling, considering or not a special modeling for transitory friction term. The models used proposed by Brunone et. al. (1991) and Vardy et. al. (1993), to describe the variable friction term / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-01Bitstream added on 2014-06-13T20:48:20Z : No. of bitstreams: 1 ferreira_l_me_guara.pdf: 2176881 bytes, checksum: 8f2778a638b354767b4b063574bf7559 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A bomba de pistões axiais tipo swashplate é uma máquina relativamente nova nas aplicações industriais. Uma pesquisa para se obter informações de funcionamento dessa máquina revelou que pouco existe na literatura especializada, a menos de um trabalho de tese de doutorado apresentado na UNESP em 1993. Este trabalho desenvolve procedimento para o projeto de máquinas de pistões axiais e segue uma metodologia para se obter o desenho de conjunto, os detalhes, os ajustes e montagem desta máquina. Em seguida foi feito um estudo para proceder às etapas de usinagem desta máquina, utilizando máquinas convencionais e máquinas de controle numérico. O trabalho visa também fazer com que esta máquina funcione bombeando óleo. O objetivo é garantir com que o mecanismo funcione perfeitamente e não a pressões elevadas. / The swashplate piston pump is relatively new in industrial applications. A literature research for obtaining the operation principles of such machines, revealed that little is published in the specialized literature but a work presented as a thesis research at UNESP in 1993. This work presents a procedure for the design of axial piston machines and a methodology in order for one to obtain the cutaway view, the detailed drawings, the fit process and how to assemble this machine. After a long discussion, a detailed process was accomplished in order to develop the machining phases, making use of conventional machines and CNC ones. The present work also declare how this machine will be running along the tests: a way that only the pumping action is required. At this point only the well running and not the pressure value is important.

[pt] Sistemas hidráulicos são usados onde se requerem forças e torques relativamente altos, alta velocidade de resposta para o início, parada e reversão da velocidade. Eles são usados em sistemas industriais, em robótica, simuladores de movimento, plantas automatizadas, exploração de minérios, prensas, e especialmente em sistemas de testes de fadiga de materiais. As máquinas de testes de fadiga baseadas em sistemas servo-hidráulicos têm como propósito fazer ensaios nos materiais para prever a vida útil em serviço. Os ensaios de fadiga são quase sempre independentes da freqüência de trabalho. Para uma dada resistência do material e magnitudes das tensões alternadas e médias aplicadas, a vida à fadiga depende essencialmente do número de ciclos de carga aplicados ao material testado. Por esse motivo, trabalhar com a máquina de ensaios de materiais a uma freqüência elevada traz vantagens de redução de tempo e custo dos ensaios, sem interferir nos resultados. A aplicação da carga pode ser repetida milhões de vezes, em freqüências típicas de até cem vezes por segundo para metais. Para se atingirem estas freqüências, relativamente altas para um teste de fadiga, é necessário um sistema de controle eficiente. Nesta dissertação, técnicas de controle por aprendizado são desenvolvidas e aplicadas a uma máquina de ensaios de materiais, permitindo a aplicação de carregamentos de amplitude variável em alta freqüência. A metodologia proposta consiste em fazer um controle do tipo bang-bang, restringindo à servo-válvula do sistema a trabalhar sempre nos seus limites extremos de operação, i.e., procurando mantê-la sempre completamente aberta em uma ou outra direção. Devido à dinâmica do sistema, os pontos de reversão devem ficar antes dos picos e vales de força ou tensão desejada. O instante de reversão é um parâmetro que depende de diversos fatores, como a amplitude e carga média da solicitação, e também é influenciado por zonas mortas causadas, e.g., por folgas na fixação dos corpos de prova. Para que a servo-válvula trabalhe no limite de seu funcionamento, o algoritmo de aprendizado obtém os instantes ótimos para as reversões, associados a variáveis adimensionais com valores entre 0 e 1, armazenados em tabelas específicas para cada tipo de carregamento. A lei de aprendizado preenche e atualiza constantemente os valores das tabelas durante a execução dos testes, melhorando a resposta do sistema a cada evento. Apresentam-se a modelagem dinâmica de uma máquina servohidráulica e de sua malha de controle, e simulações comparando o controle PID com o controle por aprendizado proposto. A validação experimental é feita em uma máquina servo-hidráulica de ensaios de fadiga. Para este fim, um software de controle em tempo real foi especialmente desenvolvido e implementado em um sistema computacional CompactRIO. Os resultados demonstram a eficiência da metodologia proposta. / [en] Hydraulic systems are used where relatively high forces and torques are required, or when high response speeds are necessary. They are used in industrial systems, robotics, movement simulators, automated plants, ore exploration, presses, and especially in fatigue testing systems. Fatigue tests are usually performed on servo-hydraulic systems, in order to predict the behavior of materials and their life in service. Fatigue tests are almost always independent of the loading frequency. For a given material and magnitudes of alternate and mean stresses, the fatigue life depends essentially on the number of applied load cycles on the tested material. For this reason, working with the material testing machine at high frequencies brings the advantages of reduction in time and cost, without altering the results. The application of the load can be repeated millions of times, in frequencies of up to one hundred times per second for metals, or even more. To achieve such frequencies, relatively high for a fatigue test, it is necessary to use an efficient control system. In this thesis, learning control techniques are developed and applied to a materials testing machine, allowing the application of constant or variable amplitude loads in high frequency. The proposed methodology consists of implementing a bang-bang type control, restricting the system servo-valve to always work at its extreme limits of operation, i.e., always keeping it completely open in one or the other direction. Due to the system dynamics, the reversion instant must happen before achieving the peaks and valleys of desired force (or stress, strain, etc.). The reversion instant is a parameter that depends on several factors, such as the alternate and mean loading components. It is also influenced by dead zones caused, e.g., by the slack in the mounting between a CTS specimen and the machine pins. As the servo-valve works in its limits of operation, the learning algorithm tries to obtain the optimal instants for the reversions, associating them to a non dimensional variable with values between 0 and 1, stored in specific tables. The learning law constantly updates the values of the table during the execution of the tests, improving the system response. In this work, the dynamic modeling of a servo-hydraulic machine is presented, together with its control scheme. Simulations are performed to compare results from PID and learning controls. The experimental validation is made using a servohydraulic testing machine. For this purpose, real time control software is developed and implemented in a CompactRIO computational system. The results demonstrate the efficiency of the proposed methodology.

[pt] O controle de empuxo vetorial (TVC) é usado para o controle de atitude de foguetes aeroespaciais. No caso de propulsão usando combustível líquido, tradicionalmente o bocal é conectado ao corpo do foguete através de uma junta cardânica. Dois atuadores hidráulicos são colocados ao redor do bocal para controlar sua orientação. Nesta tese, o TVC é tratado como uma plataforma robótica de base fixa. Ao invés de usar servo-válvulas comerciais para controlar os atuadores, uma nova válvula de controle é proposta. Primeiro uma plataforma cardânica é considerada com transdutores de posição angular medindo o deslocamento da cruzeta da junta. Em seguida, uma nova configuração da plataforma é proposta substituindo o cardan por uma junta homocinética. Neste caso, a realimentação da posição da plataforma é feito usando um estimador de atitude em tempo real. Este estimador é um filtro complementar baseado em matrizes de orientação que coleta dados de uma central inercial (IMU). A modelagem do sistema começa com a cinemática. Na sequência, a modelagem dinâmica utiliza a formulação de Newton-Euler para obter a equação de movimento. A modelagem do sistema hidráulico é apresentada com o modelo da nova válvula de controle e do atuador. Inicialmente, um controlador puramente proporcional é proposto. Durante a validação experimental é mostrado que devido as características do sistema de atuação, mesmo este simples controlador é preciso e confiável. Em seguida é demonstrado um método para avaliar outras estratégias de controle. A comparação entre a plataforma cardânica e homocinética mostra que, nas condições analisadas, ambas têm um comportamento dinâmico similar. Nas duas configurações da plataforma o sistema se mostrou preciso e confiável. / [en] Thrust Vector Control (TVC) is used for the attitude control of spacecrafts. In the case of liquid-propellant fuel, the nozzle is traditionally connected to the rocket frame through a gimbal. Two hydraulic actuators are placed around the nozzle to control its orientation. In this Thesis, TVC is treated as a fixed base robotic platform. Instead of using commercial servo-valves to control the actuators, a novel control valve is proposed. First a gimbaled platform is considered with two angular position transducers to measure the angular displacement of the joint crosshead. Then, a homokinetic platform configuration is proposed replacing the gimbal by a constant velocity joint. In this case, the platform position feedback is done using a real-time attitude estimator. The estimator is a complementary filter based on orientation matrices that collects data from an inertial measurement unit (IMU). The modeling of the system begins with kinematics. Then, the dynamic modeling uses the Newton-Euler formulation to obtain the equation of motion. The modeling of the electro-hydraulic system is presented with the model of the novel control valve and the linear actuator. Initially, a full proportional controller is proposed. During the experimental validation it is shown that due to the characteristics of the actuation system, even this simple controller is accurate and reliable. Thereafter, method is demonstrated to evaluate novel control strategies. The comparison between the gimbaled and homokinetic platform shows that, under the analyzed conditions, they have a similar dynamic behavior. In both platform configurations the system is accurate and reliable.

Orientador: Edevar Luvizotto Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:41:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anjo_LuizFernandoResendedosSantos_D.pdf: 3588080 bytes, checksum: 122271523488dc8a40a0d509bd1b0cf8 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este texto descreve as etapas que objetivam a utilização da estrutura originalmenteproposta por Todini e Pilati no chamado método gradiente (MG), utilizado para análise em regime permanente em instalações a condutos forçados, na formulação de um modelo dinâmico inercial rígido (MDIR), para a análise de escoamentos transitórios lentos neste tipo de instalação. São apresentadas as bases teóricas para esta nova modelação, justificadas através do equacionamento geral do escoamento fluido em condutos forçados. Os resultados obtidos pelo MDIR são comparados com os resultados obtidos pelo programa EPANET que utiliza o método gradiente. Discussões a respeito da importância da incorporação do efeito de inércia são apresentadas através de um estudo de casos, no caso de modelação hidráulica, e para análises de qualidade decorrentes desta. / Abstract: This research describes the stages which aim the use of the original structure proposed by Todini and Pilati in the so called gradient method (GM), used in the analysis in steady state of pipe networks, in the formulation of an inertial rigid dynamic model (IRDM) to analyse slow transients in this type of installation. The theoretical bases are presented for this new method, justified by the general equation of fluids flow in pipes networks. The results obtained by the MDIR are compared to the results obtained in the EPANET program, which uses the gradient method. Discussion on the importance of the incorporation of the inertia effect are presented through a study case of hydraulic modelation and for quality analysis which derived from it. / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

[pt] O estudo de fenômenos transitórios em sistemas hidráulicos está presente em diversos ramos da engenharia, encontra-se na área de hidrelétricas e na indústria do petróleo. O presente trabalho apresenta uma análise comparativa deste fenômeno utilizando três abordagens de modelagem distintas: o clássico método das características, a técnica de grafos de ligação e o tratamento através do fluxo de potência. No caso do método das características emprega-se o procedimento proposto por Streeter. Na modelagem através de grafo de ligação adota-se a analogia generalizada entre os sistemas fluido, mecânico e elétrico. Na representação pelo fluxo de potência acopla-se módulos previamente desenvolvidos considerando as relações de causa e efeito entre os componentes de um sistema. Todos os métodos foram implementados em Matlab e foram testados e comparados a partir de simulações em dois sistemas simples compostos de um reservatório, linha fluida e válvula. Os resultados obtidos através da metodologia de fluxo de potência aproximam-se dos encontrados pelas abordagens tradicionais. / [en] The study of transitory phenomena in hydraulic systems is present in several branches of the engineering, in the hydroelectric power stations area and in the petroleum industry. The present work introduce a comparative analysis of this phenomenon using three approaches of distinct modeling: the classic characteristics method, the technique of bond graphs and the treatment through the power flow. In the case of characteristics method is used the procedure proposed by Streeter. In the modeling through bond graphs is adopted the generalized analogy among the fluid, mechanic and electric systems. In the representation by power flow modules previously developed are coupled considering the cause and effect relationships between components of one system. All methods were implemented in Matlab and were tested and compared from simulations in two simple systems composed of a reservoir, fluid lines and valve. The results obtained through the methodology of power flow are near of the discoveries by the traditional approaches.

Orientador: Edevar Luvizotto Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T09:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArandaSaldana_EdwinAntonio_M.pdf: 1687985 bytes, checksum: 0c5e968a32c41fdf3cc83eca866e6ea6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho apresenta as bases para a elaboração de um modelo hidráulico computacional baseado na filosofia de programação orientada por objetos (POO) para o tratamento de problemas de escoamento de fluidos em condutos forçados em regime permanente e transitório. Na modelação hidráulica foi empregado um modelo dinâmico inercial elástico com solução através do Método das Características (MOC). Os estudos de casos apresentados mostram o potencial da ferramenta proposta para a análise de escoamentos de instalações hidráulicas em condutos forçados / Abstract: The present work shows the basis for the elaboration of a computational hydraulic model based on the object oriented programming (POO) philosophy for the management of flow problems such as flow rate in pipe systems in steady and unsteady states. The hydraulic modeling is based on the inertial dynamic model with solved through the Method of Characteristics (MOC). The different cases of studies presented in this dissertation show the potential of this tool proposal for the analysis of pipe flow installations in hydraulic systems / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Paulo Vatavuk / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T08:47:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_EdsonVictorde_M.pdf: 1243495 bytes, checksum: 65a1b651d2f304cfca69e91ab51e9514 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O estudo do transitório hidráulico em condutos forçados tem grande relevância em projetos de sistemas de tubulações. A quantificação das pressões máximas e mínimas é de fundamental interesse para o projetista, a fim de que este possa dimensionar a tubulação e/ou prever dispositivos de proteção, cuja finalidade é amortecer as variações de carga, prejudiciais à vida útil da instalação. Neste trabalho optou-se pelo estudo de um destes dispositivos, o reservatório hidropneumático, que protege as instalações contra sobrepressões e subpressões, impedindo assim a descontinuidade do escoamento quando o sistema de bombeamento é desligado ou quando ocorre um fechamento rápido de válvula de bloqueio. O objetivo principal da presente pesquisa é o de formular tabelas e gráficos de aplicação para o pré-dimensionamento de reservatórios hidropneumáticos para a atenuação de transitórios hidráulicos em sistemas de condutos forçados, facilitando, desta maneira, o trabalho dos projetistas na escolha deste tipo de dispositivo de proteção de sistemas hidráulicos / Abstract: The evaluation of hydraulic transients is very important in the design of pipe networks. The determination of the maximum and minimum pressures is of great interest to the designer, so that he can size the pipes and/or design protection devices, with the objective of decrease head variations, that can decrease the instalation life. In this work, one of those devices was chosen for study, the air vessel, that protects the instalation against overpressures and underpressures, avoiding the interruption of the flow when the pumping system is turned off or when a valve closes too fast. The present work has the main objective of making charts and graphs of application for pre-sizing of air vessels to the mitigation of Waterhammer in pressure pipes by facilitating, in this way, the work of designers in choosing this type of protection of hydraulic systems / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Nelson Luís Cappelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Matos_Rafaelde_M.pdf: 3106025 bytes, checksum: 2cac9a3216fa59519a7f0746ec332829 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O crescimento da demanda por cana-de-açúcar e a necessidade de agilidade no processamento do produto, levou o setor agrícola a buscar sistemas de colheita de maior capacidade no campo. No entanto, as colhedoras ainda apresentam alguns pontos críticos em função da qualidade de trabalho devido aos diversos tipos de perdas do produto durante a colheita. A maioria das deficiências encontradas na colhedora podem ser eliminadas, ou pelo menos minimizadas, com a adoção de inovações tecnológicas que permitam a operação otimizada e precisa de diversos de seus subsistemas. Alguns sistemas da colhedora, como por exemplo o circuito do extrator primário, ainda não apresentam um projeto bem definido para os diferentes modelos de colhedoras. Por isso, para começar a haver uma melhora nesse circuito, a análise do consumo de potência de todo esse sistema de limpeza, com valores de potência consumida e instalada, poderia ajudar a entender melhor seu funcionamento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a demanda de potência hidráulica no motor hidráulico, instalado no extrator primário da colhedora de cana-de-açúcar, em condições de regime de operação da máquina, além de analisar a relação entre a potência instalada no circuito e a potência consumida. Para isso, instrumentaram-se dois modelos de colhedora e foram realizados quatro ensaios para aquisição de dados de vazão hidráulica e diferencial de pressão no motor hidráulico do extrator, considerando a máquina parada no pátio de uma oficina e operando em campo. Com a máquina parada, ou seja, sem fluxo mássico de cana e impureza proveniente da cana passando pelo ventilador, a potência consumida pelo motor foi de 14,75 kW para uma velocidade angular de 104,7 rad s-1. Já com a colhedora operando em campo, com fluxo mássico de matéria seca passando pelo sistema de limpeza, os resultados foram superiores ao dobro encontrado para os testes com a colhedora parada. Quando comparados à potência nominal instalada, apresentam valores de potência hidráulica consumida de 30 a 50% da potência nominal, o que indica o superdimensionamento de potência dos motores do extrator primário / Abstract: The growing demand of sugar cane and the need for agility in the processing of this product, the agricultural sector led to seek cropping systems with greater capacity in the field. However, the sugar cane harvesters still have some critical points depending on the quality of work due to various types of product losses during harvest. Most of the deficiencies found in the harvester can be eliminated, or at least minimized, with the adoption of technological innovations that allow an optimal operation of its various subsystems. Some systems of the harvester such as the circuit of the primary extractor, does not have a welldefined design for different models of harvesters. So to start an improvement in this circuit, the analysis of power consumption of its cleaning system, with values of power consumed and installed, could help to better understand its operation. The objective of this study was to evaluate the demand for hydraulic power of the hydraulic motor installed on the primary extractor of sugar cane harvesters in terms of machine operation system and analyze the relationship between the installed power in the circuit and power consumed. For this, two models of combines were used in four tests, that were performed for data acquisition of hydraulic flow and differential pressure in the extractor's hydraulic motor, considering the machine stopped in the courtyard and working in the field. With the machine stopped, in other words without mass flow of sugar cane and impurity passing through the fan, the power consumed by the motor was 14.75 kW with an angular velocity of 104.7 rad s-1. In the field operation with mass flow through the cleaning system, the results were more than twice found for the tests with the harvester stopped. When compared to the nominal power installed, the values of hydraulic power consumed ranged from 30 to 50% of rated output, which indicates the overestimation of the power in the primary motor of the extractor / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola