Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:31:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332286.pdf: 7274119 bytes, checksum: 1977fff4a302fb340880d76641e81057 (MD5) Previous issue date: 2014 / Na fabricação de vasos de pressão, ensaios não destrutivos são amplamente adotados para garantir a integridade e confiabilidade dos bens produzidos. No caso específico de compressores herméticos para refrigeração, os respectivos ensaios são principalmente aplicados visando assegurar característica essencial do produto, a estanqueidade. Pesquisas realizadas mostraram que métodos para avaliação de estanqueidade atualmente utilizados por fabricantes de compressores herméticos apresentam um desempenho aquém às expectativas, em consequência da baixa eficácia ou do elevado custo para empregá-los. Em vista disso, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um conceito de sistema de avaliação de estanqueidade para compressores herméticos capaz de ser implantado em linhas de produção. Como parte do trabalho, foi realizado um levantamento bibliográfico, a partir da literatura científica e normas da área, com o objetivo de selecionar um método de ensaio não destrutivo adequado para avaliar estanqueidade em vasos de pressão, particularmente compressores herméticos. Com base nos conceitos do método escolhido, desenvolveu-se um sistema de medição da vibração da carcaça de compressores, provocada pela presença de vazamentos no objeto avaliado. A partir do sistema de avaliação de estanqueidade concebido, ensaios foram realizados para determinar seu desempenho tanto em laboratório quanto em fábrica. O respectivo sistema alcançou um excelente desempenho em laboratório no que se refere à identificação de compressores com vazamento. Porém, tal comportamento não se reproduziu no chão-de-fábrica devido, principalmente, às condições ambientais do local correspondente. Com o intuito de isolar o objeto avaliado do meio externo, uma cabine acústica foi concebida, e ensaios preliminares em laboratório - simulando o ambiente fabril - evidenciaram resultados extremamente promissores. Desse modo, acredita-se que o sistema de avaliação de estanqueidade desenvolvido se torne uma alternativa viável para implantação em linhas de produção.<br> / Abstract: Nondestructive tests are widely used for the assurance of the integrity and reliability of pressure vessels. In relation to hermetic refrigeration compressors, these tests are mainly used to ensure the leak tightness, which is an essential feature of the product. However, researches demonstrated that current leak tightness evaluation methods used by hermetic compressors manufacturers show poor performance, as a result of the low effectiveness and high cost. Thus, this study presents the development of a concept of a leak tightness evaluation system to be used in production lines. The literature was reviewed in order to select a nondestructive testing method suitable for the evaluation of leak tightness in pressure vessels, especially hermetic compressors. It was developed a measurement system able to evaluate the vibration of compressor shell caused by the presence of leaks. Tests were conducted to evaluate its performance in laboratory and in the production line environment. The system achieved excellent performance related to leak detection in laboratory. However, the same performance was not achieved in the production line, mainly due to local environment conditions. An acoustic enclosure was developed to isolate the object under test from external environment. Preliminary tests, performed in laboratory to simulate the factory environment, showed promising results. Thus, it is believed that the developed leak tightness evaluation system might be a suitable alternative to be used in production line.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317266.pdf: 2141142 bytes, checksum: 8727df5e34df1eddced55e776d20bcd6 (MD5) / Compressores de refrigeração cada vez menores vêm sendo desenvolvidos e fabricados. Em função disso, as câmaras de compressão também diminuem de tamanho. Para garantir a qualidade do projeto e da fabricação de compressores, ensaios para a verificação de desempenho são realizados. Um dos mais importantes é o levantamento do diagrama pressão-volume, com o qual se pode determinar a eficiência do compressor. Os transdutores de pressão atualmente empregados para determinar a grandeza pressão do interior da câmara do compressor provocam o aumento do que é chamado de volume morto, alterando o volume final da câmara e, consequentemente, introduzindo erro no processo. Sendo assim, quanto menor o volume da câmara, menos adequados são os transdutores atuais. Um trabalho anterior a este analisou possíveis tecnologias e procedimentos de construção de transdutores adequados para tal finalidade e apontou como mais promissora a utilização de extensômetros resistivos metálicos. Este trabalho avança nessa linha, desenvolvendo um transdutor e fazendo uma avaliação preliminar do seu comportamento metrológico. Alternativas para melhorias de vedação são apresentadas, assim como um estudo, via elementos finitos, da interferência da deformação da placa-válvula no transdutor. Além disso, diversos ensaios foram realizados com protótipos e estes apresentaram baixo erro de linearidade e boa repetibilidade. Análises em diferentes temperaturas indicaram comportamentos diferentes em ciclos de aquecimento e resfriamento do transdutor, mostrando um grande desafio ainda a ser vencido. Passos no sentido da solução foram dados neste trabalho e propostas de ações futuras são apresentadas.<br> / Abstract : Market and application requirements are inducing refrigeration compressors industries to develop and manufacture compressors with reduced dimensions. As a consequence, the compression chambers are also reducing in volume. For ensuring quality to the compressors design and production, tests for performance verifications must be carried out. One of the most important tests is the evaluation of the pressure-volume diagram that is directly related to the compressor efficiency assessment. A drawback of the transducers currently used for measuring the pressure in compressor chambers is the dead volume associated to their assembly. This dead volume changes the chamber volume and affects the pressure during the compression cycle. In a previous dissertation were examined suitable technologies and procedures for constructing pressure transducers. It was pointed out that metallic resistive strain gages is the most promising technology. The current dissertation presents the use of this technology for developing a transducer and preliminary assessments of its metrological behavior. Moreover, alternative techniques are presented for sealing improvement, as well as finite element simulations for evaluating the influence of the transducer seat deformation. Furthermore, several tests were performed and low linearity error and good repeatability could be observed. Analysis at different temperatures indicated unlike behaviors at heating and cooling cycles of the transducer, these results shown that there still is a great challenge to be overcome. Steps towards the solution were given in this dissertation and proposals for future actions are presented.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T11:47:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 214310.pdf: 1178570 bytes, checksum: 357336f85a436ce2f39669fcf588e908 (MD5) / Objetiva-se analisar a propagação subcrítica e crítica de descontinuidades durante a execução de testes hidrostáticos em vasos de pressão. Considera-se principalmente o teste hidrostático periódico, originado de requisitos legais, e pressões de teste da ordem de 1,5 vezes a pressão máxima admissível. Duas situações distintas foram consideradas, para permitir uma maior abrangência de análise: a primeira, representada por um vaso de pressão fabricado em aço carbono, não sujeito a mecanismos de danos durante a sua vida operacional, e contendo um defeito de fabricação do tipo falta de fusão em um bocal; a segunda é representada por uma coluna de processo fabricada em aço inoxidável austenítico, que foi submetida a corrosão-sob-tensão sob isolamento, e apresentou trincas ramificadas na superfície metálica. A análise se desenvolveu pela verificação da estabilidade e cálculo dos parâmetros relacionados à integral J. Para tanto, utilizou-se de documentos como a BS-7910 e API 579, além de formulações para cálculo de J. As tensões foram calculadas pelo método dos elementos finitos, resultando na linearização das mesmas na seção de interesse. Também foi avaliada a propagação por fadiga e corrosão-sob-tensão combinadas, e também pelo critério "leak before break". Verificou-se que no caso do vaso de aço carbono não houve qualquer propagação, enquanto que no caso da coluna de aço inoxidável houve propagações para as maiores profundidades de trincas, durante o teste hidrostático. As conclusões resultantes deste trabalho estão relacionadas a haver ou não alguma alteração durante o teste hidrostático periódico em relação ao teste hidrostático original, realizado após a fabricação. O fluxograma desenvolvido caracteriza os aspectos determinantes de uma possível propagação, devendo ser utilizado previamente à realização de um teste hidrostático periódico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T05:52:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 250100.pdf: 1178570 bytes, checksum: 357336f85a436ce2f39669fcf588e908 (MD5) / Objetiva-se analisar a propagação subcrítica e crítica de descontinuidades durante a execução de testes hidrostáticos em vasos de pressão. Considera-se principalmente o teste hidrostático periódico, originado de requisitos legais, e pressões de teste da ordem de 1,5 vezes a pressão máxima admissível. Duas situações distintas foram consideradas, para permitir uma maior abrangência de análise: a primeira, representada por um vaso de pressão fabricado em aço carbono, não sujeito a mecanismos de danos durante a sua vida operacional, e contendo um defeito de fabricação do tipo falta de fusão em um bocal; a segunda é representada por uma coluna de processo fabricada em aço inoxidável austenítico, que foi submetida a corrosão-sob-tensão sob isolamento, e apresentou trincas ramificadas na superfície metálica. A análise se desenvolveu pela verificação da estabilidade e cálculo dos parâmetros relacionados à integral J. Para tanto, utilizou-se de documentos como a BS-7910 e API 579, além de formulações para cálculo de J. As tensões foram calculadas pelo método dos elementos finitos, resultando na linearização das mesmas na seção de interesse. Também foi avaliada a propagação por fadiga e corrosão-sob-tensão combinadas, e também pelo critério "leak before break". Verificou-se que no caso do vaso de aço carbono não houve qualquer propagação, enquanto que no caso da coluna de aço inoxidável houve propagações para as maiores profundidades de trincas, durante o teste hidrostático. As conclusões resultantes deste trabalho estão relacionadas a haver ou não alguma alteração durante o teste hidrostático periódico em relação ao teste hidrostático original, realizado após a fabricação. O fluxograma desenvolvido caracteriza os aspectos determinantes de uma possível propagação, devendo ser utilizado previamente à realização de um teste hidrostático periódico.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-07-16T21:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316599.pdf: 2616486 bytes, checksum: 886fd2ef3956654c67a8a0360eae3bd7 (MD5) / Os materiais nanoestruturados (MN) FeSb2 e Sb2Te3 foram produzidos por moagem mecânica (MM) e tiveram suas propriedades estruturais e ópticas investigadas na condição de altas pressões, através de medidas in situ de padrões de difração de raios X (DRX) e espectros Raman (ER). As propriedades estruturais, térmicas e ópticas para a liga FeSb2 também foram estudadas nas condições ambiente, através de medidas de DRX, ER, calorimetria diferencial de varredura (DSC - Differential Scanning Calorimetry) e transmitância óptica (TO). Medidas in situ de DRX e ER em função da pressão foram realizadas para a liga FeSb2 para pressões até 28.2 e 45.2 GPa, respectivamente. As medidas de DRX revelaram que, com o aumento da pressão, ocorre degradação da fase ortorrômbica S.G Pnnm (fase I) estável em condições ambiente. Aumento de fração volumétrica de uma fase amorfa, nucleada durante o processo de MM é observado. A fração volumétrica da fase amorfa é máxima em 23.3 GPa. Entre 14.3 e 23.3 GPa uma fase tetragonal, com grupo espacial (S.G - space group) I4/mcm (fase II) é nucleada, porém até a máxima pressão aplicada, 28.2 GPa, não foi observada nenhuma transição total da fase I para a fase II através de medidas de DRX. Medidas de ER revelam que, para pressões acima de 21 GPa, o modo Raman ativo A1g referente a fase II começa a ser fracamente observado. Para maiores pressões, medidas de ER revelam uma transição da fase I para a fase II. Medidas de DRX e ER in situ em função da pressão foram realizadas para a liga Sb2Te3 para pressões até 19.2 e 25.5 GPa, respectivamente. As medidas DRX revelaram uma sequência de transições de fases: (1) A fase romboédrica (fase I), S.G R-3m, estável em condições ambientes, se transforma completamente em uma fase ortorrômbica (fase II), S.G C2/m, em torno de 13.2 GPa. (2) Entre 15.2 e 19.2 GPa, a fase II inicia uma transformação para uma terceira fase ortorrômbica (fase III), S.G C2/c. Em 19.2 GPa ainda há vestígios da fase II. Uma transição topológica eletrônica (ETT - electronic topological transition) foi observada através de medidas de DRX e ER em uma pressão em torno de 3.7 GPa.<br> / Abstract : Nanostructured materials (NM) FeSb2 e Sb2Te3 were produced by mechanical milling (MM). Their structural and optical properties were investigated under high pressure condition, via in situ measurements of patterns of X-ray diffraction patterns (XRD), and Raman spectra (RS). The structural, thermal and optical properties of FeSb2 were also studied of ambient conditions by XRD, RS, differential scanning calorimetry (DSC) and optical transmittance (OT). In situ XRD and RS measurements as a function of pressure were performed for the FeSb2 alloy for pressures up to 28.2 and 45.2 GPa, respectively. XRD measurements reveal that, with increasing pressure, degradation of the orthorhombic phase (phase I), S.G Pnnm, occurs. An increase in the volume fraction of an amorphous phase, nucleated during the MM process, is observed. The volume fraction of the amorphous phase is maximum at 23.3 GPa. Between 14.3 and 23.3 GPa a tetragonal phase, space group S.G I4/mcm (phase II) is nucleated, but until the maximum applied pressure, 28.2 GPa, the complete transition from phase I to phase II was not observed by XRD measurements. ER measurements show that for pressures above 21 GPa, the Raman active mode A1g, relative of phase II, begins to be faintly observed. For pressures higher than 21 GPa, measures of RS reveal a transition from phase I to phase II. XRD and RS measurements as a function of pressure were performed for the Sb2Te3 alloy for pressures up to 19.2 and 25.5 GPa, respectively. XRD measurements reveal a sequence of phase transitions: (1) the rhombohedra phase (phase I) with space group S.G R-3m, stable at ambient conditions, is completely transformed into a orthorhombic phase, S.G C2/m (phase II) around 13.2 GPa. (2) between 15.2 and 19.2 GPa, phase II begins a transformation to a third orthorhombic phase (phase III) with S.G C2/c. At 19.2 GPa there is still some remain of phase II. An electronic topological transition (ETT) was observed around 3.7 GPa.