Submitted by Rodrigo Lima Meira (rodrigolm18@gmail.com) on 2017-08-07T18:12:20Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 3745629 bytes, checksum: cb10f18eb9de18c98fe4df2621efbb58 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-08-09T15:27:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 3745629 bytes, checksum: cb10f18eb9de18c98fe4df2621efbb58 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T15:27:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 3745629 bytes, checksum: cb10f18eb9de18c98fe4df2621efbb58 (MD5) / CAPES / Os modelos fenomenológicos que descrevem o escoamento de fluidos compressíveis são complexos, devido à variação da densidade deve estar correlacionada com a variação de pressão. Isto faz com que sejam adotadas simplificações, como fator de compressibilidade médio, limitando a aplicação desses modelos. Assim, o objetivo deste trabalho é implementar modelos mais rigorosos de escoamento compressível tanto para compressores centrífugos quanto para o transporte de fluidos em longas distâncias, em específico com gás carbônico que vem sido empregado para recuperação de óleo na captura e estoque de carbono. Além disto, através do método de Monte Carlo a incerteza das simulações foram avaliadas, com o propósito de tomar decisões adequadas nos cenários estudados. Os resultados mostraram que a utilização de equação de estado para gás real e do escoamento compressível são relevantes nas curvas do compressor, contrário ao que literatura especializada frequentemente sugere, portanto esses sistemas não ficam bem representados por escoamento incompressível e gás ideal. As curvas de operação do compressor também foram definidas com avaliação da incerteza das curvas de surge e stonewall, obtendo uma região de operação, além de mais eficiente, que atenda a segurança operacional. Para a linha de pesquisa do transporte de gás carbônico, o diâmetro da linha foi dimensionamento, além do cálculo dos perfis de temperatura e pressão. Os resultados mostraram, também, que as simplificações comuns da literatura, como desprezo da energia cinética e considerar um fator de compressibilidade médio, nem sempre respondem adequadamente na obtenção dos perfis de pressão e temperatura. Também foi apresentada a avaliação da incerteza destes perfis, e definida a probabilidade do sistema não atingir as restrições de projeto, com o objetivo auxiliar em tomadas de decisões em projetos de transporte de fluidos. Desta forma influência de um modelo mais rigoroso foi estudada em diferentes casos de escoamento compressível, junto à avaliação de incerteza na tomada de decisão, e busca de processos mais eficientes.

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 2012-10-24T07:27:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273179.pdf: 4882596 bytes, checksum: 33b3c269ebf2d99d5dbfbf7d5a9501b2 (MD5) / Compressores de refrigeração são projetados para apresentar alta eficiência termodinâmica, alta confiabilidade e baixos níveis de ruído. Essas características são fortemente dependentes do comportamento das válvulas de sucção e descarga. Devido às elevadas cargas mecânicas aplicadas às válvulas, seu projeto exige especial atenção. Entre os possíveis modos de falha, a fadiga de impacto - caracterizada por repetidos impactos da válvula contra o seu assento - é a mais crítica no que concerne à ocorrência e à dificuldade de prevenção. Desenvolveu-se no presente trabalho uma bancada integralmente automatizada de ensaio de fadiga por impacto de válvulas de sucção, que controla a intensidade do impacto e a freqüência do movimento, permitindo a quebra da válvula sob condições controladas. O número de ciclos suportados é utilizado como indicativo da resistência à fadiga de impacto da válvula analisada. Resultou um recurso experimental passível de ser utilizado na determinação das propriedades de resistência à fadiga de impacto, que permite a realização de ensaios de conformidade e comparações entre diferentes modelos de válvulas. O sistema desenvolvido gerou uma importante ferramenta de auxílio à pesquisa e desenvolvimento de novos projetos de válvulas para compressores de refrigeração, suprindo uma significativa carência do setor. Este trabalho representa uma inovação tecnológica, por não existirem no mercado sistemas que possibilitem a realização de ensaios de válvulas utilizadas em compressores de refrigeração.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-22T10:28:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 234304.pdf: 2909523 bytes, checksum: 197dca48597e9fd0f47a8d07552816d2 (MD5) / Para acompanhar a evolução dos sistemas de refrigeração são necessários métodos adequados de avaliação de produto. Dentre os ensaios executados com compressores herméticos para refrigeração, encontram-se, com grande importância, os ensaios de desempenho, que tem como principal finalidade estabelecer a capacidade de refrigeração, o consumo de potência ativa do compressor e o coeficiente de desempenho. Atualmente as limitações dos ensaios de desempenho correspondem ao custo elevado da infra-estrutura e ao longo período de ensaio. O objetivo desta dissertação é verificar a viabilidade do método proposto à inferência de características de regime permanente durante o período transitório, diminuindo o tempo de ensaio. Foi realizada uma completa estruturação do método de ensaio, incluindo o estudo das variáveis medidas e dos métodos envolvidos, adequações do sistema atual de ensaios ao novo método e a definição dos parâmetros de entrada e saída do sistema de inferência. Decorrente da complexidade da análise dos dados no transitório e a ausência de regras explícitas para tal tarefa, para realizar a inferência das características de regime permanente do compressor foram utilizadas redes neurais artificiais. São descritos no decorrer do trabalho o treinamento e a avaliação do sistema neural desenvolvido. A redução do tempo médio de ensaio foi significativa e a confiabilidade dos resultados mantida. A aplicação da solução proposta irá possibilitar o aumento do número de ensaios realizados dentro das indústrias. In order to follow the evolution of the refrigeration systems, it is essential to develop suitable methods of product evaluation. Specifically, when talking about hermetic compressors, performance tests have been highlighted as one of the most important evaluation tests. The purpose of this test is to determine the refrigerating capacity, the compressor electrical power and the coefficient of performance. Nowadays the performance tests are limited by the elevated infrastructure costs and the long test time. The aim of this thesis is to verify the feasibility of the proposed method to infer steady state compressor characteristics during the transient, reducing the average test time. A full development of the test method has been done, including a study of measured variables and involved methods, system adequacies to the new test procedure and delimitation of input and output system parameters. Due to the complexity of the transient data analysis and the absence of explicit rules for this task, artificial neural networks were employed to infer the steady state characteristics of the compressor. The neural system training and its evaluation are described on the thesis. The average test time has been significantly reduced and the results reliability maintained. The application of the proposed solution will enable industry to increase the number of tests performed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-22T10:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 230467.pdf: 1732806 bytes, checksum: be8ff0a5eae53bb077b7d14b56e12605 (MD5) / Ensaios de compressores fazem parte do dia-a-dia da indústria de refrigeração. Tem destaque dentre esses ensaios o de determinação de capacidade, consumo e coeficiente de performance. Tal ensaio é regido por normas relativamente antigas, que não prevêem o uso recursos emparelhados com o estado-da-arte em metrologia e em controle de processos. O cenário atual mostra ensaios altamente demorados, que em média chegam a superar quatro horas. Além disso, muitas vezes, as incertezas praticadas são bem maiores que as desejadas. Neste trabalho são analisadas as principais fontes de incerteza para diferentes configurações de ensaios previstos em normas. O aprimoramento de uma bancada visando reduzir incertezas de medição e melhorá-la operacionalmente é descrito. Tal aprimoramento implicou modificações no hardware e no software da bancada. Análises de incertezas empregando o método de Monte Carlo e análise de repetitividade dos ensaios são descritos. Resultados que comprovam a adequação das modificações promovidas são apresentados. Adicionalmente, caminhos são apontados para a realização de futuras ações no sentido de estabelecer melhorias adicionais. Compressor testing is part of the refrigeration industry day-to-day activity. The test determining capacity, consumption and performance coefficient stands out amongst these. This test is ruled by relatively old standards that do not foresee the use of resources which are state-of-the-art in metrology and process control. The present picture is that of very slow tests that, on the average, take over four hours. Besides, frequently, in practice, the uncertainties are much higher than would be desirable. In this paper the main sources of uncertainty are analyzed for different test configurations foreseen in standards. It describes the process of enhancing a test bench with the objective of reducing uncertainties in measurement and improving it operationally. Such enhancement implied in changes in bench hardware and software. Uncertainty analysis employing the Monte Carlo method and the analysis of repetitivity of the tests are described. Results that show the adequacy of the proposed modifications are presented. Additionally ways are outlined to carry out future activities towards establishing additional improvements.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:29:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329619.pdf: 8361919 bytes, checksum: fc6018b07abc393b4b0e5b3b254902f5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Em condições ideais, válvulas automáticas de sucção e descarga devem abrir ou fechar, de forma instantânea, no momento em que a pressão no interior do cilindro de compressão se iguala às pressões nas respectivas câmaras de sucção e descarga. Entretanto, na realidade, isto não acontece devido a efeitos como a inércia das válvulas, perdas viscosas e à existência de uma força de adesão provocada pela presença de uma película de óleo entre a válvula e o assento.A força de adesão é provocada pela deformação do filme de óleo que ingressa principalmente pela folga pistão cilindro e se deposita entre a válvula e o assento. A presença do óleo provoca um atraso na abertura das válvulas, tendo em vista que uma maior diferença de pressão é necessária entre o cilindro e as câmaras de sucção e descarga, reduzindo as eficiências volumétrica e isentrópica do compressor.Neste trabalho, é proposto um modelo matemático para investigar fenômenos de adesão provocados por um filme de óleo entre superfícies sólidas de geometrias planas e esféricas. O modelo foi aplicado para quantificar a força de adesão em válvulas de compressores e sua influência no comportamento dinâmico das válvulas durante a abertura. Parâmetros necessários para o fechamento do modelo, como o ângulo de contato entre a película de óleo e a superfície (com e sem a dissolução de fluido refrigerante no óleo) e a tensão interfacial foram obtidos por meio de experimentos em bancadas construídas especificamente para este estudo.De acordo com os resultados experimentais, a tensão interfacial óleo-refrigerante diminui com o aumento da solubilidade, gerando uma redução dos efeitos da força de capilaridade no fenômeno de adesão. Por outro lado, o ângulo de contato, independentemente da rugosidade das superfícies, do tipo de configuração geométrica utilizada e da solubilidade da mistura, apresenta um alto grau de molhabilidade na superfície, o que traz como resultado a intensificação dos efeitos das forças de tensão superficial.Por último, os resultados numéricos demonstraram que o sistema de sucção é mais sensível aos efeitos de adesão gerados pela presença da película de óleo entre a válvula e o assento.<br> / Abstract: At ideal conditions, suction and discharge valves open and close instantaneously when the cylinder pressure becomes equal to the pressures in the suction and discharge chambers. However, in real systems, it does not occur because of viscous losses, valve inertia effects and due to an adhesion effect that is caused by the presence of an oil film between the valve and the seat. The adhesion force is caused by the deformation of the lubricating oil film that reaches the space between the valve and the film through the piston-cylinder gap. This causes a delay in the valve opening, since a larger pressure difference between the cylinder and the suction and discharge chambers is necessary to overcome the adhesion force. As a result, both the isentropic and the volumetric efficiencies of the compressor are reduced. In this work, a mathematical model is developed to investigate adhesion phenomena due to the presence of an oil film between solid surfaces of flat and spherical geometries. The model was applied to investigate the adhesion force in compressor valves and its influence on the dynamic behaviour of valves during the opening process. Input parameters needed to develop the model, such as the contact angle between the oil film and the surface (with and without considering refrigerant absorption in the oil) and the interfacial tension, have been determined via experimental apparatuses designed and built specifically for this purpose. According to the experimental results, the oil-refrigerant mixture interfacial tension decreases with the refrigerant solubility, which leads to a reduction of capillary effects and film adhesion. On the other hand, the contact angle measurements indicate a significant wettability of the surface, which was seen to be independent of surface roughness, geometric configuration and solubility. This increases the contribution of interfacial tension effects. Finally, the numerical results showed that suction systems are more sensitive to oil film adhesion phenomena than discharge systems.

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 Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:02:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330187.pdf: 3253322 bytes, checksum: 989ff1edbe517590e588a47a4a5169ff (MD5) Previous issue date: 2014 / A lógica do atual sistema de produção está baseada na fabricação massiva de bens de consumo. Quando esta produção não é realizada de forma coerente e respeitosa aos recursos naturais, ocorre uma excessiva extração de matéria prima, um elevado consumo de energia elétrica, geração de resíduos sem destinação final apropriada, efluentes e emissões atmosféricas sem tratamento final efetivos, entre outros. Visando identificar os danos ambientais relativos à logística reversa de compressores de ar a fim de minimizá-los, esta dissertação objetivou: realizar a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e Avaliação Econômica do Ciclo de vida (AECV) de cenários de logística reversa de compressores de ar. A metodologia foi baseada nas normas ABNT (2009a; 2009b), em que os dados primários foram obtidos por meio de consultas, entrevistas e telefonemas aos assistentes técnicos, colaboradores e relatórios de venda da empresa Schulz S.A., onde o estudo foi desenvolvido. Foram avaliados quatro cenários de logística reversa: o primeiro baseado em um plano de troca de compressores com desmanche total do compressor e revenda de materiais recicláveis. O segundo também baseado em um plano de troca, porém com refundição de peças de ferro fundido e aço na própria empresa. O terceiro baseado na remanufatura de compressores realizada por assistentes técnicos e compra de 38% do valor financeiro das peças de remanufatura da empresa. O quarto, semelhante ao terceiro cenário, porém com 51% do valor financeiro das peças de remanufatura compradas da empresa. O cenário menos impactante ambientalmente foi o de parceria com assistentes técnicos e compra de 38% das peças originais. Por sua vez o cenário que obteve melhor resultado econômico foi o cenário de plano de troca de compressores com desmanche total do compressor e revenda de materiais recicláveis. No entanto, o cenário de parceria com assistentes técnicos e compra de 51% das peças originais, foi o mais economicamente interessante para a empresa. Como principal resultado desse estudo, foi identificado que o cenário mais ecoeficiente foi o baseado no plano de troca e com refundição de peças de ferro fundido e aço na própria empresa. / Abstract : The logic of the current production system is based on the mass production of consumer goods. When this production is not carried out consistently and respectfully to natural resources, there is an excessive extraction of raw materials, high energy consumption, waste generation without proper disposal, effluents and emissions without effective final treatment, among others. To identify the environmental damage relating to reverse logistics of air in order to minimize them, this thesis aimed to: perform the Life Cycle Assessment (LCA) and Life Cycle Cost (LCC) scenarios for reverse logistics air compressors. The methodology was based on ABNT (2009a, 2009b) standards, in which the primary data were obtained through consultations, interviews and phone calls to the technical assistant, employees and Schulz SA's sales reports, where the study was conducted. Four scenarios for reverse logistics were examined: the first based on a plan of exchanging compressors with a total dismantling of the compressor and resale of the recyclable materials. The second also based on an exchange plan, but with the remelting of pieces of cast iron and steel in the company. The third based on the remanufacturing of compressors performed by the technical assistants and sale of 38 % of the company's remanufacture parts. The fourth scenario, similar to the third one, however, with sale of 51% of the company's remanufacture parts. The scenario that had the least impact on the environment was the one with partnership of the technical assistants, and purchase of 38 % of the original parts. In turn, the most economic scenario was the one with the exchanging compressors, with a total dismantling of the compressor and resale of recyclable materials. However, the most economic scenario for the company was the one in partnership with the technical assistants, and purchase of 51 % of the original parts. The main result of this study identified that the more eco-efficient scenario was the one based on the exchange and remelting pieces of cast iron and steel in the company.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:19:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332137.pdf: 2969677 bytes, checksum: c9bdd78d074bf591d9c6628937c44872 (MD5) Previous issue date: 2014 / O ensaio de desempenho energético, no qual são medidos capacidade de refrigeração e potência elétrica consumida, é um dos mais importantes para pesquisa e desenvolvimento e para controle da qualidade na fabricação de compressores de refrigeração. Para atender requisitos normatizados, a capacidade de refrigeração deve ser medida simultaneamente por dois equipamentos de medição independentes. São equipamentos típicos: calorímetro de fluido secundário; medidores de vazão mássica baseados na força inercial de Coriolis, instalados na fase líquida. A análise realizada no âmbito deste trabalho mostrou que a diferença de resultados entre os dois equipamentos de medição podem ser da ordem de 3% do valor medido, o que é aceitável por normas, mas geralmente inaceitável para a indústria, em especial quando a medição é destinada a atividades de pesquisa e desenvolvimento. Observou-se também que tais diferenças podem ter comportamento fortemente sistemático. Como parte deste trabalho foram projetados e construídos os aparatos físicos necessários e foi realizada ampla análise experimental envolvendo os fenômenos físicos identificados como críticos em termos de contribuição para a incerteza de medição em cada um dos dois métodos de medição. Ênfase foi dada na análise das possíveis contribuições de caráter sistemático. Os experimentos realizados permitiram concluir que as principais contribuições para a ocorrência de variações sistemáticas são provenientes de condições de operação do ensaio e de características construtivas do painel de ensaio.<br> / Abstract: The electrical performance test, which goal is to measure cooling capacity and active power consumption, is one of the most important tests of refrigerant compressors for both Research & Development and quality control in the manufacturing. To meet standardized requirements, cooling capacity must be measured simultaneously by two independent measuring methods. Typical equipment are: secondary fluid calorimeter; and mass flowmeter based on the Coriolis inertial force, installed in the liquid phase. Analysis performed in this work showed that the difference in results between two measurement equipment can reach 3% of the measured value, which is acceptable by international standards, but generally unacceptable in industry, especially when the measurement is intended to be used for research & development purposes. It was also observed that such differences may have a systematic behavior. As part of this work, physical devices were designed and built in order to allow a wide experimental analysis involving physical phenomena identified as critical in terms of contribution to the measurement uncertainty in each of the two measuring methods. Emphasis was placed on analyzing the possible systematic contributions. The experiments showed that the main contributions to the occurrence of systematic variations come from operating conditions of the test and constructive characteristics of the panel.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:22:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330919.pdf: 4438577 bytes, checksum: 6248b7dd51131ac7a20534d616d61b1c (MD5) Previous issue date: 2014 / Capacidade de refrigeração é um parâmetro altamente representativo da qualidade do compressor hermético e da sua adequação a um sistema de refrigeração. Atualmente, a medição desse parâmetro é realizada através de ensaio laboratorial com duração média de 4,5 horas e incerteza de medição de aproximadamente ±3%. Devido ao tempo e custos envolvidos no ensaio, quando um lote de compressores é produzido, esse parâmetro é avaliado através de uma amostra muito pequena. Para contornar esse problema, a proposta apresentada nesta tese se afasta do conceito tradicional de medição da capacidade de refrigeração. A ideia central do método proposto é a utilização da correlação existente entre a capacidade de refrigeração e a capacidade do compressor em elevar a pressão de ar num volume fixo. Através de compressores ensaiados tanto na linha de produção (medição da taxa de elevação da pressão) quanto em laboratório (medição da capacidade de refrigeração) foi possível avaliar a viabilidade de uso de tal correlação. Um conjunto de ensaios foi utilizado para treinamento de modelos neurais artificiais, os quais foram empregados para realizar inferências sobre o valor da capacidade de refrigeração através da capacidade de elevação da pressão. Através do estudo de caso, que faz parte deste documento, os compressores de um conjunto de teste apresentaram diferenças típicas de 1% entre os resultados obtidos no laboratório e na linha de produção. No entanto, mesmo o modelo neural apresentando bons resultados de inferência, um dos entraves mais significativos para o uso de redes neurais em atividades metrológicas é a inexistência de métodos de avaliação de incerteza condizentes com os preceitos metrológicos. Para contornar esse problema, uma nova técnica foi desenvolvida. Tal técnica utiliza uma combinação da reamostragem bootstrap, frequentemente utilizada para fornecer intervalos de confiança em redes neurais, e o método de Monte Carlo, frequentemente utilizado na avaliação da incerteza de medição. Assim, é possível obter uma incerteza da inferência que considere, além dos erros provenientes do processo de treinamento, as incertezas das medições durante o treinamento e uso das redes neurais. A integração desses métodos representa uma evolução no estado da arte no que concerne estimar a dúvida na saída de um modelo neural artificial. No estudo de caso, os compressores de teste apresentaram o valor típico de ±4,5% para a incerteza da inferência do modelo neural. O tempo médio para obtenção de um resultado na linha de produção ficou próximo a 7 segundos, o que significa que essa ocorrerá em tempo inferior a um milésimo do atualmente necessário para medição da capacidade de refrigeração em uma bancada no laboratório.<br> / Abstract: The refrigerating capacity is an important parameter for the quality of hermetic compressors and to make a proper assignment of them to a certain refrigeration system. Typical tests for measuring de refrigerating capacity are run in laboratory facilities and which last 4.5 hours, at average, and present measurement uncertainty of about ±3%. As a consequence related to typical tests duration and their associated costs, the evaluation of production lots are made by testing small samples. The purpose of this thesis is to present a method to overcome the small sample issue through the measurement of the refrigerating capacity using a strategy that avoids the typical tests approach. The main idea is the use of the existing correlation between the refrigerating capacity and the capacity of the compressor to increase the air pressure in a fixed volume vessel. The appropriateness on using this correlation was evaluated through test data obtained from production line tests (air pressure increase rate measurements) and from laboratory tests (refrigerating capacity measurements). The data was used for training neural networks models that were designed to infer the refrigerating capacity using air pressure increase rate. The evaluation presented in this thesis shown that the differences between production line inferences and laboratory results were about 1%. However, even with the good results obtained using neural networks, a lack of a proper way for evaluating the uncertainties related to the use of neural networks on metrological activities should be fulfilled. To overcome this problem a new technique was developed. It uses the bootstrap resampling method - usually applied for the determination of neural networks confidence intervals - and the Monte Carlo method - usually applied for measurement uncertainty evaluation. Therefore, it is possible to achieve an inference uncertainty that considers the errors from the neural networks training process as well as the measurement uncertainties related the inputs during the training and the using of the neural networks. The integration of these methods represents an evolution on the state of art related to the estimation of the doubt of an artificial neural network model.The results presented in this thesis shown typical uncertainties for the inferences of about ±4.5%. The average duration for the tests in the production line was about 7 seconds - less than a thousandth of the time required for the refrigerating capacity measurement in laboratory.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346239.pdf: 3723379 bytes, checksum: 67044a207f92479632bd9f59433e6d7c (MD5) Previous issue date: 2016 / Ensaios de desempenho energético de compressores de refrigeração têm como objetivo a obtenção de parâmetros de desempenho, dentre eles a capacidade de refrigeração, sob condições preestabelecidas de operação. É uma etapa necessária no desenvolvimento e produção de compressores e que, devido às suas características de execução, torna-se um gargalo no processo de controle de qualidade. Trabalhos anteriores apresentam soluções associadas à inteligência artificial para reduzir o tempo de execução desses ensaios. Para isso, tais ferramentas analisam o comportamento de certas variáveis durante o período transiente do ensaio para inferir o momento no qual ocorre a transição para o regime permanente. Entretanto, a grande variedade de dinâmicas relacionadas a capacidade, temperatura de corpo e pressão de sucção afeta o desempenho das redes neurais. Para contornar esse problema, ensaios provenientes de uma empresa fabricante de compressores foram agrupados manualmente de acordo com regras que levaram em consideração a capacidade inicial e a região da faixa de aceitação pela qual os ensaios adentravam o regime permanente. Isso forneceu 4 grupos, os quais foram utilizados para treinamento de redes especializadas para inferência de regime permanente. Os melhores resultados vieram de redes especializadas treinadas com dois dos quatro grupos, que quando comparadas com aquelas treinadas com ensaios não agrupados dessas mesmas dinâmicas, apresentaram desempenho superior tanto nas taxas de acerto (aumento de até 6%) quanto nas taxas de erro de falso positivo (redução de até 17%). Paralelamente, foram realizadas análises estatísticas entre grupos na busca de comportamentos consideravelmente predominantes. Como destaque, um desses grupos apresentou duração de regime transitório consideravelmente inferior a dos demais. Além disso, como o agrupamento manual é lento e demanda um operador especialista, foi criado um método automático para esse fim que apresentou acerto de 92% em uma primeira análise. De forma geral, os resultados forneceram maior confiabilidade às redes de inferência e motivam a continuação dos estudos sobre as características relacionadas ao processo de treinamento.<br> / Abstract : Energetic performance tests of refrigerating compressors are used to obtain performance parameters, among them refrigerating capacity under pre-established operating condititons. It is a necessary step on development and compressor manufacturing, and due to its execution characteristics, become a bottleneck on quality control process. Previous works presented solutions based on artificial intelligence, which were used to reduce test time. For this, such tools analyse the behaviours of certain variables during the test transient state to infer on which moment occurs the transition to steady state. However, the considerable variety of dynamics related to such used parameters affects the neural network performance. To avoid such issue, tests from a compressor manufacturer were manually grouped accordingly to rules that took into account initial capacity value and acceptance band region by which the test entered steady state. This provided four groups, which were used to train specialized neural nwtworks. The best results came from specialized neural networks trained with two of those groups, which when compared to those neural netowkrs trained with non-grouped tests of these same dynamics, presents superior performance in both of true positive rate (up to 6% increase) and false positive rate (up to 17% decrease). Parallel to it, statistical analysis were conducted between groups in the search for predominant behaviours. As a highlight, one of these groups had both overall duration and transient state duration considerably lower than the other groups. In addition, since manual grouping is slow and requires a specialized operator and automatic method developed for this purpose, which showed a 92% accuracy in a first analysis. In general, results provided greater reliability to the inference neural networks and motivate the continuity of studies about training process related characteristics.