Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:05:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270039.pdf: 8020501 bytes, checksum: fbcdb89faf6c354a7020a32af845d649 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicabilidade da técnica óptica shearografia para caracterizar a localização e profundidade de defeitos em materiais compósitos. Foi desenvolvido através de experimentos controlados tendo como base conjuntos de corpos de prova contendo falhas artificiais quadradas, propositalmente introduzidas entre as lâminas de um material compósito fabricado com resina epóxi e fibras de vidro unidirecionais e cruzadas. Defeitos de diferentes tamanhos foram dispostos em diferentes profundidades ao longo da espessura do material. O principal tipo de carregamento utilizado foi do tipo vibracional associado às técnicas de Média-Temporal, com iluminação contínua do laser para se obter a resposta da amplitude de modulação através de franjas de interferência e à técnica com iluminação Estroboscópica de forma a conseguir mapas das diferenças de fases referentes à superfície analisada. Foram produzidos conjuntos de corpos de prova com e sem falha de adesão artificialmente provocada. As respostas em freqüência foram relacionadas às profundidades das diferentes falhas. As relações freqüência x profundidade apresentaram bom comportamento, conforme descrevem as bibliografias consultadas. Também foram comparados os resultados obtidos através do modelamento matemático com os obtidos experimentalmente. Os resultados alcançados neste trabalho são encorajadores e abrem as portas para novos estudos com outros tipos de falhas e materiais compósitos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284638.pdf: 7449927 bytes, checksum: 4f8c5f93c7c2dfcd4bef6be0252663fd (MD5) / Nos estudos realizados na área de ensaios de compressores, pouco foi explorado até então no que concerne aos ensaios em condições extremas de operação. Neles, avaliam-se diversas variáveis do compressor - como torque, frequência rotacional, corrente de alimentação e temperatura do enrolamento do motor - operando sob condições adversas, como elevadas pressões de sucção e descarga, tensão diferente da nominal, dentre outras. Ao contrário dos ensaios de desempenho, nos quais as variáveis de interesse são controladas em valores estáticos, as grandezas nos ensaios em condições extremas assumem comportamentos transitórios. Visitas à empresa líder mundial no mercado de compressores herméticos evidenciaram que grande parte das bancadas empregadas nesses ensaios são de extremo baixo nível de automação, o que gera elevadas incertezas nos resultados e longos tempos de execução. A necessidade de ensaios rápidos, com boa repetitividade e baixa incerteza de medição, força a sua automação. Este trabalho apresenta soluções para a automação de ensaios de compressores operando sob condições extremas, apontando os sistemas de medição, atuadores e técnicas de controle e de processamento de sinais disponíveis. Foi realizada a automação de uma bancada de ensaios de partida e de tombamento de compressores, que são exemplos de ensaios em condições extremas. A escolha da bancada se deu pela importância fundamental desses ensaios, que estabelecem condições limites que o compressor suportará quando aplicado em um sistema de refrigeração. Como resultado, obteve-se uma bancada protótipo capaz de executar tais ensaios de forma automatizada - sem intervenção do operador. São apresentados resultados de ensaios, realizados com compressores de tamanhos distintos, que mostram que a automação trouxe ganhos significativos, metrológicos e operacionais, à bancada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-20T02:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:54:14Z : No. of bitstreams: 1 186282.pdf: 11015662 bytes, checksum: 7cb22db8cb00b0538366c36fc563b278 (MD5) / A globalização da economia faz com que a concorrência no mercado mundial torne-se cada vez mais acirrada, exigindo das indústrias confiabilidade nos produtos fabricados e disponibilizados para o mercado mundial. A metrologia tem papel fundamental e determinante na busca por essa confiabilidade do que se produz, sendo que um dos fatores primordiais a se destacar é a implantação de sistemas da qualidade por parte das indústrias. Para um país garantir a confiabilidade dos seus produtos fabricados, não basta que as indústrias façam o seu papel, é necessário que se obedeça a uma cadeia contínua de responsabilidades. Esta cadeia vem desde o órgão nacional responsável pela metrologia, passando pelos diversos laboratórios de serviços metrológicos credenciados, posteriormente pelos laboratórios existentes na indústria e por último as atividades exercidas no ambiente fabril da indústria. Neste trabalho propõe-se uma sistemática para a confiabilidade metrológica das medições realizadas no chão de fábrica (ambiente laboratorial e ambiente fabril), considerando a aplicação de ferramentas, para serem utilizadas na indústria, com funções educativa e executiva. A função educativa foi desenvolvida para atender uma demanda por conhecimentos, conceitos e interpretações de documentos relacionados às atividades metrológicas nas empresas. Está relacionada à caracterização das variáveis do processo de medição e às informações contidas nos certificados de calibração. A função executiva foi desenvolvida para introduzir ferramentas que agreguem valor às atividades já existentes atualmente nas empresas, facilitando tomadas de decisão. Está relacionada ao cálculo da incerteza do processo de medição e à adequação do intervalo de calibração dos sistemas de medição. Para a validação da sistemática desenvolvida, foram realizados dois estudos de caso. Estes estudos serviram para viabilizar a aplicação da sistemática proposta, identificar pontos de melhoria e de novos formatos para serem implantados, além de efetivar a praticidade e factibilidade de inserção do módulo no ambiente industrial. Os resultados alcançados dizem respeito à percepção, por parte das empresas, dos diversos fatores que influenciam o resultado da medição; interpretação dos certificados de calibração, para que compreenda-se o comportamento dos sistemas de medição, com o intuito de ser utilizado de maneira otimizada nas calibrações e medições realizadas; adequação dos intervalos de calibração; cálculo e avaliação da incerteza do processo de medição, aumentando a confiabilidade metrológica das medições realizadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-20T12:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 196651.pdf: 677316 bytes, checksum: 5b9119c699789e37d4cfee2a813016bc (MD5) / A competitividade característica do mercado globalizado exige das empresas significativos esforços para produzir com qualidade crescente a custos compatíveis, tendo como objetivo final satisfazer as necessidades dos clientes. Para que essa condição seja satisfeita, é necessário que as ações sejam intensificadas nas fases de concepção e planejamento do produto, sem que se descuide do processo de fabricação como um todo. Para tanto, métodos da garantia da qualidade têm sido aplicados com a finalidade de produzir certo na primeira vez, de melhorar continuamente os processos e de atingir a chamada qualidade classe mundial. Ferramentas estatísticas como o controle estatístico e a avaliação da capacidade de processos operam nessa direção e foram aplicadas numa indústria do ramo metalúrgico, com o intuito de melhorar a qualidade dos processos produtivos e, conseqüentemente, a qualidade dos produtos. O emprego dessas ferramentas em um ambiente fabril caracteriza estudos de caso que demonstram o valor agregado através da aplicação dessas ferramentas. A obtenção de processos sob controle estatístico e a redução da variabilidade dos processos em até 60 % são alguns dos resultados alcançados, suportados não apenas pelas ferramentas estatísticas mas também por meio da melhoria dos processos de fabricação e da geradora de informações: a metrologia. Neste ínterim, é salientada a importância de ter-se uma metrologia técnica e economicamente adequada ao serviço da garantia da qualidade dos processos produtivos. Isso envolve tanto a calibração de instrumentos como o desenvolvimento de programas para a garantia da qualidade das medições, que possibilitam assegurar que informações corretas sejam geradas e obter o sucesso na aplicação das ferramentas estatísticas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T14:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276395.pdf: 10140137 bytes, checksum: bbc8bc35d42b238ff06d8c7a6308c261 (MD5) / O motor elétrico empregado tem significativa participação no desempenho operacional de um compressor de refrigeração. Para diminuir custos e aumentar desempenho, há constante trabalho de P&D em compressores. Atualmente, uma linha de pesquisa em compressores que se destaca é a que busca redução de tamanho e aumento da frequência de operação. Isso leva à necessidade de caracterização operacional de motores de baixo torque e alta frequência rotacional. Torque e frequência rotacional são grandezas mecânicas que estão diretamente associadas ao desempenho de máquinas rotativas. Tais medições são utilizadas, tanto na fase de projeto, como na de controle de qualidade. Um bom conhecimento das características estáticas e dinâmicas do motor auxilia nas decisões de projeto dos demais componentes do compressor. A inexistência no mercado de sistemas de ensaios adequados metrológica e operacionalmente para motores com tal aplicação, motivou a exploração do tema nesta dissertação. Foi proposto o desenvolvimento de um sistema automatizado para a medição indireta de potência mecânica, através do torque e da frequência rotacional, em motores de baixo torque e de alta rotação. Realizou-se um estudo das diferentes tecnologias para a medição de torque e frequência rotacional com baixa incerteza. A partir das mais promissoras, fez-se a análise de adequação das alternativas disponíveis e a seleção e aquisição da instrumentação. Trabalho semelhante foi realizado para seleção dos módulos de aquisição de sinais e controle. No âmbito deste trabalho foi desenvolvido, em LabVIEW, um sistema completo de ensaio automatizado e de medição e monitoramento das condições de alinhamento do motor na bancada, que apresentou desempenho operacional plenamente adequado ao objetivo proposto. A partir da avaliação das incertezas, comprovou-se que o sistema atingiu um comportamento metrológico muito superior aos requisitos estabelecidos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis. 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:16:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285482.pdf: 8350603 bytes, checksum: a1798a5adcf9b4699aaadef537fb87bf (MD5) / A medição do deslocamento do pistão de compressores herméti- cos, por exemplo, na caracterização do diagrama PV, proporciona não somente dados concretos para a etapa de pesquisa e desenvolvimento, como também oferece informações importantes para o controle da qua- lidade desses produtos. Atualmente há uma forte tendência à miniaturi- zação de compressores. Nesse caso, a redução dos volumes das câma- ras de compressão é compensada pelo aumento da frequência de ope- ração. Estudo realizado junto à empresa líder mundial na fabricação de compressores evidenciou que os métodos de medição de deslocamento do pistão para compressores que operam a 60 Hz atendem as neces- sidades. Não há segurança, no entanto, para frequências de operação acima de 100 Hz. Para que esse comportamento seja melhor com- preendido, é necessária a determinação do comportamento dinâmico do transdutor de deslocamento atualmente utilizado, especialmente do atraso de fase. Para determinação do atraso, compara-se o sinal de des- locamento do transdutor atualmente utilizado com o de um transdutor de referência cujo comportamento é conhecido. Essa comparação deve ser feita em diferentes frequências, estabelecendo assim uma tendên- cia para o comportamento do atraso. O objetivo deste trabalho é a construção de uma bancada de testes capaz de simular o deslocamento do pistão de um compressor que opera a frequências elevadas, com possibilidade de controle e seleção da frequência de operação. São mostradas as etapas de desenvolvimento do sistema, com especifica- ção e seleção dos componentes utilizados. Além disso, é proposto um método de cálculo do atraso baseado no cruzamento dos sinais por um valor de referência. Como resultado, tem-se uma bancada funcional e automatizada. Ademais, a validação do método proposto permitiu a caracterização do atraso do transdutor atualmente empregado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:12:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286045.pdf: 12910737 bytes, checksum: 87b48260fe416af2af75335ba60c3018 (MD5) / Hoje em dia há uma tendência quase que generalizada de diminuiçao de componentes e equipamentos. Com compressores de refrigeração não é diferente. Para que a diminuiçao da câmara de compressão não implique redução da capacidade de refrigeração, é necessário que se aumente a frequência de operação. Avaliações teóricas e experimentais mostraram que motores de alta rotação do tipo brushless podem desempenhar esse papel. No intuito de se avançar no conhecimento tecnológico desses compressores é importante o domínio das inúmeras grandezas que estão envolvidas no processo de desenvolvimento. Rendimento é, sem dúvida, um parâmetro de grande impacto no desenvolvimento do roduto. Rendimento é a razão entre a potência mecânica efetivamente transformada em trabalho e a potência elétrica entregue a máquina. Nesse contexto, este trabalho analisou opções e avaliou experimentalmente a medição da potência elétrica, com baixa incerteza, em motores do tipo brushless na presença de sinais com elevado conteúdo harmônico. Foi realizado um estudo prévio das características dos motores e seu acionamento, bem como das ferramentas matemáticas e métodos que serviram de suporte para o desenvolvimento do trabalho. Alternativas para a medição de potência elétrica foram estudadas. Um equipamento adequado à medição em alta frequência foi selecionado e testado em bancada automatizada de ensaio de motores. A caracterização dos espectros de frequências para os motores avaliados neste trabalho mostrou que a maior parte da potência elétrica se concentra na frequência fundamental e que as amplitudes harmônicas são quase que insignificantes para o sinal de potência elétrica. Em função disso foi mostrado experimentalmente que em tais aplicações wattímetros para medição de sinais de baixa frequência podem apresentar resultados satisfatórios. Uma comparação entre dois equipamentos comerciais de características metrológicas distintas também foi realizada e observou-se que a medição de ambos é bem próxima, chegando a uma diferenca de aproximadamente 3,2% entre os resultados obtidos para os pontos nos quais os motores são ensaiados. A reprodutibilidade do wattímetro WT230 foi analisada e em cinco ciclos de medição o desvio em relação à média foi bastante pequeno, apresentando resultados de at´e 1,5% de diferença (pior caso) entre ensaios. / Nowadays there is a global trend on reducing size of equipments and their parts. The refrigeration compressors are objects of this tendency. Nevertheless, reducing compression chamber#s dimensions implies reducing the refrigeration capacity when this is done without the increase of motor speed. Theoretical and experimental evaluations have shown that high speed brushless motors can perform this role. The R&D process related to the refrigeration compressors deals with several quantities and parameters in order to advance in the technological sense. The motor efficiency is one of such parameters because it relates the mechanical power converted into work and electrical power consumed by the compressor. As a contribution on motor efficiency evaluation, this dissertation presents analysis and experimental evaluations carried out on electrical power measurement. The most important characteristic of this measurement process is deal with high harmonic content signals and low measurement uncertainties. In order to achieve the dissertation goals, prior studies were carried out on: motors and drives characteristics; electrical power measurement methods; mathematical tools and methods suitable for data and signal analysis. A suitable device for high frequency measurement was selected and used in an automated motor testing bench. The frequency spectrum of the evaluated motors showed that the electrical power is concentrated in the fundamental frequency and that harmonics amplitudes are almost negligible. Thus, experimental data indicated that low frequency power meters can provide satisfactory results in such applications. Two commercial power meters - designed for distinct metrological performance - had their measurement results compared on typical motor test conditions and presented maximum difference of 3.2%. The reproducibility WT230 power meter was analyzed in five measurement cycles and presented very small deviations (up to 1.5% in worst case) compared to the average.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T12:39:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284635.pdf: 4885627 bytes, checksum: c2aafc84150b8addb4daf7e42a815bd2 (MD5) / Ensaios de compressores constituem uma ferramenta essencial no desenvolvimento de sistemas de refrigeração mais eficientes. Um dos ensaios mais representativos é o de desempenho. Tais ensaios são geralmente realizados em bancadas que apresentam incertezas de medição muito altas quando comparadas aos ganhos incrementais que devem ser analisados. Isso implica uso de técnicas estatísticas e faz com que ensaios tenham que ser replicados. Associando-se a esse fato há um longo tempo demandado por cada ensaio, o que torna evidente a dificuldade e o alto custo associado a tal análise. A demora do ensaio é devida principalmente ao longo tempo que o compressor e a bancada levam para entrar em condições de regime permanente - condição nominal de ensaio. Trabalhos recentes mostraram que é viável reduzir o tempo de ensaio empregando redes neurais artificiais (RNA) para analisar o compressor ainda em condições transitórias. Esta dissertação visa contribuir com a validação da técnica de redução de tempos demandados por ensaios de desempenho de compressores de refrigeração através do uso de redes neurais artificiais (RNA). Nesse contexto, foi avaliada a aplicação da técnica em diferentes compressores sob diferentes condições operacionais. A técnica neural avaliada analisa a evolução dos valores das variáveis de ensaio durante o período transitório e tira conclusões quanto ao instante de entrada em regime de cada uma das variáveis de interesse: consumo; capacidade; COP. Além disso, a técnica neural realiza a inferência do valor final de ensaio das variáveis de interesse logo após a entrada em regime permanente dessas. Um sistema desenvolvido usando tal técnica foi implantado em bancada de ensaios de uma empresa. Os resultados obtidos mostram que a aplicação de RNA pode reduzir drasticamente o tempo demandado por tais ensaios.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:13:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 242486.pdf: 6256699 bytes, checksum: 2914fceea039386d90aede5de1bf2b42 (MD5) / A competitividade acirrada no mercado de compressores tem sido responsável pela expressiva injeção de recursos em pesquisa e desenvolvimento. Significativa parcela desses recursos é destinada a atividades experimentais, aí incluídas as bancadas de ensaio de compressores. Em alguns dos ensaios realizados é preciso ter a certeza de que a máquina assíncrona, associada ao compressor hermético, não irá exceder certos limites de temperatura em funcionamento sob determinadas condições. Para tanto, é preciso conhecer bem o valor da temperatura do enrolamento do motor de indução e isso deve ser feito com ele alimentado. A temperatura é medida indiretamente através da observação da variação da resistência do enrolamento entre o momento da medição e de uma condição conhecida de temperatura. Para atender as exigências dos ensaios, o valor deve ser obtido com baixa incerteza, concomitante à obtenção dos demais parâmetros investigados convencionalmente nos ensaios. A inexistência de uma solução satisfatória disponível no mercado motivou a execução desta dissertação. Foram pesquisadas estratégias para obtenção da resistência de enrolamento em máquinas alimentadas. Optou-se pelo método da superposição de correntes alternada e contínua. Foi elaborado um protótipo com característica adicional de operar independente da bancada de ensaios. Análises experimentais foram realizadas para verificar o desempenho do sistema desenvolvido, incluindo avaliação do comportamento metrológico. Como resultado, obteve-se um sistema de medição que permite medir a resistência ôhmica dos enrolamentos de todas as classes de compressores herméticos baseados em motores monofásicos de indução.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:54:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258290.pdf: 1249033 bytes, checksum: 435d0398e9c8583f051f4129fc5de353 (MD5) / Dentre as diversas grandezas importantes para caracterização operacional de compressores de refrigeração, freqüência rotacional possui destaque em diferentes ensaios de compressores. Atualmente, para compressores herméticos, é usual instrumentar-se internamente o compressor para a realização da medição de freqüência rotacional, o que demanda tempo e custos indesejáveis. O presente trabalho objetiva propor, desenvolver e avaliar soluções para viabilizar a medição indireta e não-invasiva da freqüência rotacional para uso em bancadas automatizadas de ensaios de compressores. Ressalta-se que não existe no mercado um instrumento adequado para a realização da medição de tal grandeza, o que fornece ao sistema desenvolvido o caráter de inovação tecnológica. Duas frentes de trabalho realizadas para se obter os métodos de medição propostos são descritas e analisadas: seleção das grandezas que compõem a função de medição e seleção das ferramentas matemáticas mais adequadas para tratamento da informação. Os métodos escolhidos foram implementados e analisados experimentalmente contra um compressor padrão instrumentado internamente. Dentre as diversas formas estudadas, a análise do sinal de pressão de descarga e do sinal de corrente de alimentação do compressor, tanto pela identificação da freqüência de escorregamento, quanto pela detecção de componentes de excentricidade, apresentaram excelentes resultados. Além de permitir a medição empregando informações de grandezas já normalmente medidas em ensaios - corrente e pressão - os métodos propostos suplantaram muito as exigências estabelecidas por normas técnicas para medição de freqüência rotacional em ensaios de compressores. Obteve-se um sistema de medição de freqüência rotacional versátil, rápido e de baixa incerteza.