Banca de DEFESA: GALDIR DAMASCENO REGES JUNIOR

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : GALDIR DAMASCENO REGES JUNIOR
DATA : 17/02/2022
HORA: 14:00
LOCAL: webconferência
TÍTULO:

Estimativa de amplitude de vibração de máquinas rotativas

PALAVRAS-CHAVES:

variação de frequência, amplitude de vibração, forma de órbita, máquina rotativa, espectro de órbita

PÁGINAS: 218
RESUMO:

Esta Tese aborda erros de estimativa da amplitude de vibração de máquinas rotativas, devidos a órbitas de vibração em forma elíptica e a variações da frequência de operação, e propõe uma metodologia para reduzir esses erros. As máquinas rotativas podem apresentar altos custos de aquisição, instalação e intervenção na produção industrial, especialmente na produção de petróleo em poços submarinos. Esse é o caso do sistema de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS), que é o segundo método de elevação artificial de petróleo mais usado no mundo. O sistema BCS é usado para bombear grandes volumes em alta pressão e apresenta custos mais elevados do que métodos alternativos. Uma análise de vibração dessas máquinas é feita para aprovação ou rejeição do equipamento antes da instalação, buscando assim reduzir riscos de perdas financeiras significativas. O processo de análise de vibração para aprovação antes da instalação é feito por comparação das amplitudes estimadas de vibração com limites de vibração estabelecidos em normas padronizadas de severidade de vibração. A estimativa de amplitude de vibração industrial é tipicamente feita mediante a transformada discreta de Fourier (DFT). A DFT tem propriedades amplamente conhecidas que podem causar erros de estimativa que podem ser mitigados por diferentes técnicas para garantir a acurácia da estimativa. Porém, existem pelo menos duas outras fontes de erros que são geralmente desconsideradas e que podem causar incerteza nas estimativas e perdas financeiras. A primeira fonte diz respeito à medição da vibração não ocorrer necessariamente na orientação que apresenta a maior vibração radial. Como a órbita de vibração pode ocorrer em forma elíptica e essa forma pode variar durante a operação, não necessariamente os sensores de vibração instalados estarão orientados para o eixo maior da elipse. A segunda fonte de erros advém do fato das máquinas rotativas estarem sujeitas a pequenas variações de velocidade que podem causar erros de estimação de amplitude devidos à especialização dos métodos de análise em sinais estacionários. Existem técnicas para reduzir ambos os erros de estimativa, no entanto, essas técnicas são complexas e imprecisas para lidar com sinais de vibração com o nível de ruído e variação de velocidade típicos de máquinas rotativas do tipo BCS. Os métodos encontrados atualmente no estado da arte para análise de órbitas de vibração são significativamente diferentes do espectro de frequências de sinal individual e podem ser considerados contraintuitivos. Seus resultados não podem ser comparados diretamente com limites de vibração padronizados para máquinas rotativas. Por outro lado, os métodos encontrados para estimativa acurada de amplitude com variação de frequência: ou são dependentes da instalação de um tacômetro, o que não é viável em instalações de algumas máquinas como a montagem completa de sistemas BCS; ou são dependentes da estimativa da velocidade instantânea, que está sujeita a mais incerteza; ou são imprecisos no nível de ruído e variação de frequência encontrados em sistemas BCS, como foi demonstrado nesta Tese. Esta Tese apresenta uma metodologia de estimativa de amplitude de vibração de máquinas rotativas, invariante à forma da órbita de vibração e robusta a variações de velocidade e presença de ruído. A metodologia envolve a proposição de dois métodos: o Espectro de Semieixo Maior de Órbita para a estimativa de espectro invariante à forma elíptica das órbitas de vibração; e o método EHRS para realizar a estimativa de amplitude de vibração com robustez à presença de ruído e à variação de velocidade, sem depender da frequência instantânea como é necessário em outros métodos. Para demonstrar sua eficiência, a metodologia proposta nesta Tese foi comparada com métodos típicos de estimação de amplitude, sobre sinais de vibração de máquinas rotativas de sistemas de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS). Foram realizadas avaliações com sinais simulados e experimentais de órbitas de vibração de sistemas BCS. As análises sobre sinais simulados têm a vantagem de permitir o cálculo do erro de estimação pois o valor da amplitude gerada é conhecido. Por outro lado, nos testes com sinais experimentais não é possível saber a amplitude correta, mas é possível demonstrar que as diferenças de amplitude de vibração entre os métodos avaliados seguem o padrão dos sinais simulados. Os resultados da avaliação de desempenho demonstraram que a metodologia proposta, usando os métodos propostos EHRS e Espectro de Semieixo Maior de Órbita, é invariante à forma da órbita de vibração, tem maior robustez à variação de frequência e à presença de ruído que os demais métodos avaliados, e é recomendada para a análise de amplitude de vibração de máquinas rotativas.

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - MARCOS PELLEGRINI RIBEIRO
Externo à Instituição - JANITO VAQUEIRO FERREIRA
Externo à Instituição - LUIS ANTÔNIO AGUIRRE
Interno - 1088065 - ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
Presidente - 2276528 - LEIZER SCHNITMAN