O objetivo deste estudo é desenvolver um método para avaliar a confiabilidade de sistemas eletrônicos complexos. A análise proposta baseia-se na aplicação de ensaios de confiabilidade e de normas técnicas, bem como modelos matemáticos para estimação da vida operacional. Os ensaios de confiabilidade executados nesse estudo simulam condições operacionais mais severas que as usualmente enfrentadas pelo sistema, a fim de reduzir o tempo de execução dos ensaios. Ao longo destes, foram coletados os tempos até a falha de diversas amostras do sistema, os quais são submetidas a diferentes condições de operação. O planejamento das variáveis que aceleram os principais modos de falha de componentes eletrônicos e os perfis de solicitação empregados também são discutidos, sendo consideradas as mais importantes a temperatura e a umidade. Através da aplicação de modelos matemáticos para predição da vida nas condições normais de operação, dadas as ocorrências de falhas nas condições aceleradas, a confiabilidade e o tempo médio até a falha são determinados para a central telefônica estudada, tomada como exemplo na aplicação do método. Adicionalmente aos ensaios são desenvolvidas estimativas da confiabilidade da central telefônica através da norma militar US MIL-HDBK-217 F (1991). Os resultados destas estimativas são utilizados para comparação e confirmação dos resultados obtidos através dos ensaios. Destaca-se que os métodos descritos neste texto não são restritos a aplicação em centrais telefônicas analógicas, mas podem ser empregados a uma grande família de equipamentos eletrônicos de complexidade tecnológica semelhante. / This research aims to develop a method to evaluate the reliability of complex electronic systems. The analysis proposed is based on application of reliability laboratory tests, technical standards and mathematical models to estimate the system operational life. Reliability tests proposed simulate harder operational conditions than those usually faced by the system, aiming to reduce the time of execution. During the tests, time to failure of several samples are collected. Those samples are submitted to different environmental conditions. Selection of variables that accelerate the main failure modes of electronic components and the load profiles used are also analyzed, considering humidity and temperature the most important variables for failure acceleration. The proposed model is used to estimate the reliability and the mean time to failure of an analog PABX, those values being generated by the application of mathematical models for life prediction in the usage operation condition, given the accelerated reliability estimate. Additionally to the tests, a reliability estimation of the PABX central is done using US MIL-HDBK-217 F (1991). Results are used to compare and to validate the reliability value evaluated through the accelerated tests. It is important to emphasize that the application of the methods described in this present text is not restricted to analog PABX systems, being applied to a wide range of electronic equipments with similar technological complexity.

O objetivo deste estudo é desenvolver um método para avaliar a confiabilidade de sistemas eletrônicos complexos. A análise proposta baseia-se na aplicação de ensaios de confiabilidade e de normas técnicas, bem como modelos matemáticos para estimação da vida operacional. Os ensaios de confiabilidade executados nesse estudo simulam condições operacionais mais severas que as usualmente enfrentadas pelo sistema, a fim de reduzir o tempo de execução dos ensaios. Ao longo destes, foram coletados os tempos até a falha de diversas amostras do sistema, os quais são submetidas a diferentes condições de operação. O planejamento das variáveis que aceleram os principais modos de falha de componentes eletrônicos e os perfis de solicitação empregados também são discutidos, sendo consideradas as mais importantes a temperatura e a umidade. Através da aplicação de modelos matemáticos para predição da vida nas condições normais de operação, dadas as ocorrências de falhas nas condições aceleradas, a confiabilidade e o tempo médio até a falha são determinados para a central telefônica estudada, tomada como exemplo na aplicação do método. Adicionalmente aos ensaios são desenvolvidas estimativas da confiabilidade da central telefônica através da norma militar US MIL-HDBK-217 F (1991). Os resultados destas estimativas são utilizados para comparação e confirmação dos resultados obtidos através dos ensaios. Destaca-se que os métodos descritos neste texto não são restritos a aplicação em centrais telefônicas analógicas, mas podem ser empregados a uma grande família de equipamentos eletrônicos de complexidade tecnológica semelhante. / This research aims to develop a method to evaluate the reliability of complex electronic systems. The analysis proposed is based on application of reliability laboratory tests, technical standards and mathematical models to estimate the system operational life. Reliability tests proposed simulate harder operational conditions than those usually faced by the system, aiming to reduce the time of execution. During the tests, time to failure of several samples are collected. Those samples are submitted to different environmental conditions. Selection of variables that accelerate the main failure modes of electronic components and the load profiles used are also analyzed, considering humidity and temperature the most important variables for failure acceleration. The proposed model is used to estimate the reliability and the mean time to failure of an analog PABX, those values being generated by the application of mathematical models for life prediction in the usage operation condition, given the accelerated reliability estimate. Additionally to the tests, a reliability estimation of the PABX central is done using US MIL-HDBK-217 F (1991). Results are used to compare and to validate the reliability value evaluated through the accelerated tests. It is important to emphasize that the application of the methods described in this present text is not restricted to analog PABX systems, being applied to a wide range of electronic equipments with similar technological complexity.

abstract: Distributed Renewable energy generators are now contributing a significant amount of energy into the energy grid. Consequently, reliability adequacy of such energy generators will depend on making accurate forecasts of energy produced by them. Power outputs of Solar PV systems depend on the stochastic variation of environmental factors (solar irradiance, ambient temperature & wind speed) and random mechanical failures/repairs. Monte Carlo Simulation which is typically used to model such problems becomes too computationally intensive leading to simplifying state-space assumptions. Multi-state models for power system reliability offer a higher flexibility in providing a description of system state evolution and an accurate representation of probability. In this study, Universal Generating Functions (UGF) were used to solve such combinatorial problems. 8 grid connected Solar PV systems were analyzed with a combined capacity of about 5MW located in a hot-dry climate (Arizona) and accuracy of 98% was achieved when validated with real-time data. An analytics framework is provided to grid operators and utilities to effectively forecast energy produced by distributed energy assets and in turn, develop strategies for effective Demand Response in times of increased share of renewable distributed energy assets in the grid. Second part of this thesis extends the environmental modelling approach to develop an aging test to be run in conjunction with an accelerated test of Solar PV modules. Accelerated Lifetime Testing procedures in the industry are used to determine the dominant failure modes which the product undergoes in the field, as well as predict the lifetime of the product. UV stressor is one of the ten stressors which a PV module undergoes in the field. UV exposure causes browning of modules leading to drop in Short Circuit Current. This thesis presents an environmental modelling approach for the hot-dry climate and extends it to develop an aging test methodology. This along with the accelerated tests would help achieve the goal of correlating field failures with accelerated tests and obtain acceleration factor. This knowledge would help predict PV module degradation in the field within 30% of the actual value and help in knowing the PV module lifetime accurately. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Industrial Engineering 2017

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T21:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NacerColmenero_Alberto_M.pdf: 9387560 bytes, checksum: 8ce3464ab75b288b4b8a9e8615aa96da (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um estudo sobre os aspectos básicos relacionados com os ensaios acelerados utilizados na industria, são apresentados alguns conceitos fundamentais para o melhor entendimento da temática, as relações estresse x vida e distribuições de vida mais utilizadas. Do estudo realizado, foi escolhida uma metodologia para analisar os ensaios acelerados de vida, diferente à que é empregada em muitas industrias atualmente, baseada em um tipo de planejamento aleatorizado por níveis. Por último é apresentado um programa para o processamento dos dados provenientes de ensaios acelerados com estresse constante e modo de falha simples, para dados completos, e com censura a direita ou múltipla, utilizando a distribuição de Weibull, Log-normal e Normal, combinadas com os modelos mais utilizados (Arrhenius e Lei da Potência Inversa), o programa permite o processamento dos dados dos ensaios acelerados por dois métodos, Mínimos Quadrados e Máxima Verossimilhança, o primeiro oferece os estimados iniciais para aplicar o método de Máxima Verossimilhança, e assim assegurar a convergência do método de Newton-Raphson para todos os casos. Outras saídas do programa são; gráficos de residuais, de probabilidades vs. tempo, estresse vs. percentuais, etc. No programa são utilizados testes estatísticos para a validação dos ensaios, dando a possibilidade de utilizar diferentes níveis de confiança para calcular os intervalos de confiança dos parâmetros utilizados / Abstract: This work presents a study on the basie aspects related with the accelerated tests used in the industry, some fundamental concepts are presented for the best understanding of the thematic, the relationships stress x life and the more applied life distributions. A methodology was chosen to analyze the accelerated life tests, different from that commonly applied now in a lot of industries, based on a type of ramdomic planning by levels. Last a software is presented for the processing of the accelerated tests data with constant stress and simple failure mode, for complete data, and with right or multiple censored tests, using the Weibull, Log-normal and Normal distributions, combined with the most used models (Arrhenius model and the Inverse Power Law), the program allows the processing of the accelerated tests data by two methods, Minimum Square and Maximum Likelihood, the first offers the evaluated initial values to apply the method of Maximum Likelihood, and in this way to assure the convergence of the method of Newton-Raphson for alI the cases. Other outputs of the software are; graphs of the residual, probabilities vs. time, stress vs. percentile, ete. In the program, statistical tests are used for the validation of the tests, giving the possibility to use different confidence levels to calculate the confidence intervals of the parameters of interest / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

This diploma thesis investigates the accelerated sedimentation of the magnetorheological fuids (MRFs) using centrifuge. Experiments are carried out at room temperature as well as at higher temperatures (40°C, 60°C and 80°C). The development of the new improved measuring device for the sedimentation evaulation is described. Magnetic components of the device were designed using FEM analysis. Newly designed device is verified. To accomplish the experiments at the high temperatures the new heated chamber for experimental centrifuge is designed and constructed. In the next part of the work full experiment of the accelerated sedimentation is performed. At final the empirical model of the sedimetation velocity for various accelerations and temperatures is synthesized.

O objetivo principal deste trabalho é a análise e possível otimização de um projeto de válvulas de esfera. É apresentado um estudo para determinação do torque de acionamento de válvulas de esfera industriais, bem como um estudo de vida útil das válvulas. Os estudos foram realizados utilizando projeto de experimentos e permitiram a construção de modelos de previsão de torque e de previsão de vida útil. A previsão de torque é fundamental para possibilitar a otimização do projeto das válvulas, na fase de desenvolvimento do produto. O uso dos modelos permitiu a determinação do ajuste ótimo, levando em conta pressão, temperatura, esmagamento das sedes, torque de aperto na porca da haste e torque de acionamento desejado. Já os estudos de vida útil são importantes para informar à empresa o número de ciclos até o vazamento. Os resultados do estudo, realizado através de ensaios acelerados, permitiram a construção de modelos de confiabilidade associada ao número de ciclos de operação, permitindo assim a avaliação e possível melhoria do projeto das válvulas. / The main objective of this dissertation is the analysis and optimization of a ball valve project. A study for determining the operational torque of industrial ball valves as well as a life study of valves are presented. The studies were performed using design of experiments and allowed the construction of torque and life prevision models. The prevision of torque is fundamental to enable project optimization on the phase of product development. Results allowed the definition of an optimal setting regarding pressure, temperature, seats tightening, stem nut tightening torque and the desired operational torque. Further, the life studies are helpful to inform the company the number of cycles until leakage. Results, obtained through accelerated tests, allowed the construction of reliability models associated to the number of operational cycles, conducting to valve design evaluation and optimization.

A carbonatação, fenômeno físico-químico de reação entre o dióxido de carbono da atmosfera e os produtos da hidratação do cimento, reduz a alcalinidade do concreto, destruindo a película passivadora que envolve o aço, podendo dar condições para a iniciação da corrosão das armaduras. Devido ao tempo requerido para que a reação ocorra em condições naturais, são utilizados ensaios acelerados. No entanto, não há padronização para estes ensaios e existe a dificuldade de se transpor os resultados dessas pesquisas para as condições reais. Este trabalho tem por objetivo estimar a carbonatação natural a partir de ensaios acelerados e de modelos de predição, avaliando possíveis distorções que possam ser causadas pelo processo de aceleração, como pela intervenção dos parâmetros que constituem os modelos, através da comparação com os resultados experimentais. Foram realizados ensaios de carbonatação natural e acelerada, calculados os coeficientes de aceleração a partir dos dados experimentais, e utilizados dois modelos de predição, sendo um complexo e outro simplificado. Para a parte experimental foram empregadas argamassas preparadas com dois tipos de cimento (CP I-S e tipo CP IV) e três relações água/cimento (0,40, 0,55 e 0,70). Para as amostras dos ensaios acelerados de carbonatação foram utilizados dois tempos de cura (7 e 28 dias), dois tipos de precondicionamento (em sala climatizada e conforme recomendações da RILEM) e, dois percentuais de dióxido de carbono (6% e 100% de CO2). Para os ensaios naturais foram adotados três tempos de cura (7, 14 e 28 dias) e três ambientes de exposição ao CO2 atmosférico, sendo um deles um ambiente climatizado (20°C e UR=70%), protegido das intempéries e outros dois externos, não abrigados das chuvas. Os resultados obtidos indicam que o comportamento das amostras precondicionadas em sala climatizada e carbonatadas com 6% de CO2 são as que mais se assemelham às condições naturais de ensaio. O modelo complexo de carbonatação pode substituir os ensaios de carbonatação, mas exige muitos parâmetros de entrada, difíceis de serem medidos e, portanto, difícil de ser utilizado. O modelo simplificado representou bem os resultados acelerados e naturais e foi adaptado para o caso de cimentos pozolânicos. / Carbonation, a physicochemical phenomenon with a reaction between atmospheric carbon dioxide and cement hydration products, reduces alkalinity in concrete, and can destroy the passivating film that envelops steel, creating the conditions to begin framework corrosion. Accelerated tests are used due to the time needed for the reaction to occur under natural conditions. However these tests are not standardized and it is difficult to transpose the results of these research studies to real-life conditions. The purpose of this work is to estimate natural carbonation based on accelerated tests and prediction models, verifying whether the tendencies of the natural test are maintained in the accelerated tests and how the parameters that constitute the models intervene in the response, as compared to the experimental results. Natural and accelerated carbonation tests were performed, the acceleration coefficients calculated based on experimental data, and two prediction models were used, one of them complex and the other simplified. For the experimental part, cement mortars prepared with two types of cement (CP I-S and type CP IV) were used, and three water/cement ratios (0.40, 0.55 and 0.70). For the samples of the accelerated carbonation tests, two curing times were used (7 and 28 days), two types of pre-conditioning (in an air conditioned room and according to recommendations from RILEM), and two percentages of carbon dioxide (6% and 100% of CO2). Three curing times (7, 14 and 28 days) were adopted for the natural tests, and three environments of exposure to atmospheric CO2, one of them an air conditioned environment (20°C and UR=70%), protected from the weather, and two other external ones not sheltered from the rain. The results obtained indicate that the behavior of the pre-conditioned samples in an air conditioned room, and carbonated with 6% of CO2 is most similar to the natural testing conditions. The complex carbonation model tested at work can replace the carbonation tests, but requires many input parameters that are difficult to measure, and therefore complicated to use. The simplified carbonation model used provided a good representation of the carbonation results observed in the experimental tests and was adapted to the case of pozzolanic cements.

O objetivo principal deste trabalho é a análise e possível otimização de um projeto de válvulas de esfera. É apresentado um estudo para determinação do torque de acionamento de válvulas de esfera industriais, bem como um estudo de vida útil das válvulas. Os estudos foram realizados utilizando projeto de experimentos e permitiram a construção de modelos de previsão de torque e de previsão de vida útil. A previsão de torque é fundamental para possibilitar a otimização do projeto das válvulas, na fase de desenvolvimento do produto. O uso dos modelos permitiu a determinação do ajuste ótimo, levando em conta pressão, temperatura, esmagamento das sedes, torque de aperto na porca da haste e torque de acionamento desejado. Já os estudos de vida útil são importantes para informar à empresa o número de ciclos até o vazamento. Os resultados do estudo, realizado através de ensaios acelerados, permitiram a construção de modelos de confiabilidade associada ao número de ciclos de operação, permitindo assim a avaliação e possível melhoria do projeto das válvulas. / The main objective of this dissertation is the analysis and optimization of a ball valve project. A study for determining the operational torque of industrial ball valves as well as a life study of valves are presented. The studies were performed using design of experiments and allowed the construction of torque and life prevision models. The prevision of torque is fundamental to enable project optimization on the phase of product development. Results allowed the definition of an optimal setting regarding pressure, temperature, seats tightening, stem nut tightening torque and the desired operational torque. Further, the life studies are helpful to inform the company the number of cycles until leakage. Results, obtained through accelerated tests, allowed the construction of reliability models associated to the number of operational cycles, conducting to valve design evaluation and optimization.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-29Bitstream added on 2014-06-13T20:32:50Z : No. of bitstreams: 1 mizumoto_c_me_ilha.pdf: 6141199 bytes, checksum: d708c1fab69dfe7948269a1d6ffae9a2 (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / A reação álcali-agregado (RAA) é um fenômeno expansivo que ocorre em diversas estruturas de concreto que vivenciam freqüentes condições de umidade. O princípio desta reação fundamenta-se em interações químicas entre a sílica constituinte do agregado e os álcalis presentes no concreto, em presença de umidade. O produto formado é um “gel” expansivo que ocasiona processos de fissuração e deslocamentos diferenciais em estruturas de concreto. Atualmente, vários centros de pesquisa têm estudado diversas formas de diagnosticar a presença da reação em estruturas degradadas e avaliar previamente o potencial reativo dos agregados empregados nas obras civis. Os métodos comumente empregados na avaliação da RAA envolvem ensaios laboratoriais normalizados pela NBR 15577 (ABNT, 2008) e técnicas qualitativas de campo. Dentre estas técnicas destaca-se o teste da mancha, que identifica a presença da reação de forma imediata pela formação de tonalidades características em regiões afetadas do concreto. Neste contexto, a presente pesquisa objetivou investigar a RAA em testemunhos de concreto e em diferentes litologias de agregado por análises laboratoriais e técnicas qualitativas. No trabalho desenvolvido foi estudada a composição físico-química de produtos extraídos da RAA e dos materiais componentes dos testemunhos, além de estudos da reatividade potencial dos agregados constituintes por análises mineralógicas e ensaios acelerados de argamassa e concreto, sendo complementados por estudos microestruturais e testes qualitativos (método da mancha). Os resultados mostraram a diversidade na composição de xerogéis da RAA e incompatibilidades nos resultados dos ensaios de reatividade em agregados. Os testes colorimétricos apresentaram um desempenho satisfatório no indicativo da RAA, além de distinguir a presença de outras manifestações patológicas nos concretos e compósitos estudados / The alkali-aggregate reaction (AAR) is an expansion phenomenon that occurs in diverse concrete structures that live in frequently conditions of humidity. The principle of this reaction is based on chemical interactions between the constituent yield of the aggregate and the alkalis of the concrete, in humidity presence. The created product is an expansion gel that generates processes of cracking and differential displacements in concrete structures. Nowadays, many research centers have studied diverse forms to diagnose the presence of the reaction in degraded structures and to previously evaluate the potential reactivity of aggregates used in civil buildings. The common methods used in the evaluation of the RAA involved laboratory assays normalized by NBR 15577 (ABNT, 2008) and qualitative techniques of yield. Among these techniques, the staining method detached which identifies the presence of the reaction of immediate form for the formation of characteristic shade in affected regions of the concrete. In context, the present research objectified to investigate the AAR in concrete core and different lithology of aggregate, being approached laboratory assays and qualitative techniques. It was studied the composition physical-chemistry of extracted products of the AAR and the component materials of concrete core, besides studies of the potential reactivity of constituent aggregates for mineralogical assays and mortar bar test and concrete prisms. Also complemented by microstructure studies and qualitative tests (staining method).The results showed diverseness composition of xerogels of the AAR and incompatibilities in the results of the reactivity assays in aggregates. The staining tests showed satisfactory performances in the indicative of the AAR with regard of the presence of other pathological manifestations in concrete and cement composites

O objetivo principal deste trabalho é a análise e possível otimização de um projeto de válvulas de esfera. É apresentado um estudo para determinação do torque de acionamento de válvulas de esfera industriais, bem como um estudo de vida útil das válvulas. Os estudos foram realizados utilizando projeto de experimentos e permitiram a construção de modelos de previsão de torque e de previsão de vida útil. A previsão de torque é fundamental para possibilitar a otimização do projeto das válvulas, na fase de desenvolvimento do produto. O uso dos modelos permitiu a determinação do ajuste ótimo, levando em conta pressão, temperatura, esmagamento das sedes, torque de aperto na porca da haste e torque de acionamento desejado. Já os estudos de vida útil são importantes para informar à empresa o número de ciclos até o vazamento. Os resultados do estudo, realizado através de ensaios acelerados, permitiram a construção de modelos de confiabilidade associada ao número de ciclos de operação, permitindo assim a avaliação e possível melhoria do projeto das válvulas. / The main objective of this dissertation is the analysis and optimization of a ball valve project. A study for determining the operational torque of industrial ball valves as well as a life study of valves are presented. The studies were performed using design of experiments and allowed the construction of torque and life prevision models. The prevision of torque is fundamental to enable project optimization on the phase of product development. Results allowed the definition of an optimal setting regarding pressure, temperature, seats tightening, stem nut tightening torque and the desired operational torque. Further, the life studies are helpful to inform the company the number of cycles until leakage. Results, obtained through accelerated tests, allowed the construction of reliability models associated to the number of operational cycles, conducting to valve design evaluation and optimization.