Proposta de uma biblioteca em Modelica para simulação de circuitos pneumáticos

Resumo

A linguagem Modelica surge em 1996 e é uma POO (Programação Orientada a Objetos), que permite a reutilização de elementos programados individualmente. Devido a essa característica, tornou-se uma linguagem ideal para a modelagem de vários sistemas físicos e matemáticos, incluindo áreas da Engenharia como a hidráulica, eletrônica e química. O software OMedit utiliza a linguagem Modelica, mas ainda carece de uma biblioteca pneumática. Este trabalho, portanto, propõe a criação de uma biblioteca computacional de elementos pneumáticos, assim como a validação de diversos modelos matemáticos utilizados. Foi realizada uma revisão bibliográfica com o objetivo de identificar as principais equações que regem os componentes pneumáticos. Foram discutidos o comportamento da vazão em massa através de válvulas solenoides, como também a dinâmica das pressões nas câmaras dos atuadores pneumáticos ao longo do tempo. Depois de modelados computacionalmente cada um dos elementos no software, experimentos no laboratório foram realizados para a coleta de dados empíricos para obter não só o comportamento das partes como também os parâmetros que serão utilizados nos modelos computacionais. Uma placa de aquisição de dados foi utilizada junto com transdutores de pressão e posição para obter o comportamento dos componentes ao longo do tempo. Houve a necessidade de um tratamento de dados como o descarte de leituras de ruídos, devido aos instrumentos de medição utilizados, e um levantamento de aproximações polinomiais para a aplicação de métodos matemáticos de minimização de erros. Por fim, foram simulados e obtidos com êxito curvas características da pressurização de um reservatório e avanço e retorno de um atuador pneumático computacionalmente, com as curvas experimentais e teóricas comparadas para expor o grau de exatidão obtido. Com isso, obtém-se uma ferramenta para a simulação computacional de um atuador pneumático utilizando-se linguagem Modelica, bem como a proposta de uma biblioteca pneumática para o OMedit.