Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José Manuel de Araújo Baptista Mendonça

Tese de mestrado. Estruturas de Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-09-26T22:48:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Laertty Moraes Cavalcante.pdf: 2451475 bytes, checksum: f80f0b25ffccd48452dc917055d97238 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-19T20:36:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Laertty Moraes Cavalcante.pdf: 2451475 bytes, checksum: f80f0b25ffccd48452dc917055d97238 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-19T20:36:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Laertty Moraes Cavalcante.pdf: 2451475 bytes, checksum: f80f0b25ffccd48452dc917055d97238 (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Máquinas com componentes girantes interligados estão presentes em muitos sistemas mecânicos quer sejam ligados a mobilidade ou às aplicações industriais. As bancadas didáticas são instrumentos de grande utilidade para o alinhamento dos conhecimentos teóricos com a realidade das execuções práticas de problemas na engenharia. Nos cursos de graduação em engenharia mecânica, a grande maioria das universidades não dispõe destas bancadas didáticas para aulas práticas em análise das vibrações em máquinas rotativas, as quais são provocadas por diversos fatores, entre eles o desalinhamento e desbalanceamento. Este trabalho teve por objetivo o projeto, fabricação, montagem e teste de uma bancada didática para simulações de problemas em máquinas rotativas com aplicações em cursos e disciplinas acadêmicas. Na verificação funcional do projeto foram realizadas várias medições de vibração e potência consumida, nas condições de máquina alinhada e balanceada e posteriormente puramente desalinhada e puramente desbalanceada, buscando assim avaliar sua utilização no meio acadêmico. Os resultados encontrados nas análises realizadas são coerentes com literaturas referenciadas. Nesse sentido, concluiu-se que esta bancada é viável para aplicações didáticas contribuindo na formação dos discentes que a partir da realização de experimentos adquirirão conhecimento para posterior diagnóstico em máquinas rotativas, ressaltando dessa forma a sua importância na aplicação de conhecimentos teóricos e práticos junto ao discente. / Machines with interconnected rotating components are present in many mechanical systems whether linked to mobility or industrial applications. The didactic workbenches are very useful instruments for the alignment of theoretical knowledge with a reality of practical executions in engineering problems. In undergraduate courses of mechanical engineering, a large majority of universities do not have didactic workbenches for practical classes in vibrations analyzes of rotating machines caused by various factors such as misalignment and unbalanced. The objective of this work was modeling, manufacture and test a didactic workbench for simulations of problems in rotating machines with applications in courses and academic subjects. In the validation of the project, several measurements of vibration and consumed power were employed, being a machine aligned and balanced and later purely misaligned and purely unbalanced, looking for its use in the academic environment. The results founded in the analyzes carried out are consistent with literature already referenced. Therefore, it was concluded that the workbench is proper for didactic applications contributing in the training of the students that from the realization of experiments to acquire knowledge for later diagnosis in rotary machine, thus highlighting, their application of theoretical and practical knowledge to the student.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Estrutural, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José Fernando Dias Rodrigues

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

O projeto de bombas centrífugas verticais de poço úmido tem forte dependência do arranjo de cada planta. Cada situação torna-se assim um projeto particular e exige uma mútua cooperação entre os fabricantes do equipamento, responsáveis pelo projeto e testes das bombas, e os proprietários e montadores das plantas, responsáveis pela montagem e instalações das bombas verticais e respectivas tubulações no campo. Após uma ampla pesquisa bibliográfica, evidenciou-se a ausência de uma metodologia de projeto estrutural que contemple de forma integrada o projeto estrutural de todas as partes envolvidas, isto é, as bombas, as estruturas e os edifícios onde elas são instaladas. Para o desenvolvimento da dissertação, as bombas verticais foram divididas em três partes: corpo de sucção, coluna e corpo superior. Foram analisados três casos de estudo por meio de modelagem por elementos finitos. Ficou evidenciada a necessidade de uma metodologia de projeto estrutural, baseada na identificação dos problemas e das suas causas e de alternativas estruturais mais adequadas para eliminá-los ou reduzi-los. Considerando a dificuldade de testar estas bombas numa bancada de testes do fabricante, montadas de modo similar ao que trabalharão no campo e o fato de que resolver problemas destas bombas no campo é muito difícil e em certos casos até mesmo impossível, ficou evidenciado que a metodologia de projeto estrutural proposta constitui um conjunto de recomendações de grande importância nas aplicações de bombas centrífugas verticais de poço úmido. O desenvolvimento foi feito de modo geral, mas esta metodologia pode e deve ser utilizada em centrais nucleares de potência. / In the structural design of wet sump vertical centrifugal pumps, there is a strong dependence on the arrangement of each plant. Therefore, for each plant there is a particular design that requires mutual cooperation between equipment manufacturers, responsible for the design and testing of the pumps, and the plants and facilities owners and builders involved in the installation of vertical pumps and connected pipes in field. After an extensive literature search, it has been concluded that there was a lack of a structural design methodology that addresses in an integrated structural design of all parts involved, ie, pumps, structures and buildings where they are installed. To develop the dissertation, vertical pumps were divided into three parts: the suction body, column and discharge body. Three study cases were analyzed using finite element modeling. It has been clear out it is necessary a structural design methodology based on identification of problems and their causes and structural alternatives more appropriate to eliminate or reduce them. Considering the difficulty of testing these pumps in the factory test bed, assembled similarly to that in field, and the fact that to solve problems on the field is very difficult and, in some cases, even impossible, it became evident that the structural design methodology proposed is a set of recommendations of great importance in applications of wet sump vertical centrifugal pumps. The development was done in general, but this methodology can and should be used in nuclear power plants.

Submitted by ANDRÉ LUIS VINAGRE PEREIRA null (andreluisvp@gmail.com) on 2018-03-29T18:17:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado Final.pdf: 7001331 bytes, checksum: 858704904256f11c8131d5f17bd44a78 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-02T12:53:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_alv_me_ilha.pdf: 7001331 bytes, checksum: 858704904256f11c8131d5f17bd44a78 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T12:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_alv_me_ilha.pdf: 7001331 bytes, checksum: 858704904256f11c8131d5f17bd44a78 (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na manutenção preditiva, as análises dos sinais de vibração e das partículas do óleo são frequentemente utilizadas para o diagnóstico de falhas em redutores, porque elas contêm informações das condições de seus elementos mecânicos. Os sinais de vibração de um redutor geralmente têm muito ruído e a relação sinal-ruído é tão baixa que a extração de informações dos componentes do sinal é muito difícil, especialmente em situações práticas. Uma das soluções para este problema é a aplicação de técnicas de processamento do sinal para facilitar a obtenção de informações. Neste trabalho, uma técnica de cancelamento de ruído, a média temporal síncrona (TSA), e outra técnica da transformada contínua de wavelet de Morlet foram desenvolvidas para extração de recursos e diagnóstico de diferentes tipos de danos locais da engrenagem. Estas técnicas são aplicadas em sinais medidos em uma bancada experimental, que consiste em um par engrenado acoplado a um motor e a um gerador. Outro método para monitorar o estado do sistema é pela análise de partículas presente no óleo provenientes do desgaste das engrenagens. Avaliando a quantidade, formato, tamanho e material das partículas é possível obter informações das condições do equipamento e do tipo de desgaste ocorrido. Neste trabalho, foram feitas a análise do óleo pelas técnicas da ferrografia e contagem de partículas. A parte experimental deste trabalho foi dividida em dois experimentos. No primeiro experimento as condições de um par engrenado durante toda a sua vida útil foi monitorada, enquanto que no segundo experimento, um entalhe foi feito na raiz do dente simulando uma trinca por fadiga. A análise das partículas de óleo mostrou quais tipos de desgastes estava ocorrendo e a técnica da transformada contínua de wavelet mostrou-se precisa na identificação de falhas em dentes de engrenagens, sendo possível indicar em qual dente a falha estava se desenvolvendo. / At the predictive maintenance, the vibration signals analysis and oil particles analysis are frequently used to diagnose failures in a gearbox, because they contain information about the condition of its mechanic’s elements. The vibration signals of a gearbox usually have a lot of noise and the ratio ‘signal-noise’ is very low, making the extraction of information from the signals component very hard, especially in a practical situation. One of the solutions to this problem is the application of technics of signal processing, to improve the collection of information. At this study, a technique of noise cancellation, Temporal Synchronous Average (TSA) and another technique called continuous transform with the Morlet wavelet were executed for the extraction of resources and diagnostics of different type of gears local damages. Those methods are applied to signals measured on an experimental test stand, consisting of a gearbox with an engine and a generator. Another method for monitoring system wear is by analyzing wear particles in the oil generated due to the wear on the gears. By evaluating the quantity, shape, size and material of the particles it is possible to obtain information about the conditions of the equipment and the type of wear that has occurred. During this work, it was done the analysis of the oil by the techniques of ferrography and particle counting. The experimental part of this study was divided into two experiments. On the first experiment was monitored the conditions of a couple meshed throughout its useful life and in the second was made a notch in the root of the tooth simulating a crack by fatigue. The analysis of the oil particles showed what types of wear was occurring and the technique of the continuous wavelet transform was accurate in the identification of defects in gear's teeth, and it was possible to indicate which tooth was failing.

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Resumo: Na manutenção preditiva, as análises dos sinais de vibração e das partículas do óleo são frequentemente utilizadas para o diagnóstico de falhas em redutores, porque elas contêm informações das condições de seus elementos mecânicos. Os sinais de vibração de um redutor geralmente têm muito ruído e a relação sinal-ruído é tão baixa que a extração de informações dos componentes do sinal é muito difícil, especialmente em situações práticas. Uma das soluções para este problema é a aplicação de técnicas de processamento do sinal para facilitar a obtenção de informações. Neste trabalho, uma técnica de cancelamento de ruído, a média temporal síncrona (TSA), e outra técnica da transformada contínua de wavelet de Morlet foram desenvolvidas para extração de recursos e diagnóstico de diferentes tipos de danos locais da engrenagem. Estas técnicas são aplicadas em sinais medidos em uma bancada experimental, que consiste em um par engrenado acoplado a um motor e a um gerador. Outro método para monitorar o estado do sistema é pela análise de partículas presente no óleo provenientes do desgaste das engrenagens. Avaliando a quantidade, formato, tamanho e material das partículas é possível obter informações das condições do equipamento e do tipo de desgaste ocorrido. Neste trabalho, foram feitas a análise do óleo pelas técnicas da ferrografia e contagem de partículas. A parte experimental deste trabalho foi dividida em dois experimentos. No primeiro experimento as condições de um par engrenado d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: At the predictive maintenance, the vibration signals analysis and oil particles analysis are frequently used to diagnose failures in a gearbox, because they contain information about the condition of its mechanic’s elements. The vibration signals of a gearbox usually have a lot of noise and the ratio ‘signal-noise’ is very low, making the extraction of information from the signals component very hard, especially in a practical situation. One of the solutions to this problem is the application of technics of signal processing, to improve the collection of information. At this study, a technique of noise cancellation, Temporal Synchronous Average (TSA) and another technique called continuous transform with the Morlet wavelet were executed for the extraction of resources and diagnostics of different type of gears local damages. Those methods are applied to signals measured on an experimental test stand, consisting of a gearbox with an engine and a generator. Another method for monitoring system wear is by analyzing wear particles in the oil generated due to the wear on the gears. By evaluating the quantity, shape, size and material of the particles it is possible to obtain information about the conditions of the equipment and the type of wear that has occurred. During this work, it was done the analysis of the oil by the techniques of ferrography and particle counting. The experimental part of this study was divided into two experiments. On the first experiment was monitored the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Elevados níveis de vibração podem levar um equipamento à fadiga, e consequente quebra, podendo causar perdas de produção, problemas de fornecimento de material ou de serviço. Este trabalho desenvolveu um sistema para acionamento, aquisição e análise de uma bancada de ensaio de vibração em máquinas rotativas. O sistema proposto é composto por uma bancada com um motor fixo a uma plataforma, cujo eixo está acoplado a um rotor que pode sofrer desbalanceamento, através de inserção de massas. A rotação do eixo do motor é mensurada por um sensor indutivo, a vibração no mancal é monitorada por um acelerômetro. Para controle de acionamento e aquisição de dados foi utilizado o software LabVIEW. Esta bancada foi desenvolvida com a finalidade de estudar o comportamento dinâmico do rotor que está apoiado em mancais de rolamento. A estrutura montada permite simulação de falhas. Neste trabalho foi proposto o desbalanceamento de massa em um único plano, que é classificado como desbalanceamento estático. Este tipo de simulação foi escolhido também, visto que o rotor só possui um plano para desbalanceamento. Foram realizados experimentos que possibilitaram a detecção das falhas através do nível de vibração medido pelo acelerômetro e através da frequência do sinal de vibração foi comprovado que a amplitude significativa do espectro ocorre na frequência de rotação do equipamento, quando se trata de desbalanceamento. A bancada foi desenvolvida para ser utilizada no Laboratório de Vibrações Mecânicas da Universidade de Taubaté, porém as técnicas desenvolvidas podem ter aplicabilidade no ramo industrial, principalmente em manutenção preditiva. / High levels of vibration equipment can lead to fatigue and consequent breakage, may cause production losses, problems of supply of equipment or service. This study developed a system for triggering, acquisition and analysis of a bench test vibration in rotating machines. The proposed system consists of a bench with a motor fixed to a platform whose shaft is coupled to a rotor imbalance can suffer through insertion of mass. The rotation of the motor shaft is measured by an inductive sensor, vibration in the bearing is monitored by an accelerometer. To drive control and data acquisition software was used LabVIEW. This bench was developed in order to study the dynamic behavior of the rotor that is supported by ball bearings. The assembled structure allows fault simulation. This work proposes the unbalance mass in a single plane, which is classified as static unbalance. Such simulation was also chosen since the rotor has only one plan for unbalance. Experiments were performed which allowed the detection of faults through the vibration level measured by the accelerometer and by the frequency of the vibration signal has been proven that the amplitude of the spectrum of significant vibration occurs in the rotation frequency of the machine when it comes to unbalance. The bench has been developed for use in Mechanical Vibration Laboratory at the University of Taubate, but the techniques developed may have applicability in the industrial sector, especially in predictive maintenance.