Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009Tradicionalmente, 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
