ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL PULSANTE PARA BAIXOS NÚMEROS DE ...
CONTROLADORES - Essel Eletromecânicaessel.com.br/cursos/material/05/scap16.pdf · O ar e os gases...
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CONTROLADORESCONTROLADORES
PneumáticosHidráulicosEletrônicos
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Comparação entre sistemas Comparação entre sistemas pneumáticos e hidráulicospneumáticos e hidráulicos
O ar e os gases são compressíveis, enquanto o óleo é incompressívelO ar é desprovido de propriedades lubrificantes e sempre contém vapor de água. O óleo funciona como fluido hidráulico e também lubrificanteA pressão de operação normal de sistemas pneumáticos é muitíssimo mais baixa do que a dos sistemas hidráulicosAs potências de saída dos sistemas pneumáticos são consideravelmente menores do que as dos sistemas hidráulicos
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A precisão dos sistemas pneumáticos é deficiente nas baixas velocidades, enquanto a precisão dos atuadores hidráulicos pode ser satisfatória em todas as velocidadesEm sistemas pneumáticos, a fuga externa é permissível até certo ponto, mas a fuga interna deve ser evitada porque a diferença depressão é um tanto pequena. Nos sistemas hidráulicos, a fuga interna é permissível até certo ponto, mas a fuga externa deve ser evitadaNão são requeridas tubulações de retorno em sistemas pneumáticosque utilizam ar, mas elas são sempre necessárias em sistemas hidráulicosA temperatura de operação normal em sistemas pneumáticos é de 5° a 60°C (41°F a 140°F). O sistema pneumático, no entanto, pode ser operado na faixa de 0°C a 200°C (32°F a 392°F). Os sistemas pneumáticos são insensíveis às variações de temperatura, em contraste com sistemas hidráulicos, onde o atrito dos fluidos devido à viscosidade depende grandemente da temperatura. A temperatura de operação normal nos sistemas hidráulicos é de 20°C a 70°C(68°F a 158°F) Sistemas pneumáticos são a prova de fogo e de explosão, enquanto que sistemas hidráulicos não o são
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Sistemas PneumáticosSistemas Pneumáticos
ei mmdtdm
&& −= imdtdV &=ρ
TRpTmRpvgás
gás =⇒= ρ
Rpp
dtdp
TRV oio
gás
−=
ioo ppdtdpRC =+
11
)()(
+=RCssP
sP
i
o
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Amplificadores pneumáticos Amplificadores pneumáticos bocalbocal--palhetapalheta
Ps = 20 psig (1,4 bar)do = 0,01 in = 0,25 mmdb = 0,016 in = 0,4 mm
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Princípio da Transmissão Princípio da Transmissão PneumáticaPneumática
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Resistências PneumáticasResistências Pneumáticas
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Transmissor de pressãoTransmissor de pressão(d/p CELL)(d/p CELL)
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Controlador PneumáticoControlador Pneumático
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Relés PneumáticosRelés Pneumáticos
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Relés pneumáticosRelés pneumáticos
Relé tipo com dreno
Relé tipo sem dreno
Relé de ação reversa
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Exemplo de sistema de Exemplo de sistema de controlecontrole
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Controlador ligaControlador liga--desligadesliga
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Controlador Proporcional Controlador Proporcional PneumáticoPneumático
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xKpb 1=
zKpb 2= zKpc 3=
KxxKKKp
KKp bc ===
2
31
2
3
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yKAp sc =
ybaae
babx
+−
+=
No fole
Para o movimento da palheta
p
s
c K
KA
baaK
Kbab
sEsP
=
++
+=1)(
)(
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Controlador pneumático sem Controlador pneumático sem mecanismo de retroaçãomecanismo de retroação
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Controlador proporcional Controlador proporcional pneumático tipo balanço de pneumático tipo balanço de forçaforça
pe
c KkA
AAsPsP
=−
−=
11
)()(
1
12
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Válvula Válvula atuadora atuadora pneumáticapneumática
kxxbxmApc ++= &&&
Desprezando a força devido a massa e ao atrito
kxApc =
cc
KkA
sPsX
==)()(
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Se a vazão for proporcional ao deslocamento x
qKsXsQ
=)()(
cc
KsPsX=)()(
vqcc
KKKsPsQ
==)()(
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Princípio básico para obtenção Princípio básico para obtenção das ações de controle das ações de controle derivativa e integralderivativa e integralO princípio básico para gerar uma ação de controle
desejada é inserir o inverso da função de transferência desejada no caminho de retroação
)()(1)(
)()(
sHsGsG
sRsC
+=
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1)()( >>sHsGSe Então
)(1
)()(
sHsRsC=
Por exemplo:Se for desejada ação de controle proporcional mais derivativa, insere-se um elemento que possui função de transferência integradora
11+Ts
no caminho de retroação
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Controle proporcional + Controle proporcional + derivativoderivativo
Controle pneumático proporcional
Diagrama de blocos
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111)(
)(
+++
+=
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
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11
1>>>
++ RCskA
baKa
s1
11)()(
+++
+=
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
)1()()( sTKsEsP
dpc +=
aAbkK s
p = RCTd =
)1(
11)(
)(+=
++
+= RCsaAbk
RCskA
baKa
Kbab
sEsP s
s
c
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Controle proporcional + Controle proporcional + integralintegral
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+−
++
+=
1111)(
)(
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
11
11 >>
+−
+ RCskA
baKa
s
+−
+
+=
111)(
)(
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
+=
RCsaAbK
sEsP sc 11)()(
+=sT
KsEsP
ip
c 11)()(
aAbkK s
p = RCTi =
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Controle proporcional + Controle proporcional + integral + derivativointegral + derivativo
( ))1)(1(
1)()(
++−
++
+=
CsRCsRsCRCR
kA
baKa
Kbab
sEsP
id
di
s
c
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aAbkK s
p =definindo CRT ii = CRT dd =
di TT >>( ) 1)1)(1(>>
++−
+ sTsTsTT
kA
baKa
id
di
se
( )( )( )
( )sT
sTsTsTTaAbk
sTTsTsT
aAbk
sEsP
i
diids
di
idsc 111)()( 2 +++
=−
++=
++= sTsT
KsEsP
di
pc 11)()(