Sistema de Submissão de Resumos, I Encontro de Iniciação Científica - 2011 (ENCERRADO)

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Projeto de um sistema supervisor de falhas em células a combustível tipo PEM
Luis A.M. Riascos, David D. Pereira

Última alteração: 2011-09-13

Resumo


A busca por fontes de energia renováveis e não poluentes tem se intensificado nas últimas décadas por causa dos agravos cometidos contra o meio ambiente. A previsão de que o consumo de energia elétrica vai aumentar demasiadamente em um futuro próximo também aumenta a preocupação sobre o cenário ambiental mundial. Dentre as tecnologias de energia existentes, uma das mais promissoras é a célula a combustível, a qual fornece energia elétrica com alta densidade de carga e alta eficiência (tal como as baterias), mas sua autonomia é alta, pois gera energia enquanto houver combustível disponível (tal como os motores de combustão interna). Além disso, utiliza um combustível renovável (hidrogênio ou alguns combustíveis orgânicos) e tem baixa ou nenhuma emissão de poluentes, dependendo do tipo.

            Na faixa de 0 a 200 kW de carga, é preferível a aplicação das células a combustível tipo PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell, ou células a combustível tipo membrana eletrolítica polimérica). As PEMFCs utilizam hidrogênio puro como combustível, e geram energia a partir de uma reação entre hidrogênio e oxigênio, liberando apenas água e calor residual como subprodutos (portanto, não emitem poluentes). No entanto, para aumentar a confiabilidade desses equipamentos, é importante que haja um sistema de supervisão de falhas no sistema, o que permite agir corretivamente, na ocorrência de uma falha, de modo a evitar que vários componentes do sistema se danifiquem. Além disso, um detector de falhas diminui os custos de manutenção, indicando qual o subsistema danificado.

            Neste trabalho, construiu-se um sistema supervisor de falhas baseado na análise do comportamento das variáveis. Um estudo prévio indicou que cada uma das falhas estudadas (ruptura nas membranas eletrolíticas e falhas no sistema de refrigeração, no sistema de alimentação de hidrogênio e no ventilador do ar de reação) afetava as variáveis de forma única, de modo que um comportamento característico de todo o conjunto de variáveis eletrodinâmicas e térmicas (a saber: corrente, tensão, potência, temperatura e umidade relativa do ar de saída) poderia ser indicativo de uma determinada falha. Um sistema supervisor de falhas, que detecta mudanças no comportamento das variáveis e as associa a uma determinada falha, foi construído e testado. Os testes indicam que o sistema supervisor é confiável e detecta as falhas em tempo suficiente para uma tomada de ação corretiva.