Estudo do consumo energético e de ar comprimido de um sistema pneumático de posicionamento

Abstract

O objetivo do trabalho desenvolvido é obter um método de cálculo para estimar o consumo de energia e de ar comprimido de um sistema pneumático acionado com controle de posicionamento em malha fechada. Para tanto, é realizada a modelagem física e matemática do consumo de energia de um atuador pneumático, considerando, entre outras variáveis, as pressões, temperaturas, e vazões de ar comprimido nas suas câmaras. Após, são realizados testes práticos com um sistema acionado por um módulo de controle utilizando a posição do pistão como sinal de realimentação. São adquiridos, também, os sinais de pressão das câmaras, de modo a poder calcular o consumo de energia do sistema montado em bancada. Por fim, os resultados são analisados criticamente, comparando os dados de consumo energético e de ar comprimido calculados através das experiências com os modelos do sistema, realizando ajustes e correções, e justificando as eventuais discrepâncias. Os resultados encontrados para o rendimento do sistema pneumático estão de acordo com os valores encontrados na bibliografia pesquisada.

The goal of this report is to develop a method to estimate the energy and air consumption of a pneumatic system driven by a closed-loop positioning control module. In order to do so, the physical and mathematical modeling of the energy consumption of a pneumatic actuator will be presented, taking into consideration the pressure, temperature, and flow of compressed air in its chambers, among other variables. Then, practical experiments are made with a system driven by a control module, using the position of the piston as a feedback signal. Air pressure on each chamber is also monitored, in order to be able to calculate the energy consumption of the system. Finally, the results are critically analysed, comparing the energy and air consumption calculated to the system models, making adjustments and corrections, and justifying any discrepancies. The results regarding the energy efficiency of the system agree with those found in the literature.