Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: José Elias Tomazini / Banca: Francisco Carlos Parquet Bizarria / Resumo: Na indústria moderna o monitoramento da condição de operação de máquinas rotativas é essencial para se determinar o surgimento de falhas em mancais de rolamentos. Este trabalho apresenta uma técnica de análise adotada para a identificação de falhas em mancais de rolamento em seus estágios iniciais, utilizando procedimentos de análise de sinais no domínio do tempo e da freqüência, com especial atenção para a técnica do HFRT (High Frequency Resonance Technique), também conhecida como Técnica do Envelope. Este método de análise de sinais foi escolhido em razão de ser uma ferramenta apropriada para identificar falhas em mancais de rolamentos na sua fase inicial. A teoria das técnicas foi discutida e os passos para a implementação computacional foram apresentados. As rotinas foram implementadas através da linguagem de programação MATLAB e um sinal simulado representativo de um sinal coletado de um mancal de rolamento com defeito pontual na pista externa foi desenvolvido para verificar a eficácia dos métodos implementados. Os experimentos foram desenvolvidos utilizando-se uma bancada de testes aplicada para testar mancais de rolamento com defeitos pontuais produzidos em laboratório. A aquisição dos dados foi desenvolvida com instrumentação comercial. Os resultados obtidos mostraram ser efetivos para identificar falhas em rolamentos para os dados simulados e dados experimentais. / Abstract: In the modern industries, the condition monitoring of the rotational machinery operation is important to evidence the beginning of the fails in bearings. This work presents a technique of analysis applied to identify fails in bearing during the initial phases, using techniques of signal analysis in time and frequency domain with special attention for the High Frequency Resonance Technique, also called envelope technique. This method for signal analysis was chosen because is an appropriated tool to identify fails in bearings during initial phases. The theory for the techniques was discussed and the steps for the computational implementation were showed. The routines were implemented through MATLAB programming language and it was prepared a representative signal of a bearing with a single point defect in the outer race in order to verify the capability of the method implemented in the routine. The experiments were performed using a experimental test rig applied to test bearings with single point defects performed in laboratory. The data acquisition were performed with commercial instrumentation. The results obtained shown to be effective to identify fails in bearings for both numerically simulated data and experimental data. / Mestre

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: João Zangrandi Filho / Banca: Anselmo Monteiro Ilkiu / Resumo: O procedimento de análise de óleos e graxas vem sendo implementado em diferentes setores, tais como indústria de papel e celulose, usina de álcool, empresas marítimas e empresas aéreas comerciais. As técnicas de análise de óleos lubrificantes permitem o aumento da vida útil de equipamentos, a economia de custos de manutenção. Na área militar esta abordagem é usual desde a década de quarenta. No entanto os países desenvolvidos que vêm participando de grande conflitos bélicos têm explorado muito este recurso com o objetivo de minimizar os custos operacionais e aperfeiçoar o cumprimento de missões. Assim, esta tecnologia envolvida é estratégica, cabendo aos países em desenvolvimento a implementação de programas mais eficazes de forma a ter maior grau de independência, aumento da disponibilidade e confiabilidade de equipamentos de modo a economizar recursos. A proposta da pesquisa em desenvolvimento é complementar o programa de manutenção baseado em análise de óleos e graxas no sentido de explorar e aplicar o potencial destas técnicas, visando as atividades de dificuldades em serviço (problemas operacionais) e investigação de incidentes/acidentes aeronaúticos. O estudo de viabilidade deste tipo de programa poderá gerar um programa de Garantia da Qualidade que permita detectar os modos de falha nos sistemas das aeronaves de defesa. Por todas as considerações acima mencionadas, um programa de análise de óleo é imperativo numa empresa aérea comercial ou mesmo numa Força Aérea de Defesa. As possíveis desvantagens na implementação de um programa de análise de óleo são o seu custo ( logística, recursos humanos, instalações, equipamentos, etc) e o tempo que o citado programa leva para ser consolidado. / Abstract: The procedure of oil and grease analysis has been implemented in different sectors, such as industry of paper and cellulose, maritime, alcohol plants, companies and commercial airlines. The techniques of lubricate oil analysis allow the increase of the useful equipment life, the economy in maintenance costs. In the military field this boarding are usual since the decade of forty, however the developed countries that has been participated in World War II have explored much of this resource with the objective to minimize the operational costs and to optimize the missions fulfillment. Thus this involved technology is strategic, fitting to the developing countries the implementation of more efficient programs of form to have greater degree of independence, increase of the availability an equipment reliability in order to save resources. The proposal of the research carried on is to complement the program of maintenance based on oil and grease analysis and greases in order explore and to apply the potential of these techniques, aiming at to the activities of difficulties in service (operational problems) an inquiry of aeronautical incidents/accidents. The feasibility study this type of program will be able to generate a program of Quality Assurance that allows detecting the failure modes in the systems of the defense aircraft. For all considerations mentioned above, a program of oil analysis is imperative in a commercial airline or even in an Air Force of Defense. The possible disadvantages to the implementation of oil analysis program are the their cost (logistic, human resources, physical place, equipments and so on) and the time to consolidate such kind of program. / Mestre

Resumo: Neste trabalho se apresenta uma técnica de redução de dados para monitoração e diagnóstico automático de grupos geradores hidroelétricos com base na análise de vibrações, utilizando redes neurais artificiais. Os sinais de vibração são processados numericamente para se obter um espectro normalizado com no máximo doze freqüências, especialmente determinadas para cada máquina em particular, de tal forma a torná-lo representativo da condição da máquina. A definição das bandas de freqüência a serem usadas no processamento desse espectro especial é feita para cada equipamento a ser monitorado com auxílio de um ambiente computacional desenvolvido e apresentado neste trabalho. Um programa protótipo de monitoração baseado nestas técnicas foi desenvolvido e é apresentado com uso de exemplos de aplicação. / Abstract: In this work a data reduction technique based on vibration analysis that can be applied to both monitoring and automatic diagnosis of rotating machineries together with use of neural networks is presented. Vibration signals are processed to obtain a normalized spectrum with up to 12 frequency bands that should be defined for each particular machine. In this manner this special spectrum can become representative of the machine's working condition. The definition of the spectrum's bands that will be used in data processing is carried out for each machine by use of a computational environment that has been developed. This environment is also shown in this work. A prototype monitoring program based in this technique also has been developed and its application is highlighted with examples. / Orientador: João Antonio Pereira / Coorientador: Adyles Arato Júnior / Banca: Alberto Tamagna / Banca: Luiz de Paula do Nascimento / Mestre

Orientador: João Antonio Pereira / Banca: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Renê Pegoraro / Resumo: As técnicas de termografia vêm atualmente ganhando espaço como técnicas de manutenção preditiva, principalmente, por seu caráter não invasivo (ferramenta de não contato) que possibilita o monitoramento do aquecimento de máquinas e equipamentos em operação ou mesmo energizados. A utilização de câmeras termográficas hoje é uma realidade em vários setores industriais para monitoramento e detecção de falhas com base na temperatura. Entretanto, a utilização de câmaras termográficas na manutenção não deve se restringir apenas à avaliação da temperatura, uma vez que as imagens termográficas são sinais que apresentam padrões complexos que podem captar as diferentes características e condição de operação do equipamento. Outras informações além da temperatura poderiam ser observadas para uma avaliação mais consistente do estado de operação do equipamento. Este trabalho discute a utilização da técnica da estatística multivariada, Análise de Componentes Principais (ACP) para o processamento e análise de um conjunto de imagens termográficas. Essa proposta visa à identificação de padrões associados às variações térmicas das imagens, bem como, a interpretação desses dados em termos da sua variabilidade espacial/temporal para aplicação na manutenção preditiva com base na termografia. Num primeiro momento a técnica foi aplicada para a avaliação de um conjunto de dados (imagens térmicas) obtidos a partir da simulação do aquecimento de um dado componente (chave elétrica), cujo objetivo foi testar e verificar a validade da proposta e do programa desenvolvido. Posteriormente a técnica foi aplicada para o acompanhamento e avaliação do aquecimento de componentes de um modelo simplificado de um painel de telefonia, formado por blocos de alumínio fixados em uma placa de acrílico. A análise no modo espacial e no modo temporal do conjunto de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Thermography techniques are currently gaining ground as predictive maintenance techniques, mainly due to its non-invasive character (non-contact tool) that allows the monitoring of heating condition of machines and equipment also in operation and even energized. The use of thermographic cameras is now a reality in many industrial and electrical sectors for monitoring and fault detection based on temperature. However, the use of thermal imagers in the maintenance should not be restricted to only the evaluation of temperature, since the thermographic images are signs that show complex patterns and they can capture the different characteristics of the actual condition of the monitored equipment. Information other than temperature could be observed for a more consistent evaluation of its state of operation. This paper discusses the propose of use of the multivariate analysis technique, Principal Component Analysis (PCA) for the processing and analysis of a series of thermographic images in order to identify patterns associated with temperature variations of the images, as well as, the interpretation of these data in terms of their spatial/temporal variability. Initially the technique was used to the analysis of data (thermal images) obtained from the simulation of heating conditions of a component (electric switch) aiming at to test and verify the validity of the proposal and program development. Later the technique was applied to the monitoring and evaluation of the heating condition of components of a simplified model of a telephone panel, formed by aluminum blocks fixed in a plate of acrylic. The analysis in the spatial and temporal mode of the set of thermograms obtained for different heating conditions of the blocks, it showed that it is possible to verify and establish correlations between the Principal Components and the thermal profile of the system / Mestre

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Marcio Antonio Bazani / Banca: Roberto Hideaki Tsunaki / Resumo: Em um motor de combustão interna todas as peças possuem uma vida útil prevista, sendo essa duração maior ou menor, de acordo com a função específica a elas atribuída. Cada uma das peças tem a sua vida pré-determinada que, em condições normais de funcionamento de todo o conjunto, atende as expectativas. Pela análise do óleo podem-se monitorar as condições destas peças. A técnica de análise de óleo é um tipo de manutenção preditiva. Ela pode ser feita coletando-se o óleo de um equipamento e analisando-o posteriormente ou analisando-o diretamente em sistemas "on line". A análise dos óleos permite identificar os primeiros sintomas de desgaste de um componente. A identificação é feita a partir do estudo da quantidade de partículas, tamanho, forma e composição, que forneceram informações precisas sobre as condições das superfícies em movimento sem a necessidade de se desmontar o conjunto a qual estas partes pertencem. Tais partículas sólidas são geradas pelo atrito dinâmico entre peças em contato. De acordo com o estudo destas partículas pode-se relacionar as situações de desgastes do conjunto e atribuí-las a condições físicas e químicas. A análise dos óleos é feita por meio de técnicas laboratoriais que envolvem, reagentes, instrumentos e equipamentos. Assim, para se estudar a manutenção preditiva em motores de combustão interna, foi feito um estudo teórico sobre estes motores, sobre os lubrificantes, sobre os problemas e possíveis causas associados a falhas destes, sobre os tipos de manutenção preditivas aplicadas a estes e sobre trabalhos que tratam da manutenção preditiva em motores realizados por outros autores. Para auxiliar os estudos foi proposta a construção de duas bancadas de ensaios compostas de motores de quatro tempos, a gasolina, acoplados a um redutor de velocidades para fornecer carga aos mesmos...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In an internal combustion engine every pieces have a foreseen useful life. This duration is large or small according to the specific function to them attributed. Each piece has its own pre determined life that in normal operation conditions of the set attend to the expectations. By oil analysis one can monitor the pieces conditions. The oil analysis technique is a type of predictive maintenance. It can be done collecting the oil of an equipment and analyzing it latter on or analyzing it directly in systems "on line". The oil analysis allows identifying the early symptoms of a component wear. The identification is done starting from the study of the particle quantity, size, forms and composition that supplies precise information about the moving superficial conditions without the need of disassembling the set which these parts belong to. Such solid particles are generated by dynamic friction among pieces in contact. According to the study of those particle one can relate the wear set situation and to attribute them to physical and chemical conditions. The oil analysis is done by means of laboratories techniques that involve reagent, instruments and equipments. So, to study the predictive maintenance in internal combustion engine it was done a theoretical study about those engine, about lubricants, about problems and possible causes related to fault of them, about the types of predictive maintenance associated to them and about papers that deal to predictive maintenance in internal combustion engine. To aid the studies it was proposed the construction of two test rig composed of gasoline four cycle internal combustion engine coupled to a reducer to supply load to them. In the first test rig it was used an internal combustion engine in advanced state of deterioration and on the second one it was used a new internal combustion engine. The results showed that even in advanced state ...(Complete abstract, click electronic access below) / Mestre

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Jorge Nei Brito / Resumo: Todo sistema ou equipamento mecânico está sujeito a processos de deterioração. Esta deterioração leva ao aparecimento de defeitos que podem atrapalhar a continuidade e qualidade do serviço (produção). Uma quebra não prevista traduz-se por uma parada brusca, levando geralmente a grandes prejuízos e a perda de tempo de produção. Para evitar paradas inesperadas eficientemente e reduzir os custo de manutenção são utilizadas técnicas de manutenção preditiva. Entre todas as técnicas existentes, as mais importantes na manutenção de redutores são a análise de vibrações e a análise de partículas de desgaste. A determinação da severidade, modos e tipos de desgaste em máquinas pode ser feita pela identificação da morfologia, acabamento superficial, coloração, natureza, quantidade e tamanho das partículas encontradas em amostras de óleo ou graxas. Pela análise do sinal vibratório é possível tomar decisões de intervir ou não na operação da máquina, aumentando a disponibilidade e confiabilidade da mesma. A integração destas técnicas tem o potencial para revolucionar práticas industriais e proporcionar para as companhias um significante alívio econômico. Para estudo destas duas técnicas, neste trabalho foi construída uma bancada experimental com o propósito de se realizar a manutenção preditiva em um redutor de velocidades. O Sistema foi posto para funcionar até o limite de utilização. Foram utilizados lubrificantes recomendados pelo fabricante do redutor, lubrificantes com contaminação líquida em várias porcentagens e lubrificantes com contaminação sólida em duas porcentagens. Foram observadas que para baixas rotações a análise de partículas foi vantajosa em relação à análise de vibrações e que a contaminação por água, embora tenha ocasionado uma maior oxidação do sistema, proporcionou menor desgaste do que o lubrificante sem contaminação. / Abstract: Every system or mechanical equipment is subject to deterioration processes. This deterioration takes to the apparition of defects that can disturb the continuity and quality of the service (production). One break not foreseen translates for an abrupt stop, usually taking to great damages and waste of time of production. For avoid unexpected stops efficiently and reduce the cost, predictive maintenance techniques are used. Among all the existent techniques, the most important in the maintenance of reducers are vibration analysis and wear particle analysis. The determination of the severity, wear modes and types in machines can be done through the identification of the morphology, surface finishing, coloration, nature, quantity and size of the particles found in oil samples or lubricating greases. Vibration Analysis is one of the oldest techniques in the maintenance. By vibration sign analysis it is possible to make decisions of intervening or not in the machine operation, improving its availability and reliability. The integration of these techniques has the potential to revolutionize industry practices and provide a significant industrial economic relief. For the study of these two techniques, in this work, an experimental bench was built with the purpose of doing the predictive maintenance in a reducer. The System was put to work until the limit. It was observed that for low rotations the wear particle analysis were advantageous in relation to the vibration analysis and for oil with water contamination, although causing a larger oxidation in the system, a smaller wear than the lubricant without contamination was provided. / Mestre