[pt] Incrustações em trocadores de calor são inevitáveis e provocam a redução da sua efetividade térmica e aumento nos custos de bombeamento. Esta dissertação objetiva validar um dispositivo alternativo de limpeza de trocadores de calor, que automatiza o processo e não requer a interrupção do processo industrial que faz uso de trocadores. A motivação da pesquisa resultou do desafio imposto ao Programa de Metrologia da PUC-Rio para conceber uma solução inovadora para realizar a limpeza on-line de trocadores de calor de hidrogeradores, viabilizada com financiamento do setor elétrico e que motivou esta dissertação. A metodologia de desenvolvimento da pesquisa de mestrado perseguiu duas estratégias de otimização: (i) aprimorar a hidrodinâmica dos circuitos hidráulicos do dispositivo de limpeza concebido, visando reduzir custos de bombeamento e (ii) simular o número de ciclos mínimos de limpeza para assegurar que todos os tubos do trocador de calor sejam visitados por artefatos de limpeza. Dentre os resultados consolidados, destacam-se: (i) melhoria dos fluxos hidrodinâmicos nos distintos tramos hidráulicos do dispositivo servo-hidráulico de limpeza; (ii) confiabilidade metrológica do sistema de medição embarcada no equipamento e (iii) desenvolvimento de modelagem probabilística capaz de prever o número de ciclos de limpeza capaz de assegurar eficácia do procedimento de limpeza do trocador, o que contribui para o seu entendimento. Os ensaios de desempenho realizados em laboratório suportam a conclusão de que a pesquisa de mestrado foi capaz de validar e disponibilizar uma versão hidrodinamicamente mais eficiente e operacionalmente mais eficaz do dispositivo de limpeza originalmente concebido. / [en] Fouling in heat exchangers is inevitable and causes a reduction in their thermal effectiveness and an increase in pumping costs. This dissertation aims to validate an alternative heat exchanger cleaning device, which automates the process and does not require the interruption of the industrial process that uses exchangers. The motivation for the research resulted from the challenge imposed on the Metrology Program at PUC-Rio to devise an innovative solution to perform the online cleaning of hydrogenerator heat exchangers, made possible with financing from the electricity sector and which motivated this dissertation. The master s research development methodology pursued two optimization strategies: (i) improving the hydrodynamics of the hydraulic circuits of the designed cleaning device, aiming to reduce pumping costs and (ii) simulating the number of minimum cleaning cycles to ensure that all the tubes of the heat exchanger are visited by cleaning artefacts. Among the consolidated results, the following stand out: (i) improvement of hydrodynamic flows in the different hydraulic sections of the servo-hydraulic cleaning device; (ii) metrological reliability of the measurement system embarked in the equipment and (iii) development of probabilistic modeling capable of predicting the number of cleaning cycles capable of ensuring the efficiency of the exchanger cleaning procedure, which contributes to its understanding. The performance tests performed in the laboratory support the conclusion that the master s research was able to validate and make available a hydrodynamically more efficient and operationally more effective version of the cleaning device originally designed.

Stabile und effiziente industrielle Reinigungsprozesse gehören zu den Schlüsseltechnologien in der heutigen komplexen Fertigung. Die Entwicklung neuer Prozessführungsstrategien, der Einsatz modernster Systeme bei der Überwachung des Reinigungserfolgs und der Prozessqualität sowie die Anpassung an die Anforderungen von Industrie 4.0 sind daher wichtige Schwerpunkte für zukünftige Reinigungstechnologien. Als Forum zum Erfahrungsaustausch und zur Diskussion neuer Ideen und Projekte zu diesen Themen - von der Prozessoptimierung über Reinigungstests mit verschiedenen Verfahren bis zur Analyse von Qualitätsproblemen – veranstalteten das Fraunhofer IVV Dresden und die Wirtschaftsförderung Sachsen GmbH (WFS) am 7. Juni 2018 die Projektwerkstatt 'Industrielle Reinigungstechnologien'. Zur Vorbereitung der Projektwerkstatt wurde eine Umfrage als Bestandteil der Anmeldung durchgeführt. In kurzen Fachvorträgen vermittelten Experten aus Forschung und Praxis einen Überblick über die neuesten Erkenntnisse und Zukunftstrends.:1. Dr. Uwe Lienig (Wirtschaftsförderung Sachsen GmbH): Industrielle Forschungsprojekte initiieren – Die Projektwerkstatt der WFS 2. Stephan Schammer (Continental Automotive GmbH): Sauberkeitskonzept bei der Continental Automotive GmbH in Limbach-Oberfrohna 3. Dr. Michael Flämmich (VACOM Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH): Bauteilsauberkeit – aktuelle Herausforderungen in der Prozesskette 4. Felix Schricker (Fraunhofer IVV Dresden): Lernfabrik Industrielle Bauteilreinigung - Entwicklung eines Test- & Schulungszentrums 5. Vico Seifert (Fraunhofer IVV Dresden): Lernfabrik Industrielle Bauteilreinigung - Angewandte F&E am Beispiel einer inlinefähigen Detektion lackbenetzungsstörender Substanzen

Die qualitätsgerechte, ressourcenschonende und effiziente Bauteilreinigung hat sich zu einem wichtigen Bestandteil der Produktion herausgebildet und ist zu einer qualitätsbestimmenden Schlüsseltechnologie für hochwertige Produkte geworden. Die Entwicklung neuer Prozessführungsstrategien, der Einsatz modernster Systeme bei der Überwachung des Reinigungserfolgs und der Prozessqualität sowie die Durchdringung mit Technologien der Digitalisierung sind wichtige Schwerpunkte für zukünftige und durchgängig qualitätsgesteuerte Reinigungstechnologien. Als Forum zum Erfahrungsaustausch und zur Diskussion neuer Ideen und Projekte zu diesen Themen - von der Digitalisierung von Prozessen über die intelligente Prozessführung mit innovativen Methoden bis zur Analyse von Qualitätsproblemen – veranstalteten das Fraunhofer IVV Dresden und die Wirtschaftsförderung Sachsen GmbH (WFS) am 14. März 2019 die 2. Projektwerkstatt Industrielle Bauteilreinigung. Zur Vorbereitung der 2. Projektwerkstatt wurde eine Umfrage durchgeführt. In kurzen Fachvorträgen vermittelten Experten aus Forschung und Praxis einen Überblick über die neuesten Erkenntnisse und Zukunftstrends. Im anschließenden Workshop tauschten die 33 Teilnehmer von insgesamt 22 Unternehmen und Forschungseinrichtungen ihre Erfahrungen zu den Themen Grenzen aktueller Reinigungsverfahren, Industrielle Standards der Bauteilreinigung, Bedarfsgerechte Digitalisierung von Reinigungsprozessen und Effizienzsteigerung mittels intelligenter Bauteiltrocknung aus. Im Zuge des offenen Erfahrungsaustausches wurden gemeinsam vielversprechende Zielstellungen und Lösungsansätze für öffentlich geförderte Forschungsvorhaben und bilaterale Industrieprojekte erarbeitet. Auf gleiche Weise entstanden bereits aus der Projektwerkstatt 2018 heraus konkrete Ansätze für Projekte. Diese thematisieren die Digitalisierung von Reinigungsprozessen im Kontext ganzer Fertigungsketten sowie die Entwicklung einer Systemlösung zur Inlinedetektion nicht-fluoreszierender filmischer Verunreinigungen und werden in Kürze auf den Weg gebracht.:1. Prof. Dr. Katja Mannschreck (Hochschule Heilbronn): Stabile Bauteilsauberkeit in der Produktion 2. Dr. Michael Flämmich (VACOM Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH): Teilereinigungsprozesse fähig und beherrscht: Six-Sigma-Methoden in der Anwendung 3. Dr. Thomas Dreyer (Weber Ultrasonics AG): Ultraschallreinigung als qualitätsrelevanter Prozess - Grundlagen und Parameterbestimmung 4. Markus Windisch (Fraunhofer IVV Dresden): Digitalisierung in der Bauteilreinigung: Chancen für die Qualitätssicherung 5. Dr. Uwe Lienig (Wirtschaftsförderung Sachsen GmbH): Innovationsprozesse in KMU unterstützen – Projektwerkstatt und Fördermöglichkeiten