Modelagem e análise de válvulas-cartucho

Abstract

Neste trabalho apresenta-se o estudo de dois protótipos de válvulas-cartucho: a primeira é uma válvula de controle direcional e a segunda, uma válvula de controle de vazão com compensação de pressão. Os protótipos foram fornecidos pela empresa BOSCH REXROTH GROUP, a qual mantém parceria com o Laboratório de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina. O trabalho inicia com a apresentação das válvulas-cartucho, abrangendo seu princípio de operação e as características pertinentes. A importância das válvulas-cartucho deve-se ao fato de proporcionarem sistemas compactos com redução no custo e no tempo de instalação do sistema, podendo substituir válvulas mais tradicionais como a válvula de carretel deslizante para certas faixas de operação. Um modelo matemático não-linear é proposto para cada protótipo sendo empregados para obtenção dos resultados teóricos através de simulação numérica. Complementarmente são apresentados determinados fenômenos físicos que exercem influência significativa no projeto e desempenho dos componentes hidráulicos. Por meio de uma bancada de testes valida-se o modelo estático e dinâmico da válvula direcional, possibilitando a obtenção dos coeficientes e a avaliação de aspectos específicos do componente. Por sua vez, os resultados teóricos para a válvula de controle de vazão são analisados e comparados com os resultados experimentais para três faixas distintas de operação na condição de regime permanente. A análise dos resultados possibilita a identificação e a determinação da influência dos principais parâmetros.