PPGEE

Programa de Pós-graduação
em Engenharia Elétrica

UFRGS

Defesa Pública da Dissertação de Mestrado do Engenheiro Eletricista Yi Chen Wu

Data: 10/05/2019 - sexta-feira
Horário: 14h00min
Local: Salão de Eventos do Instituto Eletrotécnico da UFRGS (Av. Osvaldo Aranha, nº 103 - 1º andar - Campus Centro)

Banca examinadora:

Prof. Dr. Bernardo Pinheiro de Alvarenga, Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação (EMC) – UFG
Prof. Dr. Eduardo André Perondi, PROMEC-UFRGS
Prof. Dr. Ály Ferreira Flores Filho, PPGEE-UFRGS
Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto Eckert - PPGEE - UFRGS

Título da Dissertação: "ESTUDO MULTIFÍSICO DE ATUADOR ELETROMAGNÉTICO LINEAR PARA ROBÔ DE INSPEÇÃO DE TUBULAÇÕES"

Resumo:
"O presente trabalho apresenta o estudo de uma topologia inovadora de robô que emprega um atuador eletromagnético linear a ímãs permanentes como dispositivo responsável pela locomoção. O robô é destinado a aplicações de inspeção interna de tubulações utilizadas na extração de petróleo no mar. Logo, o atuador eletromagnético deve ser capaz de produzir força e se locomover imerso em óleo dentro da tubulação. Portanto, foi proposto um mecanismo de autotravamento que se adapta à estrutura do atuador, que permite realizar a locomoção e que pode tracionar cargas elevadas. O projeto foi desenvolvido considerando um estudo de caso no qual o diâmetro interno da tubulação é de 4,0 polegadas e a temperatura do óleo pode variar de 4 a 100 °C. Assim, o robô deve ter formato tubular e obedecer a diversas restrições dimensionais e requisitos de projeto. Diante dos requisitos e restrições verificou-se que, para a aplicação, um parâmetro importante de projeto é a alta densidade de força do atuador, pois este deve tracionar, além da própria massa, a carga de um cabo umbilical responsável por alimentar o robô e outros equipamentos de monitoramento. A topologia do atuador foi definida, baseada em estudo bibliográfico, a fim de se obter elevada densidade de força. Para fins de avaliação de força produzida pelo atuador, foi desenvolvido um método analítico baseado no Tensor de Stress de Maxwell para realizar o dimensionamento básico de atuadores lineares tubulares ou cilíndricos. Uma análise mais refinada foi realizada por meio de simulação numérica com método dos elementos finitos de forma paramétrica utilizando a ferramenta computacional ANSYS Eletrocnics®. Adicionalmente, como é prevista uma elevada amplitude térmica, um modelo numérico foi implementado para avaliar a distribuição do campo de temperatura e a dinâmica do fluido, pois é considerado o deslocamento do atuador dentro do mesmo. Por fim, foi desenvolvido um modelo multifísico numérico que possibilita avaliar o desempenho do atuador considerando a influência dos fenômenos eletromagnéticos e térmicos acoplados. A análise multifísica permite determinar os limites de carregamento elétrico, consequentemente a capacidade de produção de força, impostos pela máxima temperatura de operação no atuador.

Palavras-chave: atuador eletromagnético linear, atuador de ímãs permanentes, atuador tubular, robô de inspeção de tubulação, alta densidade de força, estudo multifísico."