Estudo das características comportamentais de válvulas proporcionais e seus efeitos nos posicionadores eletro-hidráulicos

Abstract

A dificuldade de projetar sistemas hidráulicos de controle de posição deve-se principalmente às variações e incertezas das características dinâmicas e estáticas dos componentes integrantes do sistema, sendo a válvula de controle contínuo direcional de grande importância e influência no desempenho do posicionador. Diante deste cenário, apresenta-se neste trabalho uma análise teórico-experimental do comportamento de válvulas proporcionais e de seus decorrentes efeitos em posicionadores eletro-hidráulicos. Utilizando como referência a sistematização de projeto preliminar de sistemas hidráulicos de controle de posição elaborada por Furst e De Negri (2002), verifica-se a necessidade de realizar um estudo detalhado das principais características de válvulas, tais como frequência natural, razão de amortecimento, coeficiente de vazão e ganho de pressão. Dado que estes sistemas eletro-hidráulicos são responsáveis por acionar e posicionar grandes cargas em determinados intervalos de tempo, também são analisadas características como frequência natural do cilindro e do sistema, as quais variam significativamente em condições operacionais de carregamento. A variação e influência destes parâmetros no comportamento dinâmico de posicionadores eletro-hidráulicos em malha fechada com controlador proporcional são avaliadas via simulação com modelos matemáticos implementados no software Matlab/Simulink. Com o auxílio de uma bancada de testes, denominada Plataforma de Hidráulica Proporcional, realiza-se a validação dos modelos propostos e verificação prática dos resultados obtidos por simulação. Os conhecimentos presentes neste estudo esclarecem e solucionam eventuais problemas no dimensionamento e desempenho dinâmico de um sistema projetado incorretamente. Propiciam, assim, o aperfeiçoamento de metodologias de projeto de sistemas hidráulicos de controle de posição.